CN205373129U - 一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其包括压缩机、换热器、电磁阀、电子膨胀阀、四通电磁阀、气分装置和蓄热热管，所述压缩机输出端与四通电磁阀的入口D相连，且四通电磁阀的接口E的输出端依次连接电磁阀、蓄热热管、电子膨胀阀a，其中四通电磁阀的接口E的输出端并联还依次连接室内换热器、电子膨胀阀b，且电子膨胀阀a和电子膨胀阀b并联接入储液器；四通电磁阀的接口C的输出端依次连接室外风冷换热器、电子膨胀阀c及储液器；且四通电磁阀的接口S的输出端通过气分装置与压缩机的输入端连接；本实用新型的有益效果是：其可免费太阳能热源除霜，既节约能源又保证人的舒适体验，且蓄热速度块，除霜快。

Description

一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组

技术领域

本实用新型涉及一种热泵机组，具体的涉及一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组。

背景技术

随着经济发展和人们生活水平的提高，空调，热泵热水器逐渐进入千家万户。冬季，空调供暖、热泵热水器提供生活热水，大大提升了人们居住环境的舒适度。常规的空调和热泵热水器冬季运行时都是通过四通阀换向，改变制冷剂流动方向，利用室外风冷换热器从空气中取得低品位热量，然后通过压缩机系统将热量传递到室内。当室外环境温度较低时，风冷换热器表面温度容易低于0℃，空气中的水分逐渐会在换热器翅片表面结霜，影响换热效果。所以常规的空调热泵系统制热运行一段时间后都会停机进行化霜，化霜过程中，室内机停机，制热停止，或者从生活热水中取热去化霜，造成室内空气或热水温度波动，给用户造成不适的体验。

目前公布的蓄热除霜技术有以下几种：1.利用蓄热材料对压缩机运行时机壳散热进行能量储存，化霜时从蓄热材料取热；2.蓄热体串联在压缩机和四通阀之间，利用压缩机排气热量进行蓄热，排气经过蓄热体后再进入冷凝器；3.蓄热体作为冷凝器和室内机并联蓄热，除霜时通过换向，蓄热体作为蒸发器放出热量。4.利用集热管从太阳取热加热热水，热水用储水箱储存，除霜时从热水取热。

上述4种蓄热除霜方法，第1种蓄热能量来源于热泵机组本身废热，提高了自身能量利用效率；第2、3种蓄热能量来源于制冷剂，运行时会降低室内制热效果；第4种蓄热采用外来热源，更加节能，然而需要水箱，多占用额外面积，另外热管集热效率有限，不能及时提供化霜热量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，该热泵机组有效解决制热运行过程中需停机进行化霜，从而制热停止等上述存在的问题。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其包括压缩机、换热器、电磁阀、电子膨胀阀和四通电磁阀，该供热泵机组还包括气分装置和蓄热热管，且所述换热器包括室内换热器和室外风冷换热器；所述压缩机输出端与四通电磁阀的入口D相连，且四通电磁阀的接口E的输出端依次连接电磁阀、蓄热热管、电子膨胀阀a，其中四通电磁阀的接口E的输出端并联还依次连接室内换热器、电子膨胀阀b，且电子膨胀阀a和电子膨胀阀b并联接入储液器；四通电磁阀的接口C的输出端依次连接室外风冷换热器、电子膨胀阀c及储液器；且四通电磁阀的接口S的输出端通过气分装置与压缩机的输入端连接。

本实用新型进一步改进在于：蓄热热管包括真空管、圆柱形铜管、蓄热材料、换热内螺纹铜管及真空抽气口；所述真空管内置圆柱形铜管，其中真空管上设有真空抽气口，所述圆柱形铜管内置换热内螺纹铜管，且圆柱形铜管两端与换热内螺纹铜管焊接封装；所述圆柱形铜管与换热内螺纹铜管之间设有蓄热材料；所述圆柱形铜管表面涂选择性吸光材料，蓄热材料内混合导热性好的金属粉末或石墨。

本实用新型进一步改进在于：蓄热材料可选用石蜡、结晶水合盐或脂酸材料，保证蓄热材料相变温度20～60℃、相变潜热150～250kj/kg；真空管内真空值小于1Pa。

