CN118031483A - 蒸汽压缩制冷系统中的反循环除霜基于相变材料的增强 - Google Patents

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Abstract

提供了一种热能储存系统，适合与将热量从至少一个热源传递到至少一个散热器(热传递系统)的系统一起使用，其中所述热能储存系统包括至少一个热能储存单元。还提供了用于热泵或蒸汽压缩制冷系统的热能储存系统，不会影响除霜循环前在冷凝器中传递的能量的蒸发器除霜方法，以及用于热泵或蒸汽压缩制冷系统中的蒸发器除霜的系统结构。

Description

蒸汽压缩制冷系统中的反循环除霜基于相变材料的增强
分案申请
本发明是申请号为201780048724.5的发明专利申请的分案申请。原申请的申请日为2017年6月23日，优先权日为2016年6月23日，优先权号为1610977.9，发明名称为“蒸汽压缩制冷系统中的反循环除霜基于相变材料的增强”。
技术领域
本发明涉及一种除霜方法和结构，目的在于热泵和任意蒸汽压缩制冷系统中的蒸发器除霜。本发明还涉及一种热能储存系统，其适合与适于将热量从至少一个热源传递到至少一个散热器(热传递系统)的系统一同使用，该热能储存系统包括至少一个热能储存单元。更具体地，本发明涉及用于热泵和任意蒸汽压缩制冷系统的热能储存系统，为蒸发器除霜而不会影响除霜循环前在冷凝器中传递的能量。本发明还涉及用于热泵或蒸汽压缩制冷系统的热能储存系统、一种不会影响除霜循环前在冷凝器中传递的能量的蒸发器除霜方法、以及用于热泵或蒸汽压缩制冷系统中的蒸发器除霜的系统结构。
背景技术
热泵和蒸汽压缩制冷系统通过使用外部动力，如电力，使热量沿与热流自发方向相反的方向移动，从至少一个热源向至少一个散热器传递热量。这适用于通过提升来自热源的热能来升高散热器的温度，也适用于通过降低来自热源的热能来降低散热器的温度。
蒸汽压缩循环是众所周知的，且通常用于不同的应用来将热量从较冷的环境移向较热的环境，例如加热室内环境、冷却车厢以及冷却制冷机房中的空气。
如图1所示，工作流体，通常为制冷剂，通过压缩机(1)被压缩至高温高压气态；高温加压的蒸汽随后在冷凝器(2)中冷却，在冷凝器中释放热量并凝结为中温高压液体或气液混合物；该液体或气液混合物随后进入降压设备(3)中，变成低温液体或气液混合物；最后一步，其进入蒸发器(4)，在蒸发器中受热并在返回压缩机前再次蒸发。
这项技术众所周知的问题在于，当蒸发器周围的环境温度达到结霜条件时，盘管上形成有冰，降低了制冷剂和周围气体之间的热传递速率。这能够导致蒸发器的效力损失，并且如果不采取措施，将导致热泵或蒸汽压缩系统停止工作。
当达到结霜条件且蒸发器上开始结冰，本领域已知有各种除霜方法。如今，通常使用反循环除霜。如图2所示，它包括通过切换四通换向阀(5)的位置暂时恢复制冷剂的流动，使压缩机(1)驱动高温高压蒸汽进入蒸发器(4)，蒸发器(4)此时充当冷凝器，高温高压蒸汽在融化冰的同时冷却。
高压中温液体通过降压设备(3)相继膨胀，之后进入冷凝器(2)被再次加热，冷凝器(2)此时充当蒸发器。然后低压高温蒸汽进入压缩机并再次开始循环，直到蒸发器上的所有冰都融化。在常规操作中使用热泵或任何蒸汽压缩制冷系统以加热连接到冷凝器(2)的目标散热器的情况下，例如，提供热水的水箱，或者为房屋供暖的暖气片系统的回路，反循环除霜有明显的缺点，之前提供这个散热器的一些能量用来融化蒸发器上的冰，最终冷却了热水箱或暖气片的温度，这降低了内部环境的舒适度。
因此希望提供改进的除霜系统。
因此，希望提供改进的除霜系统，其处理结霜的问题且不会影响相关的辅助系统，例如热水箱、暖气片等。
申请人开发了一种新型热能储存系统，其包括改进的除霜系统，并克服了本领域系统的问题。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供一种热能储存系统，适合与适于将热量从至少一个热源传递到至少一个散热器(热传递系统)的系统一起使用，包括至少一个热能储存单元，其中所述至少一个热能储存单元包括包括热库，该热库包括具有至少一个盘管的热交换器，其中所述至少一个盘管由合适的相变材料围绕，且其中所述热能储存单元包括用于彼此连接和/或与热传递系统中的一个或多个组件相连接的装置。
本发明还提供了根据第一方面或任意其他方面的热能储存系统，其中所述系统包括至少两个热能储存单元，其中所述至少一个热能储存单元包括热库，该热库包括具有一个盘管的热交换器，其中所述一个盘管由合适的相变材料围绕，其中至少一个进一步的热能储存单元包括热库，该热库包括具有两个或更多个盘管的热交换器，且其中每个所述热能储存单元能够可选地并独立地包括用于热能库的旁路装置。
本发明还提供了根据本文所详述的热能储存系统的第一方面或任意其他方面的一种包括一个或更多个热能储存单元的热传递系统，其中所述热传递系统还包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，其中所述组件彼此互相连接且/或与一个或多个热能储存单元相互连接。
该至少一个热能储存单元还可包括与所述一个或多个盘管共同定位的内部金属翅片。
热能储存系统还可包括至少两个热能储存单元。
每个热能储存单元可包括相变材料，相变材料独立选自包含以下任一成分或其任意组合的配方：一种或多种蜡；石蜡；一种或多种脂肪酸或其盐水合物；一种或多种有机-有机共晶化合物、一种或多种有机-无机共晶化合物；一种或多种无机-无机共晶化合物；或一种或多种吸湿材料；或这些材料的任意组合。
热能储存系统还可包括至少两个热能储存单元，且其中每个热能储存单元能够可选地并独立地包括用于热能单元的旁路装置。
热能储存系统还可包括用于每个热能储存单元的旁路装置，其独立的选自一个或多个分配阀、一个或多个系统阀或一个或多个电磁阀。
热能储存系统还可包括至少两个热能储存单元，其中至少一个热能储存单元可包括热库，该热库包括具有一个盘管的热交换器，其中所述一个盘管围绕有合适的相变材料，其中至少一个进一步的热能储存单元包括热库，该热库包括具有两个或更多盘管的热交换器，其中每个所述热能储存单元能够可选地并独立地包括用于热能库的旁路装置。
