專利名稱：空調相變蓄冷劑及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種蓄冷空調用的相變蓄冷劑，具體涉及一種可用于蓄冷空調及其相當溫度區間的小型制冷設備的移峰填谷或延長保冷時間的相變蓄冷劑，還涉及一種制造該相變蓄冷劑的方法。
背景技術：
我國是一個能源供應較為緊張的國家，政府雖投入了大量的財力建設電廠，但隨著現代工業的發展和人民生活水平的提高，大中城市制冷空調的用電量與日俱增，因此仍出現電力供應高峰不、低谷過剩的矛盾。解決電力不足的問題，一方面是靠增加對電力的投入，加快電力建設的步伐；另一方面還要加強計劃用電與節約用電，鼓勵用戶節約用電、移峰填谷，充分利用現有電力資源，大力開發低谷用電。在電力供應緊張的情況下，峰谷電價政策的實施為蓄能空調技術提供了廣闊的發展前景。
根據蓄能介質的不同，蓄能系統又可被分為水蓄冷、冰蓄冷及共晶鹽蓄冷等幾種類型。水蓄冷是利用其顯熱來儲存冷量的，它具有蓄冷密度低、蓄冷槽體積大及槽內不同溫度的冷水易混合的缺點。冰蓄冷是利用水的相變凝固潛熱來儲存冷量的，其相變潛熱大，空調機組必須運行在較低的工作溫度范圍(-8~-10℃)，使空調機組的效率下降，系統復雜。共晶鹽的優點是其相變溫度與空調主機的蒸發溫度相吻合，選用一臺空調主機即可進行制冷、蓄冷共況運行。缺點是其蓄冷密度較低，相變凝固時存在過冷現象，且材料易老化變質、蓄冷性能易發生衰減。
目前我國很多地方都已經用上了大型的冰蓄冷空調，但它們都是用在大型的建筑物內。而小型的、家用的蓄冷空調卻遲遲未出現。
將相變蓄冷技術應用于小型空調設備進而推廣到大型空調設備在國內還處于研究階段。而采用相變材料作為空調蓄冷材料可以獲得如下的一些優點1)采用相變蓄冷材料制作的空調蓄冷器的蓄冷介質，可以減少空調制冷系統與蓄冷介質之間的傳熱溫差，也可以減少系統的蒸發溫度，進而提高蓄冷空調系統的COP(COP即為制冷性能系數，也即是coefficient performance)。空調配置蓄冷器，可在電力充足的時候，把電能轉化為冷量貯存起來；當電力供應不足的時候，再把冷量釋放出來，以調節冷量的供需，起到電力供應的“移峰填谷”的作用。
2)對于蓄冷和制冷聯合循環的空調系統來說，可以減少空調壓縮機的啟動次數，節約能源。空調啟動時的電流是運行電流的7～8倍，無用功耗較大，空調配置蓄冷節能器后，減少了啟動次數，減少了無用功耗，達到了節能的目的，同時也延長了壓縮機的壽命。
3)可以作為快速冷卻保溫啤酒、飲料等的可選方案。
發明內容
本發明創造的目的在于克服現有技術中上述缺陷針對空調水蓄冷和普通冰系統目前使用的蓄冷劑存在有用效率較低、有析冰現象以及不利于調節空調蒸發器的蒸發溫度等問題，而設計一種在同一蓄冷空調系統中采用不同配比的相變材料來調節相變溫度的相變蓄冷材料，進而顯著提高系統有用效率，基本消除析冰現象，并能夠維持相變過程中相變速率的均勻性的水合鹽蓄冷劑。可以有效地減少空調等蓄冷系統的傳熱溫差和充分利用空調系統的冷量，從而提高空調和與空調具有相同溫度區間的小型制冷設備的冷量利用率。
本發明的理論依據本發明以傳熱學、溶解學以及熱力學的“相平衡”有關原理為依據，也即是根據溶質溶于溶劑中制成溶液時，溶液凝固點比純溶劑降低的原理(凝固點降低定律)，可以配制出不同相變溫度的相變蓄冷介質。通常選用無機鹽類作為溶質，以水為溶劑，水的凝固點為0℃，而制成的溶液凝固點低于零度，這樣就可以通過實驗的方法找到某種合適的鹽及其配制濃度，其相變溫度在10~-9℃并具有較大的潛熱，這是本發明的理論依據。因此本發明就提出這樣一種空調相變蓄冷劑的配置方法。
