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      具有過(guò)冷作用的空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):4533882閱讀:213來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:具有過(guò)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(lái)越多的關(guān)注。但在運(yùn) 行過(guò)程中,機(jī)組室外換熱器部分存在結(jié)霜現(xiàn)象。霜層的存在嚴(yán)重影響了機(jī)組的 供熱性能。因此需要及時(shí)將霜層除去。如何實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的除霜成為一個(gè)亟待 研究的問(wèn)題。現(xiàn)有除霜方式很多,但都存在不同程度的問(wèn)題,總結(jié)起來(lái)主要有 以下幾個(gè)問(wèn)題1、自然除霜方式,除霜時(shí)需要中斷壓縮機(jī)運(yùn)行,要求室外空 氣溫度高于2 3。C時(shí)才可運(yùn)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(fèi)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(shí)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(lái)自壓縮機(jī)的高溫排氣,除霜時(shí)間長(zhǎng),吸氣過(guò)熱度低,危機(jī)壓縮機(jī)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(shí)驗(yàn)研究 [J],制冷學(xué)報(bào),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(lái)自壓縮機(jī)輸入功率和房間取熱,除霜能量來(lái)源不足,除霜 時(shí)間較長(zhǎng),室內(nèi)舒適度差(摘自黃東,袁秀玲.風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組熱氣旁通 除霜與逆循環(huán)除霜性能對(duì)比[J],西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),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(jī)吸氣過(guò)熱、制冷劑 流量偏小,系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題,如公開(kāi)號(hào)為CN 1687297A
      公開(kāi)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(qǐng)就存在上述問(wèn)題。
      綜上,空氣源熱泵機(jī)組采用現(xiàn)有的除霜方式除霜時(shí),由于除霜過(guò)程中無(wú)低 位熱量來(lái)源,導(dǎo)致除霜能量來(lái)源不足,除霜時(shí)間較長(zhǎng)。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是提供一種具有過(guò)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(jī)組采用現(xiàn)有的除霜方式除霜時(shí),由于除霜過(guò)程中無(wú)低位熱 量來(lái)源,導(dǎo)致除霜能量來(lái)源不足,除霜時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的系統(tǒng)包括壓縮 機(jī)、四通換向閥、室內(nèi)換熱器、毛細(xì)管、室外換熱器、氣液分離器和干燥過(guò) 濾器;所述壓縮機(jī)的輸出端與四通換向閥的第一閥口之間、壓縮機(jī)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(xì)管之間、毛 細(xì)管與干燥過(guò)濾器之間、干燥過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾器和室內(nèi)換熱器之間,蓄能換熱器的 進(jìn)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(jìn)總管設(shè)置在 第一截止閥與毛細(xì)管之間,蓄能換熱器的進(jìn)出總管和出進(jìn)總管均與設(shè)置在干'燥 過(guò)濾器和室內(nèi)換熱器之間的管路連接,蓄能換熱器的進(jìn)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(duì)常規(guī)熱泵系統(tǒng),僅增加一個(gè)蓄 能換熱器和相變材料,因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了能量的時(shí)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(shí)對(duì)制冷劑進(jìn)行了過(guò)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(guò)蓄能換熱器和 室內(nèi)換熱器的雙重作用,可以將壓縮機(jī)的吸氣溫度和過(guò)熱度保持在一個(gè)合理的 水平,保證了制冷劑的質(zhì)量流量,改善了除霜過(guò)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(shí)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(shí)施方式
      三的主視剖視圖,圖5是圖4 的B-B剖視圖。
      具體實(shí)施例方式
      具體實(shí)施方式
