箱翅式低溫蓄熱換熱器及含該換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法
【專利摘要】箱翅式低溫蓄熱換熱器及含該換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，它涉及一種換熱器及含該換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有蓄能型熱泵集成系統(tǒng)在系統(tǒng)、設(shè)備、方法中存在的蓄能器體積大、換熱效率較難提高、受蓄能材料性質(zhì)約束、冷/熱量雙向利用不均衡、太陽能熱利用存在矛盾、運(yùn)行策略有待優(yōu)化的問題。裝置：換熱本體兩側(cè)分別安裝封頭，封頭內(nèi)設(shè)有一個(gè)均流板，換熱本體包括多組換熱組件，多組換熱組件依次安裝。方法：本發(fā)明的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法根據(jù)不同的條件有以下六種運(yùn)行方法：空氣源熱泵制冷模式，太陽能蓄熱模式、蓄熱器供熱模式、太陽能輔助蓄熱器供熱模式、空氣源熱泵制熱模式和蓄熱器除霜模式。本發(fā)明用于空調(diào)熱泵系統(tǒng)節(jié)能。
【專利說明】箱翅式低溫蓄熱換熱器及含該換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱泵機(jī)組及其運(yùn)行方法，具體涉及一種箱翅式低溫蓄熱換熱器及含該換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，屬于熱泵空調(diào)節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，空氣源熱泵已在各個(gè)地區(qū)廣泛應(yīng)用，但在北方寒冷氣候區(qū)存在制熱效率低的問題，在室外相對(duì)濕度較大的地區(qū)還存在熱泵循環(huán)室外換熱器結(jié)霜的問題。雖然出現(xiàn)了大量結(jié)合不同領(lǐng)域技術(shù)的空氣源熱泵集成系統(tǒng)，然多數(shù)集成系統(tǒng)仍處于設(shè)想階段，只將不同的技術(shù)機(jī)械疊加，未能揚(yáng)長(zhǎng)避短，理性組合。集成太陽能、空氣能和套管蓄能的多源熱泵技術(shù)綜合利用了各種節(jié)能措施，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)機(jī)器的全年多模式運(yùn)行。但其缺點(diǎn)也是明顯的:I)套管型蓄能器金屬耗量大、占用空間大；2)套管型結(jié)構(gòu)深受蓄能材料熱物理性質(zhì)的影響，例如導(dǎo)熱性能、熱膨脹性等；3)冷量、熱量雙向利用的不均衡性(蓄能器容量按蓄冷和蓄熱要求設(shè)計(jì)差異大)；4)太陽能直接/間接熱利用的集熱設(shè)備和面積差異大；5)套管型蓄能器單獨(dú)供熱的能效較難提高；6)套管型蓄能器聯(lián)合空氣源熱泵供熱的技術(shù)仍未成熟、制熱效率不穩(wěn)定等。另外，伴隨傳統(tǒng)制冷劑的逐步淘汰，選擇高效的新型環(huán)保制冷劑也是需要考慮的問題。本發(fā)明的目的正是解決上述問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有套管式蓄能型多源熱泵集成系統(tǒng)在系統(tǒng)、設(shè)備、方法中存在的蓄能器體積大、換熱效率較難提高、受蓄能材料性質(zhì)約束、冷/熱量雙向利用不均衡、太陽能熱利用存在矛盾、運(yùn)行策略有待優(yōu)化的問題。進(jìn)而提供一種箱翅式低溫蓄熱換熱器及含該換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的箱翅式低溫蓄熱換熱器包括換熱本體、制冷劑出口管、制冷劑入口管、太陽能熱水出口管、太陽能熱水入口管、多個(gè)均流板和多個(gè)封頭，換熱本體的上部?jī)蓚?cè)和下部?jī)蓚?cè)分別安裝有一個(gè)封頭，每個(gè)封頭內(nèi)設(shè)有一個(gè)均流板，制冷劑出口管與換熱本體的上部一側(cè)的封頭連接，制冷劑入口管與換熱本體下部另一側(cè)的封頭連接，太陽能熱水出口管與換熱本體的上部另一側(cè)的封頭連接，太陽能熱水入口管與換熱本體下部一側(cè)的封頭連接，所述換熱本體包括多組換熱組件，多組換熱組件依次安裝，每組換熱組件均包括換熱通道、兩個(gè)封條、兩個(gè)蓄熱箱和兩組導(dǎo)流板，兩個(gè)蓄熱箱分別安裝在換熱通道的上下兩端，兩個(gè)封條分別安裝在換熱通道的左右兩端，兩組導(dǎo)流板分別安裝在換熱通道的前后兩端，所述兩個(gè)蓄熱箱中的每個(gè)蓄熱箱均包括兩個(gè)導(dǎo)熱板、四個(gè)密封板和多個(gè)交叉肋片，兩個(gè)導(dǎo)熱板上下設(shè)置，多個(gè)交叉肋片依次等距離固定排布在兩個(gè)導(dǎo)熱板之間，四個(gè)密封板圍設(shè)在兩個(gè)導(dǎo)熱板的四周，蓄熱箱內(nèi)的兩個(gè)導(dǎo)熱板、四個(gè)密封板和多個(gè)交叉肋片之間的空間為相變材料填充空間，所述交叉肋片的高度為密封板高度的90% -96%，換熱通道為方波換熱通道或交錯(cuò)方波換熱通道。
[0006]所述封頭與換熱本體之間密封連接。
[0007]所述換熱通道在使用時(shí)，能夠作為制冷劑換熱通道或太陽能熱水換熱通道，分別與導(dǎo)流板密封連接，所述封條與換熱通道及蓄熱箱密封連接。
[0008]所述換熱本體中的換熱通道排布為:外側(cè)布置太陽能熱水通道，內(nèi)側(cè)布置制冷劑通道，冷段總通道數(shù)較熱段總通道數(shù)少I。
[0009]所述蓄熱箱內(nèi)的蓄熱材料為有機(jī)定形相變蓄熱粉末，這是一種以無機(jī)材料作為支撐形成微孔并吸附石蠟的定形蓄熱粉末，該材料的優(yōu)點(diǎn)是相變過程無體積變化、無表觀形態(tài)變化、性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能較好、蓄熱密度較高。
[0010]所述換熱通道的結(jié)構(gòu)為交錯(cuò)通道，換熱通道的方波波段寬度與高度相等。
[0011]所述太陽能熱水與制冷劑流動(dòng)方向一致。
[0012]本發(fā)明中含該換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法分為以下六種方法實(shí)現(xiàn)運(yùn)行:
[0013](I)空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0014]步驟一:開啟第四電磁閥，關(guān)閉第一電磁閥和第三電磁閥:
[0015]步驟二:系統(tǒng)制冷劑的循環(huán):
[0016]制冷劑為R32，壓縮機(jī)的排氣進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥的第一通，然后經(jīng)電動(dòng)四通換向閥的第二通進(jìn)入室外側(cè)翅片管式空氣換熱器內(nèi)，通過正向單向閥依次經(jīng)過第四電磁閥、毛細(xì)管和室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器，再依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥的第三通、第四通，最后依次經(jīng)過正向單向閥和氣液分離器，回到壓縮機(jī)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供冷，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行；
[0017]步驟三:當(dāng)室外高溫導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高時(shí)的制冷:
[0018]開啟第二電磁閥和第五電磁閥，此時(shí)一部分制冷劑在第四電磁閥前被旁通，制冷劑經(jīng)過第二電磁閥依次進(jìn)入毛細(xì)管、閃發(fā)器和第五電磁閥經(jīng)過蒸汽噴口噴入壓縮機(jī)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供冷，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行。
[0019](2)太陽能蓄熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0020]步驟一:壓縮機(jī)停車，關(guān)閉第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥和第五電磁閥；
[0021]步驟二:太陽能熱水循環(huán)泵運(yùn)行，系統(tǒng)太陽能熱水循環(huán)為:
