PT2786076E - Bloco de material de mudança de fase - Google Patents

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Holloway Mathew
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Description

Descrição
Bloco de Material de Mudança de Fase CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se a um bloco de material de mudança de fase (PCM) para um sistema de ar condicionado e para um sistema de ar condicionado compreendendo uma conjunto desses blocos.
ANTECEDENTES
Os pedidos de patentes publicados WO 2009/101398, WO 2010/092391 e WO 2010/092393 descrevem blocos de mudança de fase e instalações de ar condicionado que usam estes blocos. Os materiais de mudança de fase usam a propriedade de calor latente do material para armazenar energia térmica de modo a que o material de mudança da fase possa ser congelado usando ar fresco da noite e depois usado para arrefecer o ar durante o dia para fins de ar condicionado, por exemplo dentro de edifícios domésticos e comerciais. É desejável maximizar a transferência de calor entre os blocos de material de mudança de fase e um fluxo de ar. A presente invenção, pelo menos nas realizações preferidas, procura dirigir-se para este desejo.
BREVE RESUMO DA DIVULGAÇÃO
De acordo com a presente invenção, fornece-se um material de mudança de fase vedado entre uma primeira camada termicamente condutora, que forma uma primeira superfície exterior do bloco de PCM e uma segunda camada termicamente condutora que forma uma segunda superfície exterior do bloco de PCM. Pelo menos a primeira ou a segunda superfície exterior do bloco de PCM tem a forma de uma superfície substancialmente plana definindo aí várias depressões que se afastam da superfície plana em direção ao interior do bloco de PCM, numa direção perpendicular à superfície plana.
Assim, de acordo com a presente invenção, as depressões na superfície exterior do bloco de PCM melhoram a transferência de calor entre o fluxo de ar que passa pela superfície exterior e o PCM. Descobriu-se que os vórtices são criados dentro das depressões que melhoram o fluxo de calor.
Normalmente, tanto a primeira como a segunda superfícies exteriores do bloco de PCM têm a forma de uma superfície substancialmente plana com várias depressões aí definidas que se afastam da superfície plana em direção ao interior do bloco de PCM, numa direção perpendicular à superfície plana. No entanto, as depressões podem ser fornecidas em apenas uma superfície exterior do bloco. A outra superfície exterior do bloco pode, por isso, ser substancialmente plana ou pode ter saliências ou depressões aí fornecidas, que podem ter qualquer outra forma apropriada.
De um modo geral, o bloco de PCM é substancialmente cúbico com um comprimento e uma largura muitas vezes maior do que a sua profundidade. Desta maneira, o bloco de PCM forma um painel fino.
Em realizações da invenção, as várias depressões estão dispostas numa ordem sobre a superfície exterior. Isto não é essencial e as depressões podem estar dispostas substancialmente de forma aleatória. A ordem das depressões pode compreender filas paralelas de depressões dispostas ortogonalmente para a direção do fluxo de fluido no bloco de PCM, que irá normalmente fluir pela direção longitudinal (comprimento) do bloco. A distância entre as depressões dentro da fila pode ser selecionada para maximizar a transferência de calor. 0 espaço entre as filas adjacentes pode ser selecionado para maximizar a transferência de calor. As filas adjacentes das depressões podem ser escalonadas, por exemplo para metade da distância das depressões, de modo a maximizar o uso da área de superfície do bloco de PCM. A (ou cada) superfície exterior possui normalmente um grande número de depressões. Assim, cada superfície exterior do bloco fornecido com as referidas depressões pode compreender pelo menos dez depressões, de preferência pelo menos 50 depressões, de maior preferência pelo menos 100 depressões e de maior preferência ainda 1000 depressões ou mais.
De modo a maximizar a transferência de calor, as depressões podem ocupar mais de 15% da área da superfície plana da (ou de cada) superfície exterior, possivelmente mais de 25%, de preferência mais de 50%, de maior preferência mais de 75%.
