CN110709664A - 具有多回路相变复合材料换热器的*** - Google Patents

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Abstract

一种***，包括：第一多个微槽道；第二多个微槽道，该第二多个微槽道与第一多个微槽道热连通，以使得第一多个微槽道和第二多个微槽道形成换热器；以及相变复合材料，该相变复合材料与换热器热连通。本文还公开了换热器和操作方法。

Description

具有多回路相变复合材料换热器的***
合同原件
根据在美国能源部和可持续能源联盟LLC(国家可再生能源实验室的管理者和操作者)之间的合同No.DE-AC36-08GO28308，美国政府享有本发明的权利。
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时申请No.62/511586的优先权，该美国临时申请No.62/511586的申请日为2017年5月26日，该文献整个被本文参引。
背景技术
根据美国环境保护署的数据，在2005年，建筑物占用了美国总能耗的大约38.9％。加热、通风和空调(HVAC)***占建筑物总能耗的大约55％。大部分商业建筑使用HVAC单元，该HVAC单元在建筑物占用时连续运行，以便提供冷却。这样的连续操作导致高消耗成本和低能量效率。HVAC单元的峰值能量使用通常也出现在峰值电需求时间，从而进一步增加了成本。
存储用于冷却目的的热能提供了管理高峰值电消耗的增长的需求的潜在可能，同时还减小电费用。组合传统空调单元与热能存储***的混合***可以提供用于减少能量使用和将电需求从峰值时段转移至非峰值时段的方案。用于建筑物冷却的传统热能存储***(例如冰)由于它的低导热系数而受限于低效率和较慢的响应时间，从而使它们对于建筑物用户没有吸引力。
相关技术的前述实例和相关限制是示例说明，而不是穷举。本领域技术人员在阅读说明书和研究本申请的附图之后将清楚相关技术的其它限制。
发明内容
在一个方面，本发明介绍了一种***，该***包括：第一多个微槽道；第二多个微槽道，该第二多个微槽道与第一多个微槽道热连通，这样，第一多个微槽道和第二多个微槽道形成换热器；以及相变复合材料，该相变复合材料与换热器热连通。在一些实施例中，第一多个微槽道与包括第一流体的第一回路连接，第二多个微槽道与包括第二流体和压缩机的第二回路连接，且第一回路设置成与室内空气流热接触。在一些实施例中，相变复合材料包括封闭在基体中的相变材料。在一些实施例中，第二流体是制冷剂。在一些实施例中，第一回路还包括第一盘管和风扇。
在一个方面，本发明介绍了一种方法，该方法包括：引导第一多个微槽道穿过相变复合材料；引导第二多个微槽道穿过相变复合材料；使得第一多个微槽道和第二多个微槽道热耦合；在第一多个微槽道、第二多个微槽道和相变复合材料之间换热；将热能存储在相变复合材料中，该相变复合材料可以在一整天中卸载和加载，其中，卸载相变复合材料通过从该相变复合材料中除去热量以及使得相变复合材料沉积在第一多个微槽道或第二多个微槽道中而进行；且加载相变复合材料通过使得热量从第一多个微槽道或第二多个微槽道沉积至相变复合材料中而进行。在一些实施例中，加载相变复合材料和卸载相变复合材料通过控制循环来控制，该控制循环包括：监视相变复合材料的当前加载状态；建立在时间结束时要达到的目标加载状态；使得当前加载状态与目标加载状态进行比较；以及打开和关闭与第二多个微槽道连接的压缩机，以便在需要时驱动第二多个微槽道，以实现目标加载状态。在一些实施例中，当相变复合材料加载时，它固化。在一些实施例中，当相变复合材料卸载时，它液化。在一些实施例中，压缩机在控制循环的任何一个操作中打开最多十(10)分钟。
在一个方面，本发明介绍了一种方法，该方法包括：热连接第一多个微槽道和第二多个微槽道，以便形成换热器；热连接该换热器和相变复合材料；操作与第一多个微槽道连接的第一回路；操作与第二多个微槽道连接的第二回路；其中，第一回路包括第一流体，该第一流体从第一空气流中除去热量，第一流体在相变复合材料中沉积热量，第二回路包括第二流体，该第二流体以一流速操作，且第二流体从相变复合材料中除去热量。在一些实施例中，第二回路还包括压缩机，该压缩机用于控制第二流体的流速。在一些实施例中，第一回路和第二回路可以同时或彼此独立地操作。