[0022]太陽能熱水循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)太陽能熱水進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器中的太陽能熱水導(dǎo)流板，經(jīng)過太陽能熱水換熱通道，將部分低位太陽熱能傳遞給蓄熱箱內(nèi)的有機(jī)相變蓄熱粉末，再經(jīng)太陽能熱水導(dǎo)流板引出后進(jìn)入太陽能平板集熱器中被再次加熱，之后太陽能平板集熱器中的熱水再次進(jìn)入太陽能熱水循環(huán)泵，完成一個(gè)太陽能熱水循環(huán)；
[0023]步驟三:太陽能熱水的低位熱能被儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器中的蓄熱箱內(nèi)備用，機(jī)組至此完成了太陽能蓄熱模式下的運(yùn)行。
[0024](3)蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0025]步驟一:開啟第三電磁閥，關(guān)閉第一電磁閥和第四電磁閥；
[0026]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0027]制冷劑為R32，制冷劑由壓縮機(jī)的排氣口依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥的第一通和第三通、室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器、正向單向閥、第三電磁閥、電子膨脹閥及節(jié)流孔板，進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器的制冷劑導(dǎo)流板，通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板流出緊湊式低溫蓄熱器，之后依次經(jīng)過正向單向閥和氣液分離器，回到壓縮機(jī)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供熱，至此，機(jī)組完成蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行；
[0028]步驟三:當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)，開啟第二電磁閥和第五電磁閥，此時(shí)一部分制冷劑在第三電磁閥前被旁通:制冷劑依次流過第二電磁閥、毛細(xì)管、閃發(fā)器及第五電磁閥，經(jīng)蒸汽噴口噴入壓縮機(jī)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供熱，至此，機(jī)組完成蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行。
[0029](4)太陽能輔助蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0030]步驟一:開啟第三電磁閥，關(guān)閉第一電磁閥、第二電磁閥、第四電磁閥和第五電磁閥；
[0031]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0032]制冷劑為R32，制冷劑通過壓縮機(jī)進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥的第一通和第三通，依次經(jīng)過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器、正向單向閥、第三電磁閥、電子膨脹閥及節(jié)流孔板進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器的制冷劑導(dǎo)流板，通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板流出緊湊式低溫蓄熱器，最后依次經(jīng)過正向單向閥及氣液分離器回到壓縮機(jī)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供熱，至此完成一個(gè)制冷劑循環(huán)；
[0033]步驟三:太陽能熱水循環(huán)過程為:
[0034]太陽能熱水循環(huán)泵運(yùn)行，太陽能熱水由太陽能熱水循環(huán)泵進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器的太陽能熱水導(dǎo)流板，經(jīng)過太陽能熱水換熱通道，將低位太陽熱能傳遞給蓄熱箱內(nèi)的有機(jī)相變蓄熱粉末，再經(jīng)太陽能熱水導(dǎo)流板引出，回到太陽能平板集熱器被再次加熱，之后太陽能平板集熱器中的熱水再次進(jìn)入太陽能熱水循環(huán)泵，完成一個(gè)太陽能熱水循環(huán)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供熱，同時(shí)在緊湊式低溫蓄熱器中的蓄熱箱內(nèi)儲(chǔ)存低位熱能備用，至此，機(jī)組完成太陽能輔助蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行。
[0035](5)空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0036]步驟一:開啟第一電磁閥，關(guān)閉第三電磁閥和第四電磁閥；
[0037]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0038]制冷劑為R32，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)的排氣口進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥的第一通，之后由電動(dòng)四通換向閥的第三通依次經(jīng)過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器、正向單向閥、第一電磁閥、毛細(xì)管及室外側(cè)翅片管式空氣換熱器，最后經(jīng)電動(dòng)四通換向閥的第二通和第四通，依次流過正向單向閥及氣液分離器回到壓縮機(jī)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供熱，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行；
[0039]步驟三:當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)，開啟第二電磁閥和第五電磁閥，此時(shí)一部分制冷劑在電磁閥前被旁通:制冷劑依次經(jīng)過第二電磁閥、毛細(xì)管、閃發(fā)器及第五電磁閥經(jīng)蒸汽噴口噴入壓縮機(jī)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器向用戶供熱，至此，機(jī)組完成系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)的空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行。
[0040](6)蓄熱器除霜模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0041]步驟一:開啟第三電磁閥，關(guān)閉第一電磁閥、第二電磁閥、第四電磁閥和第五電磁閥；
[0042]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0043]制冷劑為R32，制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥的第一通和第二通，之后依次通過室外側(cè)翅片管式空氣換熱器、正向單向閥、第三電磁閥、電子膨脹閥及節(jié)流孔板進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器的制冷劑導(dǎo)流板，通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板流出緊湊式低溫蓄熱器，最后依次經(jīng)過正向單向閥及氣液分離器回到壓縮機(jī)；系統(tǒng)利用儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器中的低位熱能除霜，至此，機(jī)組完成蓄熱器除霜模式下的運(yùn)行。
