CN104613678A - 一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统，由节流阀、室外换热器、空气压缩机、室内换热器组成。室外换热器为梯形四棱体，由相变材料盖板、换热管束、太阳光反射板和散热风机构成；并且相变材料盖板透光性好、可拆卸，太阳光反射板由多组可上下打开的百叶窗连接而成。冬季白天太阳光透过相变材料盖板和换热管束，在太阳光反射板上产生漫反射，反射光聚集在相变材料盖板上，使室外换热器温度及周围空气温度升高；夜间相变材料盖板的相变材料通过潜热蓄存的热量放热，仍使室外换热器周围空气维持较高温度，从而防止冬季空气源热泵结霜。夏季相变材料盖板拆除，百叶窗式太阳光反射板上下打开，实现室外换热器的良好通风散热。

Description

一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统

技术领域

本发明涉及太阳能利用与相变蓄热领域，尤其涉及一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统。

背景技术

随着社会的不断发展进步，能源环境问题成为我国乃至全世界面临的一个严峻问题。近些年来我国城市化程度不断提高，建筑能耗所占总能耗的比例越来越大，减少建筑能耗成为我国迫在眉睫的任务。

热泵是一种节能环保的供暖供冷设备，是一种消耗部分高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。热泵虽然消耗一定量的高位能，但所提供的热量是消耗的高位能与吸取的低位热量之和。因此，采用热泵装置可以达到节能目的。

空气源热泵以电能为驱动力，将室外环境空气作为冷、热源，向被调节对象提供冷、热量。空气源热泵以空气作为低位热源，由于空气取之不尽，用之不竭，且空气源热泵装置的安装和使用较方便，这种环保、高效的能源供给方式在低位能源利用方面具有明显的竞争优势，因此受到了广泛关注。

然而，目前空气源热泵在利用中面临的一个巨大问题是，其在冬季运行时，室外换热器起蒸发作用，由于环境温度较低，换热器表面的温度也随之降低，甚至低于0℃，当室外空气流经换热管束时，其所含水分便会析出，形成结霜。结霜增加了导热热阻，降低换热器传热系数，随着结霜的增加便会产生蒸发温度下降，制热量和风机性能衰减等情况，甚于停机。

因此空气源热泵在冬季低温高湿状态下运行时的结霜和除霜问题已成为制约其高效运行的瓶颈，如何能够有效的延缓空气源热泵结霜和高效快速的实现室外换热器除霜，减小因结霜和除霜过程对热泵机组和室内环境造成的不利影响是关系到空气源热泵能否更广泛和高效运行的关键问题。

从以上的结霜形成分析可以看出，提高室外换热器换热温度或者周围空气温度，便可防止结霜的形成，研究证明在室外环境温度小于等于7℃且空气相对湿度大于等于60％时最易形成结霜，因此利用太阳能辐射热量和相变材料潜热蓄热防止冬季结霜是一种既清洁环保又有效的方法。

发明内容

本发明提供了一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统，本发明利用取之不尽的清洁能源太阳能和可以利用潜热蓄存大量热量的相变材料，可以有效的防止空气源热泵在冬季运行时结霜的产生，详见下文描述：

一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统，包括：节流阀、室外换热器、空气压缩机和室内换热器，

所述室外换热器为梯形立方体，由相变材料盖板、换热管束、太阳光反射板和散热风机构成；

所述空气压缩机嵌套入所述室外换热器内构成空气源热泵的室外单元，所述散热风机设置在顶端，为所述空气压缩机和所述换热管束散热。

所述相变材料盖板的内表层由相变蓄热材料组成，并且具有很好的透光性，自由拆卸。

所述太阳光反射板为多组百叶窗形式。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明通过采用由相变材料盖板、换热管束、太阳光反射板和散热风机构成的室外换热器，充分利用了太阳热量和相变材料在凝固和融化过程中的潜热进行蓄热和放热，在冬季可以很好的防止空气源热泵冬季结霜形成，而且在夏季不影响通风散热，系统构造简单，方便易行。

