[發(fā)明專利]一種盤旋式大溫差水蓄冷裝置

在審

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• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103940014A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周群;董凱軍;胡濤;曾均
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F13/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到蓄冷裝置技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

水蓄冷空調(diào)技術(shù)作為一種利用水的顯熱進行冷量儲存的技術(shù)：在不需要冷量或者需要冷量較少的時間段（夜間電網(wǎng)低谷時，同時也是空調(diào)負(fù)荷低谷）利用制冷設(shè)備制備低溫水儲存起來，然后在空調(diào)用冷或者工藝用冷高峰期（白天電網(wǎng)高峰時，通常也是空調(diào)負(fù)荷高峰）以滿足需求。作為一種電力移峰填谷的有效途徑，可以起到運行經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保的效果，得到了廣泛的應(yīng)用，但是在實際應(yīng)用中如何減少水蓄冷槽體的占用空間，減少蓄冷損失，提高利用效率顯得特別重要。?

目前的蓄冷技術(shù)主要采用雙槽或多槽式，迷宮式，單槽隔膜式，單槽溫度分層式等幾種。雙槽式總有一個槽體不能被利用，空間利用率低；多槽式系統(tǒng)運行需要多個閥門切換，系統(tǒng)復(fù)雜，運行控制難度大；迷宮式水流速不易控制，易形成漩渦或者短路形成死區(qū)，此外存在部分冷溫水混合，水阻力較大等缺點；單槽隔膜式中隔膜不斷地上下拉升，對膜的要求較高，實用性低；目前普遍使用單槽溫度分層式，主要利用水在4℃時密度最大，利用在無攪拌的情況下出現(xiàn)“下冷上熱”的現(xiàn)象進行自然溫度分層蓄冷，但是需要精確設(shè)計、施工，保證斜溫層的厚度盡可能的小，以提高蓄冷效率，且蓄冷溫度最低不小于4℃。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決雙槽式水蓄冷空間利用率低；迷宮式水蓄冷流動阻力大、蓄冷效率較低；多槽式蓄冷系統(tǒng)復(fù)雜，運行控制難度大；單槽隔膜式蓄冷實用性低；單槽溫度分層式斜溫層控制難度大、蓄冷效率低、且蓄冷溫度最低不小于4℃等問題。?

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案：一種盤旋式大溫差水蓄冷裝置，包括內(nèi)含中心主軸的蓄冷水罐或蓄冷水槽，其上分別設(shè)有蓄冷進水口/釋冷出水口和蓄冷出水口/釋冷進水口，在所述蓄冷水罐或蓄冷水槽內(nèi)設(shè)盤旋式?分隔結(jié)構(gòu)，所述盤旋式分隔結(jié)構(gòu)由防水保溫分隔物組成，防水保溫分隔物沿中心主軸盤旋上升，防水保溫分隔物內(nèi)沿與中心主軸連接，外沿與蓄冷水罐或蓄冷水槽內(nèi)壁連接，所述防水保溫分隔物在蓄冷水罐或蓄冷水槽內(nèi)部空間分隔形成連續(xù)的螺旋流道，具體的是，螺旋流道的外壁是蓄冷水罐或蓄冷水槽的內(nèi)壁面，螺旋流道的內(nèi)壁是中心主軸的外壁面，蓄冷水罐或蓄冷水槽的內(nèi)壁面和中心主軸的外壁面之間的封閉空間形成螺旋流道，該螺旋流道一端與蓄冷進水口/釋冷出水口相通，另一端與蓄冷出水口/釋冷進水口相通。?

采用防水保溫材料制作螺旋分隔，沿圓形水罐中心主軸方向盤旋上升，分隔板內(nèi)沿與中心主軸連接，外沿與罐體連接，罐體的內(nèi)部形成一個連續(xù)的螺旋流道。在蓄冷/釋冷過程中，由于防水隔熱分隔阻止冷溫水直接混合，沿螺旋流道方向，僅有小段流道內(nèi)冷溫水直接混合傳熱，減少了斜溫層的導(dǎo)致的能量浪費。隨著蓄冷/釋冷過程的進行，始終僅有相鄰兩流道通過分隔的緩慢傳熱；在蓄冷結(jié)束后，罐內(nèi)水溫一致，僅有罐體傳熱損失。在整個蓄冷、存儲、釋放過程中損失較小。?

根據(jù)蓄冷/釋冷能力的大小及經(jīng)濟水流速，確定防水保溫分隔物中分隔螺旋板的間距，并保證螺旋流道的截面積相等；根據(jù)蓄冷溫差的大小及蓄冷效率，確定螺旋分隔板的級數(shù)。?

由于不依賴溫度分層實現(xiàn)蓄冷，可以突破分層蓄冷水溫4℃的下限，進一步降低蓄冷水溫，提高蓄水溫差，減少蓄冷槽體的體積。?

由于沒有溫度分層的要求，即沒有水流穩(wěn)定性的限制，可以取消溫度分層法中的布水器。同時減少了溫度分層法中布水器占用的無效空間，提高了單位體積蓄冷密度。?

由于沒有溫度分層的要求，水罐無需豎直安裝，可橫置、傾斜、埋地安裝，避免了部分建筑美觀要求，降低了對水罐基礎(chǔ)的特殊處理要求。?

由于沒有溫度分層的要求，蓄冷水罐的高徑比的要求降低，可適應(yīng)蓄冷量較小，水罐較小的場合。?

該發(fā)明水罐可做成閉式的小水罐串聯(lián)、并聯(lián)運行，實現(xiàn)各種蓄冷容量的隨意組合。?

由于螺旋形的結(jié)構(gòu)，無“死水”區(qū)，不形成漩渦，并能減小流動阻力，降低循環(huán)泵的泵耗。?

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于大溫差水蓄冷裝置的盤旋分隔結(jié)構(gòu)，由盤旋式分隔形成螺旋流道，在蓄冷/釋冷過程中僅有兩個相鄰流道存在溫差傳熱，冷溫水混合傳熱減少，并能實現(xiàn)大溫差蓄冷，這是一種有效提高蓄冷密度和效率的裝置。?

附圖說明

圖1是盤旋式分隔蓄冷水罐示意圖；?

圖2是蓄冷水罐蓄冷工況示意圖；?

圖3是蓄冷水罐釋冷工況示意圖；?