專利名稱：具有過冷作用的空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空氣源熱泵作為一種節(jié)能環(huán)保的供熱方式，受到越來越多的關(guān)注。但在運 行過程中，機組室外換熱器部分存在結(jié)霜現(xiàn)象。霜層的存在嚴重影響了機組的 供熱性能。因此需要及時將霜層除去。如何實現(xiàn)及時有效的除霜成為一個亟待 研究的問題。現(xiàn)有除霜方式很多，但都存在不同程度的問題，總結(jié)起來主要有 以下幾個問題1、自然除霜方式，除霜時需要中斷壓縮機運行，要求室外空 氣溫度高于2 3。C時才可運行，局限性大。2、電熱除霜方式，所消耗的是高 品質(zhì)電能，能量利用不合理，除霜費用高。3、水力除霜方式，需要設(shè)置水系 統(tǒng)，且除霜結(jié)束時濕氣大，容易加速再次結(jié)霜。4、熱氣旁通除霜方式，除霜 能量來自壓縮機的高溫排氣，除霜時間長，吸氣過熱度低，危機壓縮機的安全 (摘自石文星,李先庭，邵雙全.房間空調(diào)器熱氣旁通法除霜分析及實驗研究 [J]，制冷學(xué)報，2000,2:29 35.)。 5、逆循環(huán)除霜方式，是目前普遍采用的除 霜方式。除霜熱量來自壓縮機輸入功率和房間取熱，除霜能量來源不足，除霜 時間較長，室內(nèi)舒適度差(摘自黃東,袁秀玲.風(fēng)冷熱泵冷熱水機組熱氣旁通 除霜與逆循環(huán)除霜性能對比[J]，西安交通大學(xué)學(xué)報，2006,5:539 543.)。 6、 相變蓄能逆循環(huán)除霜方式，此方式存在除霜起始階段壓縮機吸氣過熱、制冷劑 流量偏小，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的問題，如公開號為CN 1687297A
公開日為2005 年10月26日、名稱為"蓄能相變材料及使用該材料的蓄能式空氣源熱泵除霜系 統(tǒng)"的發(fā)明專利申請就存在上述問題。
綜上，空氣源熱泵機組采用現(xiàn)有的除霜方式除霜時，由于除霜過程中無低 位熱量來源，導(dǎo)致除霜能量來源不足，除霜時間較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有過冷作用的空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)， 以解決空氣源熱泵機組采用現(xiàn)有的除霜方式除霜時，由于除霜過程中無低位熱 量來源，導(dǎo)致除霜能量來源不足，除霜時間較長的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的系統(tǒng)包括壓縮 機、四通換向閥、室內(nèi)換熱器、毛細管、室外換熱器、氣液分離器和干燥過 濾器；所述壓縮機的輸出端與四通換向閥的第一閥口之間、壓縮機的輸入端與 氣液分離器的輸出端之間、氣液分離器的輸入端與四通換向閥的第三閥口之 間、四通換向閥的第四閥口與室外換熱器之間、室外換熱器與毛細管之間、毛 細管與干燥過濾器之間、干燥過濾器與室內(nèi)換熱器之間及室內(nèi)換熱器與四通換 向閥的第二閥口之間均分別通過管路連接；所述系統(tǒng)還包括蓄能換熱器、第一 截止閥和第二截止閥；所述第一截止閥設(shè)置在干燥過濾器與室內(nèi)換熱器之間的 管路上，所述蓄能換熱器設(shè)置在干燥過濾器和室內(nèi)換熱器之間，蓄能換熱器的 進出總管設(shè)置在第一截止閥與室內(nèi)換熱器之間，蓄能換熱器的出進總管設(shè)置在 第一截止閥與毛細管之間，蓄能換熱器的進出總管和出進總管均與設(shè)置在干'燥 過濾器和室內(nèi)換熱器之間的管路連接，蓄能換熱器的進出總管上設(shè)置有第二截 止閥。
本發(fā)明具有以下有益效果 一、本發(fā)明相對常規(guī)熱泵系統(tǒng)，僅增加一個蓄 能換熱器和相變材料，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、成本低。二、本發(fā)明完 成了供熱狀態(tài)下的余熱蓄熱，實現(xiàn)了能量的時空轉(zhuǎn)移，為除霜提供了充足的低 位熱源。三、在熱泵供熱狀態(tài)下，蓄能換熱器利用室內(nèi)換熱器出口的高溫液態(tài) 制冷劑的溫降蓄熱，完成蓄熱的同時對制冷劑進行了過冷卻，從而提高了系統(tǒng) 性能。四、在熱泵除霜狀態(tài)下，由蓄能換熱器提供除霜低位熱量，不從室內(nèi)環(huán) 境取熱，提高了室內(nèi)環(huán)境的舒適度。五、在除霜起始階段，通過蓄能換熱器和 室內(nèi)換熱器的雙重作用，可以將壓縮機的吸氣溫度和過熱度保持在一個合理的 水平，保證了制冷劑的質(zhì)量流量，改善了除霜過程的系統(tǒng)性能。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實施方式
