一种基于相变材料的多模式空调储能系统

本发明涉及新能源，具体是指一种基于相变材料的多模式空调储能系统。

背景技术：

1、面对空调能耗急剧增长的发展趋势，大力开发太阳能、风能等新能源电力是解决未来制冷能耗缺口的技术关键。然而，新能源电力存在间歇性、波动大的缺点，易出现发电量与用电量不匹配的问题。因此发展高效储能技术，对新能源消纳与利用是适应可再生能源网络的有效途径。发展先进的储能技术，调节空调和用电负荷使之匹配，是制冷/制热循环系统技术发展的重要方向，蓄能技术可以在峰谷电价时段或能量盈余的时候进行储能，实现能源移峰填谷，降低电网峰值用电负荷和成本。

2、相变储能换热装置在实际应用中具有广泛的潜力。它可以用于建筑物的夏季冷却和冬季供暖系统中，通过利用夜间低峰电价时段将多余的电能转化为冷能或热能进行储存，然后在高峰时段释放储存的能量实现舒适的室内温度控制，在制冷/制热循环系统中适用很有前景。

3、通过了解国内外研究现状，当前对于相变储能装置的研究内容中，换热工质主要为水、乙二醇等单相流工质，工质运输以圆管内运输的方式为主，相变储能材料以固-液相变为主，对于相变储能材料侧的换热强化以增加翅片为主，主要结构大都为管翅式或翅片管式，对于翅片的结构、布局等也有不同的设计与分析。目前国内外储能技术应用在制冷/制热循环系统的研究按照储能的方式主要分为两类，一类是在制冷系统之外耦合了一条新的水/乙二醇(载冷剂)回路来进行单独的能量储存和释放，或者是耦合一条空气回路，利用室外的冷/热空气和低峰电来进行能量的储存和释放。

4、因此，使用相变材料作为储能介质，通过相变过程进行能量的存储和释放，具有较高的能量存储密度和可调控的相变温度，能满足不同系统工况对温度的需求，大大提高了制冷/制热循环系统的运行效率，这可以解决现有空调储能系统所用技术中的不足之处。

技术实现思路

1、本发明的目的是将基于相变材料的储能技术应用到制冷/制热循环系统中，通过用电低谷期将冷(热)量存储起来，用电高峰期释放冷(热)量进行供冷(热)，有效实现了“削峰填谷”，达到平衡负荷、节能减排的目的；另一方面思路是通过储能实现冷热量的灵活排放，应对夏季室外侧的高温导致的空调难以启动、制冷能效低的问题，在夏季提高空调的能效，在冬季实现室外换热器的化霜，以及应对冬季室外侧的低温空调难以启动，制热能效低的问题，减小能源损耗。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于相变材料的多模式空调储能系统，包括相变储能装置、制热/制冷循环系统、水循环系统、辅助系统、智能控制系统，制热/制冷循环系统用于调节室内温度；相变储能装置在制冷/制热循环系统中通过在不同季节和不同电力成本时段的智能能量管理，实现夏季高效制冷、冬季稳定制热、用电高峰负荷调节、极端气候稳定运行以及低谷时段能源储备；智能控制系统根据室内外温度和电网负荷情况自动切换运行模式动；所述的相变储能换热器使用翅片管式设计；所述的制冷/制热循环系包括压缩机、节流元件、室内外换热器；所述的水循环系统包含水泵与热交换器；所述辅助系统包含氟泵与风机。

4、作为优选，夏季高温时段的相变储能装置能够充当蒸发器，利用高相变温度的相变材料有效降低冷凝温度，提升制冷循环的cop，实现高效的能量存储与释放，降低电网高峰时段的用电需求。

5、作为优选，冬季寒冷条件，相变储能装置能够储存热能并在需求时释放，预热室外低温空气，提升蒸发温度，解决空调启动困难问题，并通过置于室外的储能装置直接利用自然冷源，提高制热效率和能源利用率。

6、作为优选，智能控制系统具备多模式运行能力，能够根据室内外温度和电网负荷的实时变化，智能切换包括储冷、供冷、储热、辅助制热在内的多种运行模式，实现全年高效运行和能源最优管理。

7、作为优选，采用氟泵进行循环调节，与传统压缩机相比，氟泵提供更精细的流量和压力控制，减少系统能耗，提高响应速度，降低机械磨损，延长设备寿命，并优化释能和储能过程中的能量存储和利用。