热能储存系统还可包括热能储存单元中的至少一个，其可包括用于热能库的旁路装置，且其中所述旁路装置独立地选自一个或多个分配阀、一个或多个系统阀或一个或多个电磁阀。
热能储存系统还可包括至少两个热能储存单元，该热能储存单元包括具有一个盘管的热交换器，盘管围绕有合适的相变材料，其中所述两个或更多个单元中的每一个可包括相同或不同的相变材料，且其中所述相变材料可独立选自包含以下成分的配方：一种或多种蜡；石蜡；一种或多种脂肪酸或其盐水合物；一种或多种有机-有机共晶化合物、一种或多种有机-无机共晶化合物；一种或多种无机-无机共晶化合物；或一种或多种吸湿材料；或这些材料的任意组合。
热能储存系统还包括至少一个进一步的热能储存单元中的一个盘管，主盘管，其可专用于制冷剂流体并适合于内部连接至冷凝器和降压设备，用于热传递系统。
热能储存系统还可包括至少一个进一步的热能储存单元中的一个或多个盘管，辅助盘管，可专用于热传递流体，且其中所述辅助盘管适于与每个热储存单元中的相变材料交换热量。
辅助盘管可适于连接至热传递系统中进一步的除霜或热储存装置。
热传递流体可以是水、水-乙二醇混合物和/或制冷剂。
相变材料热库的结构、热能储存单元的构造大致在图6中示出并进行描述。
相变材料热库的结构、热能储存单元的构造能够大致在图7中示出并进行描述。
热传递系统还可包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，其中所述组件彼此互相连接且/或与一个或多个热能储存单元相互连接。
一个或多个热能储存单元可位于热传递系统中。
一个或多个热能储存单元可位于热传递系统外，且通过合适的连接装置连接至系统。
所述连接装置可以是合适的制冷剂连接装置，如一个或多个管道。
降压装置可以是膨胀阀。
一个或多个热能储存单元可在至少一个冷凝器和至少一个降压装置之间的位置连接至热传递系统中的组件，且其中合适的连接装置设置在所述冷凝器和所述降压装置上，或者设置为从所述冷凝器和所述降压装置到一个或多个热能储存单元。
该系统可独立地选自：蒸汽压缩系统；反循环除霜蒸汽压缩系统；蒸汽压缩制冷系统；反循环除霜蒸汽压缩制冷系统；或热泵系统。
该系统可以是反循环蒸汽压缩制冷系统，其中一个或多个热能储存单元可以位于内部单元外部且与内部单元通过合适的制冷剂连接件相连接，该内部单元包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，且其中热传递系统还包括用于一个或多个压缩机的旁路装置。
该系统可以是反循环蒸汽压缩制冷系统，其中一个或多个热能储存单元和一个或多个压缩机可以位于内部单元外部且与内部单元通过合适的制冷剂连接件相连接，该内部单元包括一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，且其中热传递系统还包括用于一个或多个压缩机的旁路装置。
所述旁路装置可包括分配阀、电磁阀系统、或其组合。
热能储存系统可提供用于检测和管理结霜条件的装置。
检测装置可由用于测量系统内点的温度、压力和功率多个传感器提供。
用于管理结霜条件的装置可以是位于压缩机和冷凝器之间的四通换向阀(5)和冷凝器分配装置(7)的组合，其中换向阀适于阻止从一个或多个压缩机(1)到一个或多个冷凝器(2)的液流/气流，其中分配装置使液流/气流绕过系统内的一个或多个冷凝器，且其中所述循环被反向，以从一个或多个压缩机(1)提供蒸汽至一个或多个蒸发器(4)，随后至一个或多个降压设备(3)，再然后到一个或多个热能储存单元(6)，其中根据需要重复此反循环。
根据进一步的方面，可以另外提供一种热传递系统，包括根据如本文详述的热能储存系统的第一方面或任何其他方面的热能储存系统，其中所述热传递系统的结构独立地且基本上如图3至图8中任一所示并进行描述。
根据进一步的方面，可在热传递系统的制冷过程中提供热能储存单元，热传递系统包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备和一个或多个冷凝器，且其中所述压缩机、蒸发器、降压设备和冷凝器彼此连接且/或与一个或多个热能储存单元连接，且其中所述制冷过程包括：
(i)提供合适的制冷剂流体或工作流体到热传递系统；
(ii)在合适的温度压力条件下为流体加压并加热，使液体在一个或多个压缩机中汽化；
(iii)将所形成的高压蒸汽在高温下通过合适的装置提供至一个或多个冷凝器；
(iv)冷却蒸汽，以提供温度降低的加压或加压的液体/蒸汽混合物；
(v)提供液体或液体/蒸汽混合物至一个或多个热能储存单元；
(vi)通过热储存单元中的热能交换装置降低温度；向一个或多个降压设备中提供液体或液体/蒸汽混合物；
(vii)将温度降低且压力降低的液体或液体/蒸汽混合物提供至一个或多个蒸发器；
(viii)再次加热液体或液体/蒸汽混合物，以提供蒸汽；将产物再次蒸发提供至一个或多个压缩机。
在下文中详述了本发明的这些方面和进一步的方面。
附图说明
将参照以下附图，并仅通过示例的方式描述本发明的实施例：
图1为现有技术中的蒸汽压缩制冷循环；
图2示出了本领域反循环除霜循环的典型系统结构/流程图；
图3示出了本发明的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及所述系统在蒸汽压缩制冷系统的反循环除霜循环的“正常运行条件”下的使用；
图4示出了本发明的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及所述系统在蒸汽压缩制冷系统的反循环除霜循环的“结霜条件”下的使用；
图5示出了本发明的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及在蒸汽压缩制冷循环中使用所述系统实现反循环除霜，蒸汽压缩制冷循环具有绕过热库的装置；
图6示出了包含热库的相变材料的系统结构/流程图，该热库具有旁路装置并适用于本发明的热传递系统；
图7示出了另一种不同于图6中所提供的包含热库的相变材料的系统结构/流程图。图7中的热库包括旁路装置且适用于本发明的热传递系统；以及
