CN112178989A - 压力缓冲装置及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力缓冲装置及热泵系统，压力缓冲装置包括：缓冲罐，所述缓冲罐上设置有进液口和出液口；柔性膜，所述柔性膜设置在所述缓冲罐中，所述柔性膜将所述缓冲罐内部间隔为缓冲腔体和溶液腔体，所述进液口和所述出液口分别连通所述溶液腔体。通过压力缓冲装置来缓冲换热介质热胀冷缩对管路造成的影响，以提高热泵系统的运行可靠性。

Description

压力缓冲装置及热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，尤其涉及一种压力缓冲装置及热泵系统。

背景技术

目前，热泵系统通常配置有制冷回路和用户换热终端，其中，而制冷回路通常包括连接在一起的压缩机、室外换热器、节流装置和室内换热器。而室内换热器中通常配置有相互换热的冷媒流道和介质流道。在实际使用过程中，冷媒流道则参与制冷回路中冷媒的流动，而介质流道中流动的换热介质与流经冷媒流道的冷媒换热后流入到用户换热终端，以通过用户换热终端来改变室内的温度。但是，在实际使用过程中，至少存在如下问题：介质流道与用户换热终端之间循环流动的换热介质受热胀冷缩的影响，会造成室内管路水压的变化，尤其在温度换热介质温度升高后，容易造成管路破裂而影响使用可靠性。如何设计一种运行可靠性高的热泵系统是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种压力缓冲装置及热泵系统，通过压力缓冲装置来缓冲换热介质热胀冷缩对管路造成的影响，以提高热泵系统的运行可靠性。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种压力缓冲装置，包括：

缓冲罐，所述缓冲罐上设置有进液口和出液口；

柔性膜，所述柔性膜设置在所述缓冲罐中，所述柔性膜将所述缓冲罐内部间隔为缓冲腔体和溶液腔体，所述进液口和所述出液口分别连通所述溶液腔体。

进一步的，所述柔性膜位于所述缓冲罐的上端部。

进一步的，所述缓冲罐包括：罐体，所述罐体上设置有所述进液口和所述出液口；罐盖，所述罐盖可拆卸的安装在所述罐体上；所述柔性膜与所述罐盖之间形成所述缓冲腔体,所述柔性膜与所述罐体之间形成所述溶液腔体。

进一步的，所述柔性膜的边缘夹在所述罐盖和所述罐体之间。

进一步的，所述罐体的上边缘设置有第一外翻边，所述罐盖的边缘设置有第二外翻边；所述柔性膜的边缘夹在所述第一外翻边和所述第二外翻边之间。

进一步的，所述第一外翻边上开设有多个第一安装孔，所述第二外翻边上开设有多个第二安装孔；螺栓贯穿所述第一安装孔和所述第二安装孔并螺纹连接有螺母。

进一步的，所述柔性膜的边缘粘结在所述罐盖的内表面上。

进一步的，所述罐盖上还设置有可开关的打气嘴，所述打气嘴连通所述缓冲腔体。

进一步的，所述溶液腔体中还设置有相变蓄能部件。

本发明还提供一种热泵系统，包括制冷回路和用户换热终端，所述制冷回路包括压缩机、室外换热器、节流装置和室内换热器，所述室内换热器中配置有相互换热的冷媒流道和介质流道，所述压缩机、所述室外换热器、所述节流装置和所述冷媒流道依次连接，所述用户换热终端与所述介质流道连接，还包括上述压力缓冲装置；所述压力缓冲装置中的缓冲罐串联在所述用户换热终端和所述介质流道之间。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在缓冲罐中配置柔性膜以形成缓冲腔体和溶液腔体，在实际使用过程中，当换热介质因温度变化而出现热胀冷缩的情况，则柔性膜能够在缓冲罐内水压的作用下发生形变以改变缓冲腔体和溶液腔体的体积，以缓冲因温度变化造成换热介质体积的变化，避免对室内管路造成影响而出现管路破裂的情况发生，以提高热泵系统的运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明热泵系统实施例的结构原理图;

图2为本发明热泵系统实施例中压力缓冲装置的结构原理图之一；

图3为本发明热泵系统实施例中压力缓冲装置的结构原理图之二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本实施热泵系统，包括制冷回路100和用户换热终端200，制冷回路100包括压缩机101、室外换热器102、节流装置103和室内换热器104，室内换热器104中配置有相互换热的冷媒流道（未标记）和介质流道（未标记），压缩机101、通过四通阀105与室外换热器102和冷媒流道依次连接，室外换热器102和冷媒流道之间连接节流装置103，用户换热终端200与所述介质流道连接。其中，用户换热终端200的表现实体可以采用散热器或风机盘管等，用户换热终端200与所述介质流道之间为了加快换热介质循环流动，则通常配置有循环泵201。另外，室内换热器104通常采用板式换热器或套管式换热。上述结构配置为常规热泵系统的配置方式，在此不做赘述和限定。

