RU2672212C1 - Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода - Google Patents
Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672212C1 RU2672212C1 RU2018101723A RU2018101723A RU2672212C1 RU 2672212 C1 RU2672212 C1 RU 2672212C1 RU 2018101723 A RU2018101723 A RU 2018101723A RU 2018101723 A RU2018101723 A RU 2018101723A RU 2672212 C1 RU2672212 C1 RU 2672212C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase transition
- cold
- heat
- temperature
- substances
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
- F25B40/04—Desuperheaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
Abstract
Устройство относится к холодильной технике, аккумулирующей холод, и может использоваться для поддержания требуемых температурных условий. Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода (АХ) включает контур «блок охлаждения (БО) - теплообменник сброса тепла в окружающую среду (ТОС)» и контур «БО - потребитель холода». Содержит контур «ТОС - АХ», в который включены параллельно или последовательно, по меньшей мере, два модульных АХ с двумя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода. Магистрали для перемещения теплоносителя, устройство для перемещения теплоносителя (УПТ) через АХ, блок управления ХМ, запорной и/или регулирующей арматурой модульных АХ и УПТ. Техническим результатом является обеспечение номинальной холодопроизводительности холодильной машины и эффективности работы системы при различных условиях окружающей среды. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники
Предлагаемое устройство относится к области холодильной техники, а именно с применением тел, аккумулирующих холод, и может использоваться для поддержания требуемых температурных условий функционирования отдельных элементов и помещений.
Уровень техники
Известно применение тепловых аккумуляторов для обеспечения необходимого температурного режима потребителей холода (тепла), компенсации пиковых тепловыделений и оптимизации затрат на производство холода, в том числе, использование в подобных аккумуляторах теплоты фазового перехода [Чумак И.Г., Чепурненко В.П. и др. Холодильные установки. - М.: ВО «Агропромиздат», 1991.].
Аналогами к предлагаемому устройству можно считать:
1. «Холодильник с аккумулятором холода», снижающий
потребление электроэнергии, заявка на изобретение РФ №2002135505 по МПК F25D 11/00, оп. 27.06.2004 г., включающий охлаждающую камеру, образованную панелями, заполненными жидкостью, накапливающей холод за счет теплоты фазовых переходов, при этом панели выполнены из модульных съемных элементов.
В таком устройстве для «зарядки» аккумуляторов холода необходимо организовывать перемещение их в зону минусовых температур, и, соответственно, их последующую установку в камеру для работы. Кроме того, подобная конструкция не предусматривает возможности поддержания заданной температуры потребителей. А размещение аккумуляторов холода непосредственно в охлаждающей камере сужает (или уменьшает) температурный диапазон применения аккумуляторов и, следовательно, эффективность всего устройства.
2. «Холодильная установка», патент РФ №2199706 по МПК F25B 5/02, оп. 27.02.2003 г., включающая испарители, установленные в контуре хладагента, и выполненные в виде технологического и режимного аккумуляторов холода.
Использование такой установки позволяет увеличить ее термодинамическую эффективность. Однако адаптация такой установки к изменяющимся условиям функционирования и взаимодействия с окружающей средой требует существенного изменения всей конструкции, особенно в случае необходимости поддержания требуемой холодопроизводительности холодильной установки или температуры потребителей.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является система охлаждения из «Система охлаждения, способ эксплуатации такой системы и резервное устройство охлаждения», патент РФ №2592883 по МПК G12B 15/02, оп. 10.03.2015 г., включающая блок охлаждения, теплообменник, магистрали и насос для перекачки теплоносителя, модули аккумуляторов холода, запорную и/или регулирующую арматуру.
Особенностями наиболее близкого аналога являются невозможность выборочного задействования отдельных аккумуляторов, и использование в них одинаковых теплоаккумулирующих веществ. Это может привести к завышению мощности используемой насосной установки и, как следствие, увеличению энергозатрат на функционирование системы охлаждения. При этом адаптация системы к различным условиям эксплуатации, например, температурам окружающей среды или потребителя, потребует изменения конструкции аккумулятора холода, вплоть до его замены. Следует также отметить, что включение аккумуляторов холода в контур «источник холода - потребитель», снижает эффективность использования накопленных в них запасов холода и предъявляет повышенные требования к системе подготовки теплоносителя для обеспечения требуемых его параметров.
Недостатками аналогов являются: недостаточное обеспечение номинальной холодопроизводительности холодильной машины и эффективности системы охлаждения при различных условиях окружающей среды и уровнях тепловых нагрузках на систему охлаждения.
