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冰箱储能技术的研究进展
( 2017-01-20 )

  目前我国冰箱保有量约为3亿台,其耗电量在居民用电中的比例达到了40%~50%。因此,节能冰箱的研究具有很高的现实意义。对传统的非变频冰箱,由于其间歇性的工作特性,冰箱的冷凝器和蒸发器的间歇性传热特点会引起冰箱箱体内的温度波动,同时限制冰箱系统性能的提高。针对这个问题,中国科学技术大学热能与传热实验室的程文龙课题组通过研究发现了一种无须封装、具有高潜热、高热导率、高稳定性的新型储能材料,并以该材料结合冷凝器制作成储能型冷凝器(HSC)的节能冰箱。同时通过不同型号冰箱的对比实验发现,新型HSC冰箱的节能效果可达10%左右,而经过建立动态仿真程序和遗传算法优化,优化后HSC冰箱可实现节能 20%~26%。

  在上述研究的进展上,实验室又提出了基于此类储能材料的双储能(DES)冰箱,即用不同相变温度的材料分别制成储能型冷凝器和蒸发器替代传统的冷凝器和蒸发器。当冰箱压缩机工作时,利用相变材料把部分来不及释放的热量和冷量储存起来;当冰箱停机时,再把储存在相变材料中的能量释放出去,从而在一个完整周期内把冰箱冷凝器和蒸发器从间歇性换热转换为连续性换热,减小冰箱箱内的温度波动,进而进一步提高冷凝器和蒸发器的总体换热能力,达到冰箱的节能效果。

  实验室课题组从实验测试、动态仿真等多方面对DES节能冰箱进行了系统研究。模拟和实验结果表明,同时采用储能型冷凝器和蓄冷型蒸发器可以大幅提高冰箱停机开机时间比和冰箱性能系数(COP)。相对于传统冰箱能,双储能冰箱的节能效果可达到32%。本次研究成果发表在能源类SCI一区期刊Energy Conversion and Management(Cheng W, Ding Miao, Yuan Xudong, et al. Analysis of energy saving performance for household refrigerator with thermal storage of condenser and evaporator[J]. 2017, 132: 180-188.)上。

  相关研究结果发表在以下能源类top期刊上:

  [1] Yuan Xu-Dong, Cheng Wen-Long. Multi-objective optimization of household refrigerator with novel heat-storage condensers by Genetic algorithm. Energy Conversion and Management, 2014;84:550–61.

  [2] Cheng Wen-Long, Yuan Xu-Dong. Numerical analysis of a novel household refrigerator with shape-stabilized PCM (phase change material) heat storage condensers. Energy, 2013; 59: 265–76.

  [3] Cheng Wen-Long, Mei B-J, Liu Y-N, Huang Y-H, Yuan X-D. A novel household refrigerator with shape-stabilized PCM (Phase Change Material) heat storage condensers: an experimental investigation. Energy, 2011;36(10):5797–804.

  [4] Cheng Wen-Long, Liu N, Wu WF. Studies on thermal properties and thermal control effectiveness of a new shape-stabilized phase change material with high thermal conductivity. Apply Energy,2012;36:345–52.

         

  储能节能冰箱理论模拟结果和实验结果对比

     

  

  


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