專利名稱：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)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是制冷設(shè)備(F25)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種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)。
背景技術(shù)：
目前，公認(rèn)的空氣源熱泵熱氣除霜系統(tǒng)有兩種方式一是壓縮機(jī)的高溫?zé)釟馔ㄟ^旁通管路直接進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行除霜；二是利用四通換向閥，將熱泵由制熱工況運(yùn)行變?yōu)橹评涔r運(yùn)行。但是，由于在熱氣除霜過程中，供除霜用的能量基本來自壓縮機(jī)的耗功，供給除霜用的熱量不足，由此引起除霜過程中吸排氣壓力變化劇烈，對壓縮機(jī)的沖擊大；系統(tǒng)制冷劑的回流量大，造成液擊的可能性增大；除霜開始時(shí)吸氣壓力過低，可能出現(xiàn)低壓保護(hù)停機(jī)；除霜時(shí)間過長而使能耗損失大；除霜效果差，蒸發(fā)器表面殘留融霜水，導(dǎo)致供熱運(yùn)行開始時(shí)，又再次結(jié)為薄冰，為下次除霜帶來更大困難，久而久之，出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)冰而無法運(yùn)行；除霜結(jié)束后，恢復(fù)供熱效果差，向室內(nèi)吹冷風(fēng)，而對室內(nèi)環(huán)境造成很大影響等，從而導(dǎo)致空氣源熱泵運(yùn)行效果不理想，運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性差。已有蓄能相變材料在放熱性及相變性上都非常不穩(wěn)定，還有其能量密度過小而不能滿足對上述系統(tǒng)改造的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種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)。本發(fā)明可解決現(xiàn)有的空氣源熱泵熱氣除霜時(shí)供融霜用的熱量不足而引起的除霜可靠性差、能耗損失大、運(yùn)行效果差等問題，及現(xiàn)有蓄能材料不能滿足其除霜系統(tǒng)改造的問題。蓄能相變材料的化學(xué)成分由CaCl2·6H2O、成核劑組成，CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為95～99％，成核劑的質(zhì)量百分比為1～5％；使用上述材料的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)包含壓縮機(jī)1、氣液分離器2、干燥過濾器3、第一毛細(xì)管4、單向閥5、第二毛細(xì)管6、室外換熱器7、四通換向閥8、室內(nèi)換熱器9；壓縮機(jī)1的輸出端管口連接四通換向閥8的第一輸入輸出端管口，壓縮機(jī)1的輸入端管口連接氣液分離器2的輸出端管口，氣液分離器2的輸入端管口連接四通換向閥8的第三輸入輸出端管口，四通換向閥8的第四輸入輸出端管口連接室外換熱器7的一端管口，室外換熱器7的另一端管口連接第二毛細(xì)管6的一端管口；它還包含第一電磁閥10、第二電磁閥11、第三電磁閥12、第四電磁閥13、蓄能換熱器14；蓄能換熱器14由圓形殼體14-1、螺旋盤管14-2、蓄能相變材料14-3組成；蓄能相變材料14-3設(shè)置在圓形殼體14-1中，螺旋盤管14-2浸沒在蓄能相變材料14-3中；第二毛細(xì)管6的另一端管口、單向閥5的輸入端管口連接第一毛細(xì)管4的一端管口，單向閥5的輸出端管口、第一毛細(xì)管4的另一端管口連接干燥過濾器3的一端管口，干燥過濾器3的另一端管口、第四電磁閥13的一端管口連接室內(nèi)換熱器9的一端管口，第四電磁閥13的另一端管口、第三電磁閥12的一端管口連接蓄能換熱器14中螺旋盤管14-2的一端管口，蓄能換熱器14中螺旋盤管14-2的另一端管口連接第一電磁閥10的一端管口，室內(nèi)換熱器9的另一端管口、第三電磁閥12的另一端管口連接第二電磁閥11的一端管口，第二電磁閥11的另一端管口、第一電磁閥10的另一端管口連接四通換向閥8的第二輸入輸出端管口。本發(fā)明中的蓄能相變材料在短時(shí)間內(nèi)(2～10分鐘)有良好的放熱性能，且具有相變穩(wěn)定和能量密度大的特點(diǎn)。其蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)制熱、余熱蓄能、釋能除霜、制熱功能之間的快速轉(zhuǎn)換，不僅解決了熱氣除霜時(shí)無外部熱源的問題，而且改善了空氣源熱泵除霜特性，并具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)的實(shí)測有益效果如下1、蓄能熱氣除霜時(shí)間可縮短到3分鐘，這樣便可減少除霜過程中的能耗損失；2、蓄能熱氣除霜時(shí)，壓縮機(jī)吸氣壓力比傳統(tǒng)方式提高1倍，這樣就可避免現(xiàn)有除霜方式常因吸氣壓力過低而出現(xiàn)低壓保護(hù)停機(jī)問題；而排氣壓力的提高，又使冷凝溫度提高，加大融霜過程的傳熱溫差；3、現(xiàn)有除霜系統(tǒng)除霜時(shí)，室內(nèi)側(cè)換熱器送風(fēng)溫度在-2～+2℃，本發(fā)明除霜時(shí)，室內(nèi)側(cè)換熱器送風(fēng)溫度在17～22℃，顯然本發(fā)明能避免除霜時(shí)機(jī)組吹冷風(fēng)問題；4、除霜結(jié)束時(shí)，室外側(cè)換熱器翅片表面溫度比傳統(tǒng)除霜系統(tǒng)高5～7℃，這對融霜水蒸發(fā)階段和自然對流換熱階段的傳熱傳質(zhì)過程非常有利，解決了傳統(tǒng)除霜系統(tǒng)室外側(cè)換熱器殘留融霜水的問題。


圖1是蓄能換熱器14的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1A-A剖視圖，圖3是使用蓄能相變材料的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是具體實(shí)施方式
一中的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在串聯(lián)制熱/蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是具體實(shí)施方式
五中的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在并聯(lián)制熱/蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是具體實(shí)施方式
六中的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在余能蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是具體實(shí)施方式
七中的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在釋能除霜的工作狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4說明本實(shí)施方式，蓄能相變材料的化學(xué)成分由CaCl2·6H2O、成核劑組成，CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為95～99％，成核劑的質(zhì)量百分比為1～5％；所述成核劑的化學(xué)成分由Ba(OH)2、BaSO4組成；使用上述蓄能相變材料的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)包含壓縮機(jī)1、氣液分離器2、干燥過濾器3、第一毛細(xì)管4、單向閥5、第二毛細(xì)管6、室外換熱器7、四通換向閥8、室內(nèi)換熱器9；壓縮機(jī)1的輸出端管口連接四通換向閥8的第一輸入輸出端管口，壓縮機(jī)1的輸入端管口連接氣液分離器2的輸出端管口，氣液分離器2的輸入端管口連接四通換向閥8的第三輸入輸出端管口，四通換向閥8的第四輸入輸出端管口連接室外換熱器7的一端管口，室外換熱器7的另一端管口連接第二毛細(xì)管6的一端管口；它還包含第一電磁閥10、第二電磁閥11、第三電磁閥12、第四電磁閥13、蓄能換熱器14；蓄能換熱器14由圓形殼體14-1、螺旋盤管14-2、蓄能相變材料14-3組成；蓄能相變材料14-3設(shè)置在圓形殼體14-1中，螺旋盤管14-2浸沒在蓄能相變材料14-3中；第二毛細(xì)管6的另一端管口、單向閥5的輸入端管口連接第一毛細(xì)管4的一端管口，單向閥5的輸出端管口、第一毛細(xì)管4的另一端管口連接干燥過濾器3的一端管口，干燥過濾器3的另一端管口、第四電磁閥13的一端管口連接室內(nèi)換熱器9的一端管口，第四電磁閥13的另一端管口、第三電磁閥12的一端管口連接蓄能換熱器14中螺旋盤管14-2的端管口14-5，蓄能換熱器14中螺旋盤管14-2的端管口14-4連接第一電磁閥10的一端管口，室內(nèi)換熱器9的另一端管口、第三電磁閥12的另一端管口連接第二電磁閥11的一端管口，第二電磁閥11的另一端管口、第一電磁閥10的另一端管口連接四通換向閥8的第二輸入輸出端管口。整個(gè)系統(tǒng)中裝有一定質(zhì)量的制冷劑。上述蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在串聯(lián)制熱/蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)(如圖4)四通換向閥8的第一輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥8的第三輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥10內(nèi)部連通，第二電磁閥11內(nèi)部斷開，第三電磁閥12內(nèi)部連通，第四電磁閥13內(nèi)部斷開。
