专利名称：具有过冷作用的空气源热泵相变蓄能除霜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气源热泵相变蓄能除霜系统。
背景技术：
空气源热泵作为一种节能环保的供热方式，受到越来越多的关注。但在运 行过程中，机组室外换热器部分存在结霜现象。霜层的存在严重影响了机组的 供热性能。因此需要及时将霜层除去。如何实现及时有效的除霜成为一个亟待 研究的问题。现有除霜方式很多，但都存在不同程度的问题，总结起来主要有 以下几个问题1、自然除霜方式，除霜时需要中断压縮机运行，要求室外空 气温度高于2 3。C时才可运行，局限性大。2、电热除霜方式，所消耗的是高 品质电能，能量利用不合理，除霜费用高。3、水力除霜方式，需要设置水系 统，且除霜结束时湿气大，容易加速再次结霜。4、热气旁通除霜方式，除霜 能量来自压縮机的高温排气，除霜时间长，吸气过热度低，危机压縮机的安全 (摘自石文星,李先庭，邵双全.房间空调器热气旁通法除霜分析及实验研究 [J]，制冷学报，2000,2:29 35.)。 5、逆循环除霜方式，是目前普遍采用的除 霜方式。除霜热量来自压缩机输入功率和房间取热，除霜能量来源不足，除霜 时间较长，室内舒适度差(摘自黄东,袁秀玲.风冷热泵冷热水机组热气旁通 除霜与逆循环除霜性能对比[J]，西安交通大学学报，2006,5:539 543.)。 6、 相变蓄能逆循环除霜方式，此方式存在除霜起始阶段压縮机吸气过热、制冷剂 流量偏小，系统运行不稳定的问题，如公开号为CN 1687297A
公开日为2005 年10月26日、名称为"蓄能相变材料及使用该材料的蓄能式空气源热泵除霜系 统"的发明专利申请就存在上述问题。
综上，空气源热泵机组采用现有的除霜方式除霜时，由于除霜过程中无低 位热量来源，导致除霜能量来源不足，除霜时间较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有过冷作用的空气源热泵相变蓄能除霜系统， 以解决空气源热泵机组采用现有的除霜方式除霜时，由于除霜过程中无低位热 量来源，导致除霜能量来源不足，除霜时间较长的问题。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明的系统包括压縮 机、四通换向阀、室内换热器、毛细管、室外换热器、气液分离器和干燥过 滤器；所述压縮机的输出端与四通换向阀的第一阀口之间、压縮机的输入端与 气液分离器的输出端之间、气液分离器的输入端与四通换向阀的第三阀口之 间、四通换向阀的第四阀口与室外换热器之间、室外换热器与毛细管之间、毛 细管与干燥过滤器之间、干燥过滤器与室内换热器之间及室内换热器与四通换 向阀的第二阀口之间均分别通过管路连接；所述系统还包括蓄能换热器、第一 截止阀和第二截止阀；所述第一截止阀设置在干燥过滤器与室内换热器之间的 管路上，所述蓄能换热器设置在干燥过滤器和室内换热器之间，蓄能换热器的 进出总管设置在第一截止阀与室内换热器之间，蓄能换热器的出进总管设置在 第一截止阀与毛细管之间，蓄能换热器的进出总管和出进总管均与设置在干'燥 过滤器和室内换热器之间的管路连接，蓄能换热器的进出总管上设置有第二截 止阀。
本发明具有以下有益效果 一、本发明相对常规热泵系统，仅增加一个蓄 能换热器和相变材料，因此系统结构简单、设计合理、成本低。二、本发明完 成了供热状态下的余热蓄热，实现了能量的时空转移，为除霜提供了充足的低 位热源。三、在热泵供热状态下，蓄能换热器利用室内换热器出口的高温液态 制冷剂的温降蓄热，完成蓄热的同时对制冷剂进行了过冷却，从而提高了系统 性能。四、在热泵除霜状态下，由蓄能换热器提供除霜低位热量，不从室内环 境取热，提高了室内环境的舒适度。五、在除霜起始阶段，通过蓄能换热器和 室内换热器的双重作用，可以将压縮机的吸气温度和过热度保持在一个合理的 水平，保证了制冷剂的质量流量，改善了除霜过程的系统性能。