      一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的系統(tǒng)包括壓縮 機(jī)l、四通換向閥2、室內(nèi)換熱器3、毛細(xì)管4、室外換熱器5、氣液分離器6 和干燥過(guò)濾器8;所述壓縮機(jī)1的輸出端與四通換向閥2的第一閥口 2-1之間、壓縮機(jī)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(xì)管4之間、毛細(xì)管4與干燥過(guò)濾器8之間、干燥 過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾器8和室內(nèi)換熱器3之間,蓄能換 熱器7的進(jìn)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(jìn)總管7-2設(shè)置在第一截止閥9與毛細(xì)管4之間,蓄能換熱器7的進(jìn)出 總管7-1和出進(jìn)總管7-2均與設(shè)置在干燥過(guò)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(jìn)出總管7-1上設(shè)置有第二截止閥10。
      具體實(shí)施方式
      二結(jié)合圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)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(hù)管槽7-7、內(nèi) 護(hù)管槽7-8、進(jìn)出總管7-1和出進(jìn)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(zhǎng)度方向開(kāi)有外長(zhǎng)孔7-9,內(nèi)套管7-4的管壁上與外套 管7-3的外長(zhǎng)孔7-9相對(duì)應(yīng)位置處開(kāi)有內(nèi)長(zhǎng)孔7-10,所述外護(hù)管槽7-7的槽口 對(duì)應(yīng)設(shè)置在外套管7-3的外長(zhǎng)孔7-9處,外護(hù)管槽7-7的兩個(gè)端面與外套管7-3 的外壁固接,所述內(nèi)護(hù)管槽7-8的槽口對(duì)應(yīng)設(shè)置在內(nèi)套管7-4的內(nèi)長(zhǎng)孔7-10 處,內(nèi)護(hù)管槽7-8的兩個(gè)端面與內(nèi)套管7-4的內(nèi)壁固接,外盤管7-5的進(jìn)出口 端穿過(guò)外套管7-3的外長(zhǎng)孔7-9和外護(hù)管槽7-7露在外面,內(nèi)盤管7-6的進(jìn)出 口端穿過(guò)內(nèi)套管7-4的內(nèi)長(zhǎng)孔7-10和內(nèi)護(hù)管槽7-8露在外面,外盤管7-5的出 進(jìn)口端和內(nèi)盤管7-6的出進(jìn)口端均露在外面,外盤管7-5的進(jìn)出口端和內(nèi)盤管 7-6的進(jìn)出口端并聯(lián)后與進(jìn)出總管7-1的一端連接,外盤管7-5的出進(jìn)口端和 內(nèi)盤管7-6的出進(jìn)口端并聯(lián)后與出進(jìn)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(diǎn)。其它組成 及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
      一相同。
      本實(shí)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(lái)消除CaCl2'6H20在相變過(guò)程中的過(guò) 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(diǎn)(相轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn))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(jī)相變材料,可以 減小對(duì)系統(tǒng)的腐蝕。
      具體實(shí)施方式
      三結(jié)合圖4和圖5說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的蓄能換 熱器7由殼體7-11、換熱管束7-12、兩個(gè)管板7-13、進(jìn)出總管7-1和出進(jìn)總管 7-2組成;兩個(gè)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(gè)管板7-13的管孔內(nèi),進(jìn)出總管7-l的一 端與殼體7-11的一端連接,出進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jiǎn)單、容易加工制造的優(yōu)點(diǎn)。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
      一 相同。
      本實(shí)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(lái)消除CaCl2.6H20在相變過(guò)程中的過(guò) 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(diǎn)(相轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn))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(jī)相變材料,可以 減小對(duì)系統(tǒng)的腐蝕。
      當(dāng)熱泵處于供熱狀態(tài)時(shí),由壓縮機(jī)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(jìn)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(shí)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(guò)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(shí), 液態(tài)制冷劑溫度進(jìn)一步降低,實(shí)現(xiàn)了過(guò)冷。過(guò)冷后的制冷劑經(jīng)毛細(xì)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(jìn)行蒸發(fā),變?yōu)榈蜏氐蛪簹?態(tài)制冷劑后回到壓縮機(jī)1,從而完成了一個(gè)循環(huán)過(guò)程。