二的主視剖視圖， 圖3是圖2的A-A剖視圖，圖4是具體實施方式
三的主視剖視圖，圖5是圖4 的B-B剖視圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的系統(tǒng)包括壓縮 機l、四通換向閥2、室內(nèi)換熱器3、毛細管4、室外換熱器5、氣液分離器6 和干燥過濾器8;所述壓縮機1的輸出端與四通換向閥2的第一閥口 2-1之間、壓縮機1的輸入端與氣液分離器6的輸出端之間、氣液分離器6的輸入端與四 通換向閥2的第三閥口 2-3之間、四通換向閥2的第四閥口 2-4與室外換熱器 5之間、室外換熱器5與毛細管4之間、毛細管4與干燥過濾器8之間、干燥 過濾器8與室內(nèi)換熱器3之間及室內(nèi)換熱器3與四通換向閥2的第二閥口 2-2 之間均分別通過管路連接；所述系統(tǒng)還包括蓄能換熱器7、第一截止閥9和第 二截止閥10;所述第一截止閥9設(shè)置在干燥過濾器8與室內(nèi)換熱器3之間的 管路上，所述蓄能換熱器7設(shè)置在干燥過濾器8和室內(nèi)換熱器3之間，蓄能換 熱器7的進出總管7-1設(shè)置在第一截止閥9與室內(nèi)換熱器3之間，蓄能換熱器 7的出進總管7-2設(shè)置在第一截止閥9與毛細管4之間，蓄能換熱器7的進出 總管7-1和出進總管7-2均與設(shè)置在干燥過濾器8和室內(nèi)換熱器3之間的管路 連接，蓄能換熱器7的進出總管7-1上設(shè)置有第二截止閥10。
具體實施方式
二結(jié)合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式的蓄能換 熱器7由外套管7-3、內(nèi)套管7-4、外盤管7-5、內(nèi)盤管7-6、外護管槽7-7、內(nèi) 護管槽7-8、進出總管7-1和出進總管7-2組成；所述外套管7-3和內(nèi)套管7-4 相套在一起，內(nèi)盤管7-6設(shè)置在外套管7-3和內(nèi)套管7-4之間且套裝在內(nèi)套管 7-4上，外盤管7-5設(shè)置在內(nèi)盤管7-6與外套管7-3之間且套裝在內(nèi)盤管7-6上， 外套管7-3的管壁上沿長度方向開有外長孔7-9，內(nèi)套管7-4的管壁上與外套 管7-3的外長孔7-9相對應(yīng)位置處開有內(nèi)長孔7-10，所述外護管槽7-7的槽口 對應(yīng)設(shè)置在外套管7-3的外長孔7-9處，外護管槽7-7的兩個端面與外套管7-3 的外壁固接，所述內(nèi)護管槽7-8的槽口對應(yīng)設(shè)置在內(nèi)套管7-4的內(nèi)長孔7-10 處，內(nèi)護管槽7-8的兩個端面與內(nèi)套管7-4的內(nèi)壁固接，外盤管7-5的進出口 端穿過外套管7-3的外長孔7-9和外護管槽7-7露在外面，內(nèi)盤管7-6的進出 口端穿過內(nèi)套管7-4的內(nèi)長孔7-10和內(nèi)護管槽7-8露在外面，外盤管7-5的出 進口端和內(nèi)盤管7-6的出進口端均露在外面，外盤管7-5的進出口端和內(nèi)盤管 7-6的進出口端并聯(lián)后與進出總管7-1的一端連接，外盤管7-5的出進口端和 內(nèi)盤管7-6的出進口端并聯(lián)后與出進總管7-2的一端連接，外套管7-3和外盤 管7-5之間、外盤管7-5和內(nèi)盤管7-6之間及內(nèi)盤管7-6和內(nèi)套管7-4之間設(shè) 置相變材料。如此設(shè)置，具有阻力小、體積小、換熱效率高的優(yōu)點。其它組成 及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
本實施方式中的相變材料按照重量份由100份的CaCl2，6H20、 2份的SrCl2.6H20和2份的Ba(OH)2組成，用來消除CaCl2'6H20在相變過程中的過 冷和分層現(xiàn)象；或者以正十八烷作為相變材料，正十八垸的潛熱能為 241.2kJ/kg，熔點(相轉(zhuǎn)變溫度點)為28 3(TC或者以癸酸作為相變材料，癸 酸的潛熱能為152 kJ/kg，固液相變溫度為30.1°C。采用有機相變材料，可以 減小對系統(tǒng)的腐蝕。
具體實施方式