Em realizações da invenção, a superfície exterior do bloco de PCM possui um grande número de depressões relativamente pequenas. Assim, a área da superfície plana da superfície exterior ocupada por cada depressão pode ser de menos de 5% da área da superfície plana total da superfície exterior, possivelmente de menos de 1% ou menos de 0,5% ou ainda menos de 0,1%. A área da superfície plana da superfície exterior ocupada por cada depressão pode ser considerada como a forma da depressão.
De modo a criar um vórtice desejável, as depressões são atualmente preferidas para serem relativamente superficiais comparadas com a sua forma. Assim, a profundidade máxima de cada depressão na direção perpendicular à superfície plana do bloco de PCM (a direção de profundidade) pode ser de menos de 75% da raiz quadrada da área da superfície exterior, possivelmente menos de 50% ou ainda menos do que 25%.
No entanto, de modo a ser eficaz a criar vórtices, as depressões não deveriam ser superficiais. Assim, a profundidade máxima de cada depressão na direção perpendicular à área da superfície plana da superfície exterior ocupada pela depressão, é possivelmente superior a 20% ou até superior a 30%.
De modo a que as depressões criem vórtices eficazes, é desejável para a secção cruzada de cada depressão num plano perpendicular à superfície plana do bloco que forme uma curva lisa. A curva pode ser circular, elíptica, hiperbólica ou qualquer outra forma apropriada. A forma das depressões pode ter qualquer formato, por exemplo elíptico ou poligonal. Em realizações da invenção, as depressões têm uma forma substancialmente circular no plano da superfície exterior plana. Isto fornece uma configuração que é fácil de fabricar.
Assim, numa realização atualmente preferida, as depressões são definidas por uma superfície substancialmente esférica.
Por exemplo, as depressões podem ser substancialmente hemisféricas ou podem ser fornecidas por menos do que a metade de uma esfera. 0 material de mudança da fase pode compreender pelo menos um de hidrato de sal, ureia ou parafina. Outros materiais de mudança de fase podem ser usados, incluindo misturas. Em particular, podem usar-se os materiais de mudança de fase orgânica feitos de produtos vegetais, tais como os materiais vendidos com a marca Pure Temp de Entropy Solutions, Inc. de Plymouth, Minnesota, EUA. Os materiais de mudança da fase especiais são misturas de parafina e hidratos de sal, tal como a mistura SP fabricada por Rubitherm Gmbh de Berlim, Alemanha. 0 hidrato de sal pode compreender um hidrato de sulfato de sódio e/ou um hidrato de cloreto de sódio. Por exemplo, o hidrato de sal pode ser decahidrato sulfato de sódio, hexahidrato de cloreto de cálcio, tetrahidrato de cloreto de cálcio, deidrato de cloreto de cálcio ou uma mistura de dois ou mais destes. Outros hidratos de sal apropriados são hidratos de tiossulfato de sódio, acetato de sódio, fosfato de hidrogénio de dissódio ou carbonato de sódio ou misturas apropriadas destes e de outros hidratos de sal. 0 material de mudança da fase pode compreender um hidrato de sulfato de sódio e entre 0 e 15% por peso de cloreto de sódio. 0 cloreto de sódio pode ser usado para reduzir o ponto de fusão do hidrato de sulfato de sódio para o nível exigido. De igual modo, o material de mudança da fase pode compreender um hidrato de cloreto de cálcio e entre 0 e 15% por peso de cloreto de potássio, cloreto de sódio e/ou cloreto de amónio.
Normalmente, o material de mudança de fase tem um ponto de fusão entre -15 e 100 graus centigrados, de preferência entre 15 e 40 graus centigrados, de maior preferência entre 20 e 30 graus centigrados. O material de mudança de fase pode ser utilizado num bloco para a refrigeração com um ponto de fusão de entre -5 e 15 graus centigrados ou para um sistema de aquecimento com um ponto de fusão com um excesso de 40 graus centigrados. As temperaturas mínimas e máximas nos intervalos anteriores podem ser usadas alternadamente para definir o intervalo do ponto de fusão para o material de mudança de fase. O material termicamente condutor pode ser um metal, tal como alumínio ou aço inoxidável, que pode ser fornecido com um revestimento de anti-corrosão. Como alternativa, o material termicamente condutor pode compreender um composto de metal e plástico, por exemplo, plástico revestido por alumínio ou HDPE com um aditivo para aumentar a condutividade térmica. As depressões podem ser feitas no material termicamente condutor através de moldagem, impressão, à máquina ou qualquer outro processo apropriado. A invenção estende-se a um sistema de ar condicionado compreendendo vários dos blocos de PCM dispostos num conjunto com um espaço entre os blocos adjacentes para permitir o fluxo de ar na superfície exterior de cada bloco. O espaçamento dos blocos é selecionado para minimizar a queda da pressão através do conjunto, ao mesmo tempo que maximiza a transferência de calor.
