CN112050293A - 一种基于相变材料的除霜时补偿室内温度变化的空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明为了解决空调在除霜过程中影响室内制热效果的问题，提出一种基于相变材料的除霜时补偿室内温度变化的空调系统，其中，所述系统至少包括温度补偿相变蓄热器、除霜相变蓄热器、压缩机、四通阀、室外换热器、节流阀和室内换热器，温度补偿相变蓄热器吸收制冷剂的热量以加热室内空气达到制热效果，除霜相变蓄热器在除霜时对制冷剂放热以加速除霜。本发明利用相变材料能加速空调除霜，并且在除霜过程中还能维持室内温度恒定，保证用户的舒适性。

Description

一种基于相变材料的除霜时补偿室内温度变化的空调系统
技术领域
本发明涉及制冷/热设备技术领域，具体涉及一种空调除霜时补偿室内温度变化的系统。
背景技术
空调制热工况下，室外换热器作为蒸发器吸热，导致其翅片结霜，堵塞流道影响换热效果和制热效率，因此空调会周期性地除霜；在除霜工况下，室内换热器成为蒸发器吸热，造成室内温度下降，降低用户舒适性；相变材料具有换热过程温度变化小、潜热高的优点，如何利用相变材料，在不改变现有空调结构和制冷剂流动路径的情况下，加速除霜和实现室内温度补偿使其无波动，是当前需要迫切解决的技术问题。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种基于相变材料的除霜时补偿室内温度变化的空调系统，既能加速除霜，又能在空调除霜时对室内温度进行补偿，保证用户的舒适性。
本发明的技术方案是：一种基于相变材料的除霜时补偿室内温度变化的空调系统，其中，所述系统至少包括温度补偿相变蓄热器、除霜相变蓄热器、压缩机、四通阀、室外换热器、节流阀和室内换热器，所述压缩机的进气口和排气口与所述四通阀相连，所述室外换热器与所述四通阀相连，所述四通阀的剩下一端通往所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器，所述温度补偿相变蓄热器、所述除霜相变蓄热器和一段中间管路三者并联，所述温度补偿相变蓄热器包括制冷剂通道和室内空气通道，所述制冷剂通道的进出口各设有一个阀门，所述室内空气通道的进出口各设有一个阀门，所述除霜相变蓄热器只包括制冷剂通道，其进出口各设有一个阀门，所述中间管路设有一个阀门，所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器的另一端通往室内换热器，所述室内换热器包括制冷剂通道和室内空气通道，其所述室内空气通道的进出口各设有一个阀门，所述室内换热器、节流阀和室外换热器依次连接。
在进一步的优选方案中，当通过相应的阀门开闭，使得压缩机排气口、室内换热器、节流阀、室外换热器、压缩机进气口依次接通组成循环时，实现空调系统对室内的正常制热；当使得温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器并联，且压缩机排气口、两个相变蓄热器、室内换热器、节流阀、室外换热器、压缩机进气口依次接通组成循环时，实现空调系统既对室内正常制热也对两个相变蓄热器进行储热；当使得温度补偿相变蓄热器独立开来、且压缩机排气口、室外换热器、节流阀、室内换热器、除霜相变蓄热器、压缩机进气口依次接通组成循环时，实现空调系统对室外换热器放热除霜，同时由温度补偿相变蓄热器对室内进行不间断的供热。
在进一步的优选方案中，在实现空调系统对室内的正常制热和对两个相变蓄热器进行储热时，通过室内换热器中室内空气通道进出口的阀门开启来连接室内风机的强制空气对流，通过温度补偿相变蓄热器中室内空气通道进出口的阀门关闭来断开室内风机的强制空气对流；在实现空调系统对室外换热器的放热除霜时，通过室内换热器中室内空气通道进出口的阀门关闭来断开室内风机的强制空气对流，通过温度补偿相变蓄热器中室内空气通道进出口的阀门开启来连接室内风机的强制空气对流。
在进一步的优选方案中，所述温度补偿相变蓄热器中相变材料的相变温度为24～30℃，所述除霜相变蓄热器中相变材料的相变温度为10～15℃。
在进一步的优选方案中，所述室内换热器与所述温度补偿相变蓄热器具有同一个室内空气进气口和排气口。
