[發(fā)明專利]相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210444787.1
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102927640A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮國會;李國柱;赫娜;李慧星;黃凱良;莊克鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F12/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 李宇彤

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及相變儲能和空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。具體地說是一種利用相變材料進(jìn)行蓄熱的相變儲能型空調(diào)冷卻水庫。

背景技術(shù)

人防工程使用人工空調(diào)冷卻水庫為空調(diào)系統(tǒng)提供冷卻水。一方面，隨著發(fā)熱設(shè)備的增多和人員的增加，人防工程內(nèi)部的余熱也會大量增加，由于空調(diào)冷卻水庫的初始設(shè)計(jì)容量有限，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)難以長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行，繼而引起空氣溫濕度過高，人員的舒適度大大降低、設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)等問題；另一方面，新建空調(diào)冷卻水庫的規(guī)格受建造場地的限制，建造規(guī)模不宜過大。因此，為保證空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行，須采取既簡單又有效的途徑解決空調(diào)冷卻水庫蓄熱能力不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用相變儲能技術(shù)，將裝有相變材料的儲熱單元放置于空調(diào)冷卻水庫內(nèi)，可有效的提高既有空調(diào)冷卻水庫的蓄熱能力，延長空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間；還可減小新建空調(diào)冷卻水庫的建造規(guī)模，在同等空調(diào)冷凝熱的前提下節(jié)省建筑費(fèi)用。

本專利包括:

（1）相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫內(nèi)儲熱單元的放置形式，其特征是：采用叉排形式放置，以增加相變儲熱單元與水之間的換熱。

（2）相變材料為自研，其主要物性參數(shù)如下：

（3）相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫內(nèi)相變儲熱單元的最優(yōu)量，其可描述為：相變儲熱單元的總體積不應(yīng)超過水庫額定蓄水體積的25%。

（4）相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫內(nèi)儲熱單元用量的計(jì)算，其計(jì)算方法為：已知空調(diào)冷卻水庫體積、空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱、空調(diào)系統(tǒng)最高供水溫度及水庫初始溫度，則空調(diào)冷卻水庫達(dá)到空調(diào)最高供水溫度的時(shí)間為

?????????????????????????????（1）

式中：t_w為水庫水體從初始溫度達(dá)到空調(diào)最高供水溫度時(shí)所用時(shí)間，h；V為水庫額定蓄水量，m³；?T_max和T₀分別為空調(diào)系統(tǒng)最高供水溫度和水庫水體的初始溫度，℃；Q_E為空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱，kW。若t_w小于人防工程要求的隔絕防護(hù)時(shí)間，則可采用相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫增大原空調(diào)水庫的蓄熱能力。已知相變儲熱單元封裝容器的體積和封裝容器內(nèi)相變材料的體積，可通過下式計(jì)算得到相變儲熱單元數(shù)量：

????????????????????（2）

式中：n為相變儲熱單元數(shù)量，n＞0，式（2）的限制條件為：nV_p＜25%V，即相變儲熱單元的總體積不應(yīng)超過水庫額定蓄水體積的25%；t為人防工程要求的隔絕防護(hù)時(shí)間，t＞t_w，h；V_p為相變儲熱單元封裝容器體積，m³；?V_pcm為相變儲熱單元內(nèi)相變材料的凈體積，m³。相變材料的總質(zhì)量為

????????????????????????????????（4）

式中：M為相變材料的總質(zhì)量，kg。

本相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫的優(yōu)點(diǎn)是：相變材料的相變潛熱較大，利用相變材料的相變潛熱可以存儲更多的空調(diào)冷凝熱；相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫應(yīng)用于既有空調(diào)冷卻水庫改造時(shí)可增加對空調(diào)冷凝熱的存儲，延長空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間；應(yīng)用于新建空調(diào)冷卻水庫時(shí)，可減小新建規(guī)模，同等空調(diào)冷凝熱的前提下，能夠節(jié)省建筑費(fèi)用。

附圖說明

圖1是相變蓄熱型空調(diào)冷卻水庫示意圖，

圖2為相變儲熱單元“叉排”形式放置示意圖。

具體實(shí)施方式

將相變儲熱單元叉排形式均勻分布在空調(diào)冷卻水庫內(nèi)，目的是增加相變儲熱單元與水之間的熱量交換。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，空調(diào)冷卻水庫內(nèi)的水溫會逐漸上升，在水溫低于26℃時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝熱主要依靠水體和固態(tài)相變材料的顯熱存儲；當(dāng)水溫高于26℃-28℃時(shí)，相變儲熱單元內(nèi)的相變材料開始發(fā)生由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的相變過程，這一階段主要通過相變材料的相變潛熱和水的顯熱蓄存空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱；當(dāng)相變材料完全熔化后，依靠水體和液態(tài)相變材料的顯熱存儲空調(diào)冷凝熱。