一种蓄冷和冷凝蓄热的商超节能装置的制作方法

1.本实用新型涉及商超制冷设备技术领域，特别涉及蓄冷装置和蓄热型冷凝器的综合应用。


背景技术：

2.随着居民的消费观念发生转变，开始注重健康、新鲜和绿色。跟随这种趋势，商超冷链设备数量和容积日益增加，其能耗占超市耗电量的比重亦日益增加。因此，如何对传统制冷设备进行改造，以扩大节能效果，同时对制冷效果不产生影响是目前需要解决的问题。
3.在过去的十年中，家用冰箱的热交换器或冷藏室中的pcm使用大大增加。公开文献中的大多数研究都探讨了pcm在蒸发器或冷藏室中的应用。通常，pcm集成到冷藏室中或直接集成到蒸发器中会降低能耗，但是会导致冷藏室温度波动，与传统系统相比，在冷藏柜中实施pcm具有显著的性能改进潜力。
4.根据研究显示，添加到冷凝器中的不同材料(水，石蜡和高分子化合物)可以使家用冰箱的冷凝温度显著降低，能耗也相应的降低。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过在原有制冷系统的基础上进行改造，通过冷凝器集成蓄热材料解决系统运行能量损耗大的问题。通过在将蒸发器与蓄冷装置并联可以解决，制冷系统停机除霜时冷柜内温度回升的问题，保证食品的质量。同时可以缓解蓄热型冷凝器节能效果受蓄热材料用量限制的问题。
6.关于蓄热型冷凝器，通过在冷凝器外侧集成蓄热材料可以优化冷凝器的散热过程，在开机阶段负荷大的时候，利用蓄热材料吸收部分热量，降低系统运行时冷凝温度，在停机的时候释放蓄存的热量，从而达到节约能耗的效果。在本设计中，通过将含有相变蓄热材料(工业石蜡和膨胀石墨的复合相变储能材料)包裹在冷凝器管道外侧，实现蓄热材料和冷凝器的直接接触。相变蓄热材料可以利用膨胀石墨的多孔性，将石蜡吸附在内，这样可以保证石蜡发生相变时也不会失去原有的形态，可以保持外形稳定。
7.关于蓄冷装置，在本设中将蓄冷器与蒸发器并联，对于来自节流装置的制冷剂蒸气，通过分流分别流入蒸发器和蓄冷装置。在冷冻室内设有温控器，当温度低于设定温度时，制冷剂蒸气不再流入蒸发器，而是直接流入蒸发器。
8.一种蓄冷和冷凝蓄热的商超节能装置，包括蒸发器7、冷凝器5、压缩机6、节流装置3、风机8、冷柜后风道1、蓄冷装置2和蓄热材料4；冷柜的压缩机6与冷凝器5连接，冷凝器5的外部包裹有蓄热材料4，冷凝器5分别与蓄冷装置2和蒸发器7连接；蒸发器7通过风机8与蓄冷装置2连接，蓄冷装置2与冷柜后风道1连接；冷凝器5与蓄冷装置2之间设有节流装置3。
9.蓄冷装置2和蒸发器7并联连接。
10.经由压缩机6的制冷剂一部分进入蓄冷装置2，另一部分进入蒸发器7；蓄冷装置2和蒸发器7内的制冷剂分别汇入压缩机6中。
11.由于冷柜内温度低于0摄氏度，取ch3ch2oh水溶液和nh3cl水溶液的混合溶液作为蓄冷材料，防止相变蓄冷材料液态泄露，在其内加入高吸水性树脂(sap),使溶液变得粘稠。蓄冷装置2采用长方体立罐，里面充注ch3ch2oh水溶液和nh3cl水溶液的混合溶液，内部插入蛇形管式热交换器，制冷剂从蛇形管式热交换器内流过。
12.为了保证整个蓄冷装置2的内部换热充分，在蛇形管式热交换器外部集成铝箔。
13.与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：
14.1、本设计通过在冷柜制冷系统中加入蓄热型冷凝器，可以降低冷凝温度，起到节能效果。同时，由于采用蓄冷装置，可以解决系统停机运行除霜时，冷柜内温升的问题，还可以在蓄热材料内蓄热饱和时，使系统停机，散出蓄热材料中的热量。
15.2、蓄冷装置和蓄热型冷凝器同时应用于系统中，可以解决蓄热型冷凝器蓄热效果受蓄热材料用量多少限制的问题。
16.3、蓄冷装置的添加可以缓解压缩机停机时，系统内温升的问题。
17.4、通过合理布置风道，可以实现蓄冷装置二次蓄冷，保证内部足够的蓄冷量。
附图说明
18.图1为蓄冷和冷凝蓄热的商超节能装置的系统图。
19.图2压缩机运行时系统循环图。
20.图3压缩机停机时冷柜内空气流动图。
具体实施方式
21.一种蓄冷和冷凝蓄热的商超节能装置，其特征在于：冷凝器集成蓄热材料与蒸发器集成蓄冷器在商超冷柜中的综合应用，这样就构成了一种新型商超制冷系统。在本系统中主要包括蒸发器7、冷凝器5、压缩机6、节流装置3、风机8、冷柜后风道1、蓄冷装置2和蓄热材料4等。
22.通过冷凝器5集成蓄热材料4，蓄热材料4的存在也可以在压缩机6停机期间延长冷凝器5的散热。也就是说，无论压缩机是否开启，冷凝器5的散热都是连续的。当在压缩机6停机期间发生散热时，传热效率较高，这导致较低的冷凝温度，从而降低了能耗。为了使蓄热材料4与冷凝器5的铜管之间，有较小的接触热阻，采用蓄热材料4直接与冷凝器5的铜管直接接触的方式；同时为防止蓄热材料4泄漏对整个系统性能的影响，在冷凝器5的箱壁内侧增添一层铝膜。