三結(jié)合圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式的蓄能換 熱器7由殼體7-11、換熱管束7-12、兩個管板7-13、進出總管7-1和出進總管 7-2組成；兩個管板7-13均固裝在殼體7-11內(nèi)，換熱管束7-12設(shè)置在殼體7-11 內(nèi)，換熱管束7-12的兩端固裝在兩個管板7-13的管孔內(nèi)，進出總管7-l的一 端與殼體7-11的一端連接，出進總管7-2的一端與殼體7-11的另一端連接， 殼體7-11的上端面靠近進出總管7-1的一端設(shè)有相變材料注入口 7-14，殼體 7-11的下端面靠近進出總管7-l的一端設(shè)有相變材料排出口 7-15。如此設(shè)置， 具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工制造的優(yōu)點。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一 相同。
本實施方式中的相變材料按照重量份由100份的CaCl2，6H20、 2份的 SrCl2'6H20和2份的Ba(OH)2組成，用來消除CaCl2.6H20在相變過程中的過 冷和分層現(xiàn)象；或者以正十八垸作為相變材料，正十八烷的潛熱能為 241.2kJ/kg，熔點(相轉(zhuǎn)變溫度點)為28 30'C或者以癸酸作為相變材料，癸 酸的潛熱能為152 kJ/kg，固液相變溫度為30.1°C。采用有機相變材料，可以 減小對系統(tǒng)的腐蝕。
當熱泵處于供熱狀態(tài)時，由壓縮機1排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑首先在室 內(nèi)換熱器3內(nèi)進行相變放熱，變成高溫高壓的液態(tài)制冷劑。之后流經(jīng)蓄能換熱 器7,此時蓄能換熱器7中的相變材料處于固體狀態(tài)，高溫液態(tài)制冷劑流過之 后，相變材料發(fā)生相變，由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。在相變材料完成相變蓄熱的同時， 液態(tài)制冷劑溫度進一步降低，實現(xiàn)了過冷。過冷后的制冷劑經(jīng)毛細管4節(jié)流后 變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊簯B(tài)制冷劑，之后在室外換熱器5進行蒸發(fā)，變?yōu)榈蜏氐蛪簹?態(tài)制冷劑后回到壓縮機1，從而完成了一個循環(huán)過程。
當熱泵處于除霜狀態(tài)時，由壓縮機1排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑首先在室 外換熱器5放熱除霜，變?yōu)楦邷馗邏阂簯B(tài)制冷劑，經(jīng)過毛細管4節(jié)流后，在蓄 能換熱器7中吸取相變材料的熱量，變?yōu)榈蛪簹鈶B(tài)制冷劑。之后依次流經(jīng)室內(nèi)換熱器3和氣液分離器6，最后回到壓縮機1中。
先流經(jīng)蓄能換熱器7、后流經(jīng)室內(nèi)換熱器3的流程設(shè)計， 一方面可以保證 除霜低位熱量主要來自蓄能換熱器7，提高了室內(nèi)換熱器3所在房間的環(huán)境舒 適度；另一方面保證了除霜起始階段，經(jīng)蓄能換熱器7加熱的氣態(tài)制冷，在室 內(nèi)換熱器3中有一個溫度調(diào)節(jié)過程，可以保證回到壓縮機1的氣態(tài)制冷劑過熱 度不至于過高。
權(quán)利要求
1、一種具有過冷作用的空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓縮機(1)、四通換向閥(2)、室內(nèi)換熱器(3)、毛細管(4)、室外換熱器(5)、氣液分離器(6)和干燥過濾器(8)；所述壓縮機(1)的輸出端與四通換向閥(2)的第一閥口(2-1)之間、壓縮機(1)的輸入端與氣液分離器(6)的輸出端之間、氣液分離器(6)的輸入端與四通換向閥(2)的第三閥口(2-3)之間、四通換向閥(2)的第四閥口(2-4)與室外換熱器(5)之間、室外換熱器(5)與毛細管(4)之間、毛細管(4)與干燥過濾器(8)之間、干燥過濾器(8)與室內(nèi)換熱器(3)之間及室內(nèi)換熱器(3)與四通換向閥(2)的第二閥口(2-2)之間均分別通過管路連接；其特征在于所述系統(tǒng)還包括蓄能換熱器(7)、第一截止閥(9)和第二截止閥(10)；所述第一截止閥(9)設(shè)置在干燥過濾器(8)與室內(nèi)換熱器(3)之間的管路上，所述蓄能換熱器(7)設(shè)置在干燥過濾器(8)和室內(nèi)換熱器(3)之間，蓄能換熱器(7)的進出總管(7-1)設(shè)置在第一截止閥(9)與室內(nèi)換熱器(3)之間，蓄能換熱器(7)的出進總管(7-2)設(shè)置在第一截止閥(9)與毛細管(4)之間，蓄能換熱器(7)的進出總管(7-1)和出進總管(7-2)均與設(shè)置在干燥過濾器(8)和室內(nèi)換熱器(3)之間的管路連接，蓄能換熱器(7)的進出總管(7-1)上設(shè)置有第二截止閥(10)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有過冷作用的空氣源熱泵相變蓄能除霜系 