在一个方面，本发明介绍了一种方法，该方法包括：使得包括第一流体的第一多个微槽道延伸穿过相变复合材料；使得包括第二流体的第二多个微槽道延伸穿过相变复合材料；使得第一多个微槽道和第二多个微槽道在相变复合材料中热耦合；使用第一流体来从第一空气流中除去热量；使热量从第一流体沉积至热能存储介质中；以及使用第二流体来从第一流体和热能存储介质中除去热量；其中，第一流体的路线通过盘管，以便与第一空气流热接触，第二流体的路线通过压缩机，并与第二空气流热接触，且压缩机可以打开和关闭，以便控制第二流体与相变复合材料和热能存储介质的换热量。在一些实施例中，第二流体是制冷剂。在一些实施例中，相变复合材料包括嵌入基体中的相变材料。
附图说明
在附图的参考图中表示了示例实施例。这里公开的实施例和附图是示例说明，而不是限制。
图1表示了示例的多回路冷却***。
图2A和2B表示了堆垛的微槽道换热器。
图3表示了多回路微槽道换热器，该多回路微槽道换热器进行堆垛，并与相变复合材料块热连接。
图4表示了一系列热能存储模块的组件，其中，回路处于交叉流设置。
图5A和5B表示了具有两个流体回路的热能存储模块。
图6表示了作为一整天时间的函数的、热能存储介质的加载状态(SOC)。
图7表示了示例的多回路加热和冷却***。
图8表示了示例的多回路冷却***。
图9表示了示例的多回路加热和冷却***。
参考标号
100 多回路冷却***
105 第一空气流
110 第一盘管
115 第一风扇
120 第一流体
125 压缩机
130 泵
135 换热器
140 相变复合材料
145 第二流体
150 第二空气流
155 冷凝器
160 第二风扇
165 膨胀阀
201 第一多个微槽道
202 第二多个微槽道
301 模块
401 热能储存单元
700 多回路加热和冷却***
710 第二盘管
715 止回阀
730 反向阀
735 三通阀
805 流体换热器
815 转向阀
915 开/关阀
925 热泵
具体实施方式
本发明可以解决上述现有技术中的一个或多个问题和缺点。不过，可以预期，本文公开的一些实施例可以证明在解决多个技术领域中的其它问题和缺点方面也很有用。因此，本文介绍的实施例并不必须解释为局限于解决本文所述的任何特定问题或缺点。
本文公开了在加热、通风和空调(HVAC)***中连接的多回路热能存储(TES)***。两个回路(制冷回路和第二流体回路)设计成一起工作，但是它们可以包含单独的单元。在某些结构中，TES***可以使用具有高热导率的相变复合材料(PCC)，这能够在PCC内高效传热。因此，PCC自身可以用作在制冷剂和第二流体之间的传热介质，从而能够除去在HVAC***的典型设置中的制冷剂/第二流体换热器。也可以简化操作，因为PCC可以使用定速或变速压缩机以一定热速率(该热速率不同于冷却处理空气流所需的热速率)在一定时间(该时间与冷却处理空气流所需的时间一致或不一致)进行加载。为了进一步简化***，可以除去***中的用于复杂控制的混合阀或转向阀。该***可以通过相互结合地调制流体泵和处理空气风扇而操作为可变冷却负载***。替代地，为了节约成本和有更高的能源效率，第二流体泵可以是固定速度，而处理空气风扇可以是变速的。
PCC可以作为在传统机械制冷循环和第二流体之间的缓冲器。蒸气压缩循环可以作为传统的制冷循环，第二流体循环可以冷却建筑物中的空气。第二流体循环可以包括冷却盘管，该冷却盘管从建筑物内的空气中除去热量。蒸气压缩循环可以包括蒸发器，以便将热量释放至***外部(即建筑物外部)。离开PCC的二次流体温度可以恒定(在几℃内)，而不管冷却盘管的冷却负载如何。蒸气压缩循环的蒸发器温度(即吸入温度)可以响应PCC的加载状态。因此，压缩机可以是定速单元，从而以恒定速率从PCC除去热量，而与从二次流体中除去热量的速率无关。这样，单速压缩机可以在它的最大效率下操作，而不依赖于建筑物的冷却要求。因此，***可以显著地节省能量，类似于具有变速压缩机的空调。在一些实施例中，本发明将PCC材料与蒸气-压缩空调集成在一起。
