基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法，在热泵循环系统冷凝器后串联加装一个相变储能式换热器，具体包括依次连接的风冷翅片式蒸发器，四通阀、压缩机、冷凝器、相变储能式换热器和节流阀；还包括循环水泵、外风机和控制单元，控制单元包括控制器、第一感温探头、第二感温探头和第三感温探头，控制器通过导线分别与第一感温探头、第二感温探头、第三感温探头、循环水泵和外风机电性连接。通过上述方式，本发明专利技术相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法采用制冷剂系统相变储能除霜技术，由于相变温度点稳定、蓄热量大，可以解决空气源热泵除霜所带来的供热不稳定及效率下降等问题。来的供热不稳定及效率下降等问题。来的供热不稳定及效率下降等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法


[0001]本专利技术涉及相变储能和空气源
，特别是涉及一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法。

技术介绍

[0002]空气源热泵制热由于其高能效比、安装使用方便等特点，是最具普适性的一种供热节能技术，受到了广泛应用。
[0003]但空气源热泵制热效率受环境气温的影响很大，当环境温度较低时，空气源热泵制热量和制热效率会下降；尤其是当室外管翅式蒸发器翅片表面温度低于0℃时，翅片表面结霜，使得空气源热泵制热性能急剧下降，这大大限制了空气源热泵的使用。
[0004]目前，空气源热泵都采用热气冲霜，目前被证明最可靠的空气源热泵除霜技术为采用四通阀切换，将制热工况转换为制冷工况，原冷凝器切换为蒸发器，室外管翅式蒸发器切换为冷凝器，制冷剂工质在室外管翅式蒸发器（冷凝器）中冷凝放热除霜。
[0005]即通过四通换向阀改变制冷剂的流向进入制冷工况，让压缩机排出的热蒸汽直接进入管翅式换热器以除去翅片表面霜层。但在除霜过程中需消耗原制取的热量及增加压缩机做功，带来的后果是：制热过程不稳定，制热能效比急剧下降。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法，采用制冷剂系统相变储能除霜技术，由于相变温度点稳定、蓄热量大，可以解决空气源热泵除霜所带来的供热不稳定及效率下降等问题，具有应用意义，并具有广阔的市场前景。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，包括：风冷翅片式蒸发器，四通阀、压缩机、冷凝器、相变储能式换热器和节流阀，风冷翅片式蒸发器的输出端连接四通阀的第一输入端，四通阀的第一输出端连接压缩机的输入端，压缩机的输出端连接四通阀的第二输入端，四通阀的第二输出端连接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端连接相变储能式换热器的输入端，相变储能式换热器的输出端连接节流阀的输入端，节流阀的输出端连接风冷翅片式蒸发器的输入端。
[0008]在本专利技术一个较佳实施例中，所述相变储能式换热器为相变储能板式热交换器或单换热介质相变储能管翅式热交换器。
[0009]在本专利技术一个较佳实施例中，所述相变储能板式热交换器包括相变储能材料仓、制冷剂通道、相变储能材料、制冷剂、相变储能材料集管、制冷剂分管和制冷剂集管，所述相变储能材料仓和制冷剂通道一一间隔布置，所述相变储能材料仓上方设有相变储能材料集管，众多相变储能材料仓通过相变储能材料集管连通，所述制冷剂走制冷剂通道，所述制冷剂和相变储能材料仓通过换热板隔离。
[0010]在本专利技术一个较佳实施例中，所述制冷剂分管和制冷剂集管的布置方向与制冷剂通道的布置方向相互垂直，多个制冷剂通道通过制冷剂分管和制冷剂集管连通。
[0011]在本专利技术一个较佳实施例中，所述制冷剂通过制冷剂分管走制冷剂通道，当制冷剂温度大于相变储能材料相变温度时，相变储能材料融化吸热；当制冷剂温度小于相变储能材料相变温度时，相变储能材料结晶放热。
[0012]在本专利技术一个较佳实施例中，所述单换热介质相变储能管翅式热交换器包括保温箱体、制冷剂通道、相变储能材料、制冷剂、换热翅片、相变储能材料罐装口、制冷剂分管和制冷剂集管，所述变储能材料通过相变储能材料罐装口液态罐装填充到保温箱体内，所述制冷剂走制冷剂通道，制冷剂通道制成蛇形管方式，并加装换热翅片强化传热，众多制冷剂通道通过制冷剂分管和制冷剂集管连通。
[0013]在本专利技术一个较佳实施例中，所述换热翅片间隙中填充满相变储能材料，当制冷剂通道所走制冷剂温度大于相变储能材料相变温度时，相变储能材料融化吸热；当制冷剂温度小于相变储能材料相变温度时，相变储能材料结晶放热。
[0014]在本专利技术一个较佳实施例中，所述相变储能材料为有机相变储能材料、无机相变储能材料和金属及合金相变储能材料，有机相变储能材料包括石蜡和非石蜡有机相变储能材料，无机相变储能材料包括水合盐、共晶盐和熔盐。
[0015]在本专利技术一个较佳实施例中，还包括循环水泵、外风机和控制单元，控制单元包括控制器、第一感温探头、第二感温探头和第三感温探头，第一感温探头放置在室外，第二感温探头连接在风冷翅片式蒸发器的翅片上，第三感温探头连接在冷凝器的水路出口上，控制器通过导线分别与第一感温探头、第二感温探头、第三感温探头、循环水泵和外风机电性连接。
