[发明专利]相变蓄热型空调冷却水库

说明书

技术领域

本专利涉及相变储能和空调技术领域。具体地说是一种利用相变材料进行蓄热的相变储能型空调冷却水库。

背景技术

人防工程使用人工空调冷却水库为空调系统提供冷却水。一方面，随着发热设备的增多和人员的增加，人防工程内部的余热也会大量增加，由于空调冷却水库的初始设计容量有限，导致空调系统难以长时间持续运行，继而引起空气温湿度过高，人员的舒适度大大降低、设备不能正常运转等问题；另一方面，新建空调冷却水库的规格受建造场地的限制，建造规模不宜过大。因此，为保证空调系统正常运行，须采取既简单又有效的途径解决空调冷却水库蓄热能力不足的问题。

发明内容

本发明利用相变储能技术，将装有相变材料的储热单元放置于空调冷却水库内，可有效的提高既有空调冷却水库的蓄热能力，延长空调系统的运行时间；还可减小新建空调冷却水库的建造规模，在同等空调冷凝热的前提下节省建筑费用。

本专利包括:

（1）相变蓄热型空调冷却水库内储热单元的放置形式，其特征是：采用叉排形式放置，以增加相变储热单元与水之间的换热。

（2）相变材料为自研，其主要物性参数如下：

（3）相变蓄热型空调冷却水库内相变储热单元的最优量，其可描述为：相变储热单元的总体积不应超过水库额定蓄水体积的25%。

（4）相变蓄热型空调冷却水库内储热单元用量的计算，其计算方法为：已知空调冷却水库体积、空调系统冷凝热、空调系统最高供水温度及水库初始温度，则空调冷却水库达到空调最高供水温度的时间为

                             （1）

式中：t_w为水库水体从初始温度达到空调最高供水温度时所用时间，h；V为水库额定蓄水量，m³； T_max和T₀分别为空调系统最高供水温度和水库水体的初始温度，℃；Q_E为空调系统冷凝热，kW。若t_w小于人防工程要求的隔绝防护时间，则可采用相变蓄热型空调冷却水库增大原空调水库的蓄热能力。已知相变储热单元封装容器的体积和封装容器内相变材料的体积，可通过下式计算得到相变储热单元数量：

                    （2）

式中：n为相变储热单元数量，n＞0，式（2）的限制条件为：nV_p＜25%V，即相变储热单元的总体积不应超过水库额定蓄水体积的25%；t为人防工程要求的隔绝防护时间，t＞t_w，h；V_p为相变储热单元封装容器体积，m³； V_pcm为相变储热单元内相变材料的净体积，m³。相变材料的总质量为

                                （4）

式中：M为相变材料的总质量，kg。

本相变蓄热型空调冷却水库的优点是：相变材料的相变潜热较大，利用相变材料的相变潜热可以存储更多的空调冷凝热；相变蓄热型空调冷却水库应用于既有空调冷却水库改造时可增加对空调冷凝热的存储，延长空调系统的运行时间；应用于新建空调冷却水库时，可减小新建规模，同等空调冷凝热的前提下，能够节省建筑费用。

附图说明

图1是相变蓄热型空调冷却水库示意图，

图2为相变储热单元“叉排”形式放置示意图。

具体实施方式

将相变储热单元叉排形式均匀分布在空调冷却水库内，目的是增加相变储热单元与水之间的热量交换。当空调系统运行时，空调冷却水库内的水温会逐渐上升，在水温低于26℃时，空调系统产生的冷凝热主要依靠水体和固态相变材料的显热存储；当水温高于26℃-28℃时，相变储热单元内的相变材料开始发生由固态向液态转变的相变过程，这一阶段主要通过相变材料的相变潜热和水的显热蓄存空调系统冷凝热；当相变材料完全熔化后，依靠水体和液态相变材料的显热存储空调冷凝热。