附图说明

图1为本发明提供的空气源热泵工作原理图；

图2为本发明提供的室外机冬季工作结构图；

图3为本发明提供的室外机夏季工作结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：节流阀；                      2：室外换热器；

3：空气压缩机；                  4：室内换热器；

2a：太阳光反射板；               2b：换热管束；

2c：相变材料盖板；               2d：散热风机

2e：转动轴；                     3a：百叶窗夏季开启状态；

3c：转动轴；                   3b：夏季拆卸掉的盖板；3d：散热风机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统，参见图1，包括：节流阀1、室外换热器2、空气压缩机3和室内换热器4。

冬季时，室外换热器2(即蒸发器)从空气中吸收热量，经过空气压缩机3压缩，在经过室内换热器4(即冷凝器)放热为房间供热，再经节流阀1回到室外换热器2，实现循环。

夏季时，室外换热器2与室内换热器4功能互换，室外换热器2(即冷凝器)放出热量，室内换热器4(即蒸发器)从室内吸收热量。

传统室外机一般为立方体形状，本发明对室外机系统进行改进，利用太阳能和相变材料蓄热，可以很好的实现空气源热泵冬季结霜形成，而且不影响其夏季通风散热。

本发明中，室外换热器2为梯形立方体，可以更多的接受太阳能辐射热量，由相变材料盖板2a、换热管束2b、太阳光反射板2c和散热风机2d构成；其中，室外换热器2外部为梯形立方体的相变材料盖板2a，室外换热器2内部为同样是梯形立方体的太阳光反射板2c。

其中，空气压缩机3嵌套入室外换热器2内构成空气源热泵的室外单元，构成室外机即图1中虚框内部分。散热风机2d在顶端，可实现为空气压缩机3和换热管束2b良好散热。

进一步地，相变材料盖板2a的透光性很好，内部为相变材料涂层，而且可自由拆卸，便于冬季使用，夏季拆掉。

进一步地，太阳光反射板2c可实现对太阳光的漫反射，而且为百叶窗形式，可以转动轴2e为轴上下打开，在冬季合上可反射太阳光，夏季打开实现良好的通风散热。

本发明冬季工作模式如图2所示，白天太阳光透过相变材料盖板2a照射到太阳光反射板2c上，经太阳光反射板2c的漫反射聚集到相变材料盖板2a上，相变材料盖板2a内侧为相变材料涂层，太阳光热量被相变材料吸收以潜热形式蓄存起来，大量反射的太阳能热量导致相变材料盖板2a和太阳光反射板2c中间区域空气即换热管束2b周围的空气温度升高，这样即防止了室外换热器2在冬季白天由于周围空气温度过低从而结霜。

夜间，没有太阳光照射，相变材料盖板2a内侧的相变材料涂层温度逐渐降低，释放出热量，当温度降低的相变材料熔点时，通过白天蓄存的大量潜热放热，相变材料可长时间持续放热，使夜间换热管束周围空气也维持较高温度，这样即防止了室外换热器2在冬季夜间由于周围空气温度过低从而结霜。

本发明夏季工作模式如图3所示，夏季外部相变材料盖板拆除，如图3中虚线3b，内部太阳光反射板由冬季关合状态2a改变为开启状态3a，虚线3c为太阳光反射板的转动轴。这样本发明系统即和传统空气源热泵室外换热器一样，可实现良好的通风换热。

综上所述，本发明提供的一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统装置，在冬季利用太阳光和相变材料潜热蓄热可防止结霜，在夏季不影响通风换热。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统，包括：节流阀、室外换热器、空气压缩机和室内换热器，其特征在于，

所述室外换热器为梯形立方体，由相变材料盖板、换热管束、太阳光反射板和散热风机构成；

所述空气压缩机嵌套入所述室外换热器内构成空气源热泵的室外单元，所述散热风机设置在顶端，为所述空气压缩机和所述换热管束散热。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统，其特征在于，所述相变材料盖板的内表层由相变蓄热材料组成，并且具有很好的透光性，自由拆卸。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能和相变蓄热结合的防止空气源热泵结霜系统，其特征在于，所述太阳光反射板为多组百叶窗形式。