而为了满足减小因换热介质热胀冷缩对室内管路造成，本实施热泵系统还配置有压力缓冲装置300；压力缓冲装置300包括缓冲罐1和柔性膜2，缓冲罐1上设置有进液口11和出液口12；柔性膜2设置在缓冲罐1中，柔性膜2将缓冲罐1内部间隔为缓冲腔体B和溶液腔体A，进液口11和出液口12分别连通所述溶液腔体。缓冲罐1则通过进液口11和出液口12串联在用户换热终端200与所述介质流道之间。

具体的，在热泵系统实际运行过程中，制冷回路100中的冷媒循环流动，而用户换热终端200与室内换热器104之间存在换热介质循环流动。换热介质和冷媒则在室内换热器104中进行热交换。在冬季制热模式下，换热介质的温度较高，使得换热介质出现体积的膨胀。换热介质因升温发生膨胀后会在缓冲罐1的溶液腔体A内提升液体压力，而柔性膜2在液体压力的作用下会产生形变，以缓冲换热介质体积膨胀对管路的影响。

其中，为了确保换热介质在缓冲罐1中顺畅的流动，则可以将柔性膜2设置在缓冲罐1的上端部。这样，缓冲介质在柔性膜2的下方流动，换热介质在流动过程中，柔性膜2对流动中的换热介质影响较小。同时，由于柔性膜2无需重载换热介质的重量，延长了柔性膜2的寿命。

进一步的，为了方便将柔性膜2组装到缓冲罐1中。则缓冲罐1包括：罐体13和罐盖14，罐体13上设置有进液口11和出液口12；罐盖14可拆卸的安装在罐体13上；柔性膜2与罐盖14之间形成所述缓冲腔体B，相对应的，则在罐体13中形成溶液腔体A。

具体的，在实际组装过程中，可以采用将柔性膜2夹在罐体13和罐盖14之间的方式来完成组装。这种情况下，则将柔性膜2的边缘夹在罐盖14和罐体13之间，柔性膜2的边缘与罐盖14和罐体13接触并密封连接，以形成溶液腔体A和缓冲腔体B。

而由于柔性膜2自身材质具有弹性，柔性膜2被罐盖14和罐体13夹紧后，可以通过柔性膜2起到密封罐体13和罐盖14之间形成的连接部位。而为了提高密封效果，则在罐体13的上边缘设置有第一外翻边（未标记），罐盖14的边缘设置有第二外翻边（未标记）；柔性膜2的边缘夹在所述第一外翻边和所述第二外翻边之间。通过第一外翻边和第二外翻边配合来增大与柔性膜2接触面积，以提高密封性能。

另外，为了方便组装罐体13和罐盖14，所述第一外翻边上开设有多个第一安装孔，所述第二外翻边上开设有多个第二安装孔；螺栓贯穿所述第一安装孔和所述第二安装孔并螺纹连接有螺母。具体的，通过螺母和螺栓配合，能使得第一外翻边和第二外翻边紧密的夹紧柔性膜2。

同样的，柔性膜2还可以通过胶粘的方式连接在罐盖14上，即柔性膜2的边缘粘结在罐盖14的内表面上。

优选地，为了在组装时，方便向缓冲腔体B中充气，则罐盖14上还设置有可开关的打气嘴21，打气嘴21连通所述缓冲腔体B。具体的， 在将罐体13、罐盖14和柔性膜2组装好后，可以在缓冲罐1的外部通过打气嘴21向缓冲腔体B中充气。同样的，在后期使用过程中，也可以在缓冲腔体B泄气的情况下，通过打气嘴21对缓冲腔体B补充气体。

进一步的，所述溶液腔体A中还设置有相变蓄能部件3。具体的，相变蓄能部件3中配置有相变材料，相变材料能够起到蓄能的作用。在冬季制热模式下，通过相变材料可以存储热量；而在夏季制冷模式下，通过相变材料可以存储冷量。

更重要的是，对于配置有相变蓄能部件3的缓冲罐1，在不同模式下的起到的作用不同，具体说明如下。

夏季制冷模式下：

用户换热终端200接到制冷运行指令后，循环泵201启动，用户换热终端200开始向室内释放冷量。循环泵201出口的冷水经过进入用户换热终端200，对室内空气冷却(例如：用户换热终端200采用风机盘管的方式将冷空气吹入房间产生空调制冷效果)后，换热介质温度升高，然后进入室内换热器104，若此时检测室内换热器104的回水温度T≥13℃（第一温度值）时，制冷回路100启动制冷运行。从室内换热器104出来的冷水进入缓冲罐1中，对相变蓄能部件3内部相变储能材料进行一定冷却蓄能后，从缓冲罐1流出进入循环泵201，再进入用户换热终端200，这样循环往复，从而完成室内水系统的制冷循环。而在制冷回路100运行过程中，当T≤10℃（第二温度值）时，制冷回路100停止制冷运行，循环泵201继续运行，此过程中用户换热终端200的空调冷量来自于缓冲罐1的相变蓄能部件3中蓄冷的释放，由于缓冲罐1具有一定的蓄冷量，能够在较长时间内为用户换热终端200提供冷量，这样就减少了制冷回路100的开停机次数，避免了因制冷回路100频繁开停机造成的电能浪费，具有较好的节能效果。当T≥13℃时，缓冲罐1内的蓄冷量已释放完毕，此时制冷回路100启动制冷运行，同时为缓冲罐1的蓄冷和用户换热终端200的空气冷却来提供冷量，直到当T≤10℃时，又开始以上的循环，这样周而复始。