示例的第二流体可以包括水、盐水、烃(例如丙烯或乙二醇)或制冷剂(例如R410A、二氧化碳-CO2)。使用制冷剂可以增强在冷却盘管和TES中的传热，从而提高***效率。示例的制冷剂可以包括R410A、二氧化碳、丙烷、氨或其它有高热导率的流体。
PCC可以包括：石墨基体，该石墨基体由膨胀石墨薄片制成；以及相变材料，该相变材料嵌入石墨基体的孔中。示例的相变材料可以是有机烷烃、无机烷烃或脂肪酸。高的热容量可以保持组件温度和防止热失控。使用包含PCC的TES的制冷***可以首先涉及使得液体制冷剂进入PCC中的一半管，在这些管中，液体制冷剂可以蒸发，并冷却PCC，从而使PCC固化。然后，压缩机可以增加离开PCC的制冷剂蒸气的压力。制冷剂可以再在冷凝器中冷凝，从而将冷凝热排出至环境空气中，该环境空气可以被引导至建筑物外部。最后，膨胀阀可以降低制冷剂的压力回到蒸发器压力。
操作多回路相变复合冷却***可以有优于现有空调***的多个优点。首先，第一回路和第二回路不需要有平衡的热速率。可以通过选择PCC的适当相变温度来管理各压缩机的升程。第二，不需要中间冷却。第三，加载PCC的第一流体将使得第二流体冷却至PCC的相变转变温度，该温度比当第一流体从处理空气流返回时更低。这使得第一流体能够在相同压缩机升程下从第一空气流中提取更多热量。
在一些实施例中，第一回路和第二回路可以独立地操作，这样，任一回路可以处于与另外回路截然不同的流速。同样，一个回路可以停止(或“关闭”)，而另一回路操作。在某些情况下，这两个回路可以同时工作。
图1表示了本发明的多回路冷却***100的实施例，其中，第一空气流105与第一盘管110接触，然后通过第一风扇115而返回它的源。使用泵130而使第一流体120的路线通过第一盘管110。第一流体120被引导至包含在相变复合材料140中的换热器135中。在相变复合材料140内部，第一流体120与第二流体145进行换热。第二流体145被引导通过压缩机125，然后通过冷凝器155。在冷凝器155中，第二流体145与第二空气流150换热。然后，第二空气流150通过第二风扇160而回到它的源。第二流体再在返回相变复合材料140之前通过膨胀阀165。
可以使用第一盘管110通过第一流体120而从第一空气流105中除去热量。然后，该热量由相变复合材料140吸收或由第二流体145吸收。在一些实施例中，相变复合材料140和第二流体145都可以吸收热量。当热量由第二流体145吸收时，第二流体145被引导通过压缩机150，这增加了第二流体145的压力和温度。然后，第二流体145的路线通过蒸发器155，在该蒸发器155中，热量由第二空气流150吸收。第二空气流150通过风扇160而被引导回它的源。第二流体145在返回相变复合材料140之前被引导通过阀165，该阀165降低第二流体145的温度。
第一回路可以包括第一流体120和它被引导通过的部件(即盘管100和泵130)。第二回路可以包括第二流体145和它被引导通过的部件(即阀165、蒸发器155和压缩机150)。当第一回路向相变复合材料供给热量的热速率与第二回路从相变复合材料除去热量的热速率相同时，存储在相变复合材料中的热能量将不变。当第二回路有比第一回路更高的热速率时，相变复合材料中的热能将增加，且PCC称为“加载”。当第一回路有比第二回路更高的热速率时，存储在PCC中的热能量将减少，并称为“卸载”。
在一些实施例中，第一回路和第二回路可以同时操作。在其它实施例中，第二回路可以停止(意味着压缩机150关闭，且流速显著降低)，同时第一回路继续操作。在一些实施例中，第一回路可以停止(意味着泵130关闭，且流速显著降低)，同时第二回路继续流动。两个回路的流量和热速率不需要相同。
在一些实施例中，通过PCC而在制冷剂和第二流体之间的换热应当紧密地热耦合，这意味着在两种流体之间的传热阻力应当最小。在这样的实施例中，***可以设计成有两个流体回路，这两个流体回路通过高传导率材料例如金属而热连接。因此，不会由于低热导率的PCC而妨碍换热，因为在回路之间有较大传热。使得PCC有较低热导率将能够使用具有较高热容量的PCC。PCC的更大热容量导致更大的热能存储容量。