De modo a criar o fluxo de ar desejado através do conjunto, a profundidade máxima de cada depressão na direção perpendicular da superfície plana de cada bloco de PCM pode ser inferior a 90% do espaçamento entre os blocos adjacentes, possivelmente inferior a 75%, possivelmente inferior a 50%, possivelmente inferior a 40%, ou até mesmo inferior a 25%. De um modo geral, a profundidade máxima de cada depressão na direção perpendicular à superfície plana de cada bloco de PCM é superior a 25% do espaçamento entre os blocos adjacentes.
Uma vantagem das depressões no bloco de PCM consiste em reduzir a espessura do bloco periodicamente para melhorar a condutividade e beneficiar o processo de fusão e de refrigeração.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
As realizações desta invenção são ainda descritas a seguir com referência aos desenhos em anexo, em que: A Figura 1 mostra um bloco de PCM, de acordo com uma realização da invenção; A Figura 2 mostra esquematicamente um sistema de ar condicionado, de acordo com uma realização da invenção; A Figura 3 mostra em corte o pormenor de um bloco de PCM, de acordo com uma realização da invenção; A Figura 4 mostra o fluxo de ar na superfície do bloco de PCM da Figura 3; A Figura 5 mostra esquematicamente a configuração do bloco de PCM da Figura 3; A Figura 6 mostra quatro disposições exemplificativas de painéis encastrados; A Figura 7 mostra o coeficiente de transferência de calor para os painéis da Figura 6 num intervalo de taxas de fluxo; A Figura 8 mostra o coeficiente de transferência de calor para os painéis da Figura 6 num intervalo de quedas da pressão; e A Figura 9 é uma comparação do coeficiente de transferência do calor para os painéis selecionados da Figura 6 num intervalo de quedas de pressão.
DESCRIÇÃO PORMENORIZADA A Figura lmostra um bloco de material de mudança de fase (PCM) 1 de acordo com uma realização da invenção. 0 bloco de PCM consiste em duas camadas 2 de material termicamente condutor vedado nas suas arestas para envolver o PCM. As camadas de material termicamente condutor estão também ligadas, nesta realização, em duas localizações de ligação 3 dentro da forma do bloco de PCM 1. As localizações de ligação 3 têm a forma de um rebite dentro de uma depressão formada numa camada 2 do material termicamente condutor cujo rebite liga as duas camadas e fornece estabilidade mecânica ao bloco de PCM 1.
