CN211476185U - 一种基于平板热管的蓄冰水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种基于平板热管的蓄冰水箱，包括水箱壳体和换热芯体，所述水箱壳体围成封闭结构，所述换热芯体位于所述壳体内部，所述换热芯体与所述壳体之间为蓄冰工质存储空间，所述换热芯体包括若干个串接的蓄冰单元，每个所述蓄冰单元包括平板热管，所述平板热管的两侧紧密贴合翅片管，所述平板热管略长于所述翅片管且所述平板热管在长于所述翅片管的位置贴合扁水管，彼此并联的所述扁水管汇流于干管，所述干管包括两个进口和两个出口形成两进两出的整体，所述扁水管和干管内流动循环工质/载冷剂，所述干管一路用于连接夜间机组制冰蓄冷，所述干管另一路用于白天融冰供冷和/或联合供冷。水箱可满足蓄冰工质的保温，同时具有防渗防腐蚀功能。

Description

一种基于平板热管的蓄冰水箱

技术领域

本实用新型涉及制热制冷技术领域，具体涉及一种基于平板热管的蓄冰水箱。

背景技术

自古以来，人们就懂得储存冬季的天然冰用来冷藏食品和改善环境。世界上采用人工制冷的蓄冷空调大约出现在1930年前后。蓄冷空调技术崛起于上世纪70年代，80年代以后面向普及、提高。我国台湾省自1984年从国外引进冰蓄冷及控制设备，建成台湾第一个冰蓄冷空调系统以来，蓄冷空调系统发展很快。冰蓄冷设备作为冰蓄冷系统的核心部件，西方发达国家研究较早，对冰蓄冷设备的研究不断深入，生产的蓄冰设备也多种多样。在国内，对蓄冰设备的研究大都还处于理论阶段，也有部分厂家走引进、消化、吸收国外冰蓄冷设备之路，没有自主知识产权。而且由于我国机械加工能力与国外存在差距，国内厂家往往采取手工加工的方式，最终使得生产蓄冰设备的成本增加，性能却不如国外产品。

冰蓄冷空调，即在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电动制冷机制冷，利用冰的相变潜热和一定温差的水显热，采用一定方式将冷量储存起来，在电力负荷较高的白天，即用电高峰期，把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调或生产工艺的需要。这样，制冷系统的大部分耗电发生在夜间低谷时段，而在白天用电高峰时段只有能耗较少的辅助设备在运行，能起到“移峰填谷”平衡电网负荷的作用。

现有学者对户式冰蓄冷系统进行了研究，实验采用某公司生产的户式中央空调，增加蓄冷系统部分实现制冰蓄冷、融冰供冷和冷机单独供冷三种运行模式。研究发现采用制冷剂直接蒸发制冰蓄冷，内融冰取冷及大温差过冷的方案，把冰蓄冷技术应用到家用空调器等小型空调设备上，是行之有效的。但是由于该系统采用制冷剂直接蒸发制冰蓄冷，导致系统制冷剂充注量大，不方便检修，蒸发盘管接口处容易泄露，存在较大安全隐患。

现有学者对新型立式封装板蓄冰设备进行了研究，将目前的平铺式板式蓄冰设备改为立式，使空气层集中在上方的较小空间内,减少了空气层对换热的影响。但其使用塑料作为封装材料，导热系数不高，且板厚较厚，导致制冰蓄冷后期换热性能急剧恶化，换热热阻大。

现有一种外融冰式系统，该系统也称直接蒸发式冰蓄冷系统或冷媒盘管式冰蓄冷系统，其制冷系统的蒸发器直接放在蓄冰槽中。蓄冷时，制冷剂在蒸发器盘管内流过，盘管外表面结冰。释冷时，从空调或工艺设备回流的冷冻水进入蓄冰槽，将蒸发盘管外表面的冰融化成温度较低的冷冻水，经换热设备将冷量送入空调系统。

现有一种内融冰式系统，该系统也成为完全冻结式冰蓄冷系统，是由沉浸在充满水的贮槽中的盘管构成的换热设备。当充冷时，从冷水机组制出的低温乙二醇水溶液(或称二次冷媒)进入盘管内循环，使管外的水结成冰(蓄冰槽中的水可以完全结成冰)。释冷时，从空调负荷端回流的温度较高的乙二醇溶液也进入盘管内循环，将盘管外表面的冰逐渐融化；同时，乙二醇水溶液温度下降，重新供给用户使用。该系统具有故障率低，蓄冰率高，采用钢管或塑料管，易于维修，乙二醇溶液在管内，容量小，流速高，传热好，为闭式系统，不易渗漏，以及贮槽体积小等优点，但是由于需要较低的蓄冷温度，并经热交换器供应空调负荷，热效率低。