图2A、2B、3、4、5A和5B表示了两个回路怎样在PCC内热耦合。如图2A和B中所示，通过挤出微槽道管结构(如图所示)或者通过堆垛和热连接两个单排微槽道管而生产换热器135。第一多个微槽道201和第二多个微槽道202可以以平行流或逆流布置，如图2A中所示，或者以交叉流布置，如图2B中所示。图2A和2B中只表示了第一多个微槽道201和第二多个微槽道202的管的一部分，不过，这些管能够挤出成其它长度。第一多个微槽道201属于第一回路，第二多个微槽道202属于第二回路。通过微槽道换热器135的两个回路可以如图2A或2B中所示来堆垛，或者堆垛成其它图案。第一多个微槽道201和第二多个微槽道202可以各自包含两种或更多流体。第一多个微槽道201可以包含第一流体120，而第二多个微槽道202可以包含第二流体145。
如图3中所示，第一多个微槽道201和第二多个微槽道202可以再与相变复合材料(PCC)140热连接，以便形成模块301。在该实施例中，PCC 140具有垂直于第一多个微槽道201或第二多个微槽道202的平面的高热导率。这种结构使得热量能够从第一多个微槽道201和第二多个微槽道202流向PCC 140或者相反。因为第一多个微槽道201和第二多个微槽道202紧密耦合，所以从PCC 140至第一多个微槽道201和第二多个微槽道202的传热阻力很小。因此，第一多个微槽道201可以有很少(直到没有)流体流动，而第二多个微槽道202可以有显著的流体流动，或者相反。在图3中，由于微槽道材料的高热导率，从第一个多个微槽道201至PCC 140的热阻很小。第一多个微槽道201和第二多个微槽道202自身也可以由高热导率材料制成。
如图4中所示，堆垛模块301可以重复，以便成为热能存储(TES)单元401。各模块301包括第一多个微槽道201和第二多个微槽道202以及PCC 140，如图3中所示。堆垛模块可以导致PCC 140与相邻模块301中的槽道201和202热连通。
因为第一多个微槽道201和第二多个微槽道202可以弯曲，因此它们可以绕TES单元401的PCC 140层来缠绕，如图5A和图5B中所示。图5A表示了布置成交叉流结构并环绕PCC140缠绕的第一多个微槽道201和第二多个微槽道202。图5B表示了布置成平行流或逆流结构并环绕PCC 140缠绕的第一多个微槽道201和第二多个微槽道202。可以添加附加槽道，以便制造更大的多回路TES单元401。在一些实施例中，第一多个微槽道201和第二多个微槽道202不需要紧密地耦合，只要各槽道在两侧都有PCC 140。
有利的是可以在建筑物需要加热时重新使用存储热能。通过一系列的阀、管道和控制器，***可以使用压缩机来提供三种模式的操作。第一种是卸载模式，其中，从PCC抽吸热量，并传送至加热盘管，以便加热建筑物。这在从PCC除去的热量大于添加给PCC的热量时发生。因此，二次流体的热速率大于制冷剂的热速率。在该卸载模式中，PCC可以经历相变并且可以固化。第二种模式是只加热模式，而不使用PCC，因此不使用TES。在该第二模式中，从室外盘管抽吸热量并传送给加热盘管。因此，二次流体的热速率等于制冷剂的热速率。第三模式是PCC材料的加载模式。在该第三模式中，从室外盘管中抽吸热量并传送给PCC材料。在该第三模式中，PCC材料可以经历相变，并可以液化或熔化。
加载和卸载模式可以独立，并可以在不同时间或同时发生。这使制冷***的能量使用与建筑物的制冷或加热负载脱开，从而能够提高灵活性和效率。灵活性来自于能源使用与传送服务的脱开，这使得***能够对电网进行响应，而并不损害热舒适性。***效率增益可以是由于在更凉的环境条件下操作制冷***或者在更少循环下操作***而产生的。