在进一步的优选方案中，所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器包括储存相变材料的空间，且空间内布置有翅片。
在进一步的优选方案中，所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器中的相变材料，采用碳原子数小于20的有机石蜡。
与现有技术相比，本发明的显著效果是：目前商业化的除霜技术有诸多缺点，逆循环除霜无法在除霜时继续对室内制热，热气旁通除霜的结构复杂、成本和效率均不高；而现有的蓄热材料除霜技术，均是用蓄热材料对循环中的制冷剂进行换热，再由制冷剂将热量传给室内空气，本发明在采用蓄热材料除霜的基础上更进一步，实现除霜时室内空气直接与蓄热材料换热，减少中间制冷剂传递过程的热量损失，提高热量输送到室内空气的速度，更能保证室内制热的恒温性和稳定性。当然，本发明兼具蓄热除霜技术的优点：通过蓄热材料加速除霜，同时不间断地对室内供热，以保证室内温度恒定和用户舒适度，达到节约能源、低碳环保的目的。
附图说明
图1是本发明实施例一的系统结构图。
图2是本发明实施例一中正常制热模式下的系统示意图。
图3是本发明实施例一中蓄热模式下的系统示意图。
图4是本发明实施例一中除霜模式下的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，不能理解为是对本发明的限制。
实施例一。
如图1所示，一种基于相变材料的除霜时补偿室内温度变化的空调系统，包括温度补偿相变蓄热器、除霜相变蓄热器、压缩机、四通阀、室外换热器、节流阀和室内换热器，所述压缩机的进气口和排气口与四通阀相连，所述室外换热器与四通阀相连，四通阀的剩下一端通往所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器。所述温度补偿相变蓄热器、除霜相变蓄热器和一段中间管路三者并联。温度补偿相变蓄热器包括制冷剂通道和室内空气通道，其制冷剂通道的进出口各设有阀门1和3，其室内空气通道的进出口各设有阀门6和7。除霜相变蓄热器只包括制冷剂通道，其进出口各设有阀门4和5。所述中间管路设有阀门2。温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器的另一端通往室内换热器，所述室内换热器包括制冷剂通道和室内空气通道，其室内空气通道的进出口各设有阀门8和9。室内换热器、节流阀和室外换热器依次连接。温度补偿相变蓄热器中相变材料的相变温度为24～30℃，除霜相变蓄热器中相变材料的相变温度为10～15℃。室内换热器与温度补偿相变蓄热器具有同一个室内空气进气口和排气口。温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器均包括储存相变材料的空间，空间内布置有翅片，且其中的相变材料，采用的是碳原子数小于20的有机石蜡。
冬天室内需要制热时，空调作为热泵对室内放热。控制系统可通过监测相变蓄热器的制冷剂进出口温差来切换正常制热模式和蓄热模式。当相变蓄热器进出口的制冷剂温差接近于0，则切换成正常制热模式，否则为蓄热模式。蓄热模式下空调仍对室内产生制热效果，只是此时会加大压缩机的耗能，多消耗的这部分能量用于相变材料的吸热储能。当室外换热器翅片结的霜多达一定程度，会影响制热循环中的某些参数，控制系统通过监测这些参数的变化适时切换到除霜模式。
在正常制热模式下，将阀门1、3、4、5、6、7关闭，阀门2、8、9打开，调整四通阀使得压缩机的排气口与室内换热器相连、压缩机的进气口与室外换热器相连，此时系统可简化为如图2所示。制冷剂依次流经压缩机、室内换热器、节流阀和室外换热器，在室内换热器放热，在室外换热器吸热，室内空气流经室内换热器吸取制冷剂放出的热量，以此达到制热的效果。
在蓄热模式下，将阀门2、6、7关闭，阀门1、3、4、5、8、9打开，调整四通阀使得压缩机的排气口与室内换热器相连、压缩机的进气口与室外换热器相连，此时系统可简化为如图3所示。制冷剂依次流经压缩机、两个相变蓄热器、室内换热器、节流阀和室外换热器，在温度补偿相变蓄热器、除霜相变蓄热器和室内换热器中放热。室内空气仍流经室内换热器吸热以对室内制热。制冷剂的热量分别用于室内制热和相变材料的储热。