图1是本发明的整体结构示意图，图2是具体实施方式
二的主视剖视图， 图3是图2的A-A剖视图，图4是具体实施方式
三的主视剖视图，图5是图4 的B-B剖视图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式的系统包括压縮 机l、四通换向阀2、室内换热器3、毛细管4、室外换热器5、气液分离器6 和干燥过滤器8;所述压缩机1的输出端与四通换向阀2的第一阀口 2-1之间、压縮机1的输入端与气液分离器6的输出端之间、气液分离器6的输入端与四 通换向阀2的第三阀口 2-3之间、四通换向阀2的第四阀口 2-4与室外换热器 5之间、室外换热器5与毛细管4之间、毛细管4与干燥过滤器8之间、干燥 过滤器8与室内换热器3之间及室内换热器3与四通换向阀2的第二阀口 2-2 之间均分别通过管路连接；所述系统还包括蓄能换热器7、第一截止阀9和第 二截止阀10;所述第一截止阀9设置在干燥过滤器8与室内换热器3之间的 管路上，所述蓄能换热器7设置在干燥过滤器8和室内换热器3之间，蓄能换 热器7的进出总管7-1设置在第一截止阀9与室内换热器3之间，蓄能换热器 7的出进总管7-2设置在第一截止阀9与毛细管4之间，蓄能换热器7的进出 总管7-1和出进总管7-2均与设置在干燥过滤器8和室内换热器3之间的管路 连接，蓄能换热器7的进出总管7-1上设置有第二截止阀10。
具体实施方式
二结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的蓄能换 热器7由外套管7-3、内套管7-4、外盘管7-5、内盘管7-6、外护管槽7-7、内 护管槽7-8、进出总管7-1和出进总管7-2组成；所述外套管7-3和内套管7-4 相套在一起，内盘管7-6设置在外套管7-3和内套管7-4之间且套装在内套管 7-4上，外盘管7-5设置在内盘管7-6与外套管7-3之间且套装在内盘管7-6上， 外套管7-3的管壁上沿长度方向开有外长孔7-9，内套管7-4的管壁上与外套 管7-3的外长孔7-9相对应位置处开有内长孔7-10，所述外护管槽7-7的槽口 对应设置在外套管7-3的外长孔7-9处，外护管槽7-7的两个端面与外套管7-3 的外壁固接，所述内护管槽7-8的槽口对应设置在内套管7-4的内长孔7-10 处，内护管槽7-8的两个端面与内套管7-4的内壁固接，外盘管7-5的进出口 端穿过外套管7-3的外长孔7-9和外护管槽7-7露在外面，内盘管7-6的进出 口端穿过内套管7-4的内长孔7-10和内护管槽7-8露在外面，外盘管7-5的出 进口端和内盘管7-6的出进口端均露在外面，外盘管7-5的进出口端和内盘管 7-6的进出口端并联后与进出总管7-1的一端连接，外盘管7-5的出进口端和 内盘管7-6的出进口端并联后与出进总管7-2的一端连接，外套管7-3和外盘 管7-5之间、外盘管7-5和内盘管7-6之间及内盘管7-6和内套管7-4之间设 置相变材料。如此设置，具有阻力小、体积小、换热效率高的优点。其它组成 及连接关系与具体实施方式
一相同。
本实施方式中的相变材料按照重量份由100份的CaCl2，6H20、 2份的SrCl2.6H20和2份的Ba(OH)2组成，用来消除CaCl2'6H20在相变过程中的过 冷和分层现象；或者以正十八烷作为相变材料，正十八垸的潜热能为 241.2kJ/kg，熔点(相转变温度点)为28 3(TC或者以癸酸作为相变材料，癸 酸的潜热能为152 kJ/kg，固液相变温度为30.1°C。采用有机相变材料，可以 减小对系统的腐蚀。