工作原理在串聯(lián)制熱/蓄熱工作狀態(tài)時(shí)，壓縮機(jī)1、蓄能換熱器14、室內(nèi)換熱器9、干燥過濾器3、第一毛細(xì)管4、第二毛細(xì)管6、室外換熱器7、氣液分離器2、壓縮機(jī)1相串聯(lián)形成循環(huán)回路，壓縮機(jī)1將室外換熱器7上的熱量分別傳遞到蓄能換熱器14與室內(nèi)換熱器9中，使蓄能換熱器14中的蓄能相變材料14-3相變蓄熱。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為96％，成核劑的質(zhì)量百分比為4％。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為98％，成核劑的質(zhì)量百分比為2％。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為97％，成核劑的質(zhì)量百分比為3％。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在并聯(lián)制熱/蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)四通換向閥8的第一輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥8的第三輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥10內(nèi)部連通，第二電磁閥11內(nèi)部連通，第三電磁閥12內(nèi)部斷開，第四電磁閥13內(nèi)部連通。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在余能蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)四通換向閥8的第一輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥8的第三輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥10內(nèi)部連通，第二電磁閥11內(nèi)部斷開，第三電磁閥12內(nèi)部斷開，第四電磁閥13內(nèi)部連通。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式能在室內(nèi)不需要熱量時(shí)，將此熱量直接傳遞到蓄能換熱器14中，使蓄能換熱器14中的蓄能相變材料14-3相變蓄熱。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)處在釋能除霜的工作狀態(tài)時(shí)四通換向閥8的第一輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥8的第三輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥10內(nèi)部連通，第二電磁閥11內(nèi)部斷開，第三電磁閥12內(nèi)部斷開，第四電磁閥13內(nèi)部連通。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式中的壓縮機(jī)1、室外換熱器7、第二毛細(xì)管6、單向閥5、干燥過濾器3、蓄能換熱器14、氣液分離器2、壓縮機(jī)1相串聯(lián)形成循環(huán)回路，壓縮機(jī)1將蓄能換熱器14中蓄能相變材料14-3的熱量傳遞到室外換熱器7上，以對室外換熱器7除霜。
權(quán)利要求
1.蓄能相變材料，其特征在于它的化學(xué)成分由CaCl2·6H2O、成核劑組成，CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為95～99％，成核劑的質(zhì)量百分比為1～5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能相變材料，其特征在于成核劑的化學(xué)成分由Ba(OH)2、BaSO4組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能相變材料，其特征在于CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為96％，成核劑的質(zhì)量百分比為4％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能相變材料，其特征在于CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為98％，成核劑的質(zhì)量百分比為2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能相變材料，其特征在于CaCl2·6H2O的質(zhì)量百分比為97％，成核劑的質(zhì)量百分比為3％。
