本發(fā)明涉及蓄冷材料制備技術(shù)及其蓄冷裝置制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置。

背景技術(shù)：

idc機(jī)房冷卻系統(tǒng)全年不間斷供冷，idc機(jī)房會(huì)設(shè)置應(yīng)急冷源。目前應(yīng)急冷源主要采用水蓄冷，極少數(shù)采用冰蓄冷。采用水蓄冷，蓄冷密度低，通常水蓄冷罐體積巨大；而采用冰蓄冷，idc機(jī)房制冷系統(tǒng)能效比降低，不利于節(jié)能，降低pue。結(jié)合idc機(jī)房運(yùn)行溫度和可靠、安全、節(jié)省場(chǎng)地等要求，提出相變蓄冷來解決idc機(jī)房蓄冷的問題。

傳統(tǒng)的相變蓄能材料主要包括結(jié)晶水合鹽和熔融鹽等無機(jī)相變蓄能材料以及脂肪烴(石蠟)、高級(jí)脂肪酸、醇及其混合有機(jī)相變蓄能材料。但是，通常無機(jī)相變蓄能材料存在著以下兩個(gè)問題：一是過冷現(xiàn)象，即該相變材料冷凝到冷凝點(diǎn)時(shí)并不結(jié)晶，導(dǎo)致其內(nèi)部物資不能及時(shí)發(fā)生相變，從而影響熱量的及時(shí)釋放；二是出現(xiàn)相分離現(xiàn)象，即當(dāng)溫度上升時(shí)該相變蓄能材料釋放出來的結(jié)晶水的數(shù)量不足以溶解所有的非晶態(tài)固體脫水鹽（或低水合物鹽），在逆向過程中，沉降到底部的脫水鹽無法和結(jié)晶水結(jié)合而不能重新結(jié)晶，使得相變過程不可逆，從而造成該相變蓄能材料的蓄能能力隨著相變次數(shù)的增加而逐漸下降。而有機(jī)相變蓄能材料存在以下缺點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)小、易揮發(fā)、相變時(shí)體積變化大，以及易被空氣緩慢氧化而老化等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，利用idc機(jī)房備用主機(jī)蓄冷，兼做idc機(jī)房的應(yīng)急冷源；通過相變蓄冷解決了現(xiàn)有蓄冷系統(tǒng)蓄冷水罐體積過大的問題，體積約為原來體積的十分之一；利用供冷系統(tǒng)設(shè)備冗余，通過谷電時(shí)段蓄冷峰電時(shí)段放冷，降低idc機(jī)房制冷運(yùn)行費(fèi)用，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，包括由相變材料組成的相變蓄冷罐作為應(yīng)用裝置，相變蓄冷罐通過管道連通有精密空調(diào)、冷水機(jī)組和冷卻塔，相變蓄冷罐、精密空調(diào)、冷水機(jī)組和冷卻塔均受控于外接的控制系統(tǒng)，且相變蓄冷罐與精密空調(diào)及冷水機(jī)組連通的管道上分別安裝有相變蓄冷罐循環(huán)泵和冷凍水循環(huán)泵；在冷卻塔連通的管道上還安裝有冷卻塔循環(huán)泵；其中，相變蓄冷罐為管殼式的換熱結(jié)構(gòu)，相變蓄冷罐由端部、換熱管簇和殼體組成；端部為兩層八邊形布水器，兩個(gè)八邊形布水器按上下兩層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分開，并分別連接著冷媒水入口接管a和出口接管b；換熱管簇設(shè)置為u型結(jié)構(gòu)的銅翅片管，在銅翅片管的一側(cè)涂抹有相變材料層，并貫通相變材料灌充口c，在相變蓄冷罐的底部還貫通有相變材料排放口d，其一側(cè)連接有緩沖罐e，緩沖罐e上連接有調(diào)節(jié)閥f。

優(yōu)選的，蓄冷相變材料為十四烷、十五烷、十六烷和十七烷按一定比例、在高出混合烷烴熔化溫度40-50℃的狀態(tài)下，添加1-2%的導(dǎo)電高分子材料和2-3%的膨脹石墨，以及適量的阻燃劑，經(jīng)充分?jǐn)嚢瓒伞?/p>

