АККУМУЛЯТОР ХОЛОДА

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к устройствам для аккумуляции холода, и может использоваться в различных отраслях промышленности, в том числе для аккумулирования холодной энергии в системах кондиционирования.
Известна установка для аккумулирования холода (SU №1576808, кл. F25D 3/00, опубл. 1990), содержащая набор емкостей с аккумулирующим холод веществом, размещенных в теплоизолированной камере с образованием каналов для прохода воздуха, сообщенные с каналами и размещенные вне камеры воздуховоды с заслонками и вентиляторами, холодильную машину с испарителем в виде трубопровода, датчики температуры, причем установка снабжена двухфазными термосифонами, испарительная зона которых размещена в емкостях, а конденсаторная зона выполнена в виде герметичных теплоизолированных снаружи кольцевых камер, охватывающих испарительный трубопровод холодильной машины, и установлены вдоль него последовательно. Участки испарительного трубопровода внутри кольцевых камер имеют ребра, направленные в сторону стока конденсата в термосифоне, а участки трубопровода между камерами теплоизолированы.
Известно изобретение, относящееся к установке для кондиционирования воздуха с аккумулятором типа вода-лед (JP №4286042 В2, кл. F24F 5/00, опубл. 2009), содержащая бак-аккумулятор, заполняемый водой или льдом, расположенный в баке и погруженный в воду теплообменник для получения льда, датчик уровня воды в баке, расположенный на уровне, соответствующем завершению процесса получения льда, при этом в верхней части бака расположен соединенный с теплообменником U-образный трубопровод, на котором на разных уровнях по высоте установлены держатели датчика, выбираемые в зависимости от объема бака.
Наиболее близким к заявленному является известная установка для производства ледяной воды и аккумулирования холода (RU №2287749, кл. F25D 1/00, опубл. 2005), содержащая вертикально установленную теплоизолированную емкость с днищем, съемной и системой заправки и слива воды, в которой размещен изогнутый трубчатый испаритель холодильного устройства, выполненный в виде горизонтальных рядов изогнутых в форме кольцевой спирали труб, которые размещены по всему внутреннему объему емкости, она дополнительно снабжена устройством для охлаждения воды окружающим емкость холодным воздухом, выполненным в виде смонтированных в емкости вертикальных труб, открытые торцы которых сообщены с окружающим пространством, при этом нижние торцы труб перекрыты заслонкой, имеющей возможность поворота в горизонтальной плоскости и снабженной ручным приводом, а со стороны верхних торцов в каждой трубе смонтирован автономный вытяжной вентилятор с приводом от ветровой нагрузки или от электропривода.
Основным недостатком известных аккумуляторов холода является низкая эффективность теплообмена между холодоаккумулирующей жидкостью и хладагентом, это связано с тем, что теплообмен осуществляется через гладкую поверхность и мало турбулизован, что обуславливает значительную продолжительность времени замораживания холодоаккумулирующей жидкости.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение теплообмена между хладагентом и холодоаккумулирующей жидкостью за счет конструктивного выполнения аккумулятора холода, что способствует интенсификации процесса зарядки аккумулятора холода. Компактность и простота конструктивного исполнения аккумулятора холода позволят широко использовать заявленный аккумулятор холода не только в системах кондиционирования воздуха, но и в других отраслях промышленности.
Поставленная задача решена тем, что аккумулятор холода содержит теплоизолированный бак-аккумулятор, заполненный водой в качестве холодоаккумулирующей среды, в котором размещены теплообменные элементы в виде изогнутых труб, по которым протекает хладагент, а в нижней части - металлические барботажные трубки с отверстиями для подачи воздуха в холодоаккумулирующую среду, каждый теплообменный элемент выполнен в виде кассеты, содержащей змеевик с гофрированными линейными горизонтальными участками, размещенный между двумя металлическими листами и соприкасающийся с этими листами выступами гофрированных участков труб, а под каждой кассетой размещена барботажная трубка
Сущность полезной модели поясняется подробнее чертежами и описанием к ним.
На фиг.1 схематично изображен аккумулятор холода, общий вид; на фиг.2 - теплообменная кассета, вид сверху; на фиг.3 - теплообменная кассета и барботажная трубка.
Аккумулятор холода содержит металлический теплоизолированный бак-аккумулятор 1, в котором размещены теплообменные элементы 2 - кассеты, содержащие змеевик с гофрированными линейными горизонтальными участками 3, размещенный между двумя металлическими листами 4 и соприкасающийся с этими листами выступами гофрированных участков труб. Хладагент от холодильной машины по коллектору 5 через соединители 6 распределяется по змеевиковым элементам кассет 3, а после прохождения змеевиковых труб через соединители 7 хладагент поступает в коллектор 8 и далее в холодильную машину. В нижней части бака-аккумулятора 1 под каждой кассетой размещена барботажная трубка с отверстиями 9, в которую через патрубок 10 подается воздух.
Аккумулятор холода работает следующим образом.
На стадии зарядки аккумулятора холода (в период, когда потребность в холоде незначительная или отсутствует совсем, например, в ночное время) охлажденный хладагент от холодильной машины по коллектору 5 через соединители 6 распределяется по змеевиковым элементам кассет 3, установленным в баке-аккумуляторе 1, заполненном водой. Через поверхность змеевика 3 осуществляется теплообмен хладагента с холодоаккумулирующей средой - водой, происходит охлаждение и заморозка воды. Металлические листы 4, между которыми размещены змеевики 3, контактируют с выступами гофрированных участков труб и служат для увеличения теплообменной поверхности и более равномерного образования льда в объеме бака-аккумулятора 1. После прохождения змеевиковых труб 3 через соединители 7 хладагент направляется в коллектор 8 и далее в холодильную машину. В нижней части бака-аккумулятора 1 под каждой кассетой размещена барботажная трубка с отверстиями 9, в которую через патрубок 10 подается воздух. Пузырьки воздуха, проходя через зазоры, образованные гофрированной поверхностью змеевика 3 и металлическими листами 4 кассет 2 интенсифицируют процесс теплообмена, способствуют более быстрому охлаждению воды, ускоряют превращение воды в лед. Процесс продолжается до полной заморозки холодоаккумулирующей среды - воды в объеме бака-аккумулятора 1. В процессе разрядки аккумулятора холода (когда потребность в холоде возрастает, например, в дневное время) хладагент по коллектору 5 через соединители 6 распределяется по змеевиковым элементам кассет 3, установленным в баке-аккумуляторе 1, заполненном охлажденной водой или льдом. Хладагент контактирует с гофрированными стенками, охлаждается и через соединители 7 направляется в коллектор 8 и далее в холодильную машину.
Конструкция заявленного аккумулятора холода проста, компактна, эффективна. Изогнутые трубки кассет диаметром 25-50 мм имеют гофрированные стенки на линейных горизонтальных участках, выполнены из металла, обладают высокими теплообменными свойствами. Теплообменная поверхности увеличена не только за счет гофрированных участков змеевиков, но и за счет примыкания к выпуклым участкам гофр металлических листов. Барботаж воздуха, направленный локально в каждую теплообменную кассету, способствует значительной интенсификации процесса теплообмена.
Предложенная конструкция аккумулятора холода по сравнению с известными аналогами обладает большой удельной аккумуляционной способностью, высокой скоростью зарядки аккумулятора. Простота конструкции позволяет снизить стоимость производства аккумуляторов холода по сравнению с известными зарубежными моделями.
Достигнутые результаты позволяют рекомендовать заявленное изобретение для широкого внедрения в различных областях холодоснабжения, в частности, для использования в системах кондиционирования, связанных с аккумуляцией холода.