      當(dāng)熱泵處于除霜狀態(tài)時(shí),由壓縮機(jī)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(guò)毛細(xì)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(jī)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(jì), 一方面可以保證 除霜低位熱量主要來(lái)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(gè)溫度調(diào)節(jié)過(guò)程,可以保證回到壓縮機(jī)1的氣態(tài)制冷劑過(guò)熱 度不至于過(guò)高。
      權(quán)利要求
      1、一種具有過(guò)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(jī)(1)、四通換向閥(2)、室內(nèi)換熱器(3)、毛細(xì)管(4)、室外換熱器(5)、氣液分離器(6)和干燥過(guò)濾器(8);所述壓縮機(jī)(1)的輸出端與四通換向閥(2)的第一閥口(2-1)之間、壓縮機(jī)(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(xì)管(4)之間、毛細(xì)管(4)與干燥過(guò)濾器(8)之間、干燥過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾器(8)和室內(nèi)換熱器(3)之間,蓄能換熱器(7)的進(jìn)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(jìn)總管(7-2)設(shè)置在第一截止閥(9)與毛細(xì)管(4)之間,蓄能換熱器(7)的進(jìn)出總管(7-1)和出進(jìn)總管(7-2)均與設(shè)置在干燥過(guò)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(jìn)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(guò)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(hù)管槽(7-7)、內(nèi)護(hù)管槽(7-8)、進(jìn)出總管(7-1) 和出進(jìn)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(zhǎng)度方向開(kāi)有外長(zhǎng)孔(7-9),內(nèi)套管(7-4)的管壁上與外套管(7-3)的外長(zhǎng)孔(7-9)相對(duì)應(yīng)位置處開(kāi)有內(nèi)長(zhǎng)孔 (7-10),所述外護(hù)管槽(7-7)的槽口對(duì)應(yīng)設(shè)置在外套管(7-3)的外長(zhǎng)孔(7-9) 處,外護(hù)管槽(7-7)的兩個(gè)端面與外套管(7-3)的外壁固接,所述內(nèi)護(hù)管 槽(7-8)的槽口對(duì)應(yīng)設(shè)置在內(nèi)套管(7-4)的內(nèi)長(zhǎng)孔(7-10)處,內(nèi)護(hù)管槽(7-8) 的兩個(gè)端面與內(nèi)套管(7-4)的內(nèi)壁固接,外盤管(7-5)的進(jìn)出口端穿過(guò)外套管(7-3)的外長(zhǎng)孔(7-9)和外護(hù)管槽(7-7)露在外面,內(nèi)盤管(7-6)的 進(jìn)出口端穿過(guò)內(nèi)套管(7-4)的內(nèi)長(zhǎng)孔(7-10)和內(nèi)護(hù)管槽(7-8)露在外面, 外盤管(7-5)的出進(jìn)口端和內(nèi)盤管(7-6)的出進(jìn)口端均露在外面,外盤管(7-5)的進(jìn)出口端和內(nèi)盤管(7-6)的進(jìn)出口端并聯(lián)后與進(jìn)出總管(7-1)的 一端連接,外盤管(7-5)的出進(jìn)口端和內(nèi)盤管(7-6)的出進(jìn)口端并聯(lián)后與 出進(jìn)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(gè)管板(7-13)、進(jìn)出總管(7-1)和出進(jìn)總管(7-2)組成;兩個(gè)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(gè)管板(7-13)的 管孔內(nèi),進(jìn)出總管(7-1)的一端與殼體(7-11)的一端連接,出進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(duì)空氣源熱泵機(jī)組采用現(xiàn)有的除霜方式除霜時(shí),由于除霜過(guò)程中無(wú)低位熱量來(lái)源,導(dǎo)致除霜能量來(lái)源不足,除霜時(shí)間較長(zhǎng)問(wèn)題。壓縮機(jī)與四通換向閥之間、壓縮機(jī)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(xì)管之間、毛細(xì)管與干燥過(guò)濾器之間、干燥過(guò)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(guò)管路連接,蓄能換熱器設(shè)置在干燥過(guò)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(guò)冷卻和相變材料利用制冷劑余熱蓄熱,改善了機(jī)組性能,實(shí)現(xiàn)了能量的時(shí)空轉(zhuǎn)移,為除霜提供了充足的低位熱源。
      文檔編號(hào)F28D20/02GK101413744SQ200810209519
      公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)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(qiáng), 董建鍇, 馬最良 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)
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