[0044]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0045]1、蓄能換熱器的結(jié)構(gòu)更合理?，F(xiàn)有的蓄能型熱泵中，蓄能換熱器為套管式結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是金屬耗材大、占用空間大、換熱效率較難提升。本發(fā)明的低溫蓄熱器采用緊湊的板翅式結(jié)構(gòu)，最大程度地節(jié)省了金屬耗量及占用空間；蓄熱器中的錯(cuò)排通道、打孔導(dǎo)流板、均流孔板、網(wǎng)狀交叉肋片等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)有效提高了蓄熱器內(nèi)的換熱效率；制冷劑與太陽能熱水同向流動(dòng)的設(shè)計(jì)既保證了較高的換熱效率，也保證了傳熱的穩(wěn)定性；太陽能熱水通道于外側(cè)布置，制冷劑通道于內(nèi)側(cè)布置，冷熱段通道總數(shù)的均衡設(shè)計(jì)最大程度地降低了蓄熱器內(nèi)的應(yīng)力均方差。
[0046]2、明確了蓄能材料的選擇原則。本發(fā)明選用的有機(jī)定形相變蓄熱粉末，是一種以無機(jī)材料作為支撐形成微孔并吸附石蠟的定形蓄熱粉末，其優(yōu)點(diǎn)是相變過程無體積變化、無表觀形態(tài)變化、性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能較好、蓄熱密度較高。解決了無機(jī)蓄能材料的腐蝕性、易分層、不穩(wěn)定等問題，也解決了有機(jī)固/液相變材料相變?nèi)莘e變化率大、密封難的問題。
[0047]3、選用了新型高效環(huán)保制冷劑。本發(fā)明選用的制冷劑為R32，除環(huán)保特性外，其熱工性能比R410A好，能效約高5.3%、冷量約大12.7% ;在相同冷量下R32的能效不管制冷或制熱工況均高于R410A，制冷額定負(fù)荷高10%，部分負(fù)荷高7%，制熱額定負(fù)荷高7%，部分負(fù)荷高5%。此外，R32的市場(chǎng)可獲得性好，國(guó)內(nèi)已有大量生產(chǎn)，不少氟化工企業(yè)均有產(chǎn)品，無侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，在價(jià)格上還有優(yōu)勢(shì):R32的價(jià)格僅為R410A的30%。
[0048]4、優(yōu)化了制冷劑流程。考慮R32制冷劑的自身特點(diǎn)及機(jī)組在高/低溫或結(jié)霜環(huán)境下的運(yùn)行需要，在傳統(tǒng)的蓄能型熱泵系統(tǒng)流程基礎(chǔ)上增設(shè)了蒸汽旁通，該設(shè)計(jì)可在高溫制冷工況下有效降低排氣溫度(同時(shí)冷量損失< 8% )，也可在制熱工況下有效提升系統(tǒng)的制冷劑循環(huán)流量，從而提升制熱量(制熱率可提升6%)。此外，低溫蓄熱器前電子膨脹閥與節(jié)流孔板并聯(lián)使用的設(shè)計(jì)保證了低溫蓄熱器的制冷劑供液量，增強(qiáng)了蓄熱器內(nèi)的熱流密度。
[0049]5、精選了機(jī)組的運(yùn)行模式與策略?，F(xiàn)有的套管蓄能型集成熱泵技術(shù)具備多種運(yùn)行模式，但很多模式仍未成熟，實(shí)際運(yùn)行能效不穩(wěn)定。本發(fā)明剔除了蓄熱器聯(lián)合空氣源供熱的運(yùn)行模式，增加了蓄熱器除霜模式，更符合制熱需要；剔除了蓄能器的蓄冷、供冷模式，將蓄熱材料的用量降至最低，使蓄熱材料得到充分利用，避免了冷/熱量雙向利用的不均衡；拋棄了太陽能直接熱利用的設(shè)想，基于間接熱利用匹配平板型集熱器，經(jīng)濟(jì)實(shí)用、簡(jiǎn)單方便、節(jié)省空間，也提高了太陽能的利用效率；室內(nèi)側(cè)換熱器選用翅片管式空氣換熱器，消除了二次換熱損失，簡(jiǎn)單可靠。
[0050]6、本發(fā)明的基于緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器的熱泵機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)6種運(yùn)行模式，具體介紹如下:
[0051]I)本發(fā)明的空氣源熱泵制冷模式與常規(guī)熱泵空調(diào)一致，只需將進(jìn)入低溫蓄熱器的制冷劑電磁閥關(guān)閉。
[0052]2)本發(fā)明的太陽能蓄熱模式利用日間充足的太陽能生產(chǎn)低溫?zé)崴?25?35°C)，通過太陽能熱水循環(huán)泵進(jìn)入低溫蓄熱器內(nèi)，蓄熱箱內(nèi)的定形蓄熱粉末接受并儲(chǔ)存太陽能熱水的部分能量，以備供熱之用。
[0053]3)本發(fā)明的蓄熱器供熱模式利用儲(chǔ)存在蓄熱箱內(nèi)的低位熱能，經(jīng)壓縮機(jī)提升熱能品質(zhì)后向用戶供熱。
[0054]4)本發(fā)明的太陽能輔助蓄熱器供熱模式在日間太陽能充足時(shí)一邊集熱一邊供熱，強(qiáng)化了低溫蓄熱器內(nèi)的傳熱效率，提升了制熱能效。
[0055]5)本發(fā)明的蓄熱器除霜模式利用太陽能蓄熱模式或太陽能輔助蓄熱器供熱模式之后的低位熱能進(jìn)行除霜，此時(shí)室外側(cè)翅片管式空氣換熱器作為系統(tǒng)的冷凝器，但室外風(fēng)機(jī)在除霜全程中關(guān)閉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1為本發(fā)明緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器的主視圖；圖2是圖1的側(cè)視圖；圖3是圖1的俯視圖；圖4為緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器中蓄熱本體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器中蓄熱箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器中蓄熱箱的展開圖；圖7是蓄熱箱的側(cè)視圖；圖8為蓄熱箱中交叉肋片的主視圖；圖9是圖8的側(cè)視圖；圖10是圖8的俯視圖；圖11為緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器中換熱通道的結(jié)構(gòu)不意圖；圖12為圖11的主視圖；圖13為圖11的側(cè)視圖；圖14為圖11的俯視圖；圖15為緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器中換熱通道與導(dǎo)流板的平面圖；圖16為緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器中導(dǎo)流板的主視圖；圖17為圖16的側(cè)視圖；圖18為圖16的俯視圖；圖19為緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器中封頭的主視圖；圖20是圖19的側(cè)視圖；圖21的圖19的俯視圖；圖22為封頭中均流板的主視圖；圖23為圖22的側(cè)視圖；圖24為圖22的俯視圖；圖25為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)外部示意圖；圖26為本發(fā)明熱泵機(jī)組運(yùn)行方法的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖25說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的箱翅式低溫蓄熱換熱器包括換熱本體5、制冷劑出口管2、制冷劑入口管6、太陽能熱水出口管3、太陽能熱水入口管7、多個(gè)均流板4和多個(gè)封頭1，換熱本體5的上部?jī)蓚?cè)和下部?jī)蓚?cè)分別安裝有一個(gè)封頭I，每個(gè)封頭I內(nèi)設(shè)有一個(gè)均流板4，制冷劑出口管2與換熱本體5的上部一側(cè)的封頭I連接，制冷劑入口管6與換熱本體5下部另一側(cè)的封頭I連接，太陽能熱水出口管3與換熱本體5的上部另一側(cè)的封頭I連接，太陽能熱水入口管7與換熱本體5下部一側(cè)的封頭I連接，所述換熱本體5包括多組換熱組件，多組換熱組件依次安裝，每組換熱組件均包括換熱通道5-1、兩個(gè)封條5-2、兩個(gè)蓄熱箱5-3和兩組導(dǎo)流板5-4，兩個(gè)蓄熱箱5_3分別安裝在換熱通道5-1的上下兩端，兩個(gè)封條5-2分別安裝在換熱通道5-1的左右兩端，兩組導(dǎo)流板
5-4分別安裝在換熱通道5-1的前后兩端，所述兩個(gè)蓄熱箱5-3中的每個(gè)蓄熱箱5-3均包括兩個(gè)導(dǎo)熱板5-3-1、四個(gè)密封板5-3-2和多個(gè)交叉肋片5-3-3，兩個(gè)導(dǎo)熱板5_3_1上下設(shè)置，多個(gè)交叉肋片5-3-3依次等距離固定排布在兩個(gè)導(dǎo)熱板5-3-1之間，四個(gè)密封板5-3-2圍設(shè)在兩個(gè)導(dǎo)熱板5-3-1的四周，蓄熱箱5-3內(nèi)的兩個(gè)導(dǎo)熱板5-3-1、四個(gè)密封板5-3-2和多個(gè)交叉肋片5-3-3之間的空間為相變材料填充空間。
