專利名稱：相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空調(diào)系統(tǒng)中使用的一種新風(fēng)機(jī)組，尤其涉及空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中利用相變材料進(jìn)行蓄冷的一種空調(diào)蓄冷裝置。
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的不斷提高，空調(diào)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑中不可缺少的設(shè)施，但其耗電量很大，而且基本處于電負(fù)荷高峰期，給電網(wǎng)高峰用電造成很大壓力，而空調(diào)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(wǎng)“削峰填谷”。目前在空調(diào)蓄冷技術(shù)中，冰蓄冷技術(shù)已在國內(nèi)日趨成熟，但其缺點(diǎn)是冰的凝點(diǎn)較低(0℃)，蓄冰時需要制冷機(jī)提供-3～-7℃的溫度，導(dǎo)致制冷機(jī)組蒸發(fā)溫度過低，降低了制冷機(jī)組的制冷效率，一般將會使制冷機(jī)成本增加25～30％，從而加大了設(shè)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(diào)蓄冷的要求。
本實(shí)用新型的目的和任務(wù)是利用相變材料設(shè)計一種可實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”的節(jié)能型空調(diào)裝置，即相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)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(diào)蓄冷時制冷機(jī)的效率，過渡季節(jié)可充分利用自然風(fēng)蓄冷，冬季還可作為空氣加熱器使用。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組，主要由空氣過濾器、風(fēng)機(jī)、換熱裝置等部件組成，空氣過濾器、換熱器和風(fēng)機(jī)三者之間由風(fēng)道連接，其特征是上述換熱裝置采用相變材料貯能式換熱器，該換熱器采用空氣與另外一種流體兩種不同的通道組成，并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(dǎo)熱性能，在相變材料貯能式換熱器中的相變材料內(nèi)填加金屬粉末或金屬網(wǎng)格。
在上述方案的基礎(chǔ)上，相變材料貯能式換熱器可根據(jù)不同的相變材料和具體情況采用多種結(jié)構(gòu)形式，如管式結(jié)構(gòu)、板式結(jié)構(gòu)，同心套管結(jié)構(gòu)及球式結(jié)構(gòu)等。
附


圖1為本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為相變材料貯能式換熱器采用管式結(jié)構(gòu)時的示意圖。
附圖3為管式結(jié)構(gòu)的貯能式換熱器內(nèi)設(shè)置的豎直隔板示意圖。
圖面說明1-進(jìn)口空氣；2-空氣過濾器；3-出口空氣；4-風(fēng)機(jī)；5-空調(diào)進(jìn)水管；6-空調(diào)回水管；7-相變材料貯能式換熱器；8-相變材料；9-風(fēng)管；10-水管；11-隔板。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的工作原理，具體結(jié)構(gòu)及最佳實(shí)施方式相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組主要由空氣過濾器2，相變材料貯能式換熱器7，空調(diào)進(jìn)水管5和空調(diào)回水管6以及風(fēng)機(jī)4等組成。進(jìn)口空氣1經(jīng)過空氣過濾器2進(jìn)入相變材料貯能式換熱器7，經(jīng)冷卻后，由風(fēng)機(jī)4將出口空氣3送入室內(nèi)。管式結(jié)構(gòu)是本實(shí)用新型的實(shí)施例之一，即采用空氣一相變材料一水三工質(zhì)直接傳熱的結(jié)構(gòu)形式，其水管10和風(fēng)管11均采用圓管，且叉排排列；水管均勻分布在所有風(fēng)管之間，兩種管道之間填充相變材料8。并在水管的進(jìn)、出口布置集水和分水管路，為提高系統(tǒng)的傳熱性能，在空氣管道內(nèi)外兩側(cè)可以通過加肋片強(qiáng)化傳熱；為了增大水與相變材料的傳熱溫差，并使傳熱過程均勻，水和空氣采用逆流方式，如圖2所示，在相變材料中也可采取措施提高其導(dǎo)熱性能，如添加金屬粉末和金屬網(wǎng)格等。
經(jīng)計算，在系統(tǒng)的傳熱過程中，由于管壁的導(dǎo)熱熱阻占的比例不大，同時考慮到相變材料的腐蝕性和經(jīng)濟(jì)性，上述空氣管和水管可采用較薄的聚乙烯塑料管；由于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(yīng)采用“細(xì)管、薄層、多根數(shù)”的方法；為了增強(qiáng)管束的剛度和強(qiáng)度，在相變材料貯能式換熱器內(nèi)還應(yīng)加裝如圖3所示的豎直隔板11。此外，相變材料凝固成固體后在箱體上方會出現(xiàn)部分空間，在由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的初始階段，相變材料與這部分空間中管道里的空氣(或水)沒有熱交換，所以上方應(yīng)留有余量空間，不布置管道。
