CN206787106U - 一种蓄能型空气源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热泵技术领域，尤其涉及一种蓄能型空气源热泵系统，包括压缩机、室内换热器、第一节流机构、室外换热器、换向阀和相变蓄能器；换向阀和室外换热器之间管路设有第一调节阀，换向阀和室内换热器之间管路设有第二调节阀；相变蓄能器第一端通过第一管路与第一调节阀和换向阀之间管路连通，第二端通过第二管路与第二调节阀和换向阀之间管路连通，第一管路和第二管路分别设有第三调节阀和第四调节阀；第一节流机构和室外换热器之间管路通过第三管路与第四调节阀和相变蓄能器第二端之间管路连通；第一节流机构和室内换热器之间管路通过第四管路与第三调节阀和相变蓄能器第一端之间管路连通。该系统提高了能效，对于节能具有重要意义。

Description

一种蓄能型空气源热泵系统

技术领域

本实用新型属于热泵技术领域，尤其涉及一种蓄能型空气源热泵系统。

背景技术

空气源热泵有以取之不尽用之不竭的空气作为低位热源，适用地域范围广，设备利用率高等优点。但空气源热泵的特性与运行实践亦表明：(1)冬季空气源热泵日间室外空气温度较高时能效高，而夜间室外空气温度低时能效低，夏季空气源热泵日间室外空气温度较高时能效低，而夜间室外空气温度低时能效高，这与建筑的用能负荷刚好相反，空气源热泵制热性能与建筑负荷随室外气温变化相悖。(2)易受结除霜问题困扰，尤其对于夏热冬冷地区。上述问题导致其运行能耗高、适用性差、不经济，是制约空气源热泵运行和推广的重要因素。

近年来，相变蓄能技术不断成熟和发展并已在建筑环境热舒适营造和节能领域取得良好效果，为空气源热泵进一步应用和推广提供了良好技术基础。因此，探索空气源热泵与蓄能技术的集成创新，化解空气源热泵的运行特性与环境、建筑用能需求之间的矛盾与制约并实现三者间的协同，以系统集成创新和过程节能为理念提高空气源热泵效率并拓广其应用地域范围对于我国建筑节能降耗具有重要意义。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能效高、耗能低的蓄能型空气源热泵系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种蓄能型空气源热泵系统，包括制冷剂回路，所述制冷剂回路上设有压缩机、室内换热器、第一节流机构、室外换热器以及用于改变制冷剂流向的换向阀，该系统还包括相变蓄能器；

所述换向阀和室外换热器之间的管路上设有第一调节阀，所述换向阀和室内换热器之间的管路上设有第二调节阀；

所述相变蓄能器的第一端通过第一管路与所述第一调节阀和换向阀之间的管路连通，所述相变蓄能器的第二端通过第二管路与所述第二调节阀和换向阀之间的管路连通，所述第一管路和第二管路上分别设有第三调节阀和第四调节阀；

所述第一节流机构和室外换热器之间的管路通过第三管路，与所述第四调节阀和相变蓄能器的第二端之间的管路连通；所述第一节流机构和室内换热器之间的管路通过第四管路，与所述第三调节阀和相变蓄能器的第一端之间的管路连通；所述第三管路和第四管路上分别设有第五调节阀和第六调节阀。

进一步地，所述换向阀和压缩机之间的回气管路上设有气液分离器。

进一步地，所述第一节流机构和室外换热器之间的管路上还设有第二节流机构。

进一步地，该系统还包括第五管路，所述第五管路的一端与所述第二节流机构和室外换热器之间的管路连通；所述第五管路的另一端与所述第一节流机构和室内换热器之间的管路连通。

进一步地，还包括储液器，所述储液器的输入端与所述第五管路连通，所述储液器的输出端与所述第一节流机构和第二节流机构之间的管路连通。

进一步地，所述第五管路上设有相对设置的第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和第二单向阀分设于所述储液器与所述第五管路连接端的两侧。所述第一单向阀用于防止制冷剂流入室外换热器，所述第二单向阀用于防止制冷剂流入室内换热器。

进一步地，所述第一节流机构和第二节流机构均为膨胀阀。

进一步地，所述换向阀为四通换向阀。

进一步地，第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀、第五调节阀和第六调节阀均为电磁阀。

进一步地，所述相变蓄能器内填充有相变蓄能材料，本实用新型的相变蓄能材料为现有技术中常规的蓄能材料。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：

本实用新型基于能量时空转移的思想，综合空气能特点、空气源热泵技术和相变蓄能技术的优点，在制冷剂回路中创新性地增设了相变蓄能器和若干调节阀，通过对相关调节阀的控制，在夏天不仅能够实现正常制冷，而且能够实现夜间蓄冷、日间释冷；