图8示出了根据本发明的另一实施例的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及所述系统在非反循环蒸汽压缩制冷系统中的除霜循环的“正常运行条件”下的使用；
图9示出了根据图8所详细示出的本发明的替代实施例的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及在蒸汽压缩制冷系统中的非反循环除霜循环的“结霜运行条件”下所述系统的使用；
图10示出了用于促进本热传递系统中的热传递两个替代方式。
具体实施方式
本发明涉及适合与适于将热量从至少一个热源传递到至少一个散热器(热传递系统)的系统一起使用的热能储存系统，该系统包括至少一个热能储存单元。
能够使用如本文所详述的热能储存系统的热传递系统为：蒸汽压缩系统；反循环除霜蒸汽压缩系统；蒸汽压缩制冷系统；反循环除霜蒸汽压缩制冷系统；和/或热泵系统。
本发明描述了热泵或任意蒸汽压缩制冷系统，除了这些系统中总是存在的通用组件之外，还包括专用于除霜循环的一个或多个热储存单元，通用组件为：一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压装置以及一个或多个冷凝器。
本发明还涉及适用于热泵或任意蒸汽压缩制冷系统的热能储存系统，其除了热泵或蒸汽压缩制冷系统组件之外还包括专用于除霜循环的一个或多个热储存单元，热泵或蒸汽压缩制冷系统组件为：一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压装置以及一个或多个冷凝器。
为避免疑义，本文热能储存系统所认定的组件部分包括：热储存单元、压缩机、蒸发器、降压设备和冷凝器，通过通常出现在热能储存系统中的合适的附加组件相互连接，使制冷剂能够流动，并且包括这样的附加组件：通常出现在热能储存系统中使得如有需要时能够测量系统内的点处的(温度/压力等)值。为了清楚，这样的其他组件部分包括但不限于：阀；传感器；管道；积液池；和/或过滤器。虽然下文中没有对这些进行明确详述，这样的组件部分(在需要的情况下)的性质、需求和位置被认为是有经验的系统工程师的常识。应当理解的是，在示出了系统结构并论述了系统的情况下，虽然没有列出这样的附加组件部分，在需要它们将一个或多个关键组件连接在一起时，或者需要它们实现必要功能时，它们的存在是必然的。对这样的组件部分的选择和选取被认为是有经验的系统工程师的常识。
为了清楚，没有明确提及通常在实际系统中使其成功运转的所有其他组件，但总是假设存在，例如阀、传感器、管道、积液池、过滤器。为了支持反循环除霜应用，本发明定义了冷凝器和膨胀阀之间的热储存器的最佳指示位置，见图3中的组件6。在本发明中，热储存器不是蒸汽压缩制冷系统的典型结构中包括冷凝器的内部单元的一部分，但是其通过制冷剂连接件，例如管道，连接至制冷系统上。冷凝器(2)断开与蒸汽压缩制冷系统的内部单元的连接，从而能够通过电磁阀系统、或分配阀系统或任意一种适于实现这种旁路的系统完全绕过冷凝器(2)。这允许仅从热储存器(6)获得能量来进行除霜，而不会影响先前通过冷凝器进入内部单元的积聚到最终散热器中的能量。
如前所述，申请人开发了一种新型热能储存系统，特别适用于支持反循环除霜应用。为避免疑义，本热能储存系统适用于从至少一个热源向至少一个散热器传递热量的任意系统(热传递系统)。
此处提供了一种新型热能储存系统，适用于从至少一个热源向至少一个散热器传递热量的任意系统(热传递系统)，其中所述热能储存系统包括至少一个热能储存单元，其中所述至少一个热能储存单元包括热库，该热库包括具有至少一个盘管的热交换器，其中所述至少一个盘管由合适的相变材料包围，且其中所述热能储存单元包括用于彼此连接的装置，和/或与热传递系统中的一个或多个组件相连接的装置。
为避免疑义，热能储存单元，在本文也叫热能库或热储存器，是指包括热库的储存单元，热库包括具有至少一个盘管的热交换器，其中所述至少一个盘管由合适的相变材料包围，且其中所述热能储存单元包括用于彼此连接的装置，和/或与热传递系统中的一个或多个组件相连接的装置。
申请人已经发现，本系统克服了与蒸汽压缩循环中结霜条件和本领域反循环除霜系统相关的问题，
特别地，以及如图3所示，申请人开发了新型热传递系统，其包括至少一个热能储存单元(6)，其中所述至少一个热能储存单元(6)位于冷凝器(2)和膨胀阀之间。
重要的是，为了用在承受结霜条件的应用中，如蒸汽压缩制冷系统中，本热能储存系统不包括具有系统结构中的压缩机、冷凝器、降压装置和蒸发器的内部单元部分。与现有技术的系统相比，在本系统中，一个或多个热能储存单元通过合适的制冷剂连接装置，如管道或任意其他合适的连接器连接至制冷系统，如图3所示以及下文所论述的。
因此，本文提供了新型热传递系统，其包括至少一个热能储存单元(6)，如上文所定义，其中热传递系统还包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，其中所述组件彼此互相连接且/或与一个或多个热能储存单元相互连接，且其中所述至少一个热能储存单元(6)位于热传递系统的冷凝器(2)和膨胀阀之间，其中热储存系统不包括系统结构中的内部单元部分。有利地，在本热传递系统中，如上文所述，断开冷凝器(2)与蒸汽压缩制冷系统的内部部位的连接，从而能够通过电磁阀系统、或分配阀系统或任意一种适于实现这种旁路的系统完全绕过冷凝器(2)。申请人已经发现，此冷凝器旁路设置提供有效的热传递，特别是使得能够在仅从热储存器(6)吸收热量(能量)的同时运行除霜过程，而不会影响已通过冷凝器进入(蒸汽压缩制冷系统的)内部单元的积聚到最终散热器中的热量(能量)。
因此，本发明还提供了新型热传递系统，其包括至少一个热能储存单元(6)，如上文所定义，其中热传递系统还包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，其中所述组件彼此互相连接且/或与一个或多个热能储存单元相互连接，且其中所述至少一个热能储存单元(6)位于热传递系统的冷凝器(2)和膨胀阀之间，且其中热储存系统和一个或多个冷凝器不包括系统结构中的包括冷凝器的内部单元部分。
在根据本发明的热传递系统中，如本文所定义，无论是否绕过系统中的冷凝器，在正常运行中，离开冷凝器(2)的液体或气液混合物仍然保持显热和/或潜热水平。在目前可用的热传递系统中，通常丢失或浪费了此余热能量。