使用这三种模式来操作很有利，因为当环境温度比TES的相变温度低得多时，从TES提取热量比传统的空调处理要高效得多。这种结构还使得压缩机能够分两步从环境中泵送所需的热量：首先从环境中向TES，然后从TES向处理空气。这样使得升程可以分成两步，这两步可以由两个压缩机来执行，从而减少了在各压缩机上的升程幅度，并使升程保持在大多数压缩机的最佳范围内。另外，液体制冷剂将在离开PCC材料时更冷(在加载模式中，同时熔化PCC材料)，这将更冷的制冷剂供给至室外盘管。这能够从环境中更多地提取热量，而不需要来自压缩机的附加制冷剂流。可以在不需要压缩机的附加电能的情况下提取更多热能。这能够使用低容量的压缩机来用于加热，这有助于在制冷和加热月份中平衡压缩机容量。因为压缩机需要最多电能来操作，因此降低它的功率需求能够减少***的电能需求。变速风扇可以实现容量控制，而不需要变速压缩机，因为热量能够以可变速率传递给PCC材料。
另外，制冷***可以与PCC材料相互作用，而不是与建筑物。通过向PCC材料添加热量然后从供给的空气流中除去热量，第二流体可以在PCC材料中的第一个多个微槽道中冷却。制冷剂可以通过在PCC中的第二多个微槽道而从PCC吸收热量，并将热量释放至环境中。这使得能够使用非传统制冷剂例如丙烷，通常由于担心空气质量而避免使用丙烷。
正确确定TES模块的尺寸(和因此PCC材料的尺寸)对于TES***合适运行和保持成本竞争力将很重要。TES的尺寸目标是不需要压缩机操作超过十五(15)分钟。当压缩机的操作时间超过15分钟时，它将贡献建筑物的总体能源需求。TES***的目标是减少用于加热和冷却建筑物所需的电能。
在一些实施例中，在峰值冷却时间(即白天)中，压缩机可以连续操作十(10)分钟，然后TES***将在卸载模式中(其中，热量从处理空气中除去，且热量添加给PCC材料)连续操作五(5)分钟。压缩机这样操作然后TES***在卸载模式中操作将可以在峰值空调时间中重复进行。在非峰值时间(即傍晚和晚上)中，压缩机可以冷却空气，TES***可以在加载模式中(其中，从PCC材料中除去热量，并释放至外部空气中)操作。
在一些实施例中，在峰值空调时间中，分级压缩机或一组串联压缩机可以在部分负载下使用。变速压缩机也可以在降低的速度下使用。使用这些压缩机结构可以减少***的电需求，并防止***对建筑物的电负载产生较大贡献。
PCC的加载测量可以称为加载状态(SOC)。SOC表示PCC包含或可以吸收多少热能。在下面的等式1中表示了在用于加热应用和冷却应用的加载状态之间的关系。
SOCheating＝100％-SOCcooling(等式1)
其中，SOCheating是当建筑物需要加热时的加载状态，而SOCcooling是当建筑物需要冷却时的加载状态。这两个SOC总计为100％，因为当建筑物加热时，PCC提高了从需要冷却的建筑物吸收热量的能力。而当建筑物冷却时，PCC提高了向需要加热的建筑物释放热量的能力。本文中使用的“加载”是指向PCC添加热能，因此SOC是SOCheating，除非另外说明。
为了有效地使用TES***来减少能耗并因此降低成本，控制PCC材料的SOC可能很重要。在高容量的日子(例如非住宅建筑物中的工作日)中，PCC材料的SOC可以在一天结束时(大约6:00PM)接近零(意味着它能够不再有任何热量)。在低容量的日子(例如非住宅建筑物中的周末)，PCC材料的SOC可以使用超过十分钟的循环，因此PCC材料可以在一天结束时使得SOC为零。
在一些实施例中，SOC可以这样控制，即通过使得当前SOC与目标SOC比较，并给TES***卸载，以便导致TES***在一天结束时完全卸载。这可以允许在每个时间步长有更大的TES***卸载(因此更少的压缩机运行时间)。该***可以只用于低容量的日子，因为在高容量的日子中，TES***可以操作十分钟，然后压缩机可以运行五分钟。在低容量的日子中，控制方案可以保证TES***最充分地使用，并在白天(大约12:00PM至6:00PM)尽可能地节省压缩机能量。
图6表示了在冷却应用中PCC的加载状态(SOC)曲线图。在100％SOCcooling时，PCC的总体平均温度为大约-2℃。在0％SOCcooling时，PCC的总体平均温度为大约15℃。在该实例中使用的相变温度为大约6.5℃。因此，SOCcooling包括熔化潜热(即在6℃在相变过程中释放的能量)和从大约15℃冷却至大约-2℃的显热。熔化潜热可以是PCC总热容的大约85％。
实例
