[发明专利]三元双向相变储能式换热器

说明书

技术领域

本发明属于节能与相变储能技术领域。具体涉及一种三元双向相变储能式换热器。

背景技术

随着社会的发展,空调用电量不断增加,在个别地区甚至达到电力负荷的30%-40%。并且空调用电高峰往往与工业商业用电高峰同步,进一步造成高峰期电力资源短缺，低谷期电力资源相对过剩,导致电力负荷峰谷差过大,造成大量的能源损失和浪费。同时，在我国大部分地区，昼夜温差大，室外自然冷源分布广泛，不能得到充分的利用。倘若将两者充分利用，对于建筑节能将有很大的意义。相变储能技术可解决能量供求之间的不平衡问题，减少多余能量的浪费，实现能量的削峰填谷。根据室外自然冷源特点和高热密度环境负荷特点，研究高效的储能换热设备，实现快速的蓄放能量。

目前，国内外相变材料在暖通空调领域中应用主要分为两个方面：其一，相变材料在建筑围护结构上的应用；其二，相变材料与空调系统的结合应用，即相变储能空调系统。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室JollIl等提出了一种新的夜间通风的系统，采用相变材料和热管混合的方法，它可以用于替代空调系统。

在相变储能系统应用的研究方面，国外有一些研究人员提出了新的方案，搭建了实验系统进行研究，取得了较好的节能效益。德国Koschenz和Lehmann提出了一种应用于轻质建筑中的主动式相变储能石膏吊顶空调系统，通过冷水毛细管将冷量夜间蓄存入相变石膏板中，日间时再释放出冷量，将白天的空调负荷转移到夜间处理。F. Mathieu-Potvin和L. Gosselin提出了一个分析含有多相变材料层外墙的热防护效果的模型，在室内外温差小的情况下也可以实现较好的收益。A. Pasupathy等人提出了在屋顶采用双层相变材料的方案，并进行了实验和模拟工作，他们建议上层相变材料板的相变温度要比周围平均温度高6-7℃，该方案可以实现全年综合节能效益。清华大学康艳兵等人提出了一种结合夜间通风的新型贮能系统，堆积床式相变吊顶系统(NVPsystem)，其贮换热面积大，蓄/放热效率高，夏季降温效果好。 

国内有些机构研究冰蓄冷和冷水蓄冷的的空调蓄冷技术，比如：（1）直接蒸发闭式外融冰热泵空调技术，具有蓄冰、冰槽融冰供冷、冷机单独供冷、冷机与冰槽联合供冷、冷机制热五种运行模式，但低温冰蓄冷，能效比较低；（2）将蒸发器置于散热器和相变材料组件之间，并一起装入储能箱内，能使用深夜低谷电的小型储能空调器。

本发明将储能设备与制冷机组的蒸发器结合在一起，应用于空调机组，对相变储能材料在空调系统的应用有很大的意义

发明内容

本发明是一种三元双向相变储能式换热器，集中了板式换热器和管壳式换热器的结构特点，将相变储能技术与空气处理技术相耦合，构成换热储能一体化设备。

本发明包括：壳体（1）、相变储能单元（2）、板式管壳式换热单元（3）、盘管（4）、盘管翅片（5）。如图1所示，相变储能单元与空气层通过铝板进行板式换热，含有制冷剂的盘管依次流经相变储能单元和空气层进行管壳式换热。盘管上的翅片增加换热面积，同时增加气流的扰动以增强换热。运行工况如下：夏季，在昼夜温差较大的地区，优先利用室外冷源，将室外冷空气过滤后引入设备空气层流道，与相变储能单元进行换热，储能单元蓄存冷量，冷空气提高温度引入室内，维持室内稳定的温度。之后，根据建筑白天的负荷特征，利用夜晚的低谷电价通过制冷系统对储能单元进行蓄冷，白天再将其冷量释放。

本发明的优点是：将三元双向相变储能换热设备应用于空调机组，与常规能源相比有如下优点：充分利用室外自然冷源和低谷电价缓解了电网压力，降低建筑能耗；由于室外自然冷源提供了部分负荷，降低了机组的容量；其次，本设备将储能单元和空气处理单元耦合在一起，将制冷与储能一体化，使结构紧凑，节省了空间。

附图说明

图1.三元双向相变储能换热器结构示意图；

图2.三元双向相变储能换热器纵向剖面图；

图3.相变储能单元剖面图。

图中1是壳体、2是相变储能单元、3是板式管壳式换热单元、4是盘管、5是盘管翅片。

具体实施方式

壳体（1）、相变储能单元（2）、板式管壳式换热单元（3）、盘管（4）、盘管翅片（5）。如图1所示，相变储能单元与空气层通过铝板进行板式换热，含有制冷剂的盘管依次流经相变储能单元和空气层进行管壳式换热。盘管上的翅片增加换热面积，同时增加气流的扰动以增强换热。运行工况如下：夏季，在昼夜温差较大的地区，优先利用室外冷源，将室外冷空气过滤后引入设备空气层流道，与相变储能单元进行换热，储能单元蓄存冷量，冷空气提高温度引入室内，维持室内稳定的温度。之后，根据建筑白天的负荷特征，利用夜晚的低谷电价通过制冷系统对储能单元进行蓄冷，白天再将其冷量释放。