本文定义了术语“潜”热和“显”热，显热实质上能够通过测量温度来感应到。当固体熔化时，显热是随温度变化释放的热能，而潜热是在温度变化忽略不计时释放的热能。例如，当一块冰从-5℃融化到达20℃时，在-5℃至0℃之间从固体块释放的能量以及在0℃至20℃之间液态释放的能量为显热。剩余的在0℃融化阶段释放的能量是潜热。
有利地，本热传递系统，除了提供更有效的装置用于实现理想的除霜，还提供了用于回收这种余热能量的装置，即在离开至少一个专用热能热储存单元(6)中的冷凝器(2)的材料中，之后在降压装置(3)中膨胀并进一步冷却。
如图3所示，在本热传递系统用于在蒸汽压缩制冷循环中提供反循环除霜的情况下，在系统的正常运行期间，工作流体，通常是制冷剂，被压缩机(1)加压至气态。随后此高温高压蒸汽在冷凝器(2)中冷却，释放热量并凝结成中温高压液体或气液混合物。此液体或气液混合物进入热储存器(6)，在此处与热储存器交换热能，从而进一步降低其温度。此液体或气液混合物随后进入降压设备(3)，成为低温液体或低温/低压气体和液体。作为最后一步，其进入蒸发器(4)，受热并在返回压缩机之前蒸发。
本文关于本发明所提供的新型热传递系统所使用的术语“正常运行”和“在结霜条件下运行”，是指在正常加热条件和响应结霜相关触发的异常条件，实现切换和旁路装置以提供除霜，同时保持所需的系统内热储存/热相关输出(热水/暖气片热量水平)。
本文所定义的结霜相关触发包括：蒸发器盘管结冰；通过任意合适的感应装置检测到温度低于易结霜温度。
为避免疑义，能够通过热泵或在热储存系统内检测结霜条件。如此，本发明提供了热能储存系统，其还包括用于检测结霜条件的装置。
可使用任意合适的装置用于这种检测。检测结霜条件的合适的装置包括用于测量蒸发器温度的装置，通常是用于测量蒸发器外表面温度的装置。例如，在根据本发明的热储存系统中，包括用于测量蒸发器外表面温度的装置，从而在测量到的温度到达0℃时开始除霜循环。当温度回到10-15℃，除霜循环停止并再次开始正常运行。
在另一种适用于本热能系统的方法中，用于测量蒸发器温度的装置使得能够测量气流、制冷剂压力、空气或盘管温度和穿过室外盘管的压力差，以检测室外盘管上的结霜。在这种替代方法中，当测量到的温度达到0℃时，除霜循环开始。当温度回到约10-15℃，除霜循环停止并再次开始正常运行。
为避免疑义，可使用任意合适装置测量蒸发器的外表面温度，且/或在本文的热能系统中使用任意合适装置测量气流、制冷剂压力、空气或盘管温度和穿过室外盘管的压力差。
在正常运行中，离开冷凝器(2)的液体或气液混合物仍然留有显热和/或潜热，这通常会被浪费。在本发明中，在降压设备(6)中膨胀并进一步冷却前，这些热被回收在专用储存器(6)中。因此，在本系统的正常运行中，本发明包括以下制冷循环：工作流体，通常为制冷剂，通过压缩机(1)加压至气态；高温高压蒸汽随后在冷凝器(2)中冷却，在此处释放热量并凝结为中温高压液体或气液混合物；此液体或气液混合物进入热储存器(6)，与热储存器(6)交换热能，进一步降低自身温度；此液体或气液混合物随后进入降压设备(3)，成为低温低压液体或气液混合物；最后一步，其进入蒸发器(4)，在此受热并在回到压缩机前再次蒸发。
当通过蒸汽压缩制冷系统检测到结霜条件时，压缩机停机且通过切换四通换向阀(5)的位置，反向循环，见图4；通过电磁阀或分配阀系统(7)绕过冷凝器；压缩机(1)启动；高温高压气体进入蒸发器(4)，高温气体在蒸发器(4)中冷凝释放出热量以融化盘管上的冰；中温高压气体或气液混合物通过降压设备(3)膨胀；低温液体随后进入热储存器(6)受热且升温；通过热储存器，制冷剂部分或全部蒸发；此中温和低温气体或气液混合物在压缩机中进一步受热成为高温高压气体；此气体进入蒸发器融化冰并继续循环，直到保证了安全有效的正常运行。
特别地，如本文所详述，本发明涉及热传递系统，其中热库(6)包括相变材料。
因此，本文提供了一种新型热传递系统，包括至少一个热能储存单元(6)，如上文所定义，其中热传递系统还包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，且其中所述组件彼此相互连接并/或与一个或多个热能储存单元相互连接，并且其中至少一个热能储存单元(6)位于热传递系统的冷凝器(2)和膨胀阀(3)之间，其中热储存系统不包括系统结构中的具有冷凝器的内部单元部分，且其中至少一个热能储存单元(6)包括相变材料。
在这些热传递系统中，热库包括具有至少一个盘管的热交换器，液态或气态制冷剂流经盘管，且相变材料围绕盘管，从而提高相变材料与制冷剂之间的热传递。在本热传递系统中，申请人已经发现能够通过在热库的热交换组件中引入合适的热交换促进装置来进一步促进这种提高的热传递。能够使用任意合适的热交换促进装置，包括：金属翅片；将石墨分散在相变材料(PCM)中；翅片管；将管道细分为微通道。
申请人已经发现，在热交换器组件中引入大量金属翅片对促进热交换特别有效。由此能够本发明中使用包括具有翅片管的金属翅片的热交换器。应当理解的是，金属翅片的绝对数量或者翅片管上翅片的绝对数量取决于具体热库的尺寸。
申请人还发现，石墨分散在PCM中对提高进入热库的热传导具有重要意义。
因此，本文还提供一种热能储存系统，适合与从至少一个热源向至少一个散热器传递热量的系统(热传递系统)一起使用，其中所述热能储存系统包括至少一个热能储存单元，其中所述至少一个热能储存单元包括具有热交换器的热库，热交换器具有至少一个盘管，所述至少一个盘管由合适的相变材料围绕，且其中所述热能储存单元包括用于彼此连接，和/或与热传递系统的一个或多个组件相连接的装置，且其中至少一个热能储存单元还包括大量内部金属翅片，该金属翅片与热交换器的一个或多个盘管共同定位。
适于用在本文热能储存系统中的相变材料为：包含蜡、或石蜡、或脂肪酸、或盐水合物、或有机-有机、有机-无机、无机-无机共晶化合物、或吸湿材料、或这些材料的任意组合的配方。