[0058]本實(shí)施方式的緊湊式低溫蓄熱器由硬鋁制成，外貼保溫棉，所述換熱本體5中的換熱通道5-1排布為:外側(cè)布置太陽能熱水通道，內(nèi)側(cè)布置制冷劑通道，冷熱段通道交替布置；所述蓄熱箱5-3內(nèi)的蓄熱材料為有機(jī)定形相變蓄熱粉末，該材料在相變過程無體積變化、無表觀形態(tài)變化、性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能較好、蓄熱密度較高；同一蓄熱箱5中的2塊導(dǎo)熱板5-3-1應(yīng)對(duì)正布置，且交叉肋片5-3-3向內(nèi)等距交叉排布；所述換熱通道5-1的結(jié)構(gòu)為交錯(cuò)方波通道，換熱通道5-1的方波波段寬度與高度相等。
[0059]本實(shí)施例，低溫相變材料的使用降低了太陽能集熱器的出水溫度要求(太陽能熱水溫度可在25?35°C )，即使太陽能熱水溫度不高，相變材料亦能釋放可觀的相變潛熱。按太陽能熱水溫度為25°C設(shè)計(jì)，相變材料的相變溫度范圍宜在10?15°C。
[0060]結(jié)合圖1至圖3說明，緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器的工作方式為:1)太陽能蓄熱模式:壓縮機(jī)停車；太陽能熱水循環(huán)泵運(yùn)行；太陽能熱水的熱能被儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器中備用。2)蓄熱器供熱模式:所述緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器作為熱泵系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，儲(chǔ)存在蓄熱箱5中的低位熱能被壓縮機(jī)提升后供給用戶。3)太陽能輔助蓄熱器供熱模式:所述緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器作為熱泵系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，儲(chǔ)存在蓄熱箱5中的低位熱能被壓縮機(jī)提升后供給用戶；同時(shí)太陽能熱水循環(huán)泵運(yùn)行，系統(tǒng)向用戶供熱的同時(shí)在緊湊式低溫蓄熱器5儲(chǔ)存低位熱能備用，此時(shí)的蓄熱箱作為制冷劑與太陽能熱水之間的換熱緩沖區(qū)。4)蓄熱器除霜模式:所述緊湊型箱翅式低溫蓄熱換熱器5作為熱泵系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，利用儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器5中的低位熱能除霜。
[0061]本實(shí)施例，蓄熱材料應(yīng)為以無機(jī)材料作為支撐形成微孔并吸附有機(jī)相變材料的定形蓄熱粉末，其相變過程應(yīng)無體積變化、無表觀形態(tài)變化、性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能較好、蓄熱密度較高；推薦采用杭州魯爾能源科技有限公司銷售的德國(guó)RUBITHERM原產(chǎn)PX系列高效相變儲(chǔ)能材料，相變溫度范圍宜為10?15°C ;該系列材料形態(tài)穩(wěn)定，常溫下也為粉末狀，可直接填充。
[0062]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的交叉肋片5-3-3的高度為密封板5-3-2高度的90% -96%。如此設(shè)置，當(dāng)導(dǎo)熱版5-3-1上不設(shè)交叉肋片時(shí)，蓄熱箱5-3的綜合導(dǎo)熱系數(shù)只相當(dāng)于此時(shí)的20%?30% ;當(dāng)交叉肋片5-3-3的高度為密封板5-3-2高度的50%時(shí)，蓄熱箱5_3的綜合導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)于此時(shí)的40%?60% ;并且隨著交叉肋片5-3-3高度的增加，蓄熱箱5-3的綜合導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)交叉肋片5-3-3高度為密封板5-3-2高度的96%以上時(shí)，蓄熱箱5_3的綜合導(dǎo)熱系數(shù)隨交叉肋片5-3-3高度增加的效果不再明顯。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0063]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖19、圖20、圖21、圖22、圖23和圖24說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的均流板4的高度為封頭I高度的一半。如此設(shè)置，與無均流板封頭相比，物流分配不均勻系數(shù)由原始封頭的1.21左右下降至0.20左右。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0064]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖11、圖12、圖13、圖14和圖15說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的換熱通道5-1為方波換熱通道或交錯(cuò)方波換熱通道5-1-1。如此設(shè)置，在換熱通道5-1內(nèi)，制冷劑呈兩相流動(dòng)，由于縱向和橫向物流分配不均勾，傳統(tǒng)的直通型流動(dòng)通道內(nèi)物流分配不均勻的情況最嚴(yán)重:有的過熱“蒸干”，有的滿液流出；一方面，在流動(dòng)過程中，交錯(cuò)方波通道結(jié)構(gòu)允許物流隨時(shí)進(jìn)行均衡，確保換熱均勻，避免液相在通道內(nèi)的喘振；另一方面，翅片的連續(xù)交錯(cuò)不斷地被破壞邊界層，兩相流在上游產(chǎn)生的尾渦對(duì)下游翅片的傳熱起了激勵(lì)作用，熱流密度可增加50%以上。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三相同。
[0065]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的多個(gè)交叉肋片5-3-3包括網(wǎng)狀肋5-3-3-1和肋基5_3_3_2，網(wǎng)狀肋5_3_3_1固定安裝在肋基5_3_3_2的上端，肋基5-3-3-2的高度占交叉肋片5-3-3高度的1/8?1/10。如此設(shè)置，網(wǎng)狀肋的結(jié)構(gòu)在節(jié)省肋面空間的前提下最大限度地增加了有效傳熱面積，依據(jù)傳熱學(xué)與拓?fù)鋵W(xué)原理，在上述肋基比例下，與傳統(tǒng)直肋相比，傳熱面積有效增加60%以上，加強(qiáng)了蓄熱材料與導(dǎo)熱板5-3-1之間的傳熱熱流。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三或四相同。
[0066]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖15、圖16、圖17和圖18說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的導(dǎo)流板5-4上開有多個(gè)導(dǎo)流圓孔5-4-1，導(dǎo)流圓孔5-4-1直徑為導(dǎo)流板5_4高度的1/2?5/8，導(dǎo)流板5-4的導(dǎo)流角度為30°?60°，以45°為最優(yōu)。如此設(shè)置，目前在工業(yè)設(shè)計(jì)中普遍使用的導(dǎo)流角度為90°，物流橫向分配極不均勻，當(dāng)選用45°的導(dǎo)流角時(shí)，進(jìn)入換熱通道5-1內(nèi)的最大流速與最小流速之比從2.2以上下降至1.2?1.3 ;當(dāng)導(dǎo)流角度在30°?60°之間時(shí)，不會(huì)引起兩相流阻力特性的明顯改變。另一方面，導(dǎo)流板5-4開孔率愈高，分配效果愈好。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
