具有过冷相变材料的空调系统技术方案

一种空调系统，其包括：冷却器系统，所述冷却器系统包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器；与所述冷凝器热连通的相变材料；耦接到所述相变材料的致动器；和控制器，其将触发信号提供给所述致动器来使所述相变材料开始从过冷状态改变成固体状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种空调系统，其包括：冷却器系统，所述冷却器系统包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器；与所述冷凝器热连通的相变材料；耦接到所述相变材料的致动器；和控制器，其将触发信号提供给所述致动器来使所述相变材料开始从过冷状态改变成固体状态。【专利说明】具有过冷相变材料的空调系统技术背景本文公开的主题大体涉及空调系统，且明确地说，涉及一种使用过冷相变材料来存储热能的空调系统。现有空调系统采用相变材料来提高系统的容量和/或效率。示例性的空调系统包括能量存储系统，其在当能量成本相当低(例如非峰值费率)时冻结相变材料。接着相变材料用于在其它操作模式期间吸收热能来改进空调系统的效率和/或容量。专利技术概要一个实施方案是一种空调系统，其包括:冷却器系统，所述冷却器系统包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器；与冷凝器热连通的相变材料；耦接到相变材料的致动器；和控制器，其将触发信号提供给致动器来使相变材料开始从过冷状态改变成固体状态。另一示例性实施方案是一种用于操作空调系统的方法，所述空调系统具有包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器的冷却器系统、与冷凝器热连通的相变材料以及耦接到相变材料的致动器，所述方法包括:确定环境温度分布是否将造成相变材料的过冷；和响应于所述确定，触发致动器来使相变材料开始从过冷状态改变成固体状态。本文描述其它示例性实施方案和特征。附图简述 图1描绘了示例性实施方案中的空调系统。图2描绘了示例性实施方案中的冷凝器盘管组件。图3描绘了示例性实施方案中的致动器。图4是温度对时间的曲线图，其图示了示例性实施方案中的相变材料的状态变化。图5是示例性实施方案中的控制过程的流程图。 【具体实施方式】 图1描绘了示例性实施方案中的空调系统。冷却器系统包括压缩机10、第一热交换器12、膨胀装置14和第二热交换器16。第一热交换器12可用作冷凝器盘管，并且可位于待进行空气调节的建筑物或空间之外。第二热交换器16可用作蒸发器盘管。如本领域已知，制冷剂通过压缩机10、冷凝器12、膨胀装置14和蒸发器16进行蒸汽压缩循环。热量在蒸发器16处被吸收并且在冷凝器12处被排放。 图1的系统可以是水冷却器系统。蒸发器16与热交换器18 (例如盘管)热连通，其携载流体冷却剂，例如水。供应泵20使冷却剂从由蒸发器16冷却的热交换器18循环到供应阀22。如本领域中已知，供应阀22将冷水(约45 °F)供应到本地区域终端(其中风扇在盘管上方抽吸空气)用于冷却空间。回流阀24接收从本地区域终端回流的流体并将回流流体提供给热交换器18。应当理解本专利技术的实施方案可以与其它类型的空调系统(例如强制通风)连用且实施方案不限于水冷却器系统。 冷凝器盘管12与相变材料26热连通。冷凝器盘管12可以完全嵌入到相变材料26中或相变材料可处于含有冷凝器盘管12的外壳中。或者，冷凝器盘管的一部分可以暴露于环境空气。风扇28可将空气抽吸通过相变材料26以有助于冷却相变材料26。在示例性实施方案中，相变材料26是达到过冷状态的材料。接着，控制器32使相变材料26开始从过冷液体转变成固体。如本文进一步详细描述，致动器30用于在当相变材料26处于过冷状态时，使相变材料26开始从过冷液体转变成固体。 控制器32控制系统的操作。控制器32可以使用执行存储在存储介质中的计算机代码的通用微处理器来实施而用于执行本文描述的功能。控制器32从与相变材料26热接触的相变材料传感器34接收相变材料温度信号。控制器32还从环境温度传感器36接收环境温度信号。环境温度传感器36可监控冷凝器12附近的外部空气温度。