本实用新型进一步改进在于：所述蓄热热管外设有线性菲涅耳透镜；线性菲涅耳透镜聚光比范围6～30，聚热温度可达100～200℃。

本实用新型进一步改进在于：蓄热热管与线性菲涅耳透镜之间距离可调，且保证透镜焦点聚集在蓄热热管圆柱面上。

本实用新型进一步改进在于：所述室外风冷换热器上设有风机。

本实用新型进一步改进在于：室内换热器可以采用风冷换热器或板式换热器。

本实用新型的有益效果是：该供热泵机组包括换热器(室内换热器、室外风冷换热器)、电磁阀、电子膨胀阀和四通电磁阀等，可实现三种运行模式：制冷模式，制热模式，化霜模式；其可以实现不停机状态下进行除霜，从而使压缩机不用频繁启动；且除霜时室内制热效果不受影响。

该机组正常运行时，采用聚光线性菲涅耳透镜，从而可免费太阳能热源除霜，对室内温度或热水温度不造成任何影响，既节约能源又保证人的舒适体验，且蓄热速度块，除霜快。

附图说明

图1为本实用新型系统原理图(因高低压开关、压力表、过滤器、温度传感器等常规制冷元件对系统的制冷剂流向和除霜控制方法不起主要作用，因此本图省略)；

图2为本实用新型蓄热热管剖面结构示意图。

其中：1-压缩机，2-电磁阀，3-四通电磁阀，4-气分装置，5-蓄热热管，51-真空管，52-圆柱形铜管，53-蓄热材料，54-换热内螺纹铜管，55-真空抽气口，61-室内换热器，62-室外冷风换热器，71-电子膨胀阀a，72-电子膨胀阀b，73-电子膨胀阀c，8-储液器，9-线性菲涅耳透镜，10-风机。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

具体实施方式一：

一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其包括压缩机1、换热器、电磁阀2、电子膨胀阀和四通电磁阀3，该供热泵机组还包括气分装置4和蓄热热管5，且所述换热器包括室内换热器61和室外风冷换热器62；所述压缩机1输出端与四通电磁阀3的入口D相连，且四通电磁阀3的接口E的输出端依次连接电磁阀2、蓄热热管5、电子膨胀阀a71，其中四通电磁阀3的接口E的输出端并联还依次连接室内换热器61、电子膨胀阀b72，且电子膨胀阀a71和电子膨胀阀b72并联接入储液器8；四通电磁阀3的接口C的输出端依次连接室外风冷换热器62、电子膨胀阀c73及储液器8；且四通电磁阀3的接口S的输出端通过气分装置4与压缩机1的输入端连接。

蓄热热管5包括真空管51、圆柱形铜管52、蓄热材料53、换热内螺纹铜管54及真空抽气口55；所述真空管51内置圆柱形铜管52，其中真空管51上设有真空抽气口55，所述圆柱形铜管52内置换热内螺纹铜管54，且圆柱形铜管52两端与换热内螺纹铜管54焊接封装；所述圆柱形铜管52与换热内螺纹铜管54之间设有蓄热材料53；所述圆柱形铜管52表面涂选择性吸光材料，蓄热材料53内混合导热性好的金属粉末，提高吸热性能和导热性能。其中蓄热材料53选用石蜡，相变温度20℃，相变潜热150kj/kg，真空管51内真空值为0.9Pa。

所述蓄热热管5外设有线性菲涅耳透镜9；线性菲涅耳透镜9将入射太阳平行光聚焦成一条线，聚光比为6，聚热温度可达100℃，调节蓄热热管5与线性菲涅耳透镜9之间距离，使透镜焦点聚集在蓄热热管5圆柱面上，使蓄热材料53快速吸热。

蓄热材料53吸热温度升高，温度超过相变温度时材料开始熔化变成液体，储存大量潜热。当除霜时蓄热热管5作为蒸发器使用，换热内螺纹铜管54内走制冷剂，制冷剂温度低，蓄热材料53向制冷剂进行稳定放热，蓄热材料53慢慢变成固态，释放大量潜热。

所述室外风冷换热器62上设有风机10。

室内换热器61可以采用风冷换热器。

具体实施方式二：

一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其包括压缩机1、换热器、电磁阀2、电子膨胀阀和四通电磁阀3，该供热泵机组还包括气分装置4和蓄热热管5，且所述换热器包括室内换热器61和室外风冷换热器62；所述压缩机1输出端与四通电磁阀3的入口D相连，且四通电磁阀3的接口E的输出端依次连接电磁阀2、蓄热热管5、电子膨胀阀a71，其中四通电磁阀3的接口E的输出端并联还依次连接室内换热器61、电子膨胀阀b72，且电子膨胀阀a71和电子膨胀阀b72并联接入储液器8；四通电磁阀3的接口C的输出端依次连接室外风冷换热器62、电子膨胀阀c73及储液器8；且四通电磁阀3的接口S的输出端通过气分装置4与压缩机1的输入端连接。