Tal como se pode ver na Figura 1, a superfície do bloco de PCM 1 é fornecida com uma ordem de depressões 4 que formam uma textura de superfície do bloco de PCM. A significância das depressões 4 irá ser descrita em maior pormenor com referência às Figuras subsequentes. Na Figura 1, as depressões 4 são ilustradas com um contorno substancialmente retangular. No entanto, as depressões 4 podem ser circulares no contorno, tal como se pode ver por exemplo na Figura 3. Outros contornos são também possíveis, por exemplo elípticos ou poligonais. A Figura 2 mostra os blocos de PCM 1 da Figura 1 num sistema de ar condicionado simples. Os blocos de PCM 1 ficam dispostos num conjunto com um espaçamento para o fluxo do ar entre os blocos de PCM 1. Uma ventoinha foça o ar através da conjunto de blocos de PCM 1 da entrada de ar 6 até à saída de ar 7. Um válvula de entrada 8 seleciona a fonte de ar da entrada de ar 6, que pode ser ar de dentro de um edifício ou ar de fora de um edifício. De igual modo, uma válvula de saída 9 guia o ar desde a entrada de ar 7. 0 sistema de ar condicionado está configurado para usar o ar fresco da noite a partir do lado de fora de um edifício para refrigerar o PCM nos blocos de PCM 1, de modo a que o ar do dia possa ser arrefecido ao ser forçado para os blocos de PCM 1 através da ventoinha 5, fazendo arrefecer o ar para derreter o PCM. A válvula de entrada de ar 8 permite ao ar ser arrefecido para ser selecionado do ar de fora ou, de preferência, ar arrefecido de dentro do edifício. A Figura 3 mostra o pormenor de um bloco de PCM 1 de acordo com uma realização da invenção, em que as depressões 4 têm um contorno circular e estão dispostas numa ordem regular. Nesta realização, as depressões 4 são substancialmente hemisféricas. No entanto, são possíveis outras forma das depressões 4, por exemplo, as depressões podem ter uma forma oval. Como se pode ver na Figura 3, o bloco de PCM está fornecido com depressões 4 em ambas as superfícies do bloco 1. A Figura 4 mostra o perfil do fluxo de ar a passar pela superfície do bloco de PCM 1 na direção das filas mais superiores na Figura. Como se pode ver na Figura 4, a presença de uma depressão 4 na superfície do bloco de PCM 1 provoca um vórtice que é criado na depressão 4, que se descobriu aumentar a transferência térmica entre o bloco de PCM 1 e o ar a passar. Isto melhora a eficácia do bloco de PCM 1 quando comparado com um bloco de PCM com apenas uma superfície plana. A figura 5 mostra as dimensões da disposição das depressões 4 na superfície do bloco PCM 1. Tal como se pode ver na Figura 5, as depressões hemisféricas 4 estão dispostas em filas alternadas ortogonais à direção do fluxo de ar (da esquerda para a direita na Figura 5) . 0 espaçamento entre as filas alinhadas está indicado pelo parâmetro S. 0 diâmetro de cada depressão em cada fila (distância) está indicado pelo parâmetro p. Tal como se pode ver na Figura 5, as filas adjacentes das depressões 4 têm uma deslocação relativa de p/2 na direção normal da direção do fluxo. 0 espaçamento entre os blocos de PCM adjacentes numa conjunto está indicado pelo parâmetro H, isto é, a altura das passagens de fluxo de ar entre os blocos de PCM 1. A profundidade da depressão em relação à superfície do bloco de PCM 1 está indicada pelos parâmetros Hd.
As realizações atualmente preferidas da invenção têm os seguintes intervalos de razões de parâmetros: • 0,2 < H/d < 1,5 • 0,1 < Hd7d < 0,3 • 0,25 < d/S < 0,57 • 0,35 < S/p < 2,0
EXEMPLOS
Foram selecionados quatro esquemas encastrados para teste, tal como se pode ver na Figura 6. 0 espaçamento entre os blocos de PCM adjacentes neste exemplo foi de 8 mm. As características dos esquemas selecionados estão ilustradas na tabela a seguir.
Para fins de teste, os esquemas encastrados selecionados foram trabalhados num único lado com placas de alumínio com uma espessura de 8 mm de 450X150 mm (Figura 4). Um conjunto de dois painéis por cada esquema encastrado foi fabricado para criar os canais encastrados. As arestas dos lados foram vedadas com um encaixe para formar um perfil de T para marcar a altura do canal no nível necessário (8 mm ou 10 mm) . A parte de trás da placa encastrada foi ligada a uma montagem de arrefecimento termoelétrico que permitiu o controlo da temperatura da parede do canal de arrefecimento no nível necessário. Usou-se um equipamento de ensaios para avaliar o desempenho do canal encastrado. Um canal de teste foi ligado a uma câmara pressurizada através de uma passagem pré-condicionante com paredes lisas. A temperatura do ar na câmara foi regulada com lâmpadas de halogénio ligadas a um controlador PID para se conseguir a entrada de temperatura necessária na secção de teste. A taxa de fluxo de ar foi fornecida usando ventoinhas DC de diferentes velocidades para a câmara pressurizada e a taxa de fluxo foi medida na direção da ventoinha com um dispositivo de cone de entrada padrão. A temperatura do ar e a humidade relativa foram avaliadas, tanto na entrada, como na sarda da secção de teste. A temperatura da placa foi medida em seis locais diferentes com sondas termoelétricas inseridas em canais de 40 mm de comprimento, furados na lateral das placas. Os canais foram enchidos com massa termo-condutora para garantir um bom contacto entre as sondas de temperatura e o corpo da placa encastrada.