因此，本文额外提供一种适合与将热量从至少一个热源传递到至少一个散热器的系统(热传递系统)的热能储存系统一起使用，其中所述热能储存系统包括至少一个热能储存单元，其中所述至少一个热能储存单元包括具有热交换器的热库，热交换器具有至少一个盘管，所述至少一个盘管由合适的相变材料围绕，且其中所述热能储存单元包括用于彼此连接，和/或与热传递系统的一个或多个组件相连接的装置，且其中至少一个热能储存单元还包括大量内部金属翅片，该金属翅片与热交换器的一个或多个盘管共同定位，且/或相变材料独立选自包含以下成分的配方：一种或多种蜡；石蜡；一种或多种脂肪酸或其盐水合物；一种或多种有机-有机共晶化合物、一种或多种有机-无机共晶化合物；一种或多种无机-无机共晶化合物；或一种或多种吸湿材料；或这些材料的任意组合。
申请人已经发现，使用相变材料相比使用替代热储存介质如水或石提供了优势。特别地，使用相变材料能够在预设温度范围内更长时间地吸收和释放热量。此特征使得能够根据使用特定相变材料的具体应用的目标性能和安装需求提供定制的热能储存系统。
此外，本系统中热库未集成在包含冷凝器(2)的内部单元的设计的特别优势在于热库能够根据预期性能和安装需求易于改变，并且能够易于维护、更换、或升级而无需中断蒸汽压缩制冷循环的正常运行。
使用如本文所定义的未集成的热储存器的另一优势在于，热储存器能够安装至热传递系统中含冷凝器(2)的内部单元和降压设备(3)之间任意合适的点。
特别地，此发明涉及在热库(6)中使用相变材料，其中热库由具有至少一个盘管的热交换器组成，液态或气态的制冷剂流经盘管，且相变材料围绕盘管提高相变材料与制冷剂之间的热传递，例如通过金属翅片。相变材料可以是包含以下成分的任意配方：蜡、或石蜡、或脂肪酸、或盐水合物、或有机-有机、有机-无机、无机-无机共晶化合物、或吸湿材料、或这些材料的任意组合。相变材料相比其他热储存介质例如水或石的优势在于，能够在预设温度范围内长时间吸收和释放热量。因此，能够根据目标性能和安装需求，调整相变材料适用于系统。
例如，当热泵用于准备热水，能够使用但不限于使用相变温度为34℃和/或28℃的相变材料；当热泵用于地下空间加热，能够使用但不限于使用相变温度为28℃和/或12℃的相变材料。此外，未集成在含冷凝器(2)的内部单元的热库的优势在于，易于根据目标性能和安装需求改变热库，且易于维护或更换或升级热库而无需中断蒸汽压缩制冷循环的正常运行。另一优势在于，热库能够安装在含冷凝器(2)的内部单元和降压设备(3)之间的各处。此发明是指蒸发器(4)上结冰或结霜的任意系统，例如当此蒸发器(4)暴露于外界环境条件时，或者当此蒸发器(4)处于封闭环境中时，例如冰箱、冰柜、冷藏车、人工气候室。此发明还涉及热泵系统中除蒸发器外的能结冰或结霜的任意其他组件，例如管道、附加热交换器，其他流体能够在其他组件中发生相变或在低于结霜或结冰条件的温度下循环，因而需要除霜。这例如可以是用于冰箱/冰柜的系统，固定式的或移动的，由不同热交换器组成，来自罐的液氮在一个或多个热交换器中流动并蒸发，其中在具有多个管道的另一个或其他热交换器中，来自热泵系统的制冷剂在一些管道中蒸发，且流入第一热交换器的另外的热传递流体在其他一些管道中流动以促进蒸发。在两种情况下，都可能形成霜或冰，因而能够在那里应用本发明。
在本发明的不同实施例中，见图5和图6，内部单元和热储存器之间的连接也可包括一个或多个电磁阀或换向阀(8)或任意其他种类的系统，以根据整个系统的运行条件绕过热储存器。与以前的结构相比，它的优势在于，在不可能出现结霜情况的时期或运行条件下，可以绕过储存器，从而节省向其中加载热量所需的能量和被不工作的热库浪费的能量。
在本发明进一步的实施例中，如图5所示，如下文所述，内部单元和热库之间的连接还可包括一个或多个热储存器专用电磁阀或分配阀(8)或任意其他种类系统，根据整个系统的运行情况绕过热储存器。此热储存器旁路为本热传递系统提供了内置节能/流程效率的特点，并提供了进一步的系统设计灵活度。特别地，在不可能出现结霜情况的时期或运行条件下，例如当蒸发器周围的环境温度和相对湿度高于结冰条件，或者当蒸发器温度高于周围空气结冰所需温度时，可以绕过热储存器。该旁路节省了向热储存系统加载热量所需的能量和被热库不工作时浪费的能量。
因此，本文提供包括热交换器的热库，该热交换器具有至少一个盘管，其中所述至少一个盘管由合适的相变材料围绕，且其中所述热能储存单元包括用于彼此连接和/或与热传递系统的一个或多个组件连接的装置，且其中至少一个热能储存单元包括与热交换器的一个或多个盘管共同定位的多个内部金属翅片，且/或相变材料独立选自包含以下成分的配方：一种或多种蜡；石蜡；一种或多种脂肪酸或其盐水合物；一种或多种有机-有机共晶化合物、一种或多种有机-无机共晶化合物；一种或多种无机-无机共晶化合物；或一种或多种吸湿材料；或这些材料的任意组合。
在本发明的不同实施例中，见图7，热库(6)由两个或多个储存模块s1、s2、…sn组成，每个模块包括相同或不同的相变材料，且没有、一个或多个分配阀d1、d2、…dn，或电磁阀系统或将制冷剂的液流改道至储存模块中或绕过储存模块的任意装置。此设置的优势在于，热储存能力能够适于影响蒸发器(4)结霜的多变的环境条件，例如在蒸发器暴露于外部条件的居住环境中，在常年具有高热偏差的位置。
在如本文所定义的热库中，其包括如图6所示性质的旁路系统，每个储存单元包含其他或液体能够流经的盘管。每个盘管在一端(输入)独立地连接至相应的分配阀d1、d2、…dn，且在另一端连接至热库吞吐通道。分配阀d1、d2、…dn串联连接，在使用期间，气体或液体能够根据使用者的需求流经每个热库、不流经热库、或者流经热库的任意组合。应当理解的是，储存单元的数量和所使用的热库专用阀系统能够根据系统需求变化，如本文所论述的。
此多储存单元和可变储存单元旁路设置的优势在于，系统的热储存能力能够适应影响蒸发器(4)结霜的多变的环境条件，例如在蒸发器暴露于外部条件的居住环境中，在常年具有高热偏差的位置。