控制器32可将控制信号发送给压缩机10、泵20、供应阀22、回流阀24、风扇28和致动器30。本文参考图5进一步详细描述系统的操作。 图2描绘了示例性实施方案中的冷凝器总成。冷凝器盘管12与相变材料26热连通。在图2的实施方案中，冷凝器盘管12嵌入相变材料26中。在其它实施方案中，冷凝器盘管12的一部分可延伸超过相变材料26，使得整个冷凝器盘管12不嵌入相变材料26中。空气通道40形成于相变材料26中以允许通过风扇28将空气抽吸通过相变材料26。空气通道可配置成各种构造，且实施方案不限于图2中所示的配置。当需要额外的环境气流来冷却相变材料26时，控制器32可以打开风扇28。 冷却剂供应管线42还与相变材料26热连通，且如图2中所示，可嵌入相变材料26中。在当环境温度不足以充分冷却相变材料26 (例如冷却到过冷状态)的情况下，控制器32可将冷却的冷却剂从供应阀22导引到相变材料26且回到回流阀24。控制器32致动压缩机10以在盘管18中产生冷却的冷却剂。控制器32设置阀22和24以将冷却的冷却剂供应给相变材料26且泵20被致动来使冷却的冷却剂循环到相变材料26。 图3描绘了示例性实施方案中的致动器30。致动器30由控制器32控制使过冷的液体相变材料开始转变成固体相变材料。如本文使用，过冷是指相变材料26呈液态且处于低于相变材料凝固点的温度。图3中的致动器包括相变材料的管道50和热电冷却器52，其可使管50中的相变材料在所有条件下维持冷冻或固态。阀54将管50连接到相变材料26的主贮存器。控制器32打开阀54以触发主相变材料贮存器26的冷冻。当阀54打开时，相变材料26中的一些未冻结液体流向管50的冷冻容积且开始冻结。随着潜热被释放，冷冻前部从阀区域向外移动到相变材料26的其余部分。致动器30的另一实施方案包括超声发射器来产生超声波而触发相变材料26开始从过冷液体转变成固体。 如本文进一步详细描述，相变材料26经过选择使得当对冷却器系统的冷却要求低或不存在时，相变材料从液体转变为固体。这可能发生在晚上，当外界温度较低时。图4示出了示例性的昼夜温度对时间的分布图，以及相变材料26的状态。在图4的实例中，夕卜部空气温度在日间高达约95 °F至夜间低至约70 °F的范围中。如果相变材料26的转变温度被选择为约75 °F，那么相变材料26将在夜间冷冻(或再装填)且接着在白天融化(或排放)。在白天，冷冻相变材料26从冷凝器盘管12吸收能量，改进了当冷却系统运行时冷凝器12的效率且提高了冷却器系统的效率和容量。 图5是示例性实施方案中由控制器32执行的控制过程的流程图。过程开始于100，其中控制器32获得系统的气候区数据。气候区数据可由已知气候图指示且在安装空调系统之后被编程到控制器32中。在102中，控制器32通过环境温度传感器36监控环境空气温度且可随时间存储多个环境温度。在104中，控制器32从相变材料温度传感器34获得相变材料温度，且可随时间存储多个相变材料温度。 在106中，控制器32基于气候区数据和随时间变化的一个或多个环境空气温度读数来预测夜间温度分布。控制器32可预先加载预测的夜间温度分布，其由气候区数据和日间环境空气温度索引。 在108中，控制器32基于一次或多次相变材料温度测量来确定预测的夜间温度分布是否将足以过冷相变材料26。举例来说，如果相变材料26转变温度约为75 0F，当前相变材料温度约为80 °F且预测的夜间温度分布指示四小时的环境空气温度约为72 T，那么控制器32可确定预测的夜间温度分布将导致相变材料在开始进行下一冷却器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空调系统，其包括：冷却器系统，其包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器；与所述冷凝器热连通的相变材料；耦接到所述相变材料的致动器；和控制器，其将触发信号提供给所述致动器来使所述相变材料开始从过冷状态改变成固体状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GM多布斯，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US