本實(shí)用新型作為“削峰填谷”的一種節(jié)能空調(diào)裝置，為充分發(fā)揮相變材料的潛力，該新風(fēng)機(jī)組采用部分蓄冷運(yùn)行方式，即由相變材料和制冷機(jī)的冷水共同提供冷量。具體運(yùn)行方案為在谷時段通過制冷機(jī)或自然冷風(fēng)對相變材料進(jìn)行蓄冷；制冷機(jī)在平時段開動滿足空調(diào)負(fù)荷要求，無法完全滿足時，則由相變材料補(bǔ)充不足的冷量；在峰時段將所剩余的蓄冷量全部用于峰時段的負(fù)荷要求，以求最大程度地利用峰、谷電價差來節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，若仍不能滿足，則由冷水補(bǔ)充。在過渡季節(jié)，處于白天熱晚上冷時，晚上可以采用制冷機(jī)水冷和風(fēng)冷兼用的方法，甚至有時可以完全采用風(fēng)冷的方法，既節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，也加熱了夜間的冷空氣，提高了室內(nèi)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(shí)用新型所述的相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組和常規(guī)空調(diào)與蓄冷空調(diào)相比，它有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果該實(shí)用新型作為實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”的一種節(jié)能空調(diào)裝置與目前國內(nèi)比較流行的冰蓄冷空調(diào)比較，不僅可提高制冷機(jī)的效率，還能有效地利用峰、谷電價差節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，降低空調(diào)蓄冷的投資。另一方面，這種裝置的優(yōu)越性在過渡季節(jié)尤為突出，在過渡季節(jié)，處于白天熱晚上冷時，晚上可以采用制冷機(jī)水冷和風(fēng)冷兼用的方法，甚至有時可以完全采用風(fēng)冷的方法，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，也加熱了夜間的冷空氣，提高了室內(nèi)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(fēng)機(jī)組很大程度上節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用，并可以全年運(yùn)行，有著廣闊的發(fā)展前景。
權(quán)利要求1.一種相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組，它主要由空氣過濾器[2]、風(fēng)機(jī)[4]、換熱器[7]等部件組成，空氣過濾器、換熱器和風(fēng)機(jī)三者之間由風(fēng)道連接，其特征是上述換熱器采用相變材料貯能式換熱器，該換熱器采用空氣與另外一種流體兩種不同的通道組成，并在兩者之間填充相變材料[8]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組，其特征是相變材料貯能式換熱器中的相變材料內(nèi)填加金屬粉末或金屬網(wǎng)格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組，其特征是所述相變材料貯能式換熱器的兩種流體通道采用管式結(jié)構(gòu)，管束采用叉排排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組，其特征是所述流體管道為風(fēng)管[9]和水管[10]。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組，其特征是在貯能式換熱器內(nèi)設(shè)有豎直隔板[11]。
專利摘要相變材料貯能式新風(fēng)機(jī)組,涉及空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中使用的一種空調(diào)蓄冷裝置。它主要由空氣過濾器、相變材料貯能式換熱器,風(fēng)機(jī)等部件組成,其特點(diǎn)是該換熱器采用空氣—相變材料—水三工質(zhì)直接傳熱的結(jié)構(gòu)形式。該機(jī)組可有效地利用峰、谷電價差來節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,相對于蓄冰空調(diào)可以提高制冷機(jī)的效率,降低設(shè)備投資。過渡季節(jié)可利用風(fēng)蓄冷,提高室內(nèi)的舒適性;冬季還可作為空氣加熱器使用,能全年運(yùn)行,是一種“削峰填谷”的節(jié)能型空調(diào)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(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者江億, 張寅平, 康艷兵, 巨永平, 魏慶芃 申請人:清華同方股份有限公司, 清華大學(xué)