優(yōu)選的，緩沖罐e和換熱管簇與罐體采用螺栓結(jié)構(gòu)g緊固。

優(yōu)選的，相變蓄冷罐基本形式為殼管式的換熱器，換熱器為銅翅片管或鋁翅片管，冷媒水流經(jīng)管程，其相變材料置于翅片側(cè)。

優(yōu)選的，殼體的內(nèi)壁上密封有蓄冷相變材料，其外壁設(shè)置有聚氨脂絕熱層和3-5mm的防火涂層。

優(yōu)選的，蓄冷相變材料基材的比例范圍取決于對(duì)應(yīng)10-15℃之間的蓄冷溫度范圍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1.本用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，其換熱管簇為銅翅片管或鋁翅片管，冷媒水流經(jīng)管程，而相變材料置于翅片側(cè)，端部為環(huán)形結(jié)構(gòu)布水器，均衡蓄冷單元管網(wǎng)流量，以增加水側(cè)的流速；具有防止熱膨脹的結(jié)構(gòu)，包括u型翅片管或浮動(dòng)封頭以及突起的膨脹部，相變材料以螺栓結(jié)構(gòu)密封于上述裝置內(nèi)，且其外壁設(shè)有絕熱防火層；根據(jù)u型翅片管布置將蓄冷材料劃分為小的區(qū)塊，解決蓄冷放冷中冷熱不均造成翅片管傳熱惡化的問題。2.本用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，改性相變材料具有良好蓄熱或蓄冷特性，包括系列化的可選相變溫度，蓄熱密度高，無過冷問題，性能無衰減，無腐蝕性，難燃，使用安全。3.本用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，利用idc機(jī)房備用主機(jī)蓄冷，兼做idc機(jī)房的應(yīng)急冷源；通過相變蓄冷解決了現(xiàn)有蓄冷系統(tǒng)蓄冷水罐體積過大的問題，體積約為原來體積的十分之一；利用供冷系統(tǒng)設(shè)備冗余，通過谷電時(shí)段蓄冷峰電時(shí)段放冷，降低idc機(jī)房制冷運(yùn)行費(fèi)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于idc機(jī)房蓄冷系統(tǒng)流程圖；

圖2為本發(fā)明相變蓄冷罐整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1精密空調(diào)、2冷水機(jī)組、3冷卻塔、4相變蓄冷罐、41端部、42換熱管簇、43殼體、5冷凍水循環(huán)泵、6冷卻塔循環(huán)泵、7相變蓄冷罐循環(huán)泵、8控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，包括由相變材料組成的相變蓄冷罐4作為應(yīng)用裝置，相變蓄冷罐4通過管道連通有精密空調(diào)1、冷水機(jī)組2和冷卻塔3，相變蓄冷罐4、精密空調(diào)1、冷水機(jī)組2和冷卻塔3均受控于外接的控制系統(tǒng)8，且相變蓄冷罐4與精密空調(diào)1及冷水機(jī)組2連通的管道上分別安裝有相變蓄冷罐循環(huán)泵7和冷凍水循環(huán)泵5；在冷卻塔3連通的管道上還安裝有冷卻塔循環(huán)泵6；其中，相變蓄冷罐4為管殼式的換熱結(jié)構(gòu)的換熱器，換熱器為銅翅片管或鋁翅片管，冷媒水流經(jīng)管程，其相變材料置于翅片側(cè)，充填相變材料簡(jiǎn)單、安全；相變蓄冷罐4由端部41、換熱管簇42和殼體43組成，殼體43的內(nèi)壁上密封有蓄冷相變材料，其外壁設(shè)置有聚氨脂絕熱層和3-5mm的防火涂層；端部41為兩層八邊形布水器，兩個(gè)八邊形布水器按上下兩層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分開，并分別連接著冷媒水入口接管a和出口接管b，以保證各殼管內(nèi)水力平衡，保證流速一致；換熱管簇42設(shè)置為u型結(jié)構(gòu)的銅翅片管，在銅翅片管的一側(cè)涂抹有相變材料層，并貫通相變材料灌充口c，在相變蓄冷罐4的底部還貫通有相變材料排放口d，其一側(cè)連接有緩沖罐e，緩沖罐e和換熱管簇42與罐體采用螺栓結(jié)構(gòu)g緊固，方便檢修與維護(hù)，同時(shí)具有防止熱膨脹的作用；緩沖罐e上連接有調(diào)節(jié)閥f，用于調(diào)節(jié)緩沖罐e管口的壓力。

