一种动态两相蓄能装置的制作方法

1.本实用新型涉及蓄能领域，具体涉及一种动态两相蓄能装置。


背景技术：

2.随着社会进行与经济的发展，人们生活水平日益提高，空调越来越成为生活中必不可少的家用电器之一，特别在炎热的夏季，空调成为改善室内热舒适度的重要利器。然而空调的大量使用也带来了用电量的激增，近年来随着空调使用量的增加，国家电网的压力也逐渐增大，尽管国家电力部门已经出台了峰谷电价和阶梯电价相关政策，但所取得的效果却并不明显。
3.为缓解电网压力，实现电网的“移峰填谷”，专家提出了一种冰蓄冷空调技术。目前冰蓄冷空调技术主要分为两种方式，一种是静态冰蓄冷，即制冷剂与水换热将水制备为冰块，其设备结构简单，但由于制冷剂不与冰水直接接触，在其换热过程中管道间存在传热温差以及管道表面冰层引起的热阻，这会造成传热系数下降，同时由于传热系数的下降，必须增加换热管的配备，这就带来了成本的增加。另一种冰蓄冷方式为动态冰蓄冷方式，其采用动态冰浆进行蓄能，系统稳定性好，释冷效率高，用户端舒适度较好，但其系统设计复杂，设备材料要求高，造价高，在小型项目上适用性并不好。
4.因此，亟需设计一种新型动态两相蓄能装置，以提高换热效率。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种动态两相蓄能装置，以提高换热效率。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种动态两相蓄能装置，包括：蓄能储水罐，其内部由上而下设置相变蜡层和冷冻水层；蓄冷供水管段，其将蓄能储水罐下部的冷冻水层中的冷冻水输送至换热器中降温；蓄冷回水管段，将换热器中的低温冷冻水送入蓄能储水罐的相变蜡层；其中所述低温冷冻水使相变蜡层凝固蓄冷后回到冷冻水层。
7.进一步的，所述蓄冷供水管段上设置有蓄冷水泵，其抽水端连接蓄能储水罐的冷冻水层，以将蓄能储水罐中的冷冻水抽至换热器中换热降温。
8.进一步的，所述换热器中的另一换热端通过输冷管与制冷机组连接，适于通过制冷机组输出的低温介质与蓄冷供水管段提供的冷冻水换热。
9.进一步的，所述输冷管上设置有输冷水泵；其中所述输冷水泵的抽水端与制冷机组的介质出口连接，适于将制冷机组中的低温介质抽至换热器处与冷冻水换热后，再经输冷管回到制冷机组中。
10.进一步的，释冷供水管段用于向外部提供蓄能储水罐中的低温冷冻水；以及释冷回水管段，适于将外部回水送入蓄能储水罐中；其中所述外部回水与蓄能储水罐中固态相变蜡接触，固态相变蜡遇热熔化释冷，以降低回水温度。
11.进一步的，所述蓄冷供水管段、蓄冷回水管段、释冷回水管段和释冷供水管段上分别设置有相应的蓄冷供水管控制阀、蓄冷回水管控制阀、释冷回水管控制阀和释冷供水管
控制阀；其中当蓄冷供水管控制阀和蓄冷回水管控制阀打开，释冷回水管控制阀和释冷供水管控制阀关闭时，蓄能储水罐中的相变蜡凝固蓄冷；当蓄冷供水管控制阀和蓄冷回水管控制阀关闭，释冷回水管控制阀和释冷供水管控制阀打开时，蓄能储水罐中的相变蜡熔化释冷。
12.进一步的，所述蓄冷供水管段和释冷供水管段属于同一供水管；以及所述蓄冷回水管段和释冷回水管段属于同一回水管；其中所述冷供水管段与释冷供水管段之间的供水管段、蓄冷回水管段与释冷回水管段之间的回水管段均与蓄能储水罐内部连通。
13.进一步的，所述输冷管上还设置有输冷管控制阀。
