一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能利用與相變蓄熱領域，尤其涉及一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著社會的不斷發(fā)展進步，能源環(huán)境問題成為我國乃至全世界面臨的一個嚴峻問題。近些年來我國城市化程度不斷提高，建筑能耗所占總能耗的比例越來越大，減少建筑能耗成為我國迫在眉睫的任務。
[0003]熱泵是一種節(jié)能環(huán)保的供暖供冷設備，是一種消耗部分高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置。熱泵雖然消耗一定量的高位能，但所提供的熱量是消耗的高位能與吸取的低位熱量之和。因此，采用熱泵裝置可以達到節(jié)能目的。
[0004]空氣源熱泵以電能為驅動力，將室外環(huán)境空氣作為冷、熱源，向被調節(jié)對象提供冷、熱量。空氣源熱泵以空氣作為低位熱源，由于空氣取之不盡，用之不竭，且空氣源熱泵裝置的安裝和使用較方便，這種環(huán)保、高效的能源供給方式在低位能源利用方面具有明顯的競爭優(yōu)勢，因此受到了廣泛關注。
[0005]然而，目前空氣源熱泵在利用中面臨的一個巨大問題是，其在冬季運行時，室外換熱器起蒸發(fā)作用，由于環(huán)境溫度較低，換熱器表面的溫度也隨之降低，甚至低于o°c，當室外空氣流經換熱管束時，其所含水分便會析出，形成結霜。結霜增加了導熱熱阻，降低換熱器傳熱系數，隨著結霜的增加便會產生蒸發(fā)溫度下降，制熱量和風機性能衰減等情況，甚于停機。
[0006]因此空氣源熱泵在冬季低溫高濕狀態(tài)下運行時的結霜和除霜問題已成為制約其高效運行的瓶頸，如何能夠有效的延緩空氣源熱泵結霜和高效快速的實現室外換熱器除霜，減小因結霜和除霜過程對熱泵機組和室內環(huán)境造成的不利影響是關系到空氣源熱泵能否更廣泛和高效運行的關鍵問題。
[0007]從以上的結霜形成分析可以看出，提高室外換熱器換熱溫度或者周圍空氣溫度，便可防止結霜的形成，研宄證明在室外環(huán)境溫度小于等于7°C且空氣相對濕度大于等于60%時最易形成結霜，因此利用太陽能輻射熱量和相變材料潛熱蓄熱防止冬季結霜是一種既清潔環(huán)保又有效的方法。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明提供了一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)，本發(fā)明利用取之不盡的清潔能源太陽能和可以利用潛熱蓄存大量熱量的相變材料，可以有效的防止空氣源熱泵在冬季運行時結霜的產生，詳見下文描述:
[0009]一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)，包括:節(jié)流閥、室外換熱器、空氣壓縮機和室內換熱器，
[0010]所述室外換熱器為梯形立方體，由相變材料蓋板、換熱管束、太陽光反射板和散熱風機構成；
[0011]所述空氣壓縮機嵌套入所述室外換熱器內構成空氣源熱泵的室外單元，所述散熱風機設置在頂端，為所述空氣壓縮機和所述換熱管束散熱。
[0012]所述相變材料蓋板的內表層由相變蓄熱材料組成，并且具有很好的透光性，自由拆卸。
[0013]所述太陽光反射板為多組百葉窗形式。
[0014]本發(fā)明提供的技術方案的有益效果是:本發(fā)明通過采用由相變材料蓋板、換熱管束、太陽光反射板和散熱風機構成的室外換熱器，充分利用了太陽熱量和相變材料在凝固和融化過程中的潛熱進行蓄熱和放熱，在冬季可以很好的防止空氣源熱泵冬季結霜形成，而且在夏季不影響通風散熱，系統(tǒng)構造簡單，方便易行。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明提供的空氣源熱泵工作原理圖；
[0016]圖2為本發(fā)明提供的室外機冬季工作結構圖；
[0017]圖3為本發(fā)明提供的室外機夏季工作結構圖。
[0018]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0019]1:節(jié)流閥；2:室外換熱器；
[0020]3:空氣壓縮機；4:室內換熱器；
[0021]2a:太陽光反射板；2b:換熱管束；
[0022]2c:相變材料蓋板；2d:散熱風機
[0023]2e:轉動軸；3a:百葉窗夏季開啟狀態(tài)；
[0024]3c:轉動軸；3b:夏季拆卸掉的蓋板；3d:散熱風機。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0026]一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)，參見圖1，包括:節(jié)流閥1、室外換熱器2、空氣壓縮機3和室內換熱器4。