[0067]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖22、圖23和圖24說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的均流板4上開設(shè)多個(gè)均流孔4-1。如此設(shè)置，圖示的均流板開孔方式為等直徑交錯(cuò)開孔，相比多孔徑的疏密排布設(shè)計(jì)更具通用性，在物流分配效果上，與無均流板封頭相比，物流分配不均勻系數(shù)降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，與錯(cuò)排多孔徑疏密排布型均流板封頭相比，物流分配不均勻系數(shù)下降了 50%，壓力損失降低了 4%。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四、五或六相同。
[0068]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的蓄熱箱5-3內(nèi)的兩個(gè)導(dǎo)熱板5-3-1、四個(gè)密封板5-3-2和多個(gè)交叉肋片5-3-3之間的相變材料填充空間填充有機(jī)定形相變蓄熱粉末。如此設(shè)置，多個(gè)交叉肋片5-3-3的存在，增大了定形蓄熱粉末與導(dǎo)熱板5-3-1之間的傳熱面積，保證換熱均勻；定形蓄熱粉末的應(yīng)用避免了加設(shè)膨脹容器的麻煩，也解決了有機(jī)蓄熱材料與密封橡膠相溶的問題；箱式空間的設(shè)計(jì)有效減少了套管式蓄能換熱器的占地空間。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四、五、六或七相同。
[0069]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖26說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0070]步驟一:開啟第四電磁閥E4，關(guān)閉第一電磁閥El和第三電磁閥E3:
[0071]步驟二:系統(tǒng)制冷劑的循環(huán):
[0072]制冷劑為R32，壓縮機(jī)20的排氣進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥21的第一通，然后經(jīng)電動(dòng)四通換向閥21的第二通進(jìn)入室外側(cè)翅片管式空氣換熱器22內(nèi)，通過正向單向閥23依次經(jīng)過第四電磁閥E4、毛細(xì)管24和室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25，再依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥21的第三通、第四通，最后依次經(jīng)過正向單向閥23和氣液分離器26，回到壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供冷，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行；
[0073]步驟三:當(dāng)室外高溫導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高時(shí)的制冷:
[0074]開啟第二電磁閥E2和第五電磁閥E5，此時(shí)一部分制冷劑在第四電磁閥E4前被旁通，制冷劑經(jīng)過第二電磁閥E2依次進(jìn)入毛細(xì)管24、閃發(fā)器27和第五電磁閥E5經(jīng)過蒸汽噴口 28噴入壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供冷，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行。
[0075]如此設(shè)置，保證了空氣源熱泵機(jī)組在室外溫度為20?35°C范圍內(nèi)能高效運(yùn)行，在室外氣溫高于35 °C后，尤其是在40?43 °C范圍內(nèi)，可以通過噴蒸汽冷卻的方式有效降低壓縮機(jī)排氣溫度，實(shí)驗(yàn)證明，在室外氣溫為43°C的條件下，壓縮機(jī)排氣溫度超過100°C時(shí)，進(jìn)行噴蒸汽冷卻，噴蒸汽時(shí)間30s左右，排氣溫度下降了 15°C，制冷量損失5%以下。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0076]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖26說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的太陽能蓄熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0077]步驟一:壓縮機(jī)20停車，關(guān)閉第一電磁閥E1、第二電磁閥E2、第三電磁閥E3、第四電磁閥E4和第五電磁閥E5 ；
[0078]步驟二:太陽能熱水循環(huán)泵29運(yùn)行，系統(tǒng)太陽能熱水循環(huán)為:
[0079]太陽能熱水循環(huán)泵29驅(qū)動(dòng)太陽能熱水進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器33中的太陽能熱水導(dǎo)流板5-4，經(jīng)過太陽能熱水換熱通道，將部分低位太陽熱能傳遞給蓄熱箱內(nèi)的有機(jī)相變蓄熱粉末，再經(jīng)太陽能熱水導(dǎo)流板5-4引出后進(jìn)入太陽能平板集熱器32中被再次加熱，之后太陽能平板集熱器32中的熱水再次進(jìn)入太陽能熱水循環(huán)泵29，完成一個(gè)太陽能熱水循環(huán)；
[0080]步驟三:太陽能熱水的低位熱能被儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器33中的蓄熱箱5-3內(nèi)備用，機(jī)組至此完成了太陽能蓄熱模式下的運(yùn)行。
[0081]如此設(shè)置，實(shí)驗(yàn)證明，在太陽能熱水溫度為25°C，單通道流量為0.009kg/s的條件下，蓄熱材料由2°C加熱到24°C僅需lOmin。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0082]【具體實(shí)施方式】十一:結(jié)合圖26說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0083]步驟一:開啟第三電磁閥E3，關(guān)閉第一電磁閥El和第四電磁閥E4 ;
[0084]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0085]制冷劑為R32，制冷劑由壓縮機(jī)20的排氣口依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥21的第一通和第三通、室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25、正向單向閥23、第三電磁閥E3、電子膨脹閥30及節(jié)流孔板31，進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器33的制冷劑導(dǎo)流板5-4，通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱5-3內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板5-4流出緊湊式低溫蓄熱器33，之后依次經(jīng)過正向單向閥23和氣液分離器26，回到壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供熱，至此，機(jī)組完成蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行；
[0086]步驟三:當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)，開啟第二電磁閥E2和第五電磁閥E5，此時(shí)一部分制冷劑在第三電磁閥E3前被旁通:制冷劑依次流過第二電磁閥E2、毛細(xì)管24、閃發(fā)器27及第五電磁閥E5，經(jīng)蒸汽噴口 28噴入壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供熱，至此，機(jī)組完成蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行。
[0087]如此設(shè)置，采用蓄熱器供熱，供熱性能穩(wěn)定且與室外氣象條件無關(guān)，實(shí)驗(yàn)證明蓄熱器供熱的周期平均COP可達(dá)2.8，較同條件下空氣源熱泵低溫制熱的COP高33.3%。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0088]【具體實(shí)施方式】十二:結(jié)合圖26說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的太陽能輔助蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0089]步驟一:開啟第三電磁閥E3，關(guān)閉第一電磁閥E1、第二電磁閥E2、第四電磁閥E4和第五電磁閥E5 ；