8、作为优选，整合了水循环系统，实现电网负荷的削峰填谷，允许系统在电网负荷低时储能，在高峰时段释放能量，降低电力成本，减轻电网压力，并通过智能控制策略提升能源系统稳定性和运行效率。

9、本发明具有如下优点：1.本发明所提出的系统在极端温度和湿度条件下，本发明设计的空调储能系统通过精巧的模式调控，展现了其适应性和能效管理能力。在夏季高温时期，系统采用储热提效模式，将本应排放到外界环境中的热量储存于高温相变材料(pcm-h)中，有效提升了空调的制冷效率，并减少了能量的浪费。而在冬季低温环境下，系统则转换为储热模式，将热量储存于pcm-h中，以备不时之需，确保室内温暖。此外，系统还特别设计了室外蒸发器化霜模式，利用储存的热量进行快速化霜，避免了传统电加热方式的高能耗。在高湿环境下，系统能够通过调节运行参数和模式，优化除湿过程，保持室内环境的舒适性。整体而言，本发明的空调储能系统能够灵活应对极端气候条件，实现能源的有效管理和室内环境的稳定控制。

10、2.本发明的储能系统采用的氟泵28系统通过先进的换热技术以及精确的温度和压力控制，实现了更高的制冷效率和更低的能耗。这种系统能够根据实际需求灵活调节制冷容量，特别适合节能建筑的应用，有助于实现能源的有效利用和环境保护。氟泵28的使用还增强了系统的快速响应能力，减少了压缩机的负荷和磨损，从而延长设备寿命并降低维护成本，同时减少了噪音和振动，提升了系统的可靠性和环境友好性。

技术特征：

1.一种基于相变材料的多模式空调储能系统，其特征在于包括：一种基于相变材料的多模式空调储能系统，包括相变储能装置、制热/制冷循环系统、水循环系统、辅助系统、智能控制系统，制热/制冷循环系统用于调节室内温度；相变储能装置在制冷/制热循环系统中通过在不同季节和不同电力成本时段的智能能量管理，实现夏季高效制冷、冬季稳定制热、用电高峰负荷调节、极端气候稳定运行以及低谷时段能源储备；智能控制系统根据室内外温度和电网负荷情况自动切换运行模式动；所述的相变储能换热器使用翅片管式设计；所述的制冷/制热循环系包括压缩机、节流元件、室内外换热器；所述的水循环系统包含水泵与热交换器；所述辅助系统包含氟泵与风机。

2.根据权利要求1中所述的空调储能系统，其特征在于，夏季高温时段的相变储能装置充当蒸发器，利用高相变温度的相变材料有效降低冷凝温度，提升制冷循环的cop，实现高效的能量存储与释放，降低电网高峰时段的用电需求。

3.根据权利要求1中所述的空调储能系统，其特征在于，冬季寒冷条件，相变储能装置储存热能并在需求时释放，预热室外低温空气，提升蒸发温度，解决空调启动困难问题，并通过置于室外的储能装置直接利用自然冷源，提高制热效率和能源利用率。

4.根据权利要求1中所述的空调储能系统，其特征在于，智能控制系统具备多模式运行能力，根据室内外温度和电网负荷的实时变化，智能切换包括储冷、供冷、储热、辅助制热在内的多种运行模式，实现全年高效运行和能源最优管理。

技术总结本发明涉及一种基于相变材料的多模式空调储能系统，属于新能源技术领域。该系统包括包括相变储能装置、制热/制冷循环系统、水循环系统、辅助系统、智能控制系统；本发明提出了一种创新的基于相变材料的空调储能系统，该系统通过集成翅片管式换热器和智能调控机制，实现了在电力低谷时段的高效能量储存和高峰时段的灵活释放，有效解决了空调系统在极端温度和湿度条件下的能效问题。系统设计允许自动切换多种运行模式，包括储冷、供冷、储热和辅助制热等，以适应不同的室内外环境和电网负荷需求。此外，该系统还特别设计了室外蒸发器的化霜模式和快速响应机制，提高了空调的稳定性和响应速度。新型氟泵的设计预期也将显著提升换热效率。技术研发人员：李友平,杨启容,高雨峥,李昭莹,孙杨,杨斌,乔大梁受保护的技术使用者：青岛大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14