相變材料貯能式新風機組的製作方法
2023-05-01 10:40:06 1
專利名稱：相變材料貯能式新風機組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及空調系統中使用的一種新風機組，尤其涉及空調蓄冷系統中利用相變材料進行蓄冷的一種空調蓄冷裝置。
近年來，隨著經濟的發展和人民生活的不斷提高，空調系統已成為現代工業與民用建築中不可缺少的設施，但其耗電量很大，而且基本處於電負荷高峰期，給電網高峰用電造成很大壓力，而空調蓄冷則是解決上述問題的有效手段，它可在用電低峰期蓄冷，用電高峰期放冷，為電網「削峰填谷」。目前在空調蓄冷技術中，冰蓄冷技術已在國內日趨成熟，但其缺點是冰的凝點較低(0℃)，蓄冰時需要制冷機提供-3～-7℃的溫度，導致制冷機組蒸發溫度過低，降低了制冷機組的製冷效率，一般將會使制冷機成本增加25～30％，從而加大了設備的投資。因此，人們一方面正在不斷地尋找性能良好的相變材料，同時也在研究如何利用新的相變材料來滿足空調蓄冷的要求。
本實用新型的目的和任務是利用相變材料設計一種可實現「削峰填谷」的節能型空調裝置，即相變材料貯能式新風機組，使其在用電低峰期蓄冷，用電高峰期放冷；在夏季可提高空調蓄冷時制冷機的效率，過渡季節可充分利用自然風蓄冷，冬季還可作為空氣加熱器使用。
本實用新型是通過以下技術方案實現的該相變材料貯能式新風機組，主要由空氣過濾器、風機、換熱裝置等部件組成，空氣過濾器、換熱器和風機三者之間由風道連接，其特徵是上述換熱裝置採用相變材料貯能式換熱器，該換熱器採用空氣與另外一種流體兩種不同的通道組成，並在兩者之間填充相變材料。
為了提高傳熱效果及相變材料的導熱性能，在相變材料貯能式換熱器中的相變材料內填加金屬粉末或金屬網格。
在上述方案的基礎上，相變材料貯能式換熱器可根據不同的相變材料和具體情況採用多種結構形式，如管式結構、板式結構，同心套管結構及球式結構等。
附
圖1為本實用新型的原理結構示意圖。
附圖2為相變材料貯能式換熱器採用管式結構時的示意圖。
附圖3為管式結構的貯能式換熱器內設置的豎直隔板示意圖。
圖面說明1-進口空氣；2-空氣過濾器；3-出口空氣；4-風機；5-空調進水管；6-空調回水管；7-相變材料貯能式換熱器；8-相變材料；9-風管；10-水管；11-隔板。
以下結合附圖詳細描述本實用新型的工作原理，具體結構及最佳實施方式相變材料貯能式新風機組主要由空氣過濾器2，相變材料貯能式換熱器7，空調進水管5和空調回水管6以及風機4等組成。進口空氣1經過空氣過濾器2進入相變材料貯能式換熱器7，經冷卻後，由風機4將出口空氣3送入室內。管式結構是本實用新型的實施例之一，即採用空氣一相變材料一水三工質直接傳熱的結構形式，其水管10和風管11均採用圓管，且叉排排列；水管均勻分布在所有風管之間，兩種管道之間填充相變材料8。並在水管的進、出口布置集水和分水管路，為提高系統的傳熱性能，在空氣管道內外兩側可以通過加肋片強化傳熱；為了增大水與相變材料的傳熱溫差，並使傳熱過程均勻，水和空氣採用逆流方式，如圖2所示，在相變材料中也可採取措施提高其導熱性能，如添加金屬粉末和金屬網格等。
