[发明专利]一种采用冰蓄冷的储能热管理装置

说明书

本发明涉及一种采用冰蓄冷的储能热管理装置。该装置包括制冷单元、冰蓄冷单元和恒温供冷单元，制冷单元包括蒸发循环制冷设备，用于蒸发制冷并通过载冷剂回路输出冷源；冰蓄冷单元包括蓄冷箱体、布水器、制冰组件和碎冰机构，蓄冷箱体内部装有冷却水，在蓄冷箱体底部设有第一循环水泵，在载冷剂回路上设有四通换向阀，用于切换蒸发循环制冷设备与制冰组件的载冷剂回路，碎冰机构设置在蓄冷箱体内的底部；恒温供冷单元包括三通恒温控制阀和补偿储水箱，三通恒温控制阀设有冷水入口、热水入口以及恒温水出口，冷水入口与蓄冷箱体连接，恒温水出口连接需冷却的热负载端的入口用于对其降温冷却，热负载端的出口连接三通恒温控制阀的热水入口。

技术领域

本发明涉及热管理技术领域，特别是涉及一种采用冰蓄冷的储能热管理装置。

背景技术

目前，在高能固体激光应用领域，由于目前光电转换效率为10％～30％，导致激光器工作周期内热载荷达到106W量级，在短时间内要将如此大的热量实时消散所需的冷却系统将十分庞大，无法满足高能激光器的工程化应用需求，热管理技术已成为制约高能激光器工程化应用的主要技术瓶颈之一。

冰蓄冷就是将水制成冰的方式，利用冰的相变潜热进行冷量的存储。目前，冰蓄冷技术只广泛应用于大型空调行业，利用夜间低谷负荷电力制冰存储在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量。

高能激光器实际应用工况特点：工作时间短，只有在工作周期内生成大量废热，因此，其热管理系统适合应用冰蓄冷相变储能技术，利用固态冰相变过程吸收大量潜热(330kJ/kg)的特性，冰将激光器工作时产生的大量废热吸收转化为水，在高能激光器非工作周期内将水再次制成冰完成蓄冷过程。在现有技术中，冰蓄冷装置大量应用于空调供冷系统，多采用大型水系统蓄冷罐，体积庞大，占用空间大，温控精度差，无法满足高能激光器的工程化应用需求。

因此，发明人提供了一种采用冰蓄冷的储能热管理装置。

发明内容

本发明实施例提供了一种采用冰蓄冷的储能热管理装置，能够实现冷量的存储与快速释放，并能对热负载端精确进行恒温降温冷却，该装置结构紧凑，集成度高，解决了现有技术的冷却系统无法满足高能激光器类热负载在工程应用中的小型化、轻量化需要的问题。

本发明的实施例提出了一种采用冰蓄冷的储能热管理装置，该装置包括：

制冷单元，包括蒸发循环制冷设备，用于蒸发制冷并通过载冷剂回路输出冷源；

冰蓄冷单元，包括蓄冷箱体和在所述蓄冷箱体内由上至下设置的布水器、制冰组件和碎冰机构，所述蓄冷箱体内部装有冷却水，在所述蓄冷箱体底部设有第一循环水泵，用于将冷却水输送至所述布水器，所述布水器用于将冷却水喷洒在所述制冰组件上，在所述蒸发循环制冷设备与所述制冰组件之间的载冷剂回路上设有四通换向阀，用于切换所述蒸发循环制冷设备与所述制冰组件的载冷剂回路，实现所述制冰组件的制冰和融冰模式，所述碎冰机构设置在所述蓄冷箱体内的底部，用于打碎冰块；

恒温供冷单元，包括三通恒温控制阀和补偿储水箱，所述三通恒温控制阀设有冷水入口、热水入口以及恒温水出口，所述冷水入口与所述蓄冷箱体连接，所述恒温水出口连接需冷却的热负载端的入口用于对其降温冷却，所述热负载端的出口连接所述三通恒温控制阀的热水入口，用于提供循环热水。

进一步地，所述热负载端为激光器热负载，在所述激光器热负载与所述三通恒温控制阀的恒温水出口之间的水路上设有温度传感器，用于检测流入所述激光器热负载的水温。

进一步地，在所述激光器热负载与所述三通恒温控制阀的恒温水出口之间的水路上还设有第二循环水泵，用于将恒温的冷却水输入到所述激光器热负载进行降温冷却。