Сущность изобретения
Известно применение в системах охлаждения аккумуляторов холода, использующих теплоту фазового перехода различных веществ. При этом, водоледяные аккумуляторы холода в силу наибольшей из применяемых веществ теплоты фазового перехода обладают лучшими удельными или объемными характеристиками по сравнению, например, с различными типами парафинов. Однако при этом (в случае температуры окружающей среды выше 0°С) требуют дополнительных условий для их зарядки и хранения перед применением. Парафины же могут применяться в более широком диапазоне температур окружающей среды, однако, при меньших удельных запасах холода.
Задачей изобретения является обеспечение номинальной холодопроизводительности холодильной машины и эффективности системы охлаждения, обеспечение рационального использования объемов помещений для размещения оборудования системы охлаждения при различных условиях окружающей среды, в том числе, при расширении ожидаемых, диапазонов условий функционирования системы охлаждения как в части температуры окружающей среды, так и уровней отводимых тепловых выделений.
Под уровнями отводимых тепловых выделений следует понимать мощность теплового потока, отводимого от потребителя холода и температуру потребителя холода, как начальное значение.
Технические результаты изобретения:
1) обеспечение номинальной холодопроизводительности холодильной машины при различных условиях окружающей среды;
2) обеспечение эффективности системы охлаждения при различных условиях окружающей среды и уровнях отводимых тепловых выделений за счет поддержания работоспособности теплообменника сброса тепла в окружающую среду.
Технические результаты достигаются тем, что система охлаждения с модульными аккумуляторами холода, содержит холодильную машину, которая включает контур «блок охлаждения - теплообменник сброса тепла в. окружающую среду» и контур «блок охлаждения - потребитель холода», и содержит, по меньшей мере, один контур «теплообменник сброса тепла в окружающую среду - аккумуляторы холода», в который включены параллельно или последовательно, по меньшей мере, два модульных аккумулятора холода с, по меньшей мере, двумя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода, магистрали для перемещения теплоносителя, устройство для перемещения теплоносителя через аккумуляторы холода, блок управления холодильной машиной, запорной и/или регулирующей арматурой модульных аккумуляторов холода и устройством для перемещения теплоносителя, при этом количество модулей с различными теплоаккумулирующими веществами, а также порядок их использования могут варьироваться в ходе функционирования системы охлаждения.
Технические результаты достигаются также тем, что аккумулятор холода, по меньшей мере, с тремя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода может быть выполнен с веществами с различными температурами фазового перехода, у которых разница температуры фазового перехода k-го вещества и температуры фазового перехода k+1 вещества близка к разнице температуры фазового перехода k+1 вещества и температуры фазового перехода k+2 вещества, где k - целое число.
Технические результаты достигаются также тем, что аккумулятор холода, по меньшей мере, с тремя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода может быть выполнен с веществами с различными температурами фазового перехода, у которых разница температуры фазового перехода k-го вещества и температуры фазового перехода k+1 вещества возрастает по сравнению с разницей температуры фазового перехода k+1 вещества и температуры фазового перехода k+2 вещества.
Технические результаты достигаются также тем, что аккумулятор холода, по меньшей мере, с тремя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода может быть выполнен с веществами с различными температурами фазового перехода, у которых разница температуры фазового перехода k-го вещества и температуры фазового перехода k+1 вещества уменьшается по сравнению с разницей температуры фазового перехода k+1 вещества и температуры фазового перехода k+2 вещества.
Технические результаты достигаются также тем, что один теплоноситель может быть использован как в холодильной машине, так и в контуре «теплообменник сброса тепла в окружающую среду - аккумуляторы холода».
Технические результаты достигаются также тем, что в холодильной машине и в контуре «теплообменник сброса тепла в окружающую среду - аккумуляторы холода» могут быть использованы разные теплоносители.
Следует отметить, что общее количество аккумуляторов и отдельных модулей с различными теплоаккумулирующими веществами, а также порядок их использования может выбираться исходя из ожидаемых циклограммы работы потребителя холода и колебаний температур окружающей среды, с учетом обеспечения наилучшего использования объемов помещений, выделяемых для размещения системы.
Сведения, подтверждающие возможность
осуществления изобретения
Возможность практической реализации изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема варианта системы охлаждения с модульными аккумуляторами холода при параллельном подключении аккумуляторов холода.
На фиг. 2 представлена схема варианта системы охлаждения с модульными аккумуляторами холода при последовательном подключении аккумуляторов холода.
На фиг. 3 представлены схема варианта системы охлаждения с модульными аккумуляторами холода, позволяющая осуществить параллельно-последовательное подключение различного количества аккумуляторов холода.
Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода, содержит холодильную машину, которая включает контур «блок охлаждения 1 - теплообменник сброса тепла в окружающую среду 2» и контур «блок охлаждения 1 - потребитель холода 3», кроме того, содержит, по меньшей мере, один контур «теплообменник сброса тепла в окружающую среду 2 - аккумуляторы холода 4», в который включены параллельно или последовательно, по меньшей мере, два модульных аккумулятора холода 4 с, по меньшей мере, двумя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода, магистрали для перемещения теплоносителя, устройство 5 для перемещения теплоносителя через аккумуляторы холода 4, блок управления холодильной машиной, запорной и/или регулирующей арматурой 6-13 модульных аккумуляторов холода 4 и устройством для перемещения теплоносителя 5.
Изготовление элементов системы может быть осуществлено известными способами. Соединение элементов в единую систему может быть осуществлено известными способами.
Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода работает следующим образом.
При отсутствии больших тепловыделений от потребителя холода 3 и температуре окружающей среды, соответствующей номинальной холодопроизводительности холодильной машины, осуществляется поддержание необходимой температуры теплоносителя, подаваемого к потребителю холода 3 от блока охлаждения 1. При этом выделяющееся тепло отводятся непосредственно в окружающую среду через теплообменник сброса тепла в окружающую среду 2.
По возможности проводится зарядка модулей аккумуляторов холода 4 за счет естественного отвода тепла от них в окружающую среду или путем прокачки охлажденного теплоносителя от блока охлаждения 1 холодильной машины через аккумуляторы холода 4 (контур на фигурах не показан). За счет естественного охлаждения обеспечивается первоначальная зарядка модулей аккумуляторов холода 4 с более высокой температурой фазового перехода теплоаккумулирующих веществ. Зарядка аккумуляторов холода 4 также может осуществляться и от внешней холодильной машины (на фигурах не показана).
В случае повышения температуры окружающей среды или тепловых выделений от потребителя холода 3 осуществляется прокачка теплоносителя по контуру «теплообменник сброса тепла в окружающую среду 2 - аккумуляторы холода 4». При этом тип и количество включаемых в контур модулей аккумуляторов холода 4 определяются исходя из поддержания достаточного теплоотвода от теплообменника сброса тепла в окружающую среду 2.
В варианте исполнения системы, представленном на фиг. 1, блоки аккумуляторов холода 4 задействованы в процессе параллельно. В варианте исполнения системы, представленном на фиг. 2, блоки аккумуляторов холода 4 задействованы в процессе последовательно. В варианте исполнения системы, представленном на фиг. 3, блоки аккумуляторов холода 4 задействованы в процессе как параллельно, так и последовательно: при открытых клапанах 6, 8, 9, 12, 13 и закрытых клапанах 7, 10, 11 ближайшие по схеме к теплообменнику сброса тепла в окружающую среду 2 два из трех аккумуляторов холода 4 задействованы последовательно и третий аккумулятор холода 4 задействован параллельно им; при открытых клапанах 6, 7, 10, 11, 13 и закрытых клапанах 8, 9, 12 ближайший по схеме к теплообменнику сброса тепла в окружающую среду 2 один из трех аккумуляторов холода 4 задействован параллельно со вторым и третьим аккумуляторами холода 4, которые задействованы последовательно.
Блок управления обеспечивает необходимое положение элементов запорной и/или регулирующей арматуры модульных аккумуляторов холода 4 и режим работы устройства 5 для перемещения теплоносителя через аккумуляторы холода 4.
Таким образом, применение предлагаемой системы позволяет поддерживать номинальную холодопроизводительность холодильной машины и эффективность системы охлаждения при различных условиях окружающей среды и уровне тепловыделений от потребителя холода. При этом обеспечивается рациональное использование объемов помещений, выделяемых для размещения оборудования системы охлаждения.
Claims (6)
1. Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода, содержащая холодильную машину, которая включает контур «блок охлаждения - теплообменник сброса тепла в окружающую среду» и контур «блок охлаждения - потребитель холода», и содержащая, по меньшей мере, один контур «теплообменник сброса тепла в окружающую среду - аккумуляторы холода», в который включены параллельно или последовательно, по меньшей мере, два модульных аккумулятора холода с, по меньшей мере, двумя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода, магистрали для перемещения теплоносителя, устройство для перемещения теплоносителя через аккумуляторы холода, блок управления холодильной машиной, запорной и/или регулирующей арматурой модульных аккумуляторов холода и устройством для перемещения теплоносителя, при этом количество модулей с различными теплоаккумулирующими веществами, а также порядок их использования могут варьироваться в ходе функционирования системы охлаждения.
2. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что аккумулятор холода, по меньшей мере, с тремя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода выполнен с веществами с различными температурами фазового перехода, у которых разница температуры фазового перехода k-го вещества и температуры фазового перехода k+1 вещества близка к разнице температуры фазового перехода k+1 вещества и температуры фазового перехода k+2 вещества.
3. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что аккумулятор холода, по меньшей мере, с тремя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода выполнен с веществами с различными температурами фазового перехода, у которых разница температуры фазового перехода k-го вещества и температуры фазового перехода k+1 вещества возрастает по сравнению с разницей температуры фазового перехода k+1 вещества и температуры фазового перехода k+2 вещества.
4. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что аккумулятор холода, по меньшей мере, с тремя теплоаккумулирующими веществами с различными температурами фазового перехода выполнен с веществами с различными температурами фазового перехода, у которых разница температуры фазового перехода k-го вещества и температуры фазового перехода k+1 вещества уменьшается по сравнению с разницей температуры фазового перехода k+1 вещества и температуры фазового перехода k+2 вещества.
5. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что один теплоноситель используют как в холодильной машине, так и в контуре «теплообменник сброса тепла в окружающую среду - аккумуляторы холода».
6. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что в холодильной машине и в контуре «теплообменник сброса тепла в окружающую среду - аккумуляторы холода» используют разные теплоносители.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018101723A RU2672212C1 (ru) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018101723A RU2672212C1 (ru) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2672212C1 true RU2672212C1 (ru) | 2018-11-12 |
Family
ID=64327811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018101723A RU2672212C1 (ru) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2672212C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2199706C2 (ru) * | 2000-03-31 | 2003-02-27 | Шляховецкий Валентин Михайлович | Холодильная установка |
US8991198B2 (en) * | 2012-04-10 | 2015-03-31 | International Business Machines Corporation | Cooling system control and servicing based on time-based variation of an operational variable |
RU2592883C2 (ru) * | 2013-08-30 | 2016-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Яндекс" | Система охлаждения, способ эксплуатации такой системы и резервное устройство охлаждения |
RU164694U1 (ru) * | 2015-11-10 | 2016-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ГРИН ЛАЙТ" | Высокоэффективный компактный аккумулятор теплоты |
-
2018
- 2018-01-17 RU RU2018101723A patent/RU2672212C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2199706C2 (ru) * | 2000-03-31 | 2003-02-27 | Шляховецкий Валентин Михайлович | Холодильная установка |
US8991198B2 (en) * | 2012-04-10 | 2015-03-31 | International Business Machines Corporation | Cooling system control and servicing based on time-based variation of an operational variable |
RU2592883C2 (ru) * | 2013-08-30 | 2016-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Яндекс" | Система охлаждения, способ эксплуатации такой системы и резервное устройство охлаждения |
RU164694U1 (ru) * | 2015-11-10 | 2016-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ГРИН ЛАЙТ" | Высокоэффективный компактный аккумулятор теплоты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7421846B2 (en) | Thermal energy storage and cooling system with gravity fed secondary refrigerant isolation | |
US7363772B2 (en) | Thermal energy storage and cooling system with secondary refrigerant isolation | |
US8650896B2 (en) | Ice thermal storage | |
US7124594B2 (en) | High efficiency refrigerant based energy storage and cooling system | |
US20090293507A1 (en) | Thermal energy storage and cooling system with isolated evaporator coil | |
WO2013055520A1 (en) | Thermal energy storage in a chiller system | |
EP1794516A1 (en) | Thermal energy storage and cooling system with secondary refrigerant isolation | |
RU2672212C1 (ru) | Система охлаждения с модульными аккумуляторами холода | |
CN107819140B (zh) | 全钒液流电池系统及其冷却方法 | |
US20220034601A1 (en) | Thermal energy storage system with nucleation cooling | |
RU2661363C1 (ru) | Устройство для низкотемпературного охлаждения | |
JP2021527794A (ja) | マルチカスケード冷却システム | |
US10281180B2 (en) | Economized cycle with thermal energy storage | |
WO2019171087A2 (en) | A vapour compression apparatus | |
CN116014295B (zh) | 钠离子电池储能模组 | |
Jokiel et al. | Cold storage using phase change material in refrigerated display cabinets: experimental investigation | |
JP2011094941A (ja) | 冷凍装置及びその運転方法 | |
CN116885332A (zh) | 一种变频多联储能制冷系统 | |
CN103687421A (zh) | 用于云箱的相变蓄能安全温控系统及方法 | |
CN116222098A (zh) | 一种分布式蓄冷用冷成套装置 | |
CN117739538A (zh) | 一种储能直冷/直热泵系统 | |
JPH11281103A (ja) | 蓄熱システム | |
JPH07167512A (ja) | 複合型冷媒回路設備の制御装置 | |
KR20200012165A (ko) | 히트펌프 시스템 | |
LT6368B (lt) | Vienalaikio šaldymo ir šildymo sistema ir būdas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200118 |