АККУМУЛЯТОР ХОЛОДА
COLD ACCUMULATOR

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к устройствам для аккумуляции холода, и может использоваться для аккумулирования холодной энергии в системах кондиционирования.
Известен аккумулятор холода (SU №340856, кл. F25D 3/00, опубл. 1972), содержащий корпус, разделенный перегородками на отдельные ячейки, в которых устанавливаются охлаждающие элементы, выполненные в виде перфорированного резервуара, заполненного герметичными емкостями с эвтектическим раствором, при этом емкости могут иметь форму шара, цилиндра, тетраэдра и др.
Известно изобретение, относящееся к устройству с капсульными аккумулирующими элементами (DE №10258226, кл. F28D 20/02, опубл. 2004), представляющее собой емкость, заполненную сферическими резервуарами, выполненными из двух полусфер и наполненными аккумулирующей средой фазового перехода.
Наиболее близким к заявленному является известный аккумулятор холода/тепла (FR №2732453, кл. F28D 20/02, опубл. 1996), содержащий корпус, заполненный сферическими капсулами, поверхность которых выполнена в виде равномерно распределенных по поверхности выступов в форме усеченных конусов с осью симметрии, проходящей через центр капсулы, капсулы заполнены аккумулирующей средой фазового перехода.
Указанные аккумуляторы могут быть использованы в системах кондиционирования воздуха, в отечественной практике аналоги аккумуляторов холода в системах кондиционирования воздуха отсутствуют. За рубежом нашли применение два типа аккумуляторов холода: льдогенераторы и емкостные аккумуляторы, в которых теплоаккумулирующий материал находится в пластиковых шарах. Основным недостатком известных аккумуляторов холода является их высокая стоимость, а также достаточно низкая скорость зарядки аккумулятора.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение себестоимости производства аккумулятора за счет упрощения его конструкции, а также интенсификация процесса зарядки аккумулятора холода.
Поставленная задача решена тем, что аккумулятор холода содержит бак-аккумулятор, размещенные в баке-аккумуляторе герметичные пластиковые контейнеры, заполненные средой фазового перехода и имеющие профилированную поверхность, при этом контейнеры выполнены в виде линейных эластичных труб с гофрированной поверхностью, гофрированная стенка трубы армирована спиралью из поливинилхлорида, трубы размещены в баке-аккумуляторе параллельно перекрестными рядами, причем при диаметре труб от 25<D<50 мм расстояние между стенками соседних линейных контейнеров δ составляет 2<δ<5 мм. Линейные эластичные контейнеры дополнительно заполнены теплопроводной металлической насадкой, выполненной из стальной, алюминиевой, медной, латунной проволоки или проволочного плетения (путанки).
Сущность изобретение поясняется подробнее чертежами и описанием к ним.
На фиг.1 схематично изображен аккумулятор холода, продольный разрез; на фиг.2 - аккумулятор холода, поперечный разрез; на фиг.3 - компоновка линейных контейнеров аккумулятора холода.
Аккумулятор холода содержит металлический теплоизолированный бак-аккумулятор 1, закрываемый сверху теплоизолированной крышкой 2. Бак-аккумулятор снабжен входным и выходным патрубками 3 и 4 для хладагента и перфорированной пластиной 5, на которую укладывается ряд параллельных контейнеров, выполненных в виде линейных эластичных труб 6 с гофрированной поверхностью, заполненных средой фазового перехода, стенки труб армированы спиралью из поливинилхлорида. Трубы с диаметром от 25<D<50 мм укладывают таким образом, что расстояние между стенками соседних линейных контейнеров δ составляет 2<δ<5 мм. Поверх ряда параллельно уложенных труб (контейнеров) укладывают перекрестно второй ряд труб с зазором между соседними трубами 2<δ<5 мм и так далее. Ряды труб размещают в баке-аккумуляторе параллельно перекрестными рядами, заполняя его на 65-70%. Трубы (контейнеры) перед укладкой заполняются теплоаккумулирующим материалом (ТАМ) - веществом фазового перехода, например водой, соляным раствором, на 92% от объема и запаиваются с обоих концов. Линейные эластичные контейнеры дополнительно могут быть заполнены теплопроводной металлической насадкой 7, выполненной из стальной, алюминиевой, медной, латунной проволоки или проволочного плетения (путанки). Насадка заполняет контейнер примерно на 3-5%.
Аккумулятор холода работает следующим образом.
На стадии зарядки аккумулятора холода через патрубок 3 поступает охлажденный ниже температуры замерзания ТАМ вторичный хладагент, например, 40%-ный раствор этиленгликоля. Омывая пространственную структуру межтрубного пространства линейных пластиковых контейнеров 6, вторичный хладагент отбирает тепло у ТАМ, замораживая его. Процесс продолжается до полной заморозки ТАМ в трубках. В процессе разрядки аккумулятора холода отепленный этиленгликоль поступает через патрубок 4 в бак-аккумулятор 1, охлаждается, контактируя с трубами (контейнерами) через гофрированные стенки, отдает тепло ТАМ (среде фазового перехода). Конструкция заявленного аккумулятора холода относится к типу аккумуляторов с капсулированным льдом. Линейные контейнеры (трубки) диаметром 25-50 мм имеют гофрированные стенки, выполненные из морозоустойчивого пластика, и выдерживают температуру от -20° до +60°C, армирование спиралью из поливинилхлорида позволяет трубкам выдерживать давление до 9 атм. Заявленные параметры аккумулятора холода - диаметр линейных контейнеров 25-50 мм и расстояние между стенками соседних линейных контейнеров 2<δ<5 мм - являются оптимальными для режима зарядки-разрядки аккумулятора, поскольку уменьшение диаметра менее 25 мм приведет к снижению объема теплоаккумулирующей среды (ТАМ), увеличение диаметра более 50 мм нецелесообразно, поскольку снижается интенсивность процесса зарядки аккумулятора, уменьшение расстояния между стенками соседних контейнеров менее 2 мм приведет к затруднению протекания вторичного хладагента, увеличение расстояния более чем на 5 мм снизит интенсивность процесса зарядки. Преимущество таких линейных контейнеров - высокая эластичность, высокая прочность за счет армирования, возможность без разрушения воспринимать деформации при замораживании льда благодаря гофрированной структуре. Заполнение контейнеров теплопроводной металлической насадкой, выполненной из стальной, алюминиевой, медной, латунной проволоки или проволочного плетения (путанки), способствует интенсификации процесса зарядки, поскольку теплопроводность насадки выше теплопроводности ТАМ. Кроме того, насадка способствует более полному и равномерному фазовому переходу теплоаккумулирующего вещества.
Предложенная конструкция аккумулятора холода по сравнению с известными аналогами обладает на 20-25% большей удельной аккумуляционной способностью и организованным регулярным гидравлическим режимом, значительно увеличивается скорость зарядки аккумулятора, простота конструкции позволяет снизить стоимость производства аккумуляторов холода по сравнению с известными зарубежными моделями на 30-40%.
Достигнутые результаты позволяют рекомендовать заявленное изобретение для широкого внедрения в различных областях холодоснабжения, в частности для использования в системах кондиционирования, связанных с аккумуляцией холода.