其中，蓄冷相變材料為十四烷、十五烷、十六烷和十七烷按一定比例、在高出混合烷烴熔化溫度40-50℃的狀態(tài)下，添加1-2%的導(dǎo)電高分子材料和2-3%的膨脹石墨，以及適量的阻燃劑，經(jīng)充分?jǐn)嚢瓒?；蓄冷相變材料基材的比例范圍取決于對(duì)應(yīng)10-15℃之間的蓄冷溫度范圍，使蓄冷裝置冷媒水溫度滿足機(jī)房冷凍水供水溫度范圍。

按照實(shí)施例中相變材料及idc機(jī)房蓄冷溫度要求，確定相變材料配比；選配好的材料加熱至40-50℃呈液態(tài)，通過接管口c泵入相變蓄冷罐4，同時(shí)開啟調(diào)節(jié)閥f；根據(jù)具體idc機(jī)房蓄冷溫度要求，相變溫度范圍為10-15℃，不同溫度下具體實(shí)施案例如下。

實(shí)施例1：

a）以10℃相變?yōu)闂l件，作為蓄冷用改性相變材料的基材選擇了的14個(gè)碳左右的烷烴；按照質(zhì)量百分比為：十四烷為10-12%、十五烷為43-47%、十六烷為42-46%的比例范圍混合形成混合物；其中，質(zhì)量百分比可以是：十四烷為11%、十五烷為45%、十六烷為44%；

b）將該混合物加熱到40-50℃，添加1-2%的導(dǎo)電高分子材料和2-3%的膨脹石墨，以及適量的阻燃劑，并作充分?jǐn)嚢瑁?/p>

c）待相變材料溫度靜止冷卻，形成相變溫度約10℃，相變潛熱為210kj/kg的蓄冷相變材料。

實(shí)施例2：

a）以12℃相變?yōu)闂l件，作為蓄冷用改性相變材料的基材選擇了的16個(gè)碳左右的烷烴；按照質(zhì)量百分比為：十四烷為17-19%、十五烷為17-19%、十六烷為62-66%的比例范圍混合形成混合物；其中，質(zhì)量百分比可以是：十四烷為17%、十五烷為18%、十六烷為65%；

b）將該混合物加熱到40-50℃，添加1-2%的導(dǎo)電高分子材料和2-3%的膨脹石墨，以及適量的阻燃劑，并作充分?jǐn)嚢瑁?/p>

c）待相變材料溫度靜止冷卻，形成相變溫度約12℃，相變潛熱為225kj/kg的蓄冷相變材料。

實(shí)施例3：本用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，

a）以14℃相變?yōu)闂l件，作為蓄冷用改性相變材料的基材選擇了的16個(gè)碳左右的烷烴。按照質(zhì)量百分比為：十五烷為10-12%、十六烷為73-77%、十七烷為13-15%的比例范圍混合形成混合物；其中，質(zhì)量百分比可以是：十五烷為11%、十六烷為75%、十七烷為14%；

b）將該混合物加熱到40-50℃，添加1-2%的導(dǎo)電高分子材料和2-3%的膨脹石墨，以及適量的阻燃劑，并作充分?jǐn)嚢瑁?/p>

c）待相變材料溫度靜止冷卻，形成相變溫度約14℃，相變潛熱為220kj/kg的蓄冷相變材料。

綜上所述：本用于idc機(jī)房蓄冷的相變材料及其應(yīng)用裝置，其換熱管簇42為銅翅片管或鋁翅片管，冷媒水流經(jīng)管程，而相變材料置于翅片側(cè)(殼程)，端部41為環(huán)形結(jié)構(gòu)布水器，均衡蓄冷單元管網(wǎng)流量，以增加水側(cè)的流速；具有防止熱膨脹的結(jié)構(gòu)，包括u型翅片管或浮動(dòng)封頭以及突起的膨脹部，相變材料以螺栓結(jié)構(gòu)密封于上述裝置內(nèi)，且其外壁設(shè)有絕熱防火層；根據(jù)u型翅片管布置將蓄冷材料劃分為小的區(qū)塊，解決蓄冷放冷中冷熱不均造成翅片管傳熱惡化的問題；本改性相變材料具有良好蓄熱或蓄冷特性，包括系列化的可選相變溫度，蓄熱密度高，無過冷問題，性能無衰減，無腐蝕性，難燃，使用安全。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。