[0090]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0091]制冷劑為R32，制冷劑通過壓縮機(jī)20進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥21的第一通和第三通，依次經(jīng)過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25、正向單向閥23、第三電磁閥E3、電子膨脹閥30及節(jié)流孔板31進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器33的制冷劑導(dǎo)流板5-4，通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱5-3內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板5-4流出緊湊式低溫蓄熱器33，最后依次經(jīng)過正向單向閥23及氣液分離器26回到壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供熱，至此完成一個(gè)制冷劑循環(huán)；
[0092]步驟三:太陽能熱水循環(huán)過程為:
[0093]太陽能熱水循環(huán)泵29運(yùn)行，太陽能熱水由太陽能熱水循環(huán)泵29進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器33的太陽能熱水導(dǎo)流板5-4，經(jīng)過太陽能熱水換熱通道，將低位太陽熱能傳遞給蓄熱箱5-3內(nèi)的有機(jī)相變蓄熱粉末，再經(jīng)太陽能熱水導(dǎo)流板5-4引出，回到太陽能平板集熱器32被再次加熱，之后太陽能平板集熱器32中的熱水再次進(jìn)入太陽能熱水循環(huán)泵29，完成一個(gè)太陽能熱水循環(huán)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供熱，同時(shí)在緊湊式低溫蓄熱器33中的蓄熱箱5-3內(nèi)儲(chǔ)存低位熱能備用，至此，機(jī)組完成太陽能輔助蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行。
[0094]如此設(shè)置，實(shí)驗(yàn)證明，在太陽能熱水溫度為25°C，單通道流量為0.009kg/s的條件下，太陽能輔助蓄熱器供熱的COP可達(dá)3.9以上，較同條件下空氣源熱泵制熱的COP高86%。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0095]【具體實(shí)施方式】十三:結(jié)合圖26說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0096]步驟一:開啟第一電磁閥El，關(guān)閉第三電磁閥E3和第四電磁閥E4 ;
[0097]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0098]制冷劑為R32，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)20的排氣口進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥21的第一通，之后由電動(dòng)四通換向閥21的第三通依次經(jīng)過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25、正向單向閥23、第一電磁閥E1、毛細(xì)管24及室外側(cè)翅片管式空氣換熱器22，最后經(jīng)電動(dòng)四通換向閥21的第二通和第四通，依次流過正向單向閥23及氣液分離器26回到壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供熱，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行；
[0099]步驟三:當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)，開啟第二電磁閥E2和第五電磁閥E5，此時(shí)一部分制冷劑在電磁閥El前被旁通:制冷劑依次經(jīng)過第二電磁閥E2、毛細(xì)管24、閃發(fā)器27及第五電磁閥E5經(jīng)蒸汽噴口 28噴入壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25向用戶供熱，至此，機(jī)組完成系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)的空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行。
[0100]如此設(shè)置，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)室外氣溫在6?15°C范圍內(nèi)，空氣源熱泵制熱能效很高；當(dāng)室外氣溫低于6°C后，空氣源熱泵制熱能效隨室外氣溫下降明顯，當(dāng)壓縮機(jī)蒸發(fā)壓力低于
0.7MPa時(shí)，進(jìn)行噴蒸汽增焓，噴蒸汽時(shí)長(zhǎng)45s左右，制熱率提高4%，制熱COP變化不明顯。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0101]【具體實(shí)施方式】十四:結(jié)合圖26說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的蓄熱器除霜模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0102]步驟一:開啟第三電磁閥E3，關(guān)閉第一電磁閥E1、第二電磁閥E2、第四電磁閥E4和第五電磁閥E5 ；
[0103]步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為:
[0104]制冷劑為R32，制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)20依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥21的第一通和第二通，之后依次通過室外側(cè)翅片管式空氣換熱器22、正向單向閥23、第三電磁閥E3、電子膨脹閥30及節(jié)流孔板31進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器33的制冷劑導(dǎo)流板5-4，通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱5-3內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板5-4流出緊湊式低溫蓄熱器33，最后依次經(jīng)過正向單向閥23及氣液分離器26回到壓縮機(jī)20 ;系統(tǒng)利用儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器33中的低位熱能除霜，至此，機(jī)組完成蓄熱器除霜模式下的運(yùn)行。
[0105]如此設(shè)置，實(shí)驗(yàn)證明，采用蓄熱器除霜比傳統(tǒng)逆循環(huán)除霜的除霜時(shí)間減少60%，壓縮機(jī)輸入功率降低48.1 %，制熱率提升10%，制熱COP提升50%。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0106]本申請(qǐng)中緊湊式低溫蓄熱器33、氣液分離器26及閃發(fā)器27的外壁均貼保溫棉，太陽能平板集熱器32、太陽能熱水循環(huán)泵29及緊湊式低溫蓄熱器33之間的太陽能熱水管道外壁貼保溫棉，緊湊式低溫蓄熱器33與連接節(jié)流孔板31及電子膨脹閥30之間的管道外壁貼保溫棉，緊湊式低溫蓄熱器33與氣液分離器26入口之間的管道外壁、氣液分離器26出口與壓縮機(jī)20吸氣口之間的管道外壁均貼保溫棉，第一電磁閥El后的毛細(xì)管24與室外側(cè)翅片管式空氣換熱器22之間的管道外壁、室外側(cè)翅片管式空氣換熱器22與電動(dòng)四通換向閥21第二通之間的管道外壁、電動(dòng)四通換向閥21第四通與氣液分離器26入口之間的管道外壁均貼保溫棉，第四電磁閥E4后的毛細(xì)管24與室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25之間的管道外壁、室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器25與電動(dòng)四通換向閥21第三通之間的管道外壁均貼保溫棉，第二電磁閥E2后的毛細(xì)管24與閃發(fā)器27入口之間的管道外壁、閃發(fā)器27出口與壓縮機(jī)20的蒸汽噴口 28之間的管道外壁均貼保溫棉。