6.使用權(quán)利要求1所述的蓄能相變材料的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)，它包含壓縮機(jī)(1)、氣液分離器(2)、干燥過濾器(3)、第一毛細(xì)管(4)、單向閥(5)、第二毛細(xì)管(6)、室外換熱器(7)、四通換向閥(8)、室內(nèi)換熱器(9)；壓縮機(jī)(1)的輸出端管口連接四通換向閥(8)的第一輸入輸出端管口，壓縮機(jī)(1)的輸入端管口連接氣液分離器(2)的輸出端管口，氣液分離器(2)的輸入端管口連接四通換向閥(8)的第三輸入輸出端管口，四通換向閥(8)的第四輸入輸出端管口連接室外換熱器(7)的一端管口，室外換熱器(7)的另一端管口連接第二毛細(xì)管(6)的一端管口；其特征在于它還包含第一電磁閥(10)、第二電磁閥(11)、第三電磁閥(12)、第四電磁閥(13)、蓄能換熱器(14)；蓄能換熱器(14)由圓形殼體(14-1)、螺旋盤管(14-2)、蓄能相變材料(14-3)組成；蓄能相變材料(14-3)設(shè)置在圓形殼體(14-1)中，螺旋盤管(14-2)浸沒在蓄能相變材料(14-3)中；第二毛細(xì)管(6)的另一端管口、單向閥(5)的輸入端管口連接第一毛細(xì)管(4)的一端管口，單向閥(5)的輸出端管口、第一毛細(xì)管(4)的另一端管口連接干燥過濾器(3)的一端管口，干燥過濾器(3)的另一端管口、第四電磁閥(13)的一端管口連接室內(nèi)換熱器(9)的一端管口，第四電磁閥(13)的另一端管口、第三電磁閥(12)的一端管口連接蓄能換熱器(14)中螺旋盤管(14-2)的端管口(14-5)，蓄能換熱器(14)中螺旋盤管(14-2)的端管口(14-4)連接第一電磁閥(10)的一端管口，室內(nèi)換熱器(9)的另一端管口、第三電磁閥(12)的另一端管口連接第二電磁閥(11)的一端管口，第二電磁閥(11)的另一端管口、第一電磁閥(10)的另一端管口連接四通換向閥(8)的第二輸入輸出端管口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)，其特征在于它處在串聯(lián)制熱/蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)四通換向閥(8)的第一輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥(8)的第三輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥(10)內(nèi)部連通，第二電磁閥(11)內(nèi)部斷開，第三電磁閥(12)內(nèi)部連通，第四電磁閥(13)內(nèi)部斷開。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)，其特征在于它處在并聯(lián)制熱/蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)四通換向閥(8)的第一輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥(8)的第三輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥(10)內(nèi)部連通，第二電磁閥(11)內(nèi)部連通，第三電磁閥(12)內(nèi)部斷開，第四電磁閥(13)內(nèi)部連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)，其特征在于它處在余能蓄熱的工作狀態(tài)時(shí)四通換向閥(8)的第一輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥(8)的第三輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥(10)內(nèi)部連通，第二電磁閥(11)內(nèi)部斷開，第三電磁閥(12)內(nèi)部斷開，第四電磁閥(13)內(nèi)部連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能式空氣源熱泵除霜系統(tǒng)，其特征在于它處在釋能除霜的工作狀態(tài)時(shí)四通換向閥(8)的第一輸入輸出端管口與第四輸入輸出端管口內(nèi)部連通，四通換向閥(8)的第三輸入輸出端管口與第二輸入輸出端管口內(nèi)部連通，第一電磁閥(10)內(nèi)部連通，第二電磁閥(11)內(nèi)部斷開，第三電磁閥(12)內(nèi)部斷開，第四電磁閥(13)內(nèi)部連通。
全文摘要
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)，它涉及的是制冷設(shè)備(F25)技術(shù)領(lǐng)域。它可解決現(xiàn)有的空氣源熱泵熱氣除霜可靠性差、運(yùn)行效果差等問題。蓄能相變材料的化學(xué)成分由CaCl
文檔編號(hào)C09K5/02GK1687297SQ20051000997
公開日2005年10月26日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者姚楊, 姜益強(qiáng), 馬最良, 韓志濤 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)