因此本发明还提供了热能储存系统，其适用于本文所定义的热传递系统，其中热能储存系统包括多个热能储存单元，每个单元包括热库，热库包括具有至少一个盘管的热交换器，其中所述至少一个盘管由合适的材料围绕，其中所述热能储存单元包括用于彼此连接，和/或与热传递系统的一个或多个组件相连接的装置，且其中至少一个热能储存单元还包括大量内部金属翅片，该金属翅片与热交换器的一个或多个盘管共同定位，且其中储存系统包括至少两个热能储存单元，其中每个储存单元中的相变材料可以相同或不同。此处还提供了热能储存系统(热库)，其包括多个热能储存单元，每个热能储存单元具有如上文所述的热交换器、相变材料、连接装置和金属翅片，其中热库包括至少两个热能储存单元(储存单元)，其中每个储存单元中的相变材料可以相同或不同，且其中热库包括用于热库中的每个储存单元的旁路装置，且可选地，其中所述旁路装置包括热能储存单元专用阀系统。
特别地，热能储存单元专用阀系统包括多个分配阀或多个电磁阀系统，或者用于将制冷剂液流改道至热库内任意特定储存单元或绕过储存单元的任意合适的装置。
特别地，提供根据本文所定义的实施例的任意方面的热能储存系统，其中所述热能储存系统包括至少两个热能储存单元。
在本发明的另一实施例中，见图8，热库(6)可由一个或多个热储存单元s1、s2、…sn组成，各自包含相同或不同的相变材料，且没有、一个或多个分配阀d1、d2、…dn，或电磁阀系统或将制冷剂液流改道至储存模块中或绕过储存模块的任意装置，其中热储存单元s1、s2、…sn中的一个或多个可包括两个或更多个盘管。主盘管专用于制冷剂且连接至内部单元的冷凝器(2)和降压设备(3)。辅助盘管包含热传递液流，例如水或水-乙二醇混合物或制冷剂。此外，没有、一个或多个分配阀c1、c2、…cn，或电磁阀系统或将制冷剂液流改道至储存模块中或绕过储存模块的任意装置连接至辅助盘管。辅助盘管可用于与相变材料交换热量至各个热储存单元s1、s2、…sn。辅助盘管因而能够连接至各种装置，以支持除霜或将储存在单元s1、s2、…sn中的热量用于不同的装置。
在此有一个实施例中，热储存单元s1、s2、…sn中的一个或多个可包含两个或更多个盘管。在包含两个或更多个盘管的热储存单元中，一个盘管，也称为主盘管，专用于制冷剂。主盘管的一端，或者一系列热储存单元的主盘管系统的一端，通过可选的如上文所述的热库专用分配阀系统与根据如本文所定义的本发明的热传递系统的热传递系统内部单元的冷凝器(2)流体连通。主盘管的另一端，或者一系列热储存单元的主盘管系统的另一端，通过可选的如上文所述的热库专用分配阀系统与根据本发明的热传递系统的热传递系统内部单元的降压设备(3)流体连通。应当理解的是，储存单元的任一端可能作为输入或是输出，这取决于热传递系统中所使用的一个或多个储存单元是处于正常运行中还是处于反循环条件3。
在包括两个或多个盘管的系统中，所谓的辅助盘管各包括热传递流体。在存在两个或更多个辅助盘管，且它们串联连接在一起的情况下，例如图7所示的布置，它们必须包含相同的热传递流体。此处用在辅助盘管系统中的合适的热传递流体包括但不限于：水；水-乙二醇混合物；或制冷剂。
为避免疑义，辅助盘管不与通过主盘管系统的制冷剂流体连通。在使用多个辅助盘管的系统中，每个辅助盘管能够通过专用的辅助盘管专用阀系统打开或关闭，如图7中分配阀c1、c2、…cn所示。辅助盘管专用阀系统可包括一个或多个分配阀、或电磁阀系统或将热传递液流改道至通过储存单元的辅助盘管的任意合适装置。
本文所定义的流体连通是指液体、蒸汽或气液混合物从一个组件流向系统内相邻组件的连通。
有利地，此辅助盘管系统可用于与热库内每个热储存单元s1、s2、…sn中的相变材料交换热量。辅助盘管系统可连接至各种装置以支持除霜或将热储存单元s1、s2、…sn中的热量用于不同装置。
因此，还提供包括至少两个热能储存单元的热能储存系统，其中至少一个热能储存单元包括热库，热库包括具有一个盘管的热交换器，其中所述至少一个盘管由合适的相变材料围绕，且其中至少还有一个热能储存单元包括热库，热库包括具有两个或更多个盘管的热交换器，且其中每个所述热储存单元能够可选地并独立地包括用于热能储存器的旁路装置。
本文特别地提供一种热能储存系统(热库)，其包括多个热能储存单元，每个热能储存单元具有如上文所述的热交换器、相变材料、连接装置和金属翅片，其中热库包括至少两个热能储存单元(储存单元)，其中每个储存单元中的相变材料可以相同或不同，且其中热库包括用于热库中的每个储存单元的旁路装置，其中热能储存单元中的至少一个包括两个盘管，其中主盘管连接至制冷剂系统且其中辅助盘管包括热传递材料，可选地且独立地包括用于主盘管和/或辅助盘管系统的旁路装置。
本文在另一实施例中提供了一种热传递系统，其中根据本发明的如前文所述的基于新型相变材料的热储存系统用于热传递系统中的蒸发器除霜，无需反向循环，且无需停止热量到冷凝器的传递。此实施例在图8中示出。
在图8中，没有四通阀，因为循环未反向。类似地，如图3和图4所示，在此实施例中，冷凝器(2)的旁路装置也不是必要的，因为在除霜循环期间，不会中断提供热量至冷凝器(2)。蒸汽压缩制冷循环的正常运行期间，此系统以与上文所述的相同的方式工作，通过压缩机(1)将工作流体，通常是制冷剂，加压至高温高压蒸汽状态。高温高压蒸汽随后在冷凝器(2)中冷却，在此处释放热量并凝结为中温高压液体或气液混合物。此液体或气液混合物。该液体或气液混合物进入热储存器(6)，在此处与热储存器交换热能，从而进一步降低液体或混合物的温度。此液体或气液混合物随后进入降压设备(3)，成为低温低压液体或气液混合物。最后步骤，其进入蒸发器(4)，在蒸发器(4)处受热并在返回压缩机(1)之前蒸发。
为避免疑义，如上文所述的新型热能储存系统，适用于既不反向循环也不停止到冷凝器的热量的热传递系统的上述实施例。因此本文还提供新型热传递系统，其包括一个或多个热能储存单元，如上文所详述，适用于热传递系统中的蒸发器除霜，而不会反向循环也不会停止热量至冷凝器的传递，其中热传递系统包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，且其中所述组件彼此互相连接且/或与一个或多个热能储存单元相互连接，且其中使用多个阀系统在两个不同点将制冷剂液流改道至系统中的两个不同组件。