[0107]低溫相變蓄熱材料的使用降低了太陽能平板集熱器的出水溫度要求(太陽能熱水溫度可在25?35°C )，即使太陽能熱水溫度不高，相變材料亦能釋放可觀的相變潛熱。按太陽能熱水溫度為25°C設(shè)計(jì)，相變材料的相變溫度范圍宜在10?15°C。
[0108]相變材料應(yīng)為以無機(jī)材料作為支撐形成微孔并吸附有機(jī)相變材料的定形蓄熱粉末，其相變過程應(yīng)無體積變化、無表觀形態(tài)變化、性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能較好、蓄熱密度較高；可采用杭州魯爾能源科技有限公司銷售的德國(guó)RUBITHERM原產(chǎn)PX系列高效相變儲(chǔ)能材料，相變溫度范圍宜為10?15°C ;該系列材料形態(tài)穩(wěn)定，常溫下也為粉末狀，可直接填充。
[0109]本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】九至【具體實(shí)施方式】十四中出現(xiàn)的低溫蓄熱換熱器為圖26中的附圖標(biāo)記為33。
[0110]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，以及應(yīng)用到本發(fā)明未提及的領(lǐng)域中，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種箱翅式低溫蓄熱換熱器，它包括換熱本體(5)、制冷劑出口管(2)、制冷劑入口管(6)、太陽能熱水出口管(3^太陽能熱水入口管(7)、多個(gè)均流板⑷和多個(gè)封頭⑴，換熱本體(5)的上部?jī)蓚?cè)和下部?jī)蓚?cè)分別安裝有一個(gè)封頭(1),每個(gè)封頭(1)內(nèi)設(shè)有一個(gè)均流板(4),制冷劑出口管⑵與換熱本體(5)的上部一側(cè)的封頭⑴連接，制冷劑入口管(6)與換熱本體(5)下部另一側(cè)的封頭(1)連接，太陽能熱水出口管(3)與換熱本體(5)的上部另一側(cè)的封頭(1)連接，太陽能熱水入口管(7)與換熱本體(5)下部一側(cè)的封頭(1)連接，其特征在于:所述換熱本體(5)包括多組換熱組件，多組換熱組件依次安裝，每組換熱組件均包括換熱通道(5-1^兩個(gè)封條(5-2^兩個(gè)蓄熱箱(5-3)和兩組導(dǎo)流板(5-4),兩個(gè)蓄熱箱(5-3)分別安裝在換熱通道(5-1)的上下兩端，兩個(gè)封條(5-2)分別安裝在換熱通道(5-1)的左右兩端，兩組導(dǎo)流板(5-4)分別安裝在換熱通道(5-1)的前后兩端，所述兩個(gè)蓄熱箱(5-3)中的每個(gè)蓄熱箱(5-3)均包括兩個(gè)導(dǎo)熱板(5-3-1^四個(gè)密封板(5-3-2)和多個(gè)交叉肋片(5-3-3),兩個(gè)導(dǎo)熱板(5-3-1)上下設(shè)置，多個(gè)交叉肋片(5-3-3)依次等距離固定排布在兩個(gè)導(dǎo)熱板(5-3-1)之間，四個(gè)密封板(5-3-2)圍設(shè)在兩個(gè)導(dǎo)熱板(5-3-1)的四周，蓄熱箱(5-3)內(nèi)的兩個(gè)導(dǎo)熱板(5-3-1)、四個(gè)密封板(5-3-2)和多個(gè)交叉肋片(5-3-3)之間的空間為相變材料填充空間，所述交叉肋片(5-3-3)的高度為密封板(5-3-2)高度的90% -96%，換熱通道(5-1)為方波換熱通道或交錯(cuò)方波換熱通道(5-1-11
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器，其特征在于:所述均流板(4)的高度為封頭(1)高度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器，其特征在于:多個(gè)交叉肋片(5-3-3)包括網(wǎng)狀肋(5-3-3-1)和肋基(5-3-3-2)，網(wǎng)狀肋(5-3-3-1)固定安裝在肋基(5-3-3-2)的上端，肋基(5-3-3-2)的高度占交叉肋片(5-3-3)高度的1/8?1/10。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器，其特征在于:導(dǎo)流板(5-4)上開有多個(gè)導(dǎo)流圓孔(5-4-1),導(dǎo)流圓孔(5-4-1)直徑為導(dǎo)流板(5-4)高度的1/2?5/8，導(dǎo)流板(5-4)的導(dǎo)流角度為30。?60。。
5.一種含有權(quán)利要求4所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，其特征在于:空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:開啟第四電磁閥(￡4)，關(guān)閉第一電磁閥(￡1)和第三電磁閥(￡3): 步驟二:系統(tǒng)制冷劑的循環(huán): 制冷劑為832，壓縮機(jī)(20)的排氣進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥(21)的第一通，然后經(jīng)電動(dòng)四通換向閥(21)的第二通進(jìn)入室外側(cè)翅片管式空氣換熱器(22)內(nèi)，通過正向單向閥(23)依次經(jīng)過第四電磁閥(財(cái))、毛細(xì)管(24)和室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25),再依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥(21)的第三通、第四通，最后依次經(jīng)過正向單向閥(23)和氣液分離器(26),回到壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供冷，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行； 步驟三:當(dāng)室外高溫導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高時(shí)的制冷: 開啟第二電磁閥(￡2)和第五電磁閥(￡5)，此時(shí)一部分制冷劑在第四電磁閥(￡4)前被旁通，制冷劑經(jīng)過第二電磁閥(￡2)依次進(jìn)入毛細(xì)管(24^閃發(fā)器(27)和第五電磁閥(￡5)經(jīng)過蒸汽噴口(28)噴入壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供冷，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制冷模式下的運(yùn)行。
6.一種含有權(quán)利要求4所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，其特征在于:太陽能蓄熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:壓縮機(jī)(20)停車，關(guān)閉第一電磁閥(￡1)、第二電磁閥(￡2)、第三電磁閥(…)、第四電磁閥(￡4)和第五電磁閥(￡5)； 步驟二:太陽能熱水循環(huán)泵(29)運(yùn)行，系統(tǒng)太陽能熱水循環(huán)為: 太陽能熱水循環(huán)泵(29)驅(qū)動(dòng)太陽能熱水進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器(33)中的太陽能熱水導(dǎo)流板(5-4)，經(jīng)過太陽能熱水換熱通道，將部分低位太陽熱能傳遞給蓄熱箱內(nèi)的有機(jī)相變蓄熱粉末，再經(jīng)太陽能熱水導(dǎo)流板(5-4)引出后進(jìn)入太陽能平板集熱器(32)中被再次加熱，之后太陽能平板集熱器(32)中的熱水再次進(jìn)入太陽能熱水循環(huán)泵(29),完成一個(gè)太陽能熱水循環(huán)； 步驟三:太陽能熱水的低位熱能被儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器(33)中的蓄熱箱(5-3)內(nèi)備用，機(jī)組至此完成了太陽能蓄熱模式下的運(yùn)行。