[0016]为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵控制方法，包括所述的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，包括如下运行模式：制热模式和除霜模式：一、制热模式：当T3‑
T0＜ΔT1（其中T0为设定出水温度，ΔT1为热泵设定的启动温差）时，开启循环水泵和外风机，延时启动压缩机，空气源热泵正常供热；当T3‑
T0＞ΔT2（其中ΔT2为热泵设定的停机温差）时，关闭压缩机，延时关闭循环水泵和外风机，空气源热泵停止供热；二、除霜模式：当T1‑
T2＞ΔT3（其中ΔT3为热泵设定的除霜温差）时，四通阀通电换向，关闭循环水泵和外风机，压缩机正常运转，通过提取相变储能换热器中的热量，进入除霜模式；当T2＞T
h
（其中T
h
为结束除霜模式的设定温度）时，四通阀断电换向，开启循环水泵和外风机，进入正常制热模式。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法由于相变温度恒定带来蒸发温度稳定，除霜工况稳定，除霜快、效果好；由于除霜过程中不用抽取原冷凝器供热介质中热量，供热质量明显改善；相变储能换热器储能过程冷却输出冷凝器高温高压制冷剂液体，提高了经节流阀节流后制冷剂汽液两相中液相比重，改善热泵循环效率；在除霜工况转化为正常制热工况后，相变储能换热器的存在，增加冷凝器
冷凝换热面积，能快速吸收高蒸发温度所带来的额外制热量，使得热泵制热循环快速趋于稳定；将相变储能换热器串联在冷凝器后面，在正常制热工况，制冷剂液体经过相变储能换热器，增加流动阻力有限，对热泵效率影响可以忽略不计。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵一较佳实施例的结构示意图；图2是本专利技术的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵中相变储能板式热交换器一较佳实施例的结构示意图；图3是图2的侧视图；图4是本专利技术的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵中单换热介质相变储能管翅式热交换器一较佳实施例的结构示意图；图5是图4的侧视图；图6是本专利技术的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵控制原理一较佳实施例的结构示意图；附图中各部件的标记如下：1、风冷翅片式蒸发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，其特征在于，包括：风冷翅片式蒸发器，四通阀、压缩机、冷凝器、相变储能式换热器和节流阀，风冷翅片式蒸发器的输出端连接四通阀的第一输入端，四通阀的第一输出端连接压缩机的输入端，压缩机的输出端连接四通阀的第二输入端，四通阀的第二输出端连接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端连接相变储能式换热器的输入端，相变储能式换热器的输出端连接节流阀的输入端，节流阀的输出端连接风冷翅片式蒸发器的输入端。2.根据权利要求1所述的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，其特征在于，所述相变储能式换热器为相变储能板式热交换器或单换热介质相变储能管翅式热交换器。3.根据权利要求2所述的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，其特征在于，所述相变储能板式热交换器包括相变储能材料仓、制冷剂通道、相变储能材料、制冷剂、相变储能材料集管、制冷剂分管和制冷剂集管，所述相变储能材料仓和制冷剂通道一一间隔布置，所述相变储能材料仓上方设有相变储能材料集管，众多相变储能材料仓通过相变储能材料集管连通，所述制冷剂走制冷剂通道，所述制冷剂和相变储能材料仓通过换热板隔离。4.根据权利要求3所述的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，其特征在于，所述制冷剂分管和制冷剂集管的布置方向与制冷剂通道的布置方向相互垂直，多个制冷剂通道通过制冷剂分管和制冷剂集管连通。5.根据权利要求4所述的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，其特征在于，所述制冷剂通过制冷剂分管走制冷剂通道，当制冷剂温度大于相变储能材料相变温度时，相变储能材料融化吸热；当制冷剂温度小于相变储能材料相变温度时，相变储能材料结晶放热。6.根据权利要求2所述的基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，其特征在于，所述单换热介质相变储能管翅式热交换器包括保温箱体、制冷剂通道、相变储能材料、制冷剂、换热翅片、相变储能材料罐装口、制冷剂分管和制冷剂集管，所述变储能材料通过相变储能材料罐装口液态罐装填充到保温箱体内，所述制冷剂走制冷剂通道，制冷剂通道制成蛇形管方式，并加装换热翅片强化传热，众多制冷剂通道通过制...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋绿林，
申请(专利权)人：常州海卡太阳能热泵有限公司，
类型：发明
国别省市：