經計算，在系統的傳熱過程中，由於管壁的導熱熱阻佔的比例不大，同時考慮到相變材料的腐蝕性和經濟性，上述空氣管和水管可採用較薄的聚乙烯塑料管；由於相變材料的熱阻相對較大，而圓塑料管又不易加肋，所以此種情況應採用「細管、薄層、多根數」的方法；為了增強管束的剛度和強度，在相變材料貯能式換熱器內還應加裝如圖3所示的豎直隔板11。此外，相變材料凝固成固體後在箱體上方會出現部分空間，在由固態向液態轉化的初始階段，相變材料與這部分空間中管道裡的空氣(或水)沒有熱交換，所以上方應留有餘量空間，不布置管道。
本實用新型作為「削峰填谷」的一種節能空調裝置，為充分發揮相變材料的潛力，該新風機組採用部分蓄冷運行方式，即由相變材料和制冷機的冷水共同提供冷量。具體運行方案為在谷時段通過制冷機或自然冷風對相變材料進行蓄冷；制冷機在平時段開動滿足空調負荷要求，無法完全滿足時，則由相變材料補充不足的冷量；在峰時段將所剩餘的蓄冷量全部用於峰時段的負荷要求，以求最大程度地利用峰、谷電價差來節省運行費用，若仍不能滿足，則由冷水補充。在過渡季節，處於白天熱晚上冷時，晚上可以採用制冷機水冷和風冷兼用的方法，甚至有時可以完全採用風冷的方法，既節省了運行費用，也加熱了夜間的冷空氣，提高了室內的舒適性。在冬季，這種裝置可以作為一種空氣加熱器來使用。
本實用新型所述的相變材料貯能式新風機組和常規空調與蓄冷空調相比，它有如下優點及有益效果該實用新型作為實現「削峰填谷」的一種節能空調裝置與目前國內比較流行的冰蓄冷空調比較，不僅可提高制冷機的效率，還能有效地利用峰、谷電價差節約運行費用，降低空調蓄冷的投資。另一方面，這種裝置的優越性在過渡季節尤為突出，在過渡季節，處於白天熱晚上冷時，晚上可以採用制冷機水冷和風冷兼用的方法，甚至有時可以完全採用風冷的方法，節省了運行費用，也加熱了夜間的冷空氣，提高了室內的舒適性；冬季，這種裝置還可以作為一種空氣加熱器來使用。
由此看出，這種相變材料貯能式新風機組很大程度上節約了運行費用，並可以全年運行，有著廣闊的發展前景。
權利要求1.一種相變材料貯能式新風機組，它主要由空氣過濾器[2]、風機[4]、換熱器[7]等部件組成，空氣過濾器、換熱器和風機三者之間由風道連接，其特徵是上述換熱器採用相變材料貯能式換熱器，該換熱器採用空氣與另外一種流體兩種不同的通道組成，並在兩者之間填充相變材料[8]。
2.根據權利要求1所述的一種相變材料貯能式新風機組，其特徵是相變材料貯能式換熱器中的相變材料內填加金屬粉末或金屬網格。
3.根據權利要求1或2所述的一種相變材料貯能式新風機組，其特徵是所述相變材料貯能式換熱器的兩種流體通道採用管式結構，管束採用叉排排列。
4.根據權利要求3所述的一種相變材料貯能式新風機組，其特徵是所述流體管道為風管[9]和水管[10]。
5.根據權利要求4所述的一種相變材料貯能式新風機組，其特徵是在貯能式換熱器內設有豎直隔板[11]。
專利摘要相變材料貯能式新風機組,涉及空調蓄冷系統中使用的一種空調蓄冷裝置。它主要由空氣過濾器、相變材料貯能式換熱器,風機等部件組成,其特點是該換熱器採用空氣—相變材料—水三工質直接傳熱的結構形式。該機組可有效地利用峰、谷電價差來節約運行費用,相對於蓄冰空調可以提高制冷機的效率,降低設備投資。過渡季節可利用風蓄冷,提高室內的舒適性;冬季還可作為空氣加熱器使用,能全年運行,是一種「削峰填谷」的節能型空調裝置。
文檔編號F24H7/00GK2300855SQ9721907
公開日1998年12月16日 申請日期1997年6月27日 優先權日1997年6月27日
發明者江億, 張寅平, 康豔兵, 巨永平, 魏慶芃 申請人:清華同方股份有限公司, 清華大學