冬季制热情况下：

用户换热终端200接到制热运行指令后，循环泵201启动，用户换热终端200开始运行；循环泵201出口的热水进入用户换热终端200，对室内空气加热后，水温降低，然后进入室内换热器104。若此时检测室内换热器104进口的回水管15内的回水温度T≤39℃（第三温度值）时，制冷回路100启动制热运行。从室内换热器104出来的制热热水进入缓冲罐1，对缓冲罐1中的相变蓄能部件3内部相变储能材料进行一定加热蓄能后，从缓冲罐1输出的热水进入循环泵201，再进入用户换热终端200加热室内空气，这样循环往复，从而完成室内水系统的制热循环。当T≥42℃（第四温度值）时，制冷回路100停止制热运行，循环泵201继续运行，此过程中用户换热终端200的制热热量来自于缓冲罐1的相变蓄能部件3中蓄热的释放，由于缓冲罐1具有一定的蓄热量，能够在较长时间内为用户换热终端200提供热量，这样就减少了制冷回路100的开停机次数，避免了因制冷回路100频繁开停机造成的电能浪费，具有较好的节能效果。当T≤39℃时，缓冲罐1内的蓄热量已释放完毕，此时制冷回路100启动制热运行，同时为缓冲罐1的蓄热和用户换热终端200的空气加热来提供热量，直到当T≥42℃时，又开始以上的循环，这样周而复始。

制热过程中，当制冷回路100接到除霜指令时，制冷回路100的四通阀105换向，室内换热器104由制热工况下的冷凝器变为除霜工况下的蒸发器，室外换热器102则由制热工况下的蒸发器变为除霜工况下的冷凝器。此时，室内循环泵201继续运行，缓冲罐1的相变蓄能部件3中的相变储能材料由液态变为固态来释放热量，该热量先经用户换热终端200加热室内空气，然后经水管路进入室内换热器104，使其中的液态制冷剂蒸发变为气体，之后经制冷剂管路进入压缩机101，经压缩机101压缩变为高温高压的制冷剂排气进入室外换热器102，对室外换热器102进行除霜。因此，缓冲罐1中释放的热量为制冷回路100除霜提供了充足的热量，也为除霜过程为保持用户换热终端200连续制热提供了热量，此过程可以显著减少除霜时间，且保持用户换热终端200较高的出风温度。除霜过程中能够保持室内温度稳定，不会出现室内温度下降而周期性波动，显著提升了用户体验，特别是舒适性体验。除霜结束后，制冷回路100的四通阀105再次换向，恢复制热状态，同时为缓冲罐1的蓄热和用户换热终端200的空气加热来提供热量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明个实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压力缓冲装置，其特征在于，包括：

缓冲罐，所述缓冲罐上设置有进液口和出液口；

柔性膜，所述柔性膜设置在所述缓冲罐中，所述柔性膜将所述缓冲罐内部间隔为缓冲腔体和溶液腔体，所述进液口和所述出液口分别连通所述溶液腔体。

2.根据权利要求1所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述柔性膜位于所述缓冲罐的上端部。

3.根据权利要求1所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述缓冲罐包括：

罐体，所述罐体上设置有所述进液口和所述出液口；

罐盖，所述罐盖可拆卸的安装在所述罐体上；

所述柔性膜与所述罐盖之间形成所述缓冲腔体，所述柔性膜与所述罐体之间形成所述溶液腔体。

4.根据权利要求3所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述柔性膜的边缘夹在所述罐盖和所述罐体之间。

5.根据权利要求4所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述罐体的上边缘设置有第一外翻边，所述罐盖的边缘设置有第二外翻边；所述柔性膜的边缘夹在所述第一外翻边和所述第二外翻边之间。

6.根据权利要求5所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述第一外翻边上开设有多个第一安装孔，所述第二外翻边上开设有多个第二安装孔；螺栓贯穿所述第一安装孔和所述第二安装孔并螺纹连接有螺母。

7.根据权利要求3所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述柔性膜的边缘粘结在所述罐盖的内表面上。

8.根据权利要求3所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述罐盖上还设置有可开关的打气嘴，所述打气嘴连通所述缓冲腔体。

9.根据权利要求1-8任一所述的压力缓冲装置，其特征在于，所述溶液腔体中还设置有相变蓄能部件。

10.一种热泵系统，包括制冷回路和用户换热终端，所述制冷回路包括压缩机、室外换热器、节流装置和室内换热器，所述室内换热器中配置有相互换热的冷媒流道和介质流道，所述压缩机、所述室外换热器、所述节流装置和所述冷媒流道依次连接，所述用户换热终端与所述介质流道连接，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一所述的压力缓冲装置；所述压力缓冲装置中的缓冲罐串联在所述用户换热终端和所述介质流道之间。

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