23.蒸发器7并联蓄冷器2的意义在于，当商超停电或者冷柜系统关机除霜时，由蓄冷器2中的蓄冷材料向冷柜内释放蓄存的冷量，以维持冷柜的恒温，保证食品的质量。没有停电或者没有冷柜系统关机除霜，靠蓄冷作用，可以降低压缩机的开机频率，对于定频压缩机的商超冷链设备，具有明显的节能效果。将采用蓄冷装置2与蒸发器7并联的方式。压缩机6运行时，制冷剂同时经过蓄冷装置2和蒸发器7，流经蒸发器7的制冷剂主要承担为冷柜产生冷量的作用，而流经蓄冷装置2的制冷剂则主要用于储存冷量。对二者的流量分配，通过压力阀门进行分配。
24.为了保证蓄冷装置2中蓄存足够的冷量，对冷柜系统的风道1进行了改进，将流出蒸发器7的冷风先流经蓄冷装置2，对其进行二次蓄冷。
25.当压缩机6运行时，从压缩机6内流出的高温高压制冷剂进入冷凝器5内，向冷凝器外侧的蓄热材料4放热，同时蓄热材料4不断向外界放热；流出冷凝器5后，低温高压制冷剂分流，一部分流经节流装置3降压后进入蓄冷装置2，使其内蓄冷材料发生相变蓄冷，另一部分经过节流装置3降压后进入蒸发器7内，冷却冷柜内流入的热空气，实现制冷；流出蒸发器7和蓄冷装置2变为低温低压制冷剂蒸汽后，汇聚流回压缩机6，以此往复循环。
26.图1是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1对本实用新型做进一步说明。
27.对于蓄冷装置内部的蓄冷材料采用差示扫描量热仪(dsc)测量了该复合相变蓄冷材料(ch3ch2oh水溶液和nh3cl水溶液的混合溶液)的相变潜热值为304.00kj
·
kg
－1
、相变温度为－17.10℃。冰柜在稳定运行时，外部环境通过冰柜的箱体、门缝等部位，将热量传入冰柜内部，形成冰柜的热负荷，使整个系统的热负荷上升。热负荷使得冰柜启停循环，在冰柜系统正常运行期间，冰柜内的热负荷由内部的制冷系统承担。即蓄冷装置内部的冷量仅用于承担压缩机停机后冷柜内的热负荷。根据冰柜实际运行启停规律，假设25℃工况下，某一型号冰箱启停比为1：1，即24h内开停机分别为12h，在此基础上采取相变蓄冷方式，旨在增加停机时间。假设相变蓄冷材料可以增加停机时间4h，即减少开机时间4h，冷柜停机期间的部分负荷由相变蓄冷材料承担。
28.计算冷柜承担的热负荷：总热负荷q包括：柜体漏热量q1，开门漏热量q2，贮藏物热量q3，其他热量q4。
29.q＝q1 q2 q3 q4(w)
30.以稳态过程为基础，不进行开关门，忽略开门漏热量q2，以冷柜空载进行实验，忽略贮藏物热量q3，忽略其他热量q4。故冷柜的总热负荷q＝q1(w)
31.其中柜体漏热量q1为热负荷的主要组成部分，柜体漏热的包括三部分：柜体绝热层的漏热量q
a
，门封条的漏热量q
b
，以及柜体结构热桥漏热量q
c
。现柜体采用环戊烷发泡形成的保温材料，忽略柜体结构热桥漏热量q
c
。故q＝q1＝q
a
q
b
(w)
32.根据资料显示，箱体绝热层的漏热量q
a
与门封条的漏热量q
b
约为30w，得出q＝30w。因选取停机时间延长t＝4h，故总热量q为q＝q*t＝432kj
33.考虑到蓄热材料以无机盐与吸水树脂等制作，其相变潜热相对于水来说会折损，以水相变潜热333kj/kg的40％为相变蓄冷材料潜热量q
m
计算，故相变蓄冷材料所需质量为：
34.m＝q/q
m
＝3.3kg
35.对于蓄热型冷凝器本装置中选用常规方法把冷凝器平铺在冷柜风道内，将蓄热材料用铝箔片包裹在冷凝器直管段上。蓄热材料选用膨胀石墨复合工业石蜡，该蓄热材料的蓄热能力大于90kj/kg，热导率大于0.4w/mk。
36.具体的工作过程及工作原理如下：
37.压缩机运行时：
38.如图2所示当压缩机运行时，从压缩机6内流出的高温高压制冷剂进入冷凝器5内，向冷凝器外侧的蓄热材料4放热，同时蓄热材料4不断向外界放热；流出冷凝器5后，低温高压制冷剂分流，一部分流经节流装置3降压后进入蓄冷装置2，使其内蓄冷材料发生相变蓄冷，另一部分经过节流装置降压后进入蒸发器7内，冷却冷柜内流入的热空气，实现制冷；流出蒸发器7和蓄冷装置2变为低温低压制冷剂蒸汽后，汇聚流回压缩机6，以此往复循环。
39.补充：为了保证蓄冷装置2蓄存足够的冷量，将蓄冷装置2安装在蒸发器7的左侧，使被蒸发器7冷却后的冷空气，先流经蓄冷装置2为其提供二次冷量，再通过冷柜后风道，进入冷柜。
40.压缩机停机后：
41.如图3所示当压缩机停止运行后，蒸发器2将不再产生冷量，此时通过启动风机8带动风道内气体流动，将冷柜内产生的热空气，经风机8，流经蓄冷装置2后，经后风道1流回到冷柜，以保证冷柜内的持续低温。
42.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。