Cada esquema encastrado foi testado para várias taxas de fluxo para avaliar o desempenho térmico em vários regimes de fluxo diferentes. Foram realizados dois conjuntos de medições. O primeiro conjunto de medições concentrou-se na comparação dos esquemas encastrados contra um canal com uma parede lisa, usando uma altura de canal de 8 mm. A segunda volta foi comparar a placa encastrada com melhor desempenho com um painel de PCM existente. A altura do canal encastrado foi aumentada para 10 mm para as medições seguintes.
Tal como se pode ver na Figura 7, o coeficiente de transferência do calor (htr) das placas encastradas mostrou um aumento considerável de cerca de 20%, comparado com a placa lisa no intervalo laminar. À medida que o regime do fluxo se alterou em direção a um intervalo mais turbulento, a htr nos canais encastrados também aumentou a um ritmo estável até 80 a 90% mais alto do que dentro do canal liso. Os encastrados da "Referência" e da Opção 3 contribuíram para o maior aumento na transferência de calor. Os esquemas da Opção 2 e da Opção 3 também seguiram a tendência da melhoria htr, mas numa velocidade visivelmente mais baixa. A figura 8 mostra que o desempenho da transferência de calor de cada painel segue uma relação bem definida com a perda de pressão específica independente do design. No entanto, a quantidade de ar (ou velocidade da face) necessária para conseguir um certo nível de transferência de calor numa dada pressão pode diferir substancialmente entre os vários designs. Como um exemplo, 25 W/m2k htr é alcançável com cada design com uma perda de pressão de cerca de 20 Pa, mas a quantidade de ar necessária no caso da placa plana pode ir até aos 5,5 I/s, enquanto que no caso do esquema da Opção 3 é de apenas 3,5 I/s. Consequentemente, o esquema encastrado pode ser acertado para alcançar a transferência de calor desejada e a perda de pressão para a quantidade de ar que é fornecido através da bateria térmica (bloco de PCM).
As temperaturas ambiente durante o segundo bloco de medições foram consideravelmente mais frescas, de 17 - 20 °C. As temperaturas de entrada foram registadas dentro do intervalo de 27 - 30 °C e as temperaturas da parede do canal estabelecidas entre os 20 e os 23 °C. Para este bloco de medição selecionou-se o esquema da "Opção 3" uma vez que tinha um desempenho no intervalo de topo, comparado com os outros esquemas investigados. As medições foram realizadas tanto com uma altura de canal de 8 mm como de 10 mm. Além disso, o canal de parede plana foi testado como um caso de referência, e um único canal feito de 2 painéis de PCM mas de largura igual à do canal encastrado (150 mm) foi também investigado. A Figura 9 mostra o coeficiente de transferência de calor para cada placa contra a descida de pressão pelo canal. Tal como se pode ver a partir da Figura 9, a configuração da Opção 3 tinha uma transferência de calor superior para uma dada queda de pressão.
Em resumo, um bloco de material de mudança de fase (PCM) 1 para um sistema de ar condicionado compreende material de mudança de fase vedado entre uma primeira camada termicamente condutora 2 que forma uma primeira superficie exterior do bloco de PCM e uma segunda camada termicamente condutora 2, que forma uma segunda superficie exterior do bloco PCM. Pelo menos a primeira ou a segunda superficie do bloco de PCM tem a forma de uma superficie substancialmente plana em direção ao interior do bloco de PCM numa direção perpendicular à superficie plana. As depressões melhoram a transferência de calor entre o bloco e um fluxo de ar que passa pela superficie do bloco de PCM.