為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下本發明提出采用水合鹽為相變材料的相變蓄冷系統，采用相變蓄冷材料可以提高空調蓄冷系統的蓄冷效率，本發明提出的采用KCl等相變材料組合的相變蓄冷材料，有利于形成單一的蓄冷溫度(蓄冷峰值溫度)，這樣的系統就可以獲得更高的循環效率。
本發明所述的空調相變蓄冷劑的基本材料為水合鹽，其中相變溫度區間為0～-10℃的蓄冷劑為氯化鉀(KCl)、水、成核劑(NaF、硼砂、TiO2微細顆粒)、表面活性劑(洗滌劑)和導熱增強劑TiO2微細顆粒、金屬絲網等。
本發明所述的空調相變蓄冷劑是由以下成分按重量百分比，由1～4％的氯化鉀，0.1～0.5％的成核劑，0.05～0.5％的表面活性劑，0.01～1％導熱增強劑二氧化鈦顆粒，其余為純凈水組成，其相變溫度區間為-1～-8℃。
所述表面活性劑是家用洗滌靈。
所述導熱增強劑二氧化鈦顆粒的顆粒直徑為50～200微米。
所述成核劑是NaF或硼砂。
提供一種制造所述空調相變蓄冷劑的制造方法，包括以下步驟(1)準備純度為99.99％及以上的分析試劑KCl、NaF，純凈水、洗滌靈或洗滌粉、二氧化鈦納米級粉末等備用；(2)準備分析天平、容器、攪拌設備等輔助設備；(3)按照確定的配方把各種試劑按照重量百分比稱好各自的重量；(4)首先把分析試劑KCl加入稱好重量的純凈水中，邊加試劑邊開動攪拌設備，以使試劑在水中混合溶解均勻；(5)把輔助試劑NaF、洗滌靈或洗滌粉、二氧化鈦納米級粉末加入上面的水合鹽中，也是一邊添加試劑，一邊攪拌，直至全面試劑混合均勻備用；(6)把配制好的試劑裝入計劃用于蓄冰槽中，蓄冷劑的添加容積不得大于蓄冰槽的內部有效容積的95％；(7)對蓄冰槽進行封口備用。
本發明所述空調相變蓄冷劑及其制造方法的有益效果是本發明的空調相變蓄冷劑充分利用了相變潛熱蓄冷的基本原理，同時又克服了以往相變蓄冷的一些缺點，比如析冰現象，有刺激性的異味(氯化氨等)，相變潛熱小，單一的相變溫度等，因此采用上述蓄冷劑的空調蓄冷器，就可以調節空調正常工作和夜間制冰過程中的冷量分配，減少空調系統蒸發器的溫度波動，提高空調系統的制冷效率，進而降低空調系統的整體能耗水平。并且本發明比傳統的空調蓄冷劑配置簡單，傳熱效率高，價格便宜，配置、使用均很方便。具有配方簡單、蓄冷劑價廉，靈活多樣，能有效減少蓄冷空調的制冰時間，并延長蓄冷空調的釋冷時間的優點，進而實現空調系統的冷量調節，達到“移峰填谷”，實現高效節能的目的，使蓄冷空調設備的能耗達到更低的水平，拓展了蓄冷空調的使用范圍。
下面結合附圖和實施例對本發明所述的空調相變蓄冷劑及其制造方法作進一步說明
圖1是本發明空調相變蓄冷劑實施例一的相變過程曲線示意圖。(圖中橫坐標為時間，單位小時；縱坐標為溫度，單位℃)；圖2是本發明空調相變蓄冷劑實施例二的相變過程曲線示意圖。(圖中橫坐標為時間，單位小時；縱坐標為溫度，單位℃)。
具體實施例方式
以下本發明所述空調相變蓄冷劑及其制造方法的最佳實施例，并不因此限定本發明的保護范圍。
實施實例一提供一種空調相變蓄冷劑是由3％KCl+96％H2O+0.3％二氧化鈦納米級粉末(顆粒直徑為50～200微米)+0.3％氟化鈉晶體+0.4％超能洗衣粉組成，其相變潛熱為289J/g和主要相變溫度為-5℃，其相應的制冰過程曲線見圖1所示。
實施實例二提供一種空調相變蓄冷劑是由4％KCl+95.3％H2O+0.3％二氧化鈦納米級粉末(顆粒直徑為50～200微米)+0.4％家用洗滌靈組成。其相應的制冰過程曲線見圖2所示。
所述的空調相變蓄冷劑，其相變溫度與空調工況相吻合，相變潛熱較高，基本無過冷和相分離現象，無毒、無腐蝕性，性能穩定、重復性好。可克服水蓄冷系統蓄冷密度低，冰蓄冷系統蓄冷溫度低的缺點，提高了蓄冷空調系統的蓄冷量和蓄冷效率，減小了蓄冷裝置的體積和成本，改善了蓄冷空調系統的經濟性。