已经提供前述说明和实例用于示例说明的目的。前述内容并不是将方案、实施例或结构限制为本文公开的形式。例如，在前述详细说明中，为了简化本发明的目的，方案、实施例或结构的多种特征一起组合在一个或多个实施例、结构或方案中。该方案、实施例或结构的特征可以组合在与上述不同的替代方案、实施例或结构中。这种公开方法并不解释为反映了本发明，该方案、实施例或结构需要比在各权利要求中明确叙述的特征更多的特征。而且，如下面的权利要求所述，发明方面将少于单个前述实施例、结构或方案的所有特征。尽管已经介绍了常规技术的某些方面，以方便公开本发明的一些实施例，但是本申请人不放弃这些技术方案，且可以预期，要求保护的发明可以包括本文所述的一个或多个常规技术方面。因此，下面权利要求将结合该详细说明，其中，各权利要求独立地作为单独的方案、实施例或结构。
实例1
图7表示了多回路加热和冷却***700的一个可行实施例，其中，第一流体120和第二流体145的路线通过相变复合材料140，以便形成换热器135。在该实施例中，第二流体145的路线可以通过第二盘管710，以便与第一空气流105换热。第二流体145可以通过膨胀阀165和止回阀715而被引导至PCC 140内部的换热器135。在换热器135中与PCC 140换热之后，第二流体145可以被引导通过反向阀730。反向阀730可以改变第二流体145的流动方向。在该实施例中，第二流体145可以向相变复合材料140添加热量或从相变复合材料140中除去热量。
在该实施例中，第二流体145通过使用第一盘管110而从第一空气流105中除去热量，并将热量沉积在PCC 140中(即，对PCC 140进行卸载)。热量通过第二流体145而从PCC140中除去(即，对PCC 140进行加载)。在一些实施例中，第二流体145可以是制冷剂。第二流体145可以在它通往第二盘管710的途中通过反向阀730、压缩机125和三通阀735。当第二流体145流过第二盘管710时，它可以加热第一空气流105。在离开第二盘管710之后，第二流体145通过膨胀阀165而返回至PCC 140，或者通过冷凝器155。
通过在三种不同的操作模式中操作图7所述的实施例，可以使处理更高效。在第一操作中，通过第二流体145而从PCC 140中除去热量，并传送至第二盘管610。在该操作中，对PCC 140进行“卸载”，因为PCC 140中的热能量减少。在第二操作中，热量通过第一流体120而添加至PCC 140，这从第一空气流105中除去热量。在该操作中，对PCC 140进行“加载”，因为PCC 140中的热能量增加。在第三操作中，热量通过第一流体120而添加至第二流体145。在该操作中，PCC中的热能存储保持不变。
在该实施例中，第一空气流105可以同时加热(通过第二盘管610中的第二流体145)和冷却(通过第一盘管110中的第一流体120)。第一空气流105也可以通过多回路加热和冷却***700而独立地加热或冷却。根据多回路加热和冷却***700是加热第一空气流105还是冷却第二空气流105，第一流体120和第二流体145的流动方向可以在需要时转换。
实例二
图8表示了本发明的一个实施例，即多回路加热和冷却***700。在该实施例中，第一流体120可以在PCC 140内部的换热器135中和在流体换热器805中与第二流体145换热。在该实施例中，第二流体145并不通过第二盘管710而向第一空气流105添加热量(如图7所示)，而是在流体换热器805中与第一流体120换热。在该实施例中，第一流体120可以用于加热和冷却第一空气流105，而不是使用第一流体120来冷却第一空气流105和使用第二流体145来加热第一空气流105(如图7中所示)。与图7中所示的实施例的区别在于，在图8所示的实施例中，第一空气流105不能同时冷却和再加热。
在该实施例中，第二流体145可以是制冷剂。另外，因为第二流体145与第一流体120(而不是第一空气流105)进行换热，所以第二流体145可以比传统制冷剂更易燃。例如，第二流体145可以是丙烷。
实施例III