Através da descrição e das reivindicações desta especificação, as palavras "compreende" e "contém" e suas variações significam "incluindo mas não se limitando a", e não pretendem (e não o fazem) excluir outros meios, aditivos, componentes, números inteiros ou passos. Através da descrição e das reivindicações desta especificação, o singular engloba o plural, salvo indicação em contrário do contexto. Em particular, onde o artigo definido é usado, a especificação deve ser entendido como contemplando o plural, assim como o singular, salvo indicação em contrário do contexto.
REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO
Esta lista de referências citadas pelo Titular tem como único objectivo ajudar o leitor e não forma parte do documento de patente europeia. Ainda que na sua elaboração se tenha tido o máximo cuidado, não se podem excluir erros ou omissões e a EPO não assume qualquer responsabilidade a este respeito.
Documentos de Pedidos de Patente citadas na descrição
WO 2009101398 A WO 2010092391 A WO 2010092393 A

Claims (18)

  1. Reivindicações
    1. Um bloco (1) de PCM para um sistema de ar condicionado, compreendendo o bloco de material de mudança de fase vedado entre uma primeira camada condutora (2) que forma uma primeira superfície exterior do bloco de PCM e uma segunda camada termicamente condutora (2) que forma uma segunda superfície exterior do bloco de PCM, em que pelo menos a primeira ou a segunda superfície exterior do bloco de PCM tem a forma de uma superfície substancialmente plana, caracterizado pelo facto de a referida pelo menos primeira ou segunda superfície exterior do bloco de PCM ter aí definidas várias depressões (4) que se afastam da superfície plana em direção ao interior do bloco de PCM (1) numa direção perpendicular à superfície plana.
  2. 2. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado na reivindicação 1, em que tanto a primeira como a segunda superfícies exteriores do bloco de PCM (1) têm a forma de uma superfície substancialmente plana definindo aí várias depressões (4) que se afastam da superfície plana em direção ao interior do bloco de PCM numa direção perpendicular à superfície plana.
  3. 3. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado na reivindicação 1 ou 2, em que as várias depressões (4) estão dispostas numa ordem regular sobre a superfície exterior.
  4. 4. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a superfície exterior do bloco fornecido com as referidas depressões (4) compreende pelo menos dez depressões (4).
  5. 5. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as depressões (4) ocupam mais de 15% da área da superfície plana da superfície exterior fornecida com as referidas depressões.
  6. 6. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a área da superfície plana da superfície ocupada por cada depressão (4) é inferior a 5% da área total da superfície plana da superfície exterior.
  7. 7. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a profundidade máxima de cada depressão (4) na direção perpendicular à superfície plana do bloco de PCM é inferior a 75% da raiz quadrada da área da superfície plana da superfície exterior ocupada pela depressão (4).
  8. 8. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a profundidade máxima de cada depressão (4) na direção perpendicular à superfície plana do bloco de PCM é superior a 10% da raiz quadrada da área da superfície plana da superfície exterior ocupada pela depressão (4).
  9. 9. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a secção cruzada de cada depressão (4) num plano perpendicular à superfície plana do bloco forma uma curva lisa.
  10. 10. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as depressões (4) têm uma forma substancialmente circular no plano da superfície exterior plana.
  11. 11. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as depressões (4) são definidas por uma superficie substancialmente esférica.
  12. 12. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o material de mudança da fase compreende pelo menos um hidrato de sal, ureia ou parafina.
  13. 13. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o material de mudança de fase tem um ponto de fusão na ordem dos -5 a 35 graus centígrados.
  14. 14. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o material termicamente condutor compreende aluminio ou aço inoxidável.
  15. 15. Um bloco de PCM (1), tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o material termicamente condutor compreende um composto de metal e plástico.
  16. 16. Um sistema de ar condicionado que compreende vários blocos de PCM (1) tal como reivindicado em qualquer uma das reivindicações anteriores disposto num conjunto com espaçamento entre os blocos adjacentes para permitir o fluxo de ar na superficie exterior de cada bloco.