蓄热热管5包括真空管51、圆柱形铜管52、蓄热材料53、换热内螺纹铜管54及真空抽气口55；所述真空管51内置圆柱形铜管52，其中真空管51上设有真空抽气口55，所述圆柱形铜管52内置换热内螺纹铜管54，且圆柱形铜管52两端与换热内螺纹铜管54焊接封装；所述圆柱形铜管52与换热内螺纹铜管54之间设有蓄热材料53；所述圆柱形铜管52表面涂选择性吸光材料，蓄热材料53内混合导热性好的石墨，提高吸热性能和导热性能。其中蓄热材料53选用结晶水合盐，相变温度40℃，相变潜热200kj/kg，真空管51内真空值为0.5Pa。

所述蓄热热管5外设有线性菲涅耳透镜9；线性菲涅耳透镜9将入射太阳平行光聚焦成一条线，聚光比为18，聚热温度可达150℃，调节蓄热热管5与线性菲涅耳透镜9之间距离，使透镜焦点聚集在蓄热热管5圆柱面上，使蓄热材料53快速吸热。

蓄热材料53吸热温度升高，温度超过相变温度时材料开始熔化变成液体，储存大量潜热。当除霜时蓄热热管5作为蒸发器使用，换热内螺纹铜管54内走制冷剂，制冷剂温度低，蓄热材料53向制冷剂进行稳定放热，蓄热材料53慢慢变成固态，释放大量潜热。

所述室外风冷换热器62上设有风机10。

室内换热器61可以采用板式换热器。

具体实施方式三：

一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其包括压缩机1、换热器、电磁阀2、电子膨胀阀和四通电磁阀3，该供热泵机组还包括气分装置4和蓄热热管5，且所述换热器包括室内换热器61和室外风冷换热器62；所述压缩机1输出端与四通电磁阀3的入口D相连，且四通电磁阀3的接口E的输出端依次连接电磁阀2、蓄热热管5、电子膨胀阀a71，其中四通电磁阀3的接口E的输出端并联还依次连接室内换热器61、电子膨胀阀b72，且电子膨胀阀a71和电子膨胀阀b72并联接入储液器8；四通电磁阀3的接口C的输出端依次连接室外风冷换热器62、电子膨胀阀c73及储液器8；且四通电磁阀3的接口S的输出端通过气分装置4与压缩机1的输入端连接。

蓄热热管5包括真空管51、圆柱形铜管52、蓄热材料53、换热内螺纹铜管54及真空抽气口55；所述真空管51内置圆柱形铜管52，其中真空管51上设有真空抽气口55，所述圆柱形铜管52内置换热内螺纹铜管54，且圆柱形铜管52两端与换热内螺纹铜管54焊接封装；所述圆柱形铜管52与换热内螺纹铜管54之间设有蓄热材料53；所述圆柱形铜管52表面涂选择性吸光材料，蓄热材料53内混合导热性好的金属粉末，提高吸热性能和导热性能。其中蓄热材料53选用脂酸材料，保证蓄热材料53相变温度60℃、相变潜热250kj/kg；真空管51内真空值小于0.1Pa。

所述蓄热热管5外设有线性菲涅耳透镜9；线性菲涅耳透镜9将入射太阳平行光聚焦成一条线，聚光比为30，聚热温度可达200℃，调节蓄热热管5与线性菲涅耳透镜9之间距离，使透镜焦点聚集在蓄热热管5圆柱面上，使蓄热材料53快速吸热。

蓄热材料53吸热温度升高，温度超过相变温度时材料开始熔化变成液体，储存大量潜热。当除霜时蓄热热管5作为蒸发器使用，换热内螺纹铜管54内走制冷剂，制冷剂温度低，蓄热材料53向制冷剂进行稳定放热，蓄热材料53慢慢变成固态，释放大量潜热。

所述室外风冷换热器62上设有风机10。

室内换热器61可以采用板式换热器。

制冷模式：

四通电磁阀3关、电磁阀2关、风机10开、电子膨胀阀a71关、电子膨胀阀c73全开，电子膨胀阀b72自动开度。

室外风冷换热器62作为冷凝器向环境散热，室内换热器61作为蒸发器吸收室内热量或冷水热量，达到降温目的，蓄热热管5不起作用。

制冷剂流向：压缩机1—四通电磁阀3端口D—四通电磁阀3端口C—室外风冷换热器62—电子膨胀阀c73—储液器8—电子膨胀阀b72—室内换热器61—四通电磁阀3端口E—四通电磁阀3端口S—气分装置4—压缩机1。