統(tǒng)，其特征在于所述蓄能換熱器(7)由外套管(7-3)、內(nèi)套管(7-4)、外 盤管(7-5)、內(nèi)盤管(7-6)、外護管槽(7-7)、內(nèi)護管槽(7-8)、進出總管(7-1) 和出進總管(7-2)組成；所述外套管(7-3)和內(nèi)套管(7-4)相套在一起， 內(nèi)盤管(7-6)設(shè)置在外套管(7-3)和內(nèi)套管(7-4)之間且套裝在內(nèi)套管(7-4) 上，外盤管(7-5)設(shè)置在內(nèi)盤管(7-6)與外套管(7-3)之間且套裝在內(nèi)盤 管(7-6)上，外套管(7-3)的管壁上沿長度方向開有外長孔(7-9)，內(nèi)套管(7-4)的管壁上與外套管(7-3)的外長孔(7-9)相對應(yīng)位置處開有內(nèi)長孔 (7-10)，所述外護管槽(7-7)的槽口對應(yīng)設(shè)置在外套管(7-3)的外長孔(7-9) 處，外護管槽(7-7)的兩個端面與外套管(7-3)的外壁固接，所述內(nèi)護管 槽(7-8)的槽口對應(yīng)設(shè)置在內(nèi)套管(7-4)的內(nèi)長孔(7-10)處，內(nèi)護管槽(7-8) 的兩個端面與內(nèi)套管(7-4)的內(nèi)壁固接，外盤管(7-5)的進出口端穿過外套管(7-3)的外長孔(7-9)和外護管槽(7-7)露在外面，內(nèi)盤管(7-6)的 進出口端穿過內(nèi)套管(7-4)的內(nèi)長孔(7-10)和內(nèi)護管槽(7-8)露在外面, 外盤管(7-5)的出進口端和內(nèi)盤管(7-6)的出進口端均露在外面，外盤管(7-5)的進出口端和內(nèi)盤管(7-6)的進出口端并聯(lián)后與進出總管(7-1)的 一端連接，外盤管(7-5)的出進口端和內(nèi)盤管(7-6)的出進口端并聯(lián)后與 出進總管(7-2)的一端連接。
3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的，其特征在于所述蓄能換熱器(7)由殼體(7-11)、換熱管束(7-12)、兩個管板(7-13)、進出總管(7-1)和出進總管(7-2)組成；兩個管板(7-13)均固裝在殼體(7-11)內(nèi)，換熱管束(7-12) 設(shè)置在殼體(7-11)內(nèi)，換熱管束(7-12)的兩端固裝在兩個管板(7-13)的 管孔內(nèi)，進出總管(7-1)的一端與殼體(7-11)的一端連接，出進總管(7-2) 的一端與殼體(7-11)的另一端連接，殼體(7-11)的上端面靠近進出總管(7-1)的一端設(shè)有相變材料注入口 (7-14)，殼體(7-11)的下端面靠近進出 總管(7-1)的一端設(shè)有相變材料排出口 (7-15)。
全文摘要
具有過冷作用的空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)，它涉及一種空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)。真對空氣源熱泵機組采用現(xiàn)有的除霜方式除霜時，由于除霜過程中無低位熱量來源，導(dǎo)致除霜能量來源不足，除霜時間較長問題。壓縮機與四通換向閥之間、壓縮機與氣液分離器之間、氣液分離器與四通換向閥之間、四通換向閥與室外換熱器之間、室外換熱器與毛細管之間、毛細管與干燥過濾器之間、干燥過濾器與室內(nèi)換熱器之間及室內(nèi)換熱器與四通換向閥之間分別通過管路連接，蓄能換熱器設(shè)置在干燥過濾器與室內(nèi)換熱器之間的管路上。本發(fā)明完成了供熱狀態(tài)下制冷劑過冷卻和相變材料利用制冷劑余熱蓄熱，改善了機組性能，實現(xiàn)了能量的時空轉(zhuǎn)移，為除霜提供了充足的低位熱源。
文檔編號F28D20/02GK101413744SQ200810209519
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者楊 姚, 姜益強, 董建鍇, 馬最良 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)