在除霜模式下，将阀门1、2、3、8、9关闭，阀门4、5、6、7打开，调整四通阀使得压缩机的排气口与室外换热器相连、压缩机的进气口与室内换热器相连，此时系统可简化为如图4所示。制冷剂依次流经压缩机、室外换热器、节流阀、室内换热器和除霜相变蓄热器，在室外换热器放热除霜，在除霜相变蓄热器中吸热。在除霜相变蓄热器中，相变材料将储存的热量释放给制冷剂，以此加速除霜过程。室内空气流经温度补偿相变蓄热器，吸收相变材料释放的热量，以此继续保持室内的制热效果，维持室内温度恒定。通过相关阀门的开闭，此时室内换热器无空气强制对流，故制冷剂在室内换热器中基本不发生换热。

Claims (7)

1.一种基于相变材料的除霜时补偿室内温度变化的空调系统，其中，所述系统至少包括温度补偿相变蓄热器、除霜相变蓄热器、压缩机、四通阀、室外换热器、节流阀和室内换热器，其特征在于，
所述压缩机的进气口和排气口与所述四通阀相连，所述室外换热器与所述四通阀相连，所述四通阀的剩下一端通往所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器，所述温度补偿相变蓄热器、所述除霜相变蓄热器和一段中间管路三者并联，所述温度补偿相变蓄热器包括制冷剂通道和室内空气通道，所述制冷剂通道的进出口各设有一个阀门，所述室内空气通道的进出口各设有一个阀门，所述除霜相变蓄热器只包括制冷剂通道，其进出口各设有一个阀门，所述中间管路设有一个阀门，所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器的另一端通往室内换热器，所述室内换热器包括制冷剂通道和室内空气通道，其所述室内空气通道的进出口各设有一个阀门，所述室内换热器、节流阀和室外换热器依次连接。
2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，当通过相应的阀门开闭，使得压缩机排气口、室内换热器、节流阀、室外换热器、压缩机进气口依次接通组成循环时，实现空调系统对室内的正常制热；当使得温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器并联，且压缩机排气口、两个相变蓄热器、室内换热器、节流阀、室外换热器、压缩机进气口依次接通组成循环时，实现空调系统既对室内正常制热也对两个相变蓄热器进行储热；当使得温度补偿相变蓄热器独立开来、且压缩机排气口、室外换热器、节流阀、室内换热器、除霜相变蓄热器、压缩机进气口依次接通组成循环时，实现空调系统对室外换热器放热除霜，同时由温度补偿相变蓄热器对室内进行不间断的供热。
3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，在实现空调系统对室内的正常制热和对两个相变蓄热器进行储热时，通过室内换热器中室内空气通道进出口的阀门开启来连接室内风机的强制空气对流，通过温度补偿相变蓄热器中室内空气通道进出口的阀门关闭来断开室内风机的强制空气对流；在实现空调系统对室外换热器的放热除霜时，通过室内换热器中室内空气通道进出口的阀门关闭来断开室内风机的强制空气对流，通过温度补偿相变蓄热器中室内空气通道进出口的阀门开启来连接室内风机的强制空气对流。
4.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述温度补偿相变蓄热器中相变材料的相变温度为24～30℃，所述除霜相变蓄热器中相变材料的相变温度为10～15℃。
5.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述室内换热器与所述温度补偿相变蓄热器具有同一个室内空气进气口和排气口。
6.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器包括储存相变材料的空间，且空间内布置有翅片。
7.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述温度补偿相变蓄热器和除霜相变蓄热器中的相变材料，采用碳原子数小于20的有机石蜡。
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