另外，本实用新型创新性地增设了第二节流机构，通过切换四通换向阀，即可将制冷模式改为制热模式，在相变蓄能器的辅助下，在冬天不仅能够实现正常制热，而且能够实现日间蓄热、夜间释热；

即，本实用新型采用相变蓄能技术，科学化解了空气源热泵的运行特性与环境、建筑用能需求之间的矛盾与制约并实现了三者间的协同，提高了对设备的利用效率，提高了能效，降低了能耗，对于我国建筑的节能降耗具有重要意义。

具体来讲：

(1)夏季夜间温度较低时，将高效工作的空气源热泵制取的冷量储存在相变蓄能器中。当日间温度较高时，蓄能器可完全替代室外换热器或作为室外换热器的辅助设备，即蓄能器作为日间运行的冷凝器或冷凝器的一部分，从而节省了室外换热器或降低了室外换热器的工作强度，在提高空气源热泵系统日间制冷能效的同时，大大降低了系统的能耗；即：在夏季时，本实用新型的相变蓄能器可以夜间作为一个蒸发器并蓄冷，日间作为一个冷凝器吸收冷凝热。

(2)冬季日间温度较高时，将高效工作的空气源热泵制取的热量储存在相变蓄能器中。当夜间温度较低时，蓄能器可完全替代室外换热器或者作为室外换热器的辅助设备，即蓄能器作为夜间运行的蒸发器或蒸发器的一部分，从而节省了室外换热器或降低了室外换热器的工作强度，在提高空气源热泵系统夜间制热能效的同时，大大降低了系统的能耗；即：在冬季时，本实用新型的相变蓄能器可以日间作为一个冷凝器蓄热，夜间作为一个蒸发器释放热量。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述蓄能型空气源热泵系统的连接结构示意图；

其中，1、压缩机；2、换向阀；3、室内换热器；4、第二单向阀；5、第一单向阀；6、相变蓄能器；7、储液器；8、第一节流机构；9、第二节流机构；10、气液分离器；11、室外换热器；12、第一调节阀；13、第三调节阀；14、第五调节阀；15、第六调节阀；16、第四调节阀；17、第二调节阀；18、第三管路；19、第四管路；20、第五管路；22、第一管路；23、第二管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供了一种蓄能型空气源热泵系统，其包括制冷剂回路，所述制冷剂回路上设有压缩机1、室内换热器3、第一节流机构8、室外换热器11以及用于改变制冷剂流向的换向阀2，该系统还包括相变蓄能器6；所述换向阀2和室外换热器11之间的管路上设有第一调节阀12，所述换向阀2和室内换热器3之间的管路上设有第二调节阀17。

所述相变蓄能器6的第一端通过第一管路22与所述第一调节阀12和换向阀2之间的管路连通，所述相变蓄能器6的第二端通过第二管路23与所述第二调节阀17和换向阀2之间的管路连通，所述第一管路22和第二管路23上分别设有第三调节阀13和第四调节阀16。

所述第一节流机构8和室外换热器11之间的管路通过第三管路18，与所述第四调节阀16和相变蓄能器6的第二端之间的管路连通；所述第一节流机构8和室内换热器3之间的管路通过第四管路19，与所述第三调节阀13和相变蓄能器6的第一端之间的管路连通；所述第三管路18和第四管路19上分别设有第五调节阀14和第六调节阀15。

在本实施例中，所述换向阀2和压缩机1之间的回气管路上设有气液分离器10；所述第一节流机构8和室外换热器11之间的管路上还设有第二节流机构9；

进一步，该系统还包括第五管路20和储液器7，所述第五管路20的一端与所述第二节流机构9和室外换热器11之间的管路连通；所述第五管路20的另一端与所述第一节流机构8和室内换热器3之间的管路连通。所述储液器7的输入端与所述第五管路20连通，所述储液器7的输出端与所述第一节流机构8和第二节流机构9之间的管路连通。

本实施例中，所述第五管路20上设有相对设置的第一单向阀5和第二单向阀4，所述第一单向阀5和第二单向阀4分设于所述储液器7与所述第五管路20连接端的两侧。具体来讲，所述第一单向阀5用于防止制冷剂流入室外换热器11，所述第二单向阀4用于防止制冷剂流入室内换热器3。

