一种相变蓄能系统技术方案

本发明专利技术涉及到带有相变的蓄能技术。一种相变蓄能系统，具有冷热源设备１、蓄能设备２、循环泵３以及热交换设备４等，在蓄能设备２中灌充的相变蓄能循环工质为二氧化氮，其摩尔浓度为１００％，在蓄能侧所用的循环工质为乙二醇，通过阀门的切换完成蓄能、放能之间的转化。本发明专利技术的效果在于，既可以在夏季蓄冷运行，也可以在冬季蓄热运行，与只能在夏季运行的冰蓄冷空调系统相比提高了系统利用率，缩短了投资回收期，从而实现每年节约更多电费以及减少蓄能设备体积的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空调领域，具体涉及到带有相变的蓄能技术。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，为了均衡电网负荷，各大中城市的峰谷电价比愈来愈高一般都在3∶1以上，即峰值时段(各地电力局规定不一，一般为白天)的电价是谷值时段(夜间)3倍以上，因此可以利用夜间用电便宜的条件进行蓄能，在白天用电高峰时将空调机组断开释放夜间存储的能量。蓄能空调系统有助于电力负荷的移峰填谷，减少调峰电站的建设，从宏观上讲是一项经济、环保、节能型技术。目前在我国采用的各种蓄能空调技术中，蓄冷技术占了大多数(通常利用冰、水或共溶盐来完成)，而蓄热技术应用较少(通常由水或石蜡来完成)，它们通常只在每年的某一季(夏季或冬季)中使用，例如北京地区蓄冷空调系统一般在5-9月份运行，满足夏季制冷的要求，而冬季则停止使用；在南方蓄冷空调的运行时间相对较长，但一般也只有6个月左右的使用时间。对于蓄热空调系统来说，运行的时间就更短了，这就沿长了投资回收的期限，增大了投资的风险。水蓄能技术虽然能够同时满足蓄冷、蓄热的要求，沿长了系统的使用时间，但它是利用水的显热完成能量的蓄存，要求蓄水槽的体积非常大，热损失大，增加了初投资和运行费，一般建筑很难实现。适宜的蓄能物质是构成蓄能系统的关键，寻找新型蓄能物质自然成为大家所追寻的目标。为解决以上问题，本专利技术拟采用一种廉价、易得、有利于环保、且具有适宜的溶点和沸点的蓄能物质，利用此物质的液化潜热和汽化潜热完成蓄能系统中的蓄冷和蓄热过程，就可以大大减小存放蓄能物质设备的体积，并能保障该蓄能系统在一年中的两个季节运行使用，便于更快地收回投资，减小风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种带有新工质的相变蓄能系统。本专利技术是通过以下技术方案予以实现。参照附图相变蓄能系统，具有冷热源设备1、蓄能设备2、循环泵3以及热交换设备4等，在蓄能设备2中放置了相变蓄能工质二氧化氮，其摩尔浓度为100％。在蓄能侧所用的循环工质为乙二醇，通过阀门的切换完成蓄能、放能之间的转化。蓄能时将阀门5-1、5-3和5-5关闭，阀门5-2、5-4和5-6开启，由冷(热)源设备1、蓄能设备2、循环泵3-1以及阀门5-2构成循环系统，通过冷(热)源1不断向蓄能设备2蓄能。放能时将阀门5-2、5-4、5-5关闭，阀门5-1、5-3和5-6开启，即断开冷热源设备1，由蓄能设备2、循环泵3-1以及热交换设备4构成循环系统，通过热交换设备4和循环泵3-2向用户提供冷(热)量。夏季蓄冷工况下，冷源设备输出-15℃的乙二醇的水溶液(质量浓度为30％)，将溶点为-11.2℃的二氧化氮固化蓄冷；冬季蓄热工况下，热源设备输出45℃的乙二醇水溶液，将沸点为21.1℃的二氧化氮汽化蓄热。二氧化氮常压下的液化潜热为3.501kcal/mol(水的液化潜热为1.436kcal/mol)，汽化潜热为9.11kcal/mol(水的汽化潜热为9.717kcal/mol)，易于获得，价格低廉。