具体实施方式
三结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的蓄能换 热器7由壳体7-11、换热管束7-12、两个管板7-13、进出总管7-1和出进总管 7-2组成；两个管板7-13均固装在壳体7-11内，换热管束7-12设置在壳体7-11 内，换热管束7-12的两端固装在两个管板7-13的管孔内，进出总管7-l的一 端与壳体7-11的一端连接，出进总管7-2的一端与壳体7-11的另一端连接， 壳体7-11的上端面靠近进出总管7-1的一端设有相变材料注入口 7-14，壳体 7-11的下端面靠近进出总管7-l的一端设有相变材料排出口 7-15。如此设置， 具有结构简单、容易加工制造的优点。其它组成及连接关系与具体实施方式
一 相同。
本实施方式中的相变材料按照重量份由100份的CaCl2，6H20、 2份的 SrCl2'6H20和2份的Ba(OH)2组成，用来消除CaCl2.6H20在相变过程中的过 冷和分层现象；或者以正十八垸作为相变材料，正十八烷的潜热能为 241.2kJ/kg，熔点(相转变温度点)为28 30'C或者以癸酸作为相变材料，癸 酸的潜热能为152 kJ/kg，固液相变温度为30.1°C。采用有机相变材料，可以 减小对系统的腐蚀。
当热泵处于供热状态时，由压缩机1排出的高温高压气态制冷剂首先在室 内换热器3内进行相变放热，变成高温高压的液态制冷剂。之后流经蓄能换热 器7,此时蓄能换热器7中的相变材料处于固体状态，高温液态制冷剂流过之 后，相变材料发生相变，由固态变为液态。在相变材料完成相变蓄热的同时， 液态制冷剂温度进一步降低，实现了过冷。过冷后的制冷剂经毛细管4节流后 变为低温低压的液态制冷剂，之后在室外换热器5进行蒸发，变为低温低压气 态制冷剂后回到压缩机1，从而完成了一个循环过程。
当热泵处于除霜状态时，由压縮机1排出的高温高压气态制冷剂首先在室 外换热器5放热除霜，变为高温高压液态制冷剂，经过毛细管4节流后，在蓄 能换热器7中吸取相变材料的热量，变为低压气态制冷剂。之后依次流经室内换热器3和气液分离器6，最后回到压縮机1中。
先流经蓄能换热器7、后流经室内换热器3的流程设计， 一方面可以保证 除霜低位热量主要来自蓄能换热器7，提高了室内换热器3所在房间的环境舒 适度；另一方面保证了除霜起始阶段，经蓄能换热器7加热的气态制冷，在室 内换热器3中有一个温度调节过程，可以保证回到压縮机1的气态制冷剂过热 度不至于过高。
权利要求
1、一种具有过冷作用的空气源热泵相变蓄能除霜系统，所述系统包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内换热器(3)、毛细管(4)、室外换热器(5)、气液分离器(6)和干燥过滤器(8)；所述压缩机(1)的输出端与四通换向阀(2)的第一阀口(2-1)之间、压缩机(1)的输入端与气液分离器(6)的输出端之间、气液分离器(6)的输入端与四通换向阀(2)的第三阀口(2-3)之间、四通换向阀(2)的第四阀口(2-4)与室外换热器(5)之间、室外换热器(5)与毛细管(4)之间、毛细管(4)与干燥过滤器(8)之间、干燥过滤器(8)与室内换热器(3)之间及室内换热器(3)与四通换向阀(2)的第二阀口(2-2)之间均分别通过管路连接；其特征在于所述系统还包括蓄能换热器(7)、第一截止阀(9)和第二截止阀(10)；所述第一截止阀(9)设置在干燥过滤器(8)与室内换热器(3)之间的管路上，所述蓄能换热器(7)设置在干燥过滤器(8)和室内换热器(3)之间，蓄能换热器(7)的进出总管(7-1)设置在第一截止阀(9)与室内换热器(3)之间，蓄能换热器(7)的出进总管(7-2)设置在第一截止阀(9)与毛细管(4)之间，蓄能换热器(7)的进出总管(7-1)和出进总管(7-2)均与设置在干燥过滤器(8)和室内换热器(3)之间的管路连接，蓄能换热器(7)的进出总管(7-1)上设置有第二截止阀(10)。