本实施例中，所述第一节流机构8和第二节流机构9均为膨胀阀；所述换向阀2为四通换向阀；所述第一调节阀12、第二调节阀17、第三调节阀13、第四调节阀16、第五调节阀14和第六调节阀15均为电磁阀。所述相变蓄能器6内填充有相变蓄能材料，相变蓄能材料在特定的温度(如相变温度)下发生物相变化，并伴随着吸收或放出能量，可用来控制周围环境的温度，或用以储存能量，它把热量或冷量储存起来，在需要时再把它释放出来，从而提高了能源的利用率。

工作中，本实施例的蓄能型空气源热泵系统能够实现以下运行模式：

1、夏季正常制冷模式

关闭第三调节阀13、第五调节阀14、第六调节阀15和第四调节阀16，开启第一调节阀12和第二调节阀17，来自压缩机1的制冷剂依次流经四通换向阀2和第一调节阀12，进入室外换热器11冷凝放热后，再流经第一单向阀5和储液器7，经过第一节流机构8节流降压，在室内换热器3吸热释放冷量，然后再依次流经第二调节阀17、四通换向阀2的第四接口和气液分离器10，最终返回压缩机1再次被压缩，由此完成正常制冷。

2、夏季夜间相变蓄能器蓄冷模式

关闭第三调节阀13、第五调节阀14和第二调节阀17，开启第一调节阀12、第六调节阀15和第四调节阀16，来自压缩机1的制冷剂依次流经四通换向阀2和第一调节阀12，进入室外换热器11冷凝放热后，再流经第一单向阀5和储液器7，经过第一节流机构8节流降压，流经第六调节阀15，在相变蓄能器6吸热释放冷量，然后再依次流经第四调节阀16、四通换向阀2和气液分离器10，最终返回压缩机1再次被压缩，由此完成蓄冷。

该模式下，系统无需启动室内换热器3，仅通过相变蓄能器6储存冷量，而不向室内供冷；因而，该模式适合在室外温度较低而不需向室内供冷的夜间运行，系统制取的冷量储存在相变蓄能器6中，以备日间使用。

3、夏季日间相变蓄能器释冷模式

关闭第一调节阀12、第六调节阀15和第四调节阀16，开启第三调节阀13、第五调节阀14和第二调节阀17，来自压缩机1的制冷剂依次流经四通换向阀2和第三调节阀13，进入相变蓄能器6冷凝放热后，流经第五调节阀14、第一单向阀5和储液器7，经过第一节流机构8节流降压，在室内换热器3吸热释放冷量，然后再依次流经第二调节阀17、四通换向阀2和气液分离器10，最终返回压缩机1再次被压缩，由此完成释冷。

该模式在室外温度较高的日间运行，系统无需启动室外换热器11，能耗较低的相变蓄能器6作为冷凝器，发挥了室外换热器11的作用，降低了能耗，相变蓄能器6夜间储存的冷量大大提高了系统在日间的制冷能效。

4、冬季正常供热模式

关闭第三调节阀13、第五调节阀14、第六调节阀15和第四调节阀16，开启第二调节阀17和第一调节阀12，来自压缩机1的制冷剂依次流经四通换向阀2和第二调节阀17，进入室内换热器3冷凝放热后，再流经第二单向阀4和储液器7，经过第二节流机构9节流降压，在室外换热器11吸热释放冷量，然后再依次流经第一调节阀12、四通换向阀2和气液分离器10，最终返回压缩机1再次被压缩，由此完成正常供热。

5、冬季日间相变蓄能器蓄热模式

关闭第三调节阀13、第五调节阀14和第二调节阀17，开启第四调节阀16、第六调节阀15和第一调节阀12，来自压缩机1的制冷剂依次流经四通换向阀2和第四调节阀16，进入相变蓄能器6冷凝放热后，流经第六调节阀15、第二单向阀4和储液器7，经过第二节流机构9节流降压，在室外换热器11吸热释放冷量，然后再依次流经第一调节阀12、四通换向阀2和气液分离器10，最终返回压缩机1再次被压缩，由此完成蓄热。

该模式下，系统无需启动室内换热器3，仅通过相变蓄能器6储存热量，而不向室内供热；因而，该模式适合在室外温度较高而不需向室内供热的日间运行，系统制取的热量储存在相变蓄能器6中，以备夜间使用。

6、冬季夜间相变蓄能器释热模式

关闭第一调节阀12、第六调节阀15和第四调节阀16，开启第二调节阀17、第五调节阀14和第三调节阀13，来自压缩机1的制冷剂依次流经四通换向阀2和第二调节阀17，进入室内换热器3冷凝放热后，再依次流经第二单向阀4和储液器7，经过第二节流机构9节流降压，流经第五调节阀14，进入相变蓄能器6吸热释放冷量，然后再依次流经第三调节阀13、四通换向阀2和气液分离器10，最终返回压缩机1再次被压缩，由此完成释热。