制热模式：

四通电磁阀3开、电磁阀2关、风机10开、电子膨胀阀a71关、电子膨胀阀c73自动开度，电子膨胀阀b72全开。

室外风冷换热器62作为蒸发器从环境吸热，室内换热器61作为冷凝器向室内放出热量或给水加热，达到升温目的。蓄热热管5内蓄热材料53吸收太阳热量进行蓄热。

制冷剂流向：压缩机1—四通电磁阀3端口D—四通电磁阀3端口E—室内换热器61—电子膨胀阀b72—储液器8—电子膨胀阀c73—室外风冷换热器62—四通电磁阀3端口C—四通电磁阀3端口S—气分装置—压缩机1。

除霜模式：

机组收到除霜信号后开始对室外风冷换热器62进行除霜。除霜过程中室内机风机关闭或热水水泵关闭，室外风冷换热器62风机10关闭，电磁阀2打开，四通电磁阀3关闭，电子膨胀阀b72关闭，电子膨胀阀c73全开，电子膨胀阀a71自动开度。压缩机1出气口排出高温高压气态冷媒，经四通电磁阀3进入室外风冷换热器62放出热量除霜，然后经过电子膨胀阀a71节流，进入蓄热热管5蒸发吸热，变成低压低温气体经四通电磁阀3、气分装置4进入压缩机1吸气口，形成一个循环。

制冷剂流向：压缩机1—四通电磁阀3端口D—四通电磁阀3端口C—室外风冷换热器62—电子膨胀阀c73—储液器8—电子膨胀阀a71—蓄热热管5—电磁阀2—四通电磁阀3端口E—四通电磁阀3端口S—气分装置4—压缩机1。

本实用新型提供一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，该供热泵机组包括换热器(室内换热器、室外风冷换热器)、电磁阀、电子膨胀阀和四通电磁阀等，可实现三种运行模式：制冷模式，制热模式，化霜模式；其可以实现不停机状态下进行除霜，从而使压缩机不用频繁启动；且除霜时室内制热效果不受影响。

该机组正常运行时，采用聚光线性菲涅耳透镜，从而可免费太阳能热源除霜，对室内温度或热水温度不造成任何影响，既节约能源又保证人的舒适体验，且蓄热速度块，除霜快。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其包括压缩机、换热器、电磁阀、电子膨胀阀和四通电磁阀，其特征在于：该供热泵机组还包括气分装置和蓄热热管，且所述换热器包括室内换热器和室外风冷换热器；所述压缩机输出端与四通电磁阀的入口D相连，且四通电磁阀的接口E的输出端依次连接电磁阀、蓄热热管、电子膨胀阀a，其中四通电磁阀的接口E的输出端并联还依次连接室内换热器、电子膨胀阀b，且电子膨胀阀a和电子膨胀阀b并联接入储液器；四通电磁阀的接口C的输出端依次连接室外风冷换热器、电子膨胀阀c及储液器；且四通电磁阀的接口S的输出端通过气分装置与压缩机的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其特征在于：蓄热热管包括真空管、圆柱形铜管、蓄热材料、换热内螺纹铜管及真空抽气口；所述真空管内置圆柱形铜管，其中真空管上设有真空抽气口，所述圆柱形铜管内置换热内螺纹铜管，且圆柱形铜管两端与换热内螺纹铜管焊接封装；所述圆柱形铜管与换热内螺纹铜管之间设有蓄热材料；所述圆柱形铜管表面涂选择性吸光材料，蓄热材料内混合导热性好的金属粉末或石墨。

3.根据权利要求2所述的一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其特征在于：所述蓄热材料可选用石蜡、结晶水合盐或脂酸材料，保证蓄热材料相变温度20～60℃、相变潜热150～250kj/kg；真空管内真空值小于1Pa。

4.根据权利要求3所述的一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其特征在于：所述蓄热热管外设有线性菲涅耳透镜；线性菲涅耳透镜聚光比范围6～30，聚热温度可达100～200℃。

5.根据权利要求4所述的一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其特征在于：蓄热热管与线性菲涅耳透镜之间距离可调，且保证透镜焦点聚集在蓄热热管圆柱面上。

6.根据权利要求5所述的一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其特征在于：所述室外风冷换热器上设有风机。

7.根据权利要求6所述的一种利用太阳能进行相变蓄热除霜的热泵机组，其特征在于：室内换热器可以采用风冷换热器或板式换热器。