现有一封装冰蓄冷系统，该系统是将蓄冷介质封装在球形或板状小容器内，并将许多这种小容器密集地堆放在密封罐或开式槽体内，从而形成封装式蓄冷装置。具有内融冰系统相近的性能，尤其是采用闭式系统中，结构简单，安装、运行、维修方便，压力式贮槽可根据不同建筑场地设计为立式或卧式各种规格容量，也可以设置在室内外，在地面下或屋面上以节省占地面积，甚至有的兼做建筑装饰物之用，封装冰是广为应用的一种蓄冷系统，其主要缺点是载冷剂乙二醇使用量较大，蓄冷温度较低。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于平板热管的蓄冰水箱，以解决现有蓄冰装置内蓄冰工质上下温差大以及蓄冰后期冰层变厚导致蓄冰设备换热性能急剧恶化的问题。

本实用新型的技术方案：

一种基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于包括水箱壳体和换热芯体，所述水箱壳体围成封闭结构，所述换热芯体位于所述壳体内部，所述换热芯体与所述壳体之间为蓄冰工质空间，

所述换热芯体包括若干个串接的蓄冰单元，每个所述蓄冰单元包括平板热管，所述平板热管的两侧紧密贴合翅片管，所述平板热管略长于所述翅片管且所述平板热管在长于所述翅片管的位置贴合扁水管，彼此并联的所述扁水管汇流于干管，所述干管包括两个进口和两个出口形成两进两出的整体，所述扁水管和干管内流动循环工质/载冷剂，所述干管一路用于连接夜间机组制冰蓄冷，所述干管另一路用于白天融冰供冷和/或联合供冷。

所述蓄冰单元分多组，每组包括多个蓄冰单元且通过上端和下端的各一根扁水管串接，组与组之间通过多根扁水管并联排列。具体的连接方式为：每个所述蓄冰单元包括一个平板热管、两个翅片管和两根扁水管，每组的多个平板热管通过上、下两端的各一根扁水管串接起来，扁水管之间彼此并联且通过两侧的圆形干管汇流。

所述蓄冰单元均匀布满所述水箱壳体的内部，所述平板热管的上端和下端分别紧密贴合冷流体扁水管通道和热流体扁水管通道。

所述扁水管为多通道扁水管。

所述翅片管为矩形翅片管，每根矩形翅片管包含若干个矩形通道，翅片管两端不密封。

所述贴合为焊接或导热介质粘结。

所述蓄冰工质为自来水或其它可凝结放热结冰的物质。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型的一种基于平板热管的蓄冰水箱，水箱壳体用于容纳换热芯体和存储蓄冰工质，满足蓄冰工质的保温，同时具有防渗防腐蚀功能。所述换热芯体包括若干个串接的蓄冰单元，所述蓄热单元包括平板热管和与外界循环工质/载冷剂连通的流体通道，换热芯体通过多通道扁水管流通通道并联，汇流于圆形干管，形成一个两进两出的整体，其一路用于夜间机组制冰蓄冷，另一路用于白天融冰供冷和联合供冷。换热芯体的扁水管和干管内循环冷媒介质(载冷剂)，属于同程式流动。

蓄冰时，低温载冷剂进入冷流体扁水管通道，冷流体通道与平板热管进行热量的交换。平板热管的冷凝端内的气体工质遇冷放热凝结为液体，液体工质通过微通道回到蒸发端，蒸发端内的液体工质与热管外的温度高的蓄冰工质例如水进行热交换并吸收水的热量汽化为气体工质，气体工质在压差作用下向上流动继续冷凝，热管这样一直工作。同时热管外的水一直失去热量，温度一直降低直到结冰。平板热管由于具有良好的均温性能，蓄冰水箱内蓄冰工质上下温差较小，同时由于平板热管两侧紧密贴合的矩形翅片管的限制作用，蓄冰后期冰层最厚处仅为矩形翅片管孔道厚度。蓄冰水箱融冰时，高温载冷剂进入热流体扁水管通道，热流体通道与平板热管进行热量的交换。平板热管的蒸发端内的液体工质吸收热量汽化为气体工质，气体工质向上流动与热管外的冰进行热量交换,气体工质放热冷凝为液体工质,液体工质通过微通道回到蒸发端,热管这样一直工作。同时平板热管外的冰吸热融化，直到蓄冰水箱内的水融化完。

蓄冰水箱容积及换热芯体大小根据用户冷负荷匹配，换热芯体在蓄冷后期无需额外控制系统即可实现结冰厚度可控，换热芯体在整个蓄冷过程中换热性能稳定。

所述的多通道扁水管与蓄冰单元的热管上、下端紧密贴合，所述贴合可通过焊接或导热介质粘结。

所述的圆形干管作为进出水箱的干管，汇流各扁水管中的循环工质(载冷剂)。

蓄冰工质为自来水或其它可凝结放热结冰的物质。

所述蓄冰单元包括一根平板热管，平板热管两侧紧密贴合(焊接或导热介质粘结)翅片管，平板热管略长于两侧矩形翅片管，所述的平板热管长与矩形翅片管的两端与多通道扁水管紧密贴合(焊接或导热介质粘结)，蓄冰单元均匀布满蓄冰水箱，能够确保蓄冰工质凝结时水箱壳体受力均匀；平板热管上下方紧密贴合冷流体通道和热流体通道。