当蒸汽压缩制冷系统检测到结霜条件时，使用多个阀系统在两个不同点将制冷剂液流改道至系统内两个不同组件。在图9中示出了使用多个阀系统(9)、(10)的示范性系统。阀系统(9)和(10)可以是一系列分配阀或电磁阀系统或根据需要改变制冷剂液流的任意其他合适的装置。在使用期间，压缩机(1)传输高温高压气体到冷凝器(2)，高温气体在冷凝器中释放热量同时冷凝。所产生的中温高压气体通过阀系统(9)转移至蒸发器(4)，以融化或部分融化蒸发器(4)上形成的冰。在离开蒸发器(4)时，此低温高压液体或气液混合物通过降压设备(3)膨胀，以形成低温低压液体或气液混合物。此混合物随后传递至热储存器(6)，在传递通过此热储存器期间在热储存器处受热升温，在此阶段，制冷剂部分或全部蒸发。在离开热储存器(6)时，中温和低温气体或气液混合物通过阀系统(10)转移至压缩机(1)中，再次启动循环直到能够保证安全有效的正常运行的条件。
图片描述
图1：示出了本领域用于蒸汽压缩制冷循环的典型系统结构/流程图。在图1中示出了压缩机(1)、冷凝器(2)；降压设备(3)；和蒸发器(4)。在使用中，工作流体，通常为制冷剂，通过压缩机(1)被加压至高温高压气态；如箭头方向所示，热的高压蒸汽随后在冷凝器(2)中冷却，并在冷凝器中释放热量且凝结为中温高压液体或气液混合物；如箭头方向所示，该液体或气液混合物随后进入降压设备(3)中，变成低温液体(或气液混合物)；最后一步，再次如箭头方向所示，该低温液体(或气液混合物)随后进入蒸发器(4)，在蒸发器处受热并在返回压缩机前再次蒸发，以便必要时再次利用。
图2：示出了本领域反循环除霜循环的典型系统结构/流程图。在图2中示出了压缩机(1)、冷凝器(2)；降压设备(3)；蒸发器(4)；和四通换向阀(5)。在使用中，通过压缩机(1)将制冷剂加压至高温高压气态；如箭头方向所示，此高温高压蒸汽随后在蒸发器(4)中冷却，同时融化已形成的所有冰；如箭头方向所示，此高压的温度降低的液体进入降压设备(3)，在进入冷凝器(2)之前在降压设备(3)处相继膨胀，在冷凝器(2)处受热成为高温蒸汽，且如箭头方向所示，被传递至压缩机(1)以再次利用。
为避免疑义，在图2中，当用在反循环除霜时，蒸发器(4)用作冷凝器，冷凝器(2)用作蒸发器。
图3：示出了用于本发明的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及在蒸汽压缩制冷系统中的反循环除霜循环的“正常运行条件”下所述系统的使用。在图3中，示出了压缩机(1)、冷凝器(2)；降压设备(3)；蒸发器(4)；四通换向阀(5)；降压设备(3)和阀系统(7)之间的热能储存单元(6)。在正常使用中，工作流体，通常为合适的制冷剂，在压缩机(1)中加压至气态，如箭头方向所示，该热的高压蒸汽随后在冷凝器(2)中冷却，并在冷凝器中释放热量且凝结为中温高压液体或气液混合物；如箭头方向所示，该液体或气液混合物随后进入热储存系统(6)中，在此处液体或气/液混合物与热库交换热能，如箭头方向所示，形成的温度更低仍为中温的液体或气/液混合物随后进入降压设备(3)中，处理成低温低压液体或气液混合物；最后一步，再次如箭头方向所示，该低温低压液体(或气/液混合物)随后进入蒸发器(4)，在蒸发器处受热并在返回压缩机前再次蒸发，以便必要时再次利用。
图4：示出了本发明热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及在蒸汽压缩制冷系统中的反循环除霜循环的“结霜条件”下所述系统的使用。图4中的组件(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、和(7)如图3中所定义。
在结霜条件下，或者在检测到结霜条件时，实行二阶段处理：首先压缩机(1)停机，并通过切换四通换向阀(5)的位置将循环反向，通过阀系统(7)绕过冷凝器(2)；一旦旁路设置生效，压缩机(1)再次启动且高温高压气体从压缩机引导至蒸发器(4)，热的气体在蒸发器(4)处冷凝在盘管上，成为较低温的气体或气液混合物，且同时融化盘管上的冰；离开蒸发器后，温度更低的高压气体或气液混合物通过降压设备(3)膨胀；该低温/压力降低的液体或气液混合物随后传递至热储存单元(6)中，在热储存单元中升温；通过热储存器，制冷剂部分或全部蒸发；此中温和低温气体或气液混合物随后在压缩机(2)中进一步加热至高温高压气体；随后通过四通换向阀将该气体引导进蒸发器，以继续融化冰，并重复该反循环直到保证安全有效的正常运行的条件。
图5：示出了本发明的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及使用所述系统实现具有用于绕过热库的旁路装置的蒸汽压缩制冷循环中的反循环除霜。图5中的组件(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)如图3中所定义。在图5中还示出了进一步的热库专用阀系统(8)，其位于现有冷凝器专用阀系统(7)和热库(6)之间。在正常运行条件下，或在根据要使用热传递系统的特定应用的预定时段中，热库专用阀系统(8)能够用于在热传递期间绕过热库(6)。
图6：示出了用于包括具有旁路装置的热库且适用于本发明的热传递系统的相变材料的系统结构/流程图。在图6中示出了热库(6)，其中设有多个储存单元，标记为s1、s2、…sn。每个储存单元包含相同或不同的相变材料(未示出)。每个储存单元包括盘管，气体或液体可流经盘管，且每个盘管在一端(输入)独立地连接至相应分配阀d1、d2、…dn，且在另一端连接至热库吞吐通道。分配阀d1、d2、…dn串联连接，在使用期间，气体或液体能够根据使用者的需求流经每个热库、不流经热库、或者流经热库的任意组合。为避免疑义，库的输入和输出连接至本文所定义的热传递系统，例如此处图3、4、或5所示出的。
图7：示出了图6所提供的包含热库的相变材料的系统结构/流程图的另一种选择。图7中的热库包括旁路装置且适用于本发明的热传递系统。图7中示出了热库(6)，热库(6)中设有多个储存单元，标记为s1、s2、…sn。
每个储存单元包含相变材料(未示出)和主盘管，气体或液体可流经主盘管，且每个主盘管在一端(输入)独立地连接至相应分配阀d1、d2、…dn，且在另一端连接至热库吞吐通道。分配阀d1、d2、…dn串联连接，在使用期间，气体或液体能够根据使用者的需求流经每个热库、不流经热库、或者流经热库的任意组合。为避免疑义，用于库的主盘管系统库的系统输入和系统输出连接至本文所定义的热传递系统，例如此处图3、4或5所示出的。