本专利技术所产生的效果在于该系统既可以在夏季蓄冷运行，也可以在冬季蓄热运行，相比冰蓄冷空调系统(只能在夏季运行)提高了系统利用率，缩短了投资回收期，减小了投资风险。由于该系统的蓄能物质利用相变潜热进行蓄冷和蓄热，相比水蓄能系统只能利用显热进行蓄冷和蓄热来讲，使用二氧化氮作为蓄能物质的该系统占地面积将大大减少，适应性更强。另外本专利技术可对大量有害物质(二氧化氮)进行统一封存，集中管理，减少了环境中的该类有害物质，提高了环境质量。附图说明附图为本专利技术的工作系统图。图中循环泵3-1为乙二醇泵，循环泵3-2为水泵。具体实施例方式本实施例以10000m2写字楼为例。冷(热)源设备1选用输入功率为250kW的螺杆型热泵机组，将二氧化氮溶液灌入有机材料制成的球体中，球体的直径为12～15厘米密封，将这些球体放入到蓄能设备2中。二氧化氮溶液可从硝酸的生产厂家直接购得。冷负荷为1000kW，热负荷为600kW，换热设备4的换热面积为100m2，循环泵3-2的流量为50kg/s，循环泵3-1的流量为50kg/s。蓄能时将阀门5-1、5-3和5-5关闭，阀门5-2、5-4和5-6开启，由冷(热)源设备1、蓄能设备2、循环泵3-1以及阀门5-2构成循环系统，通过冷(热)源1不断向蓄能设备2蓄能，蓄冷工况蓄冷量为8000kW.h，蓄热工况蓄热量为4800kW.h。放能时将阀门5-2、5-4、5-5关闭，阀门5-1、5-3和5-6开启，即断开冷热源设备1，由蓄能设备2、循环泵3-1以及热交换设备4构成循环系统，通过热交换设备4和循环泵3-2向用户提供8000kW.h冷量或4800kW.h热量，满足该建筑物峰值时段8小时的冷、热量需求。当蓄能设备2检修时，将依靠冷热源设备1直接将低温或高温的循环工质输送到热交换器4，与另一侧的循环介质交换热量，满足用户的冷、热负荷。在此工况下阀门5-2、5-3和5-6关闭，阀门5-1、5-4和5-5开启。该相变蓄能系统利用相变蓄能物质的溶解热用电低谷时段(即谷值电价)蓄存冷量，在用电峰值时段(峰时电价及平值电价)向用户供冷；利用相变蓄能物质的汽化热在用电低谷时段(即谷值电价)蓄存热量，在用电峰值时段(峰时电价及平值电价)向用户供热，从而实现每年节约更多电费以及减少蓄能设备体积的目的。权利要求1.一种相变蓄能系统，具有冷热源设备(1)、蓄能设备(2)、循环泵(3)以及热交换设备(4)等，其特征是在蓄能设备(2)中放置了相变蓄能工质二氧化氮，二氧化氮摩尔浓度为100％。全文摘要本专利技术涉及到带有相变的蓄能技术。一种相变蓄能系统，具有冷热源设备1、蓄能设备2、循环泵3以及热交换设备4等，在蓄能设备2中灌充的相变蓄能循环工质为二氧化氮，其摩尔浓度为100％，在蓄能侧所用的循环工质为乙二醇，通过阀门的切换完成蓄能、放能之间的转化。本专利技术的效果在于，既可以在夏季蓄冷运行，也可以在冬季蓄热运行，与只能在夏季运行的冰蓄冷空调系统相比提高了系统利用率，缩短了投资回收期，从而实现每年节约更多电费以及减少蓄能设备体积的目的。文档编号F28D20/02GK1570536SQ20041001907公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月23日 优先权日2004年4月23日专利技术者赵力 申请人:天津大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变蓄能系统，具有冷热源设备（１）、蓄能设备（２）、循环泵（３）以及热交换设备（４）等，其特征是在蓄能设备（２）中放置了相变蓄能工质二氧化氮，二氧化氮摩尔浓度为１００％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵力，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]