该模式在室外温度较低的夜间运行，系统无需启动室外换热器11，相变蓄能器6作为蒸发器，发挥了室外换热器11的作用，降低了能耗，而且相变蓄能器6日间储存的热量大大提高了系统在夜间的制热能效。

综上所述，本实施例的蓄能型空气源热泵系统，在夏季夜间温度较低时，将高效工作的空气源热泵制取的冷量储存在相变蓄能器中；当日间温度较高时，储存了大量冷量的蓄能器完全替代室外换热器，作为日间运行的冷凝器，提高空气源热泵系统日间制冷能效。

在冬季日间温度较高时，将高效工作的空气源热泵制取的热量储存在相变蓄能器中；当夜间温度较低时，储存了大量热量的蓄能器替代室外换热器，作为夜间运行的蒸发器，提高空气源热泵系统夜间制热能效。

需要说明的是，上述实施例所述的六种供热/冷模式仅是基于若干调节阀的不同开闭所进行的各种选择，本领域技术人员能够在上述实施例的基础上对该系统进行各种变型。

例如，在“夏季日间相变蓄能器释冷模式”中，可以选择开启第一调节阀12，从而使相变蓄能器6作为室外换热器11的辅助设备，即作为冷凝器的一部分，从而降低冷凝温度，由此提高系统日间制冷能效，降低系统能耗。

再比如，在“冬季夜间相变蓄能器释热模式”中，可以选择开启第一调节阀12，从而使相变蓄能器6作为室外换热器11的辅助设备，即作为蒸发器的一部分，从而提高了蒸发温度，提高了系统夜间的制热能效，降低了系统能耗。

而本领域技术人员所作的上述各种变型均属于本实用新型的保护范围。

最后，本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种蓄能型空气源热泵系统，包括制冷剂回路，所述制冷剂回路上设有压缩机(1)、室内换热器(3)、第一节流机构(8)、室外换热器(11)以及用于改变制冷剂流向的换向阀(2)，其特征在于，还包括相变蓄能器(6)；

所述换向阀(2)和室外换热器(11)之间的管路上设有第一调节阀(12)，所述换向阀(2)和室内换热器(3)之间的管路上设有第二调节阀(17)；

所述相变蓄能器(6)的第一端通过第一管路(22)与所述第一调节阀(12)和换向阀(2)之间的管路连通，所述相变蓄能器(6)的第二端通过第二管路(23)与所述第二调节阀(17)和换向阀(2)之间的管路连通，所述第一管路(22)和第二管路(23)上分别设有第三调节阀(13)和第四调节阀(16)；

所述第一节流机构(8)和室外换热器(11)之间的管路通过第三管路(18)，与所述第四调节阀(16)和相变蓄能器(6)的第二端之间的管路连通；所述第一节流机构(8)和室内换热器(3)之间的管路通过第四管路(19)，与所述第三调节阀(13)和相变蓄能器(6)的第一端之间的管路连通；所述第三管路(18)和第四管路(19)上分别设有第五调节阀(14)和第六调节阀(15)。

2.根据权利要求1所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，所述换向阀(2)和压缩机(1)之间的回气管路上设有气液分离器(10)。

3.根据权利要求1所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，所述第一节流机构(8)和室外换热器(11)之间的管路上还设有第二节流机构(9)。

4.根据权利要求3所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，还包括第五管路(20)，所述第五管路(20)的一端与所述第二节流机构(9)和室外换热器(11)之间的管路连通；所述第五管路(20)的另一端与所述第一节流机构(8)和室内换热器(3)之间的管路连通。

5.根据权利要求4所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，还包括储液器(7)，所述储液器(7)的输入端与所述第五管路(20)连通，所述储液器(7)的输出端与所述第一节流机构(8)和第二节流机构(9)之间的管路连通。

6.根据权利要求5所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，所述第五管路(20)上设有相对设置的第一单向阀(5)和第二单向阀(4)，所述第一单向阀(5)和第二单向阀(4)分设于所述储液器(7)与所述第五管路(20)连接端的两侧。

7.根据权利要求3所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，所述第一节流机构(8)和第二节流机构(9)均为膨胀阀。

8.根据权利要求1所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，所述换向阀(2)为四通换向阀。

9.根据权利要求1所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，第一调节阀(12)、第二调节阀(17)、第三调节阀(13)、第四调节阀(16)、第五调节阀(14)和第六调节阀(15)均为电磁阀。

10.根据权利要求1所述的蓄能型空气源热泵系统，其特征在于，所述相变蓄能器(6)内填充有相变蓄能材料。