14.本实用新型的有益效果是，本实用新型的蓄冷供水管段将蓄能储水罐内冷冻水层中的冷冻水输送至换热器中降温后经蓄冷回水管段送入相变蜡层，并与相变蜡换热后回到冷冻水层，所述相变蜡与降温后的冷冻水换热后凝固蓄冷；另外，冷冻水层的冷冻水与相变蜡层底部固态相变蜡换热后降温蓄冷。其中，相变蜡与降温后的冷冻水换热后凝固蓄冷；冷冻水层的冷冻水与固态相变蜡换热后降温蓄冷，动态蓄冷与静态蓄冷相结合，提升装置的蓄冷效率。
15.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
16.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型的动态两相蓄能装置的示意图；
19.图2是本实用新型的动态两相蓄能装置的蓄冷状态示意图；
20.图3是本实用新型的动态两相蓄能装置的释冷状态示意图。
21.图中：
22.蓄能储水罐1、相变蜡层11、冷冻水层12、蓄冷供水管段2、蓄冷供水管控制阀21、蓄冷水泵22、换热器3、蓄冷回水管段4、蓄冷回水管控制阀41、释冷回水管段6、释冷回水管控制阀61、释冷供水管段7、释冷供水管控制阀 71、输冷管9、输冷水泵91、输冷管控制阀92、制冷机组10。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.实施例1
25.如图1所示，本实施例提供了一种动态两相蓄能装置，包括：蓄能储水罐1，其内部由上而下设置相变蜡层11和冷冻水层12；蓄冷供水管段2，其将蓄能储水罐1下部的冷冻水层12中的冷冻水输送至换热器3中降温；蓄冷回水管段4，将换热器3中的低温冷冻水送入蓄能储水罐1的相变蜡层11；其中所述低温冷冻水使相变蜡层11凝固蓄冷后回到冷冻水层12。
26.在本实施例中，蓄冷供水管段2将蓄能储水罐1内冷冻水层12中的冷冻水输送至换热器3中降温后经蓄冷回水管段4送入相变蜡层11，并与相变蜡换热后回到冷冻水层12，所述相变蜡与降温后的冷冻水换热后凝固蓄冷；另外，冷冻水层12的冷冻水与相变蜡层11底部固态相变蜡换热后降温蓄冷。
27.在本实施方式中，相变蜡与降温后的冷冻水换热后凝固蓄冷；冷冻水层12 的冷冻水与固态相变蜡换热后降温蓄冷，动态蓄冷与静态蓄冷相结合，提升装置的蓄冷效率。
28.在本实施例中，所述蓄冷供水管段2上设置有蓄冷水泵22，其抽水端连接蓄能储水罐1的冷冻水层12，以将蓄能储水罐1中的冷冻水抽至换热器3中换热降温。
29.在本实施方式中，通过蓄冷水泵22将冷冻水层12的冷冻水送入换热器中与外接的制冷设备换热，以使降温后的冷冻水的温度低于相变蜡的凝固点 (5℃)。
30.在本实施例中，所述换热器3中的另一换热端通过输冷管9与制冷机组10 连接，适于通过制冷机组10输出的低温介质与蓄冷供水管段2提供的冷冻水换热。
31.在本实施方式中，所述低温介质可以是乙二醇；低温介质与冷冻水层12内的冷冻水在换热器3中换热，以使冷冻水温度降低，低温介质温度升高。
32.在本实施例中，所述输冷管9上设置有输冷水泵91；其中所述输冷水泵91 的抽水端与制冷机组10的介质出口连接，适于将制冷机组10中的低温介质抽至换热器3处与冷冻水换热后，再经输冷管9回到制冷机组10中。
33.在本实施例的一种优选实施方式中，低温介质由输冷水泵91送至换热器3 处换热后温度升高，温度升高后的低温介质则再次进入制冷机组10内降温后继续与换热器3处的冷冻水换热，以形成制冷循环过程。
34.在本实施例中，释冷供水管段7，用于向外部提供蓄能储水罐1中的低温冷冻水；以及释冷回水管段6，适于将外部回水送入蓄能储水罐1中；其中所述外部回水与蓄能储水罐1中固态相变蜡接触，固态相变蜡遇热熔化释冷，以降低回水温度。