7.一種含有權(quán)利要求4所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，其特征在于:蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:開啟第三電磁閥(￡3)，關(guān)閉第一電磁閥(￡1)和第四電磁閥(￡4)； 步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為: 制冷劑為832，制冷劑由壓縮機(jī)(20)的排氣口依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥(21)的第一通和第三通、室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25^正向單向閥(23^第三電磁閥(￡3)、電子膨脹閥(30)及節(jié)流孔板(31),進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器(33)的制冷劑導(dǎo)流板(5-4),通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱(5-3)內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板(5-4)流出緊湊式低溫蓄熱器(33),之后依次經(jīng)過正向單向閥(23)和氣液分離器(26),回到壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供熱，至此，機(jī)組完成蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行； 步驟三:當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)，開啟第二電磁閥(￡2)和第五電磁閥(￡5),此時(shí)一部分制冷劑在第三電磁閥(￡3)前被旁通:制冷劑依次流過第二電磁閥(￡2)、毛細(xì)管(24^閃發(fā)器(27)及第五電磁閥(￡5)，經(jīng)蒸汽噴口(28)噴入壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供熱，至此，機(jī)組完成蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行。
8.一種含有權(quán)利要求4所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，其特征在于:太陽能輔助蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:開啟第三電磁閥(￡3)，關(guān)閉第一電磁閥(￡1)、第二電磁閥(￡2)、第四電磁閥(￡4)和第五電磁閥(￡5)； 步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為: 制冷劑為832，制冷劑通過壓縮機(jī)(20)進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥(21)的第一通和第三通，依次經(jīng)過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25^正向單向閥(23^第三電磁閥(￡3)、電子膨脹閥(30)及節(jié)流孔板(31)進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器(33)的制冷劑導(dǎo)流板(5-4),通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱(5-3)內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板(5-4)流出緊湊式低溫蓄熱器(33),最后依次經(jīng)過正向單向閥(23)及氣液分離器(26)回到壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供熱，至此完成一個(gè)制冷劑循環(huán)； 步驟三:太陽能熱水循環(huán)過程為: 太陽能熱水循環(huán)泵(29)運(yùn)行，太陽能熱水由太陽能熱水循環(huán)泵(29)進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器(33)的太陽能熱水導(dǎo)流板(5-4),經(jīng)過太陽能熱水換熱通道，將低位太陽熱能傳遞給蓄熱箱(5-3)內(nèi)的有機(jī)相變蓄熱粉末，再經(jīng)太陽能熱水導(dǎo)流板(5-4)引出，回到太陽能平板集熱器(32)被再次加熱，之后太陽能平板集熱器(32)中的熱水再次進(jìn)入太陽能熱水循環(huán)泵(29),完成一個(gè)太陽能熱水循環(huán)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供熱，同時(shí)在緊湊式低溫蓄熱器(33)中的蓄熱箱(5-3)內(nèi)儲(chǔ)存低位熱能備用，至此，機(jī)組完成太陽能輔助蓄熱器供熱模式下的運(yùn)行。
9.一種含有權(quán)利要求4所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，其特征在于:空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:開啟第一電磁閥(￡1)，關(guān)閉第三電磁閥(￡3)和第四電磁閥(￡4)； 步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為: 制冷劑為832，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)(20)的排氣口進(jìn)入電動(dòng)四通換向閥(21)的第一通，之后由電動(dòng)四通換向閥(21)的第三通依次經(jīng)過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25^正向單向閥(23^第一電磁閥(價(jià))、毛細(xì)管(24)及室外側(cè)翅片管式空氣換熱器(22),最后經(jīng)電動(dòng)四通換向閥(21)的第二通和第四通，依次流過正向單向閥(23)及氣液分離器(26)回到壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供熱，至此，機(jī)組完成空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行； 步驟三:當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)，開啟第二電磁閥(￡2)和第五電磁閥(￡5),此時(shí)一部分制冷劑在電磁閥(￡1)前被旁通:制冷劑依次經(jīng)過第二電磁閥(四)、毛細(xì)管(24)、閃發(fā)器(27)及第五電磁閥(￡5)經(jīng)蒸汽噴口(28)噴入壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)通過室內(nèi)側(cè)翅片管式空氣換熱器(25)向用戶供熱，至此，機(jī)組完成系統(tǒng)內(nèi)制冷劑循環(huán)流量過低時(shí)的空氣源熱泵制熱模式下的運(yùn)行。
10.一種含有權(quán)利要求4所述的箱翅式低溫蓄熱換熱器的熱泵機(jī)組運(yùn)行方法，其特征在于:蓄熱器除霜模式下的運(yùn)行方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:開啟第三電磁閥(￡3)，關(guān)閉第一電磁閥(￡1)、第二電磁閥(￡2)、第四電磁閥(￡4)和第五電磁閥(￡5)； 步驟二:系統(tǒng)制冷劑循環(huán)為: 制冷劑為832，制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)(20)依次經(jīng)過電動(dòng)四通換向閥(21)的第一通和第二通，之后依次通過室外側(cè)翅片管式空氣換熱器(22^正向單向閥(23^第三電磁閥(…)、電子膨脹閥(30)及節(jié)流孔板(31)進(jìn)入緊湊式低溫蓄熱器(33)的制冷劑導(dǎo)流板(5-4),通過制冷劑換熱通道，將儲(chǔ)存在蓄熱箱(5-3)內(nèi)的低位熱能取出，再經(jīng)制冷劑導(dǎo)流板(5-4)流出緊湊式低溫蓄熱器(33),最后依次經(jīng)過正向單向閥(23)及氣液分離器(26)回到壓縮機(jī)(20)；系統(tǒng)利用儲(chǔ)存在緊湊式低溫蓄熱器(33)中的低位熱能除霜，至此，機(jī)組完成蓄熱器除霜模式下的運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】F25B39/00GK104457036SQ201410746832
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】倪龍, 姚楊, 曲德虎 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)