提供一種制造所述空調相變蓄冷劑的制造方法，包括以下步驟(1)準備純度為99.99％及以上的分析試劑KCl、NaF，純凈水、洗滌靈或洗滌粉、二氧化鈦納米級粉末等備用；(2)準備分析天平、容器、攪拌設備等輔助設備；(3)按照確定的配方把各種試劑按照重量百分比稱好各自的重量；(4)首先把分析試劑KCl加入稱好重量的純凈水中，邊加試劑邊開動攪拌設備，以使試劑在水中混合溶解均勻；(5)把輔助試劑NaF、洗滌靈或洗滌粉、二氧化鈦納米級粉末加入上面的水合鹽中，也是一邊添加試劑，一邊攪拌，直至全面試劑混合均勻備用；(6)把配制好的試劑裝入計劃用于蓄冰槽中，蓄冷劑的添加容積不得大于蓄冰槽的內部有效容積的95％；(7)對蓄冰槽進行封口備用。
采用本發明所述的空調相變蓄冷劑的空調蓄冷器，比傳統的空調蓄冷器具有更高的循環效率和有用效率，它的構造簡單、配置方便、原料易得、價格便宜，能有效地減少蓄冷空調的制冰時間，并延長蓄冷空調釋冷時間。
權利要求
1.一種空調相變蓄冷劑，其特征在于，是由以下成分按重量百分比，1～4％的氯化鉀，0.1～0.5％的成核劑，0.05～0.5％的表面活性劑，0.01～1％導熱增強劑二氧化鈦顆粒，其余為純凈水組成，其相變溫度區間為-1～-8℃。
2.根據權利要求1所述的空調相變蓄冷劑，其特征在于，是由3％KCl+96％H2O+0.3％二氧化鈦納米級粉末+0.3％氟化鈉晶體+0.4％超能洗衣粉組成，其相變潛熱為289J/g和主要相變溫度為-5℃。
3.根據權利要求1所述的空調相變蓄冷劑及其制造方法，其特征在于，是由4％KCl+95.3％H2O+0.3％二氧化鈦納米級粉末+0.4％家用洗滌靈組成。
4.根據權利要求1所述的空調相變蓄冷劑，其特征在于，所述表面活性劑是家用洗滌靈。
5.根據權利要求1所述的空調相變蓄冷劑，其特征在于，所述導熱增強劑二氧化鈦顆粒的顆粒直徑為50～200微米。
6.根據權利要求1所述的空調相變蓄冷劑，其特征在于，所述成核劑是NaF或硼砂。
7.一種制造權利要求1所述空調相變蓄冷劑的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)準備純度為99.99％及以上的分析試劑KCl、NaF，純凈水、洗滌靈或洗滌粉、二氧化鈦納米級粉末等備用；(2)準備分析天平、容器、攪拌設備等輔助設備；(3)按照確定的配方把各種試劑按照重量百分比稱好各自的重量；(4)首先把分析試劑KCl加入稱好重量的純凈水中，邊加試劑邊開動攪拌設備，以使試劑在水中混合溶解均勻；(5)把輔助試劑NaF、洗滌靈或洗滌粉、二氧化鈦納米級粉末加入上面的水合鹽中，也是一邊添加試劑，一邊攪拌，直至全面試劑混合均勻備用；(6)把配制好的試劑裝入計劃用于蓄冰槽中，蓄冷劑的添加容積不得大于蓄冰槽的內部有效容積的95％；(7)對蓄冰槽進行封口備用。
全文摘要
本發明公開了一種空調相變蓄冷劑及其制造方法，是由以下成分按重量百分比，1～4％的氯化鉀，0.1～0.5％的成核劑，0.05～0.5％的表面活性劑，0.01～1％導熱增強劑二氧化鈦顆粒，其余為純凈水組成，其相變溫度區間為－1～－8℃。具有配方簡單、蓄冷劑價廉，靈活多樣，能有效減少蓄冷空調的制冷時間，并延長蓄冷空調的釋冷時間的優點，進而實現空調系統的冷量調節，達到“移峰填谷”，實現高效節能的目的，使蓄冷空調設備的能耗達到更低的水平，拓展了蓄冷空調的使用范圍。
文檔編號C09K5/02GK1944566SQ200610122679
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月12日 優先權日2006年10月12日
發明者劉益才, 劉怡 申請人:東莞市廣大制冷有限公司