35.在本实施例的一种优选实施方式中，外部温度高于相变蜡凝固点(5℃)的回水由释冷回水管段6输送至蓄能储水罐1上部喷淋在固态相变蜡层11上，与固态相变蜡换热，相变蜡遇热熔化释冷以降低回水温度，且所述回水汇入冷冻水层11；冷冻水层11再经释冷供水管段7向外部输送低温冷冻水。
36.在本实施例中，所述蓄冷供水管段2、蓄冷回水管段4、释冷回水管段6和释冷供水管段7上分别设置有相应的蓄冷供水管控制阀21、蓄冷回水管控制阀 41、释冷回水管控制阀61和释冷供水管控制阀71；其中当蓄冷供水管控制阀 21和蓄冷回水管控制阀41打开，释冷回水管控制阀61和释冷供水管控制阀71 关闭时，蓄能储水罐1中的相变蜡凝固蓄冷；当蓄冷供水管控制阀21和蓄冷回水管控制阀41关闭，释冷回水管控制阀61和释冷供水管控制阀71打开时，蓄能储水罐1中的相变蜡熔化释冷。
37.如图2所示，在本实施例的一种具体实施方式中，在储能储水罐1的蓄冷工况下，蓄
冷供水管控制阀21和蓄冷回水管控制阀41打开，释冷回水管控制阀61和释冷供水管控制阀71关闭；此时，蓄冷水泵22开始运行，冷冻水从蓄能储水罐1的底部抽出，经过换热器3后从蓄能储水罐1的顶部喷出；同时制冷机组10运行，输冷水泵91抽取制冷机组10内的冷量进入换热器3进行换热。此过程中，凝固点为5℃的相变蜡与换热后的冷冻水(0℃左右)换热后逐渐凝固，在一段时间后，固体相变蜡逐渐增多，在增长到设定值时，蓄冷工作停止。
38.如图3所示，在本实施例的另一种具体实施方式中，在储能储水罐1的释冷工况下，蓄冷供水管控制阀21和蓄冷回水管控制阀41关闭，释冷回水管控制阀61和释冷供水管控制阀71打开；此时，外部空调系统的冷冻水回水(12℃左右)在储能储水罐1上部喷出，与罐内固态相变蜡进行接触式换热，熔化部分固态相变蜡吸热，使下层冷冻水温度降低形成低温冷冻水(7℃左右)，继而向空调系统提供低温冷冻水(7℃左右)，直到固态相变蜡全部熔化，水温上升至设定值，释冷过程结束，开启蓄冷过程。
39.在本实施方式中，由于相变蜡的密度比冷冻水低，相变蜡始终处于冷冻水的上方。
40.在本实施例的一种优选实施方式中，所述蓄冷供水管段2和释冷供水管段7 属于同一供水管；以及所述蓄冷回水管段4和释冷回水管段6属于同一回水管；其中所述冷供水管段2与释冷供水管段7之间的供水管段、蓄冷回水管段4与释冷回水管段6之间的回水管段均与蓄能储水罐1内部连通。
41.在本实施例中，所述输冷管9上还设置有输冷管控制阀92。
42.在本实施方式中，输冷管控制阀92可以控制输冷管9中低温介质的流速，以调节换热速率；也可以通过开闭输冷管控制阀92启动或停止换热器3的换热过程。
43.综上所述，本动态两相蓄能装置运行过程中，相变蜡与降温后的冷冻水换热后凝固蓄冷；冷冻水层12的冷冻水与固态相变蜡换热后降温蓄冷，动态蓄冷与静态蓄冷相结合，提升装置的蓄冷效率。因为相变蜡的密度比冷冻水低，所以相变蜡始终处于冷冻水的上方。低温介质由输冷水泵91送至换热器3处换热后温度升高，温度升高后的低温介质则再次进入制冷机组10内降温后继续与换热器3处的冷冻水换热，以形成制冷循环过程。输冷管控制阀92可以控制输冷管9中低温介质的流速，以调节换热速率；也可以通过开闭输冷管控制阀92启动或停止换热器3的换热过程。
44.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。