每个储存单元还包含辅助盘管，热传递流体能够流经辅助盘管，且每个辅助盘管在一端(输入)独立地连接至相应分配阀c1、c2、…cn，且在另一端连接至辅助盘管吞吐通道。辅助盘管专用分配阀c1、c2、…cn串联连接，在使用期间，普通的热传递流体根据使用者的需求流经每个辅助盘管、不流经辅助盘管、或者流经辅助盘管的任意组合。为避免疑义，用于库的辅助盘管系统的系统输入和系统输出连接至特定应用所需的装置，特定应用中，在任意给定的热传递系统中使用了储存系统。
图8：示出了根据本发明的另一实施例的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及在非反循环蒸汽压缩制冷系统中的除霜循环的“正常运行条件”下所述系统的使用。图8中的以下组件(1)、(2)、(3)、(4)和(6)如图3中所定义。在正常运行期间，与关于图3所论述的方式相同，在制冷剂回到压缩机前，处理制冷剂通过该系统从压缩机到冷凝器，然后到热库，再然后到降压设备再到蒸发器。
在图8中示出了阀系统(9)和(10)，在检测到结霜条件时使用，并关于图9进行论述。为避免疑义，图8中的虚线专门表示在正常运行期间，制冷剂不流经从阀系统(9)和(10)开始的虚线路径。
图9：示出了根据图8所详细示出的本发明的替代实施例的热传递系统的系统结构/流程图，包括如本文所定义的热能储存单元，以及在蒸汽压缩制冷系统中的非反循环除霜循环的“结霜运行条件”下所述系统的使用。图9中的以下组件(1)、(2)、(3)、(4)和(6)如图3中所定义。
当检测到结霜条件时，如箭头方向所示，压缩机(1)向冷凝器(2)传输高温/高压气体，如箭头方向所示，中温/高压气体随后由阀系统(9)转移至蒸发器(4)，以融化蒸发器(4)上结的冰，如箭头方向所示，低温/高压液体(或气液混合物)随后通过降压设备(3)膨胀，且如箭头方向所示，低温/低压液体(或气液混合物)随后在热储存器(6)中受热，如箭头方向所示，产生的中温/低温气体(或气液混合物)随后通过阀系统(10)转移至压缩机(1)中，重新开始循环，直到能够保证安全高效的正常运行条件。
图10：示出了用于促进本热传递系统中的热传递两个替代方式。在图10(a)中，示出了包括多个内部金属翅片的热能储存单元，金属翅片与热交换器的盘管共同定位。热能储存单元还可包括相变材料(未示出)，相变材料可包含石墨。在图10(b)中，示出了具有多个金属翅片的热能储存单元，金属翅片位于热交换器的盘管上。热能储存单元还可包括相变材料(未示出)，相变材料可包含石墨。

Claims (10)

1.一种热能储存系统，其形式为反循环除霜蒸汽压缩系统，适合与将热量从至少一个热源传递到至少一个散热器的系统一起使用，其中所述热能储存系统包括
至少两个热能储存单元，所述至少两个热能储存单元包括热库，所述热库包括具有相变材料的热交换器；
所述热交换器的主盘管，专用于制冷剂流体，且适于内部连接至冷凝器和降压设备，用于热传递系统；
所述热交换器的辅助盘管，专用于热传递流体，且适于与所述相变材料交换热量；其中所述一个主盘管和辅助盘管由所述相变材料围绕；
一个或多个蒸发器，其中所述至少两个热能储存单元包括用于彼此连接和/或连接至热传递系统的一个或多个组件相连接的装置；以及
所述至少两个热能储存单元中的至少一个位于冷凝器和膨胀阀之间；以及
能够绕过冷凝器的旁路装置，允许在除霜阶段期间只从所述至少两个热能储存单元带走能量，
其中所述热能储存系统提供检测装置用于检测和管理结霜条件，所述检测装置由用于测量系统内点的温度、压力和功率的多个传感器提供。
2.根据权利要求1所述的热能储存系统，其特征在于，辅助盘管不与通过主盘管的制冷剂流体连通。
3.根据权利要求1或2所述的热能储存系统，其特征在于，所述至少两个热能储存单元还包括与所述主盘管或辅助盘管共同定位的内部金属翅片。
4.根据前述任一权利要求所述的热能储存系统，其特征在于，每个热能储存单元可包括相变材料，所述相变材料独立选自包含以下任一成分或其任意组合的配方：一种或多种蜡；石蜡；一种或多种脂肪酸或其盐水合物；一种或多种有机-有机共晶化合物、一种或多种有机-无机共晶化合物；一种或多种无机-无机共晶化合物；或一种或多种吸湿材料；或这些材料的任意组合。
5.根据权利要求1所述的热能储存系统，其特征在于，所述旁路装置为一个或多个分配阀、一个或多个系统阀或一个或多个电磁阀。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热能储存系统，其特征在于，所述辅助盘管适于连接至热传递系统中进一步的除霜或热储存装置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的热能储存系统，其特征在于，热传递流体是水、水-乙二醇混合物或制冷剂。
8.包括根据前述任一权利要求所述的一个或多个热能储存系统的热传递系统，其特征在于，所述热传递系统还包括一个或多个压缩机、一个或多个蒸发器、一个或多个降压设备以及一个或多个冷凝器，其中所述组件彼此互相连接且/或与一个或多个热能储存单元相互连接；
其中一个或多个热能储存单元位于热传递系统中；
其中一个或多个热能储存单元位于热传递系统外，且通过合适的连接装置连接至系统；
其中所述连接装置是合适的制冷剂连接件，如一个或多个管道。
9.根据权利要求8所述的热传递系统，其特征在于，一个或多个热能储存单元在至少一个冷凝器和至少一个降压装置之间的位置连接至热传递系统中的组件，且其中合适的连接装置设置在所述冷凝器和所述降压装置上/从所述冷凝器和所述降压装置到一个或多个热能储存单元。
10.根据权利要求8或9所述的热传递系统，其特征在于，用于管理结霜条件的装置是位于压缩机和冷凝器之间的四通换向阀和冷凝器分配装置的组合，其中换向阀适于阻止从一个或多个压缩机到一个或多个冷凝器的液流/气流，其中分配装置使系统内的液流/气流绕过一个或多个冷凝器，且其中所述循环被反向，以从一个或多个压缩机提供蒸汽至一个或多个蒸发器，且随后至一个或多个降压设备，再然后到一个或多个热能储存单元，其中根据需要重复此反循环。
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