  17. 17. Um sistema de ar condicionado tal como reivindicado na reivindicação 16, em que a profundidade máxima de cada depressão (4) na direção perpendicular à superficie plana de cada PCM é inferior a 75% do espaçamento entre os blocos adj acentes.
  18. 18. Um sistema de ar condicionado tal como reivindicado na reivindicação 16 ou 17, em que a profundidade máxima de cada depressão (4) na direção perpendicular à superfície plana de cada bloco de PCM (1) é superior a 25% do espaçamento entre blocos adjacentes.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5525726B2 (ja) * 2008-12-26 2014-06-18 株式会社ケーヒン・サーマル・テクノロジー 蓄冷機能付きエバポレータ
CN103925825A (zh) * 2014-05-05 2014-07-16 哈尔滨工业大学 一种基于相变储热材料的热交换装置及其封装方法
US9723762B1 (en) * 2016-03-15 2017-08-01 Amazon Technologies, Inc. Free cooling in high humidity environments
CN108955331A (zh) * 2018-05-04 2018-12-07 谦茂节能科技(上海)有限公司 一种相变储能元件
KR102164513B1 (ko) * 2018-05-14 2020-10-12 (주)상지엔지니어링건축사사무소 무동력 친환경 환풍구 구조
BE1026686B1 (nl) * 2018-10-05 2020-05-07 Promeco Nv Werkwijze voor het produceren van een met faseovergangsmateriaal gevuld serviesgoed
CN114072628A (zh) * 2019-04-05 2022-02-18 相变能量解决方案有限公司 热管理装置和方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3664928A (en) * 1969-12-15 1972-05-23 Aerojet General Co Dimpled heat transfer walls for distillation apparatus
US4470452A (en) * 1982-05-19 1984-09-11 Ford Motor Company Turbulator radiator tube and radiator construction derived therefrom
JPS60175996A (ja) * 1984-02-22 1985-09-10 Hitachi Ltd 蓄熱装置
US4924935A (en) * 1988-10-25 1990-05-15 Walter Van Winckel Thermal energy storage container system
RU2020304C1 (ru) * 1992-03-31 1994-09-30 Геннадий Ираклиевич Кикнадзе Поверхность обтекания для формирования динамических вихревых структур в пограничных и пристенных слоях потоков сплошных сред
US5577555A (en) * 1993-02-24 1996-11-26 Hitachi, Ltd. Heat exchanger
US5532039A (en) * 1994-04-25 1996-07-02 Gateway Technologies, Inc. Thermal barriers for buildings, appliances and textiles
ES2172673T3 (es) * 1995-07-19 2002-10-01 Vida Nikolaus Metodo y aparato para controlar la capa limite o de pared de un medio continuo.
US5730213A (en) * 1995-11-13 1998-03-24 Alliedsignal, Inc. Cooling tube for heat exchanger
JP3353692B2 (ja) * 1998-03-13 2002-12-03 株式会社日立製作所 氷蓄熱式空気調和装置及び氷蓄熱槽
CA2272804C (en) * 1999-05-28 2004-07-20 Long Manufacturing Ltd. Heat exchanger with dimpled bypass channel
DE10124757A1 (de) * 2000-05-26 2001-11-29 Denso Corp Fahrzeugklimaanlage mit Kältespeicher
DE10127084B4 (de) * 2000-06-17 2019-05-29 Mahle International Gmbh Wärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge
US20080043431A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-21 The Texas A&M University System Methods and Systems Employing Tailored Dimples to Enhance Heat Transfer
KR101250771B1 (ko) * 2006-09-21 2013-04-04 한라공조주식회사 열교환기
JP5082120B2 (ja) * 2007-03-23 2012-11-28 国立大学法人 東京大学 熱交換器
GB0802445D0 (en) 2008-02-11 2008-03-19 Penfold William L Low energy cooling device
KR101620112B1 (ko) * 2008-02-22 2016-05-11 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 열 에너지 저장 물질
US8267163B2 (en) * 2008-03-17 2012-09-18 Visteon Global Technologies, Inc. Radiator tube dimple pattern
GB2470619A (en) * 2009-02-11 2010-12-01 Artica Technologies Ltd Phase change material compound and pack

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