所述的矩形翅片管，每根翅片管包含一定数量的矩形通道，翅片管两端不密封。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于平板热管的蓄冰水箱的实施例的结构示意图；

图2是蓄冰水箱内蓄冰单元的主视图；

图3是蓄冰水箱内蓄冰单元的俯视图；

图4蓄冰单元与扁水管贴合示意图。

附图标记：1-水箱壳体，2-换热芯体，21-蓄冰单元，3-蓄冰工质空间，4-第一进口，5-第二进口，6-第一出口，7-第二出口，8-扁水管，9-圆形干管，10-平板热管，11-翅片管。

具体实施方式

为了详细说明本新型的内容，将结合附图1-4和具体实施例详细说明。

如图1-4所示，本实施例的一种基于平板热管的蓄冰水箱，包括水箱壳体1和换热芯体2，所述水箱壳体1围成封闭结构包围所述换热芯体2，所述换热芯体与所述壳体之间为蓄冰工质空间3用于容纳蓄冰工质，所述蓄冰工质为自来水或其它可凝结放热结冰的物质。所述换热芯体2包括若干个串接的蓄冰单元21，所述蓄冰单元21包括平板热管10，所述平板热管10的两侧紧密贴合翅片管11，所述平板热管10略长于所述翅片管11且所述平板热管10在长于所述翅片管11的位置贴合扁水管8，彼此并联的所述扁水管8汇流于两根圆形干管9，所述圆形干管9包括两个进口—第一进口4和第二进口5—和两个出口—第一出口6和第二出口7—形成两进两出的整体，所述扁水管8和圆形干管9内流动循环工质/载冷剂，所述圆形干管9一路通过第一进口4和第一出口6用于连接夜间机组制冰蓄冷，另一路通过第一进口5和第一出口7用于白天融冰供冷和/或联合供冷。

所述蓄冰单元21均匀布满所述水箱壳体1的内部，所述蓄冰单元分多组，每组包括多个蓄冰单元21且通过一根扁水管8串接，组与组之间通过多根扁水管8并联排列。具体的连接方式为：每个所述蓄冰单元21包括一个平板热管10、两个翅片管11和两根扁水管8，每组的多个平板热管10通过上、下两端的各一根扁水管8串接起来，扁水管8之间彼此并联，且通过两侧的圆形干管9汇流。所述扁水管8为多通道扁水管；每根翅片管11包含若干个矩形通道，翅片管11两端不密封。所述平板热管10的上端和下段分别紧密贴合冷流体扁水管通道和热流体扁水管通道。所述贴合为焊接或导热介质粘结。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化等都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于包括水箱壳体和换热芯体，所述水箱壳体围成封闭结构，所述换热芯体位于所述壳体内部，所述换热芯体与所述壳体之间为蓄冰工质空间用于容纳蓄冰工质，

所述换热芯体包括若干个串接的蓄冰单元，每个所述蓄冰单元包括平板热管，所述平板热管的两侧紧密贴合翅片管，所述平板热管略长于所述翅片管且所述平板热管在长于所述翅片管的位置贴合扁水管，彼此并联的所述扁水管汇流于干管，所述干管包括两个进口和两个出口形成两进两出的整体，所述扁水管和干管内流动循环工质/载冷剂，所述干管一路用于连接夜间机组制冰蓄冷，所述干管另一路用于白天融冰供冷和/或联合供冷。

2.如权利要求1所述基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于所述蓄冰单元分多组，每组包括多个蓄冰单元且通过上端和下端的各一根扁水管串接，组与组之间通过多根扁水管并联排列。

3.如权利要求2所述基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于每个所述蓄冰单元包括一个平板热管、两个翅片管和两根扁水管，每组的多个平板热管通过上、下两端的各一根扁水管串接起来，扁水管之间彼此并联且通过两侧的圆形干管汇流。

4.如权利要求1所述基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于所述蓄冰单元均匀布满所述水箱壳体的内部，所述平板热管的上端和下端分别紧密贴合冷流体扁水管通道和热流体扁水管通道。

5.如权利要求1所述基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于所述扁水管为多通道扁水管。

6.如权利要求1所述基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于所述翅片管为矩形翅片管，每根矩形翅片管包含若干个矩形通道，翅片管两端不密封。

7.如权利要求1所述基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于所述贴合为焊接或导热介质粘结。

8.如权利要求1所述基于平板热管的蓄冰水箱，其特征在于所述蓄冰工质为自来水或其它可凝结放热结冰的物质。

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