图9表示了本发明的一个实施例，即多回路加热和冷却***700。在此实施例中，PCC 140与热泵925集成在一起，该热泵925提供对于第一空气流105的加热和冷却。第一流体120向热泵925的流动可以由开/关阀915来控制。第一流体120和第二流体145可以独立地操作，这样，第一流体120可以以与第二流体145明显不同的流体流速来操作。同样，一个回路可以关闭，而另一回路操作。这很有利，因为热量可以在一天中最温暖的部分中添加给PCC 140，然后，热量再泵送给第一空气流105。这可以通过减小压缩机125的升程来节省能量。该操作还可以帮助调度电网上的电负载。压缩机125可以在电充足或便宜时操作，而在电力缺时关闭。压缩机925可以操作成满足第一空气流105的所需加热负载。通过这样操作，用于加热第一空气流105的几乎一半功率可以转移至具有廉价电的时段。
在该实施例中，PCC 140可以用作在第一流体120和第二流体145之间的中间换热器。这能够在操作所述***而加热第一空气流105时同时向PCC 140添加热量和减少热量。在该实施例中，第一空气流105可以由多回路加热和冷却***700来同时加热和冷却。当操作所述***以便冷却第一空气流105时，泵130可以用于加热PCC 140。

Claims (15)

1.一种***，包括：
第一多个微槽道；
第二多个微槽道，该第二多个微槽道与第一多个微槽道热连通，从而使得第一多个微槽道和第二多个微槽道形成换热器；以及
相变复合材料，该变复合材料与所述换热器热连通。
2.根据权利要求1所述的***，其中：
第一多个微槽道与包括第一流体的第一回路连接，
第二多个微槽道与包括第二流体和压缩机的第二回路连接，以及
第一回路设置成与室内空气流热接触。
3.根据权利要求1所述的***，其中：相变复合材料包括封闭在基体中的相变材料。
4.根据权利要求2所述的***，其中：第二流体是制冷剂。
5.根据权利要求2所述的***，其中：第一回路还包括第一盘管和风扇。
6.一种方法，包括：
引导第一多个微槽道穿过相变复合材料；
引导第二多个微槽道穿过相变复合材料；
使得第一多个微槽道和第二多个微槽道热耦合；
在第一多个微槽道、第二多个微槽道和相变复合材料之间换热；
将热能存储在相变复合材料中，该相变复合材料可以整天卸载和加载；其中
卸载所述相变复合材料以下列方式进行：从相变复合材料中除去热量，将热量沉积在第一多个微槽道或第二多个微槽道中的任何一个中；
加载所述相变复合材料以下列方式进行：将热量从第一多个微槽道或第二多个微槽道中的任何一个沉积至所述相变复合材料中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：加载所述相变复合材料和卸载所述相变复合材料由控制循环来控制，该控制循环包括：
监视所述相变复合材料的当前加载状态；
建立在时间段结束时要达到的目标加载状态；
将所述当前加载状态与目标加载状态进行比较；以及
打开和关闭与第二多个微槽道连接的压缩机，以便驱动该第二多个微槽道，从而实现所述目标加载状态。
8.根据权利要求6所述的方法，其中：当所述相变复合材料被加载时，所述相变复合材料固化。
9.根据权利要求6所述的方法，其中：当所述相变复合材料被卸载时，所述相变复合材料液化。
10.根据权利要求7所述的方法，其中：在所述控制循环的任何一个操作中，压缩机打开最多十(10)分钟。
11.一种方法，包括：
使得第一多个微槽道和第二多个微槽道热连接，以便形成换热器；
使得换热器和相变复合材料热连接；
操作与第一多个微槽道连接的第一回路；
操作与第二多个微槽道连接的第二回路；其中：
第一回路包括第一流体，
第一流体从第一空气流中除去热量，
第一流体使得热量沉积在相变复合材料中，
第二回路包括第二流体，
第二流体以一定流速操作，以及
第二流体从相变复合材料中除去热量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：第二回路包括压缩机，该压缩机用于控制第二流体的流速。
13.根据权利要求11所述的方法，其中：第一回路和第二回路可以同时或彼此独立地操作。
14.根据权利要求11所述的方法，其中：第二流体是制冷剂。
15.根据权利要求11所述的方法，其中：相变复合材料包括嵌入在基体中的相变材料。
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