[0027]冬季時，室外換熱器2 (即蒸發(fā)器)從空氣中吸收熱量，經過空氣壓縮機3壓縮，在經過室內換熱器4(即冷凝器)放熱為房間供熱，再經節(jié)流閥I回到室外換熱器2，實現循環(huán)。
[0028]夏季時，室外換熱器2與室內換熱器4功能互換，室外換熱器2 (即冷凝器)放出熱量，室內換熱器4(即蒸發(fā)器)從室內吸收熱量。
[0029]傳統(tǒng)室外機一般為立方體形狀，本發(fā)明對室外機系統(tǒng)進行改進，利用太陽能和相變材料蓄熱，可以很好的實現空氣源熱泵冬季結霜形成，而且不影響其夏季通風散熱。
[0030]本發(fā)明中，室外換熱器2為梯形立方體，可以更多的接受太陽能輻射熱量，由相變材料蓋板2a、換熱管束2b、太陽光反射板2c和散熱風機2d構成；其中，室外換熱器2外部為梯形立方體的相變材料蓋板2a，室外換熱器2內部為同樣是梯形立方體的太陽光反射板2c0
[0031]其中，空氣壓縮機3嵌套入室外換熱器2內構成空氣源熱泵的室外單元，構成室外機即圖1中虛框內部分。散熱風機2d在頂端，可實現為空氣壓縮機3和換熱管束2b良好散熱。
[0032]進一步地，相變材料蓋板2a的透光性很好，內部為相變材料涂層，而且可自由拆卸，便于冬季使用，夏季拆掉。
[0033]進一步地，太陽光反射板2c可實現對太陽光的漫反射，而且為百葉窗形式，可以轉動軸2e為軸上下打開，在冬季合上可反射太陽光，夏季打開實現良好的通風散熱。
[0034]本發(fā)明冬季工作模式如圖2所示，白天太陽光透過相變材料蓋板2a照射到太陽光反射板2c上，經太陽光反射板2c的漫反射聚集到相變材料蓋板2a上，相變材料蓋板2a內側為相變材料涂層，太陽光熱量被相變材料吸收以潛熱形式蓄存起來，大量反射的太陽能熱量導致相變材料蓋板2a和太陽光反射板2c中間區(qū)域空氣即換熱管束2b周圍的空氣溫度升高，這樣即防止了室外換熱器2在冬季白天由于周圍空氣溫度過低從而結霜。
[0035]夜間，沒有太陽光照射，相變材料蓋板2a內側的相變材料涂層溫度逐漸降低，釋放出熱量，當溫度降低的相變材料熔點時，通過白天蓄存的大量潛熱放熱，相變材料可長時間持續(xù)放熱，使夜間換熱管束周圍空氣也維持較高溫度，這樣即防止了室外換熱器2在冬季夜間由于周圍空氣溫度過低從而結霜。
[0036]本發(fā)明夏季工作模式如圖3所示，夏季外部相變材料蓋板拆除，如圖3中虛線3b，內部太陽光反射板由冬季關合狀態(tài)2a改變?yōu)殚_啟狀態(tài)3a，虛線3c為太陽光反射板的轉動軸。這樣本發(fā)明系統(tǒng)即和傳統(tǒng)空氣源熱泵室外換熱器一樣，可實現良好的通風換熱。
[0037]綜上所述，本發(fā)明提供的一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)裝置，在冬季利用太陽光和相變材料潛熱蓄熱可防止結霜，在夏季不影響通風換熱。
[0038]本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0039]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)，包括:節(jié)流閥、室外換熱器、空氣壓縮機和室內換熱器，其特征在于， 所述室外換熱器為梯形立方體，由相變材料蓋板、換熱管束、太陽光反射板和散熱風機構成； 所述空氣壓縮機嵌套入所述室外換熱器內構成空氣源熱泵的室外單元，所述散熱風機設置在頂端，為所述空氣壓縮機和所述換熱管束散熱。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)，其特征在于，所述相變材料蓋板的內表層由相變蓄熱材料組成，并且具有很好的透光性，自由拆卸。
3.根據權利要求1所述的一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽光反射板為多組百葉窗形式。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能和相變蓄熱結合的防止空氣源熱泵結霜系統(tǒng)，由節(jié)流閥、室外換熱器、空氣壓縮機、室內換熱器組成。室外換熱器為梯形四棱體，由相變材料蓋板、換熱管束、太陽光反射板和散熱風機構成；并且相變材料蓋板透光性好、可拆卸，太陽光反射板由多組可上下打開的百葉窗連接而成。冬季白天太陽光透過相變材料蓋板和換熱管束，在太陽光反射板上產生漫反射，反射光聚集在相變材料蓋板上，使室外換熱器溫度及周圍空氣溫度升高；夜間相變材料蓋板的相變材料通過潛熱蓄存的熱量放熱，仍使室外換熱器周圍空氣維持較高溫度，從而防止冬季空氣源熱泵結霜。夏季相變材料蓋板拆除，百葉窗式太陽光反射板上下打開，實現室外換熱器的良好通風散熱。
【IPC分類】F25B30-06, F25B47-00
【公開號】CN104613678
【申請?zhí)枴緾N201510069518
【發(fā)明人】王惠, 安青松, 趙軍
【申請人】天津大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月10日