2、 根据权利要求1所述的具有过冷作用的空气源热泵相变蓄能除霜系 统，其特征在于所述蓄能换热器(7)由外套管(7-3)、内套管(7-4)、外 盘管(7-5)、内盘管(7-6)、外护管槽(7-7)、内护管槽(7-8)、进出总管(7-1) 和出进总管(7-2)组成；所述外套管(7-3)和内套管(7-4)相套在一起， 内盘管(7-6)设置在外套管(7-3)和内套管(7-4)之间且套装在内套管(7-4) 上，外盘管(7-5)设置在内盘管(7-6)与外套管(7-3)之间且套装在内盘 管(7-6)上，外套管(7-3)的管壁上沿长度方向开有外长孔(7-9)，内套管(7-4)的管壁上与外套管(7-3)的外长孔(7-9)相对应位置处开有内长孔 (7-10)，所述外护管槽(7-7)的槽口对应设置在外套管(7-3)的外长孔(7-9) 处，外护管槽(7-7)的两个端面与外套管(7-3)的外壁固接，所述内护管 槽(7-8)的槽口对应设置在内套管(7-4)的内长孔(7-10)处，内护管槽(7-8) 的两个端面与内套管(7-4)的内壁固接，外盘管(7-5)的进出口端穿过外套管(7-3)的外长孔(7-9)和外护管槽(7-7)露在外面，内盘管(7-6)的 进出口端穿过内套管(7-4)的内长孔(7-10)和内护管槽(7-8)露在外面, 外盘管(7-5)的出进口端和内盘管(7-6)的出进口端均露在外面，外盘管(7-5)的进出口端和内盘管(7-6)的进出口端并联后与进出总管(7-1)的 一端连接，外盘管(7-5)的出进口端和内盘管(7-6)的出进口端并联后与 出进总管(7-2)的一端连接。
3、根据权利要求l所述的，其特征在于所述蓄能换热器(7)由壳体(7-11)、换热管束(7-12)、两个管板(7-13)、进出总管(7-1)和出进总管(7-2)组成；两个管板(7-13)均固装在壳体(7-11)内，换热管束(7-12) 设置在壳体(7-11)内，换热管束(7-12)的两端固装在两个管板(7-13)的 管孔内，进出总管(7-1)的一端与壳体(7-11)的一端连接，出进总管(7-2) 的一端与壳体(7-11)的另一端连接，壳体(7-11)的上端面靠近进出总管(7-1)的一端设有相变材料注入口 (7-14)，壳体(7-11)的下端面靠近进出 总管(7-1)的一端设有相变材料排出口 (7-15)。
全文摘要
具有过冷作用的空气源热泵相变蓄能除霜系统，它涉及一种空气源热泵相变蓄能除霜系统。真对空气源热泵机组采用现有的除霜方式除霜时，由于除霜过程中无低位热量来源，导致除霜能量来源不足，除霜时间较长问题。压缩机与四通换向阀之间、压缩机与气液分离器之间、气液分离器与四通换向阀之间、四通换向阀与室外换热器之间、室外换热器与毛细管之间、毛细管与干燥过滤器之间、干燥过滤器与室内换热器之间及室内换热器与四通换向阀之间分别通过管路连接，蓄能换热器设置在干燥过滤器与室内换热器之间的管路上。本发明完成了供热状态下制冷剂过冷却和相变材料利用制冷剂余热蓄热，改善了机组性能，实现了能量的时空转移，为除霜提供了充足的低位热源。
文档编号F28D20/02GK101413744SQ200810209519
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者杨 姚, 姜益强, 董建锴, 马最良 申请人:哈尔滨工业大学