CN214371084U - 蓄热结构、换热器组件、热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种蓄热结构、换热器组件、热泵系统，涉及技术领域，解决了现有蓄热设备结构复杂，占用较大热泵系统空间的技术问题。该蓄热结构，包括壳体和至少部分位于其内的冷媒管路，壳体套设于换热器本体外围，且穿设有冷媒管路的壳体与换热器本体外壳之间填充有蓄热材料，用于与流经冷媒管路的液态冷媒换热。蓄热结构设置于换热器本体的外围，在环境未达到结霜工况时，充当换热器本体的保温层，延缓机组停机后水温下降和减少运行时产生的水温大幅度波动；环境达到结霜工况时，制冷剂将热量储存于蓄热材料内并在融霜时与蓄热材料换热，结构简单，无需额外设置多余蓄热设备，节省系统空间，增加热量利用率。

Description

蓄热结构、换热器组件、热泵系统

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其是涉及一种蓄热结构、换热器组件、热泵系统。

背景技术

热泵系统室外换热器制热过程中，当换热器表面温度低于0℃，且低于环境空气的露点温度时室外换热器的表面水蒸气会冷凝结霜，不断积聚的霜层会削弱制热性能，影响用户舒适性，因此，需要将室外换热器表面的霜层去除，保证换热性能。

工程中常用的空气源热泵系统除霜方法有人工扫霜、逆循环除霜、热气旁通除霜和电加热除霜、蓄热除霜等，但是以上的除霜方法均存在不同的问题。

其中，对于逆循环除霜，参见图1所示，图1为现有技术中的热泵系统结构示意图；在通过四通阀200换向切换制冷剂流向，制冷剂吸收室内热量流向室外换热器400中，把热量输送至室外机换热器400表面融霜。

具体除霜过程为：进入除霜模式-四通阀200换向-制冷剂融霜-四通阀200换向-正常制热。

对于蓄热除霜，需要在系统管路用到蓄热器，在热泵系统制热模式下，蓄热器将热量储存起来，等到除霜时再将热量源释放出来。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

在上述逆循环除霜过程中可以看出，逆循环除霜室内换热器300’热量存在流失，室内温度下降，影响用户的舒适性。

上述蓄热除霜方式中，热泵系统内需要增加蓄热段，即额外增加多余管路连接多个热泵系统中的部件，结构复杂；且现有蓄热器体积较大，结构复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种蓄热结构、换热器组件、热泵系统，以解决现有技术中存在的现有蓄热设备结构复杂，占用较大热泵系统空间的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种蓄热结构，包括壳体和至少部分位于其内的冷媒管路，其中：

所述壳体套设于换热器本体外围，且穿设有所述冷媒管路的所述壳体与所述换热器本体外壳之间填充有蓄热材料，用于与流经所述冷媒管路的液态冷媒换热。

优选的，所述冷媒管路缠绕于所述换热器本体外围。

优选的，所述冷媒管路与所述换热器本体外壳和所述壳体内壁均间隔布置。

优选的，所述冷媒管路的中轴线与所述换热器本体的中轴线共线设置。

优选的，所述蓄热材料包裹所述冷媒管路位于所述壳体内的部分。

优选的，所述冷媒管路的入口段和出口段分别穿过所述壳体的两端，且所述入口段和所述出口段位于所述换热器本体的异侧。

优选的，所述冷媒管路位于所述壳体内的部分由所述换热器本体的一端呈螺旋状缠绕至所述换热器本体的另一端。

本实用新型还提供了一种换热器组件，包括换热器本体和上述蓄热结构，所述蓄热结构套设于所述换热器本体外。

优选的，所述换热器本体上的进水口和出水口延伸至所述壳体上，且所述换热器本体上的冷媒液管和冷媒气管由所述壳体上穿出。

本实用新型还提供了一种热泵系统，包括上述换热器组件，所述换热器组件位于四通阀和室外换热器之间，所述冷媒管路的两端均与系统中的液态冷媒通道连接。

优选的，所述冷媒管路与所述液态冷媒通道连接的管路上存在有用于控制两者是否导通的第一控制阀。

优选的，所述液态冷媒通道上与所述冷媒管路两端连接的两位置之间存在有第二控制阀。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型提供的蓄热结构，设置于换热器本体的外围，在环境未达到结霜工况时，蓄热结构可充当换热器本体的保温层，延缓机组停机后水温下降和减少运行时产生的水温大幅度波动；环境达到结霜工况时，制冷剂将热量储存于蓄热材料内并在融霜时与蓄热材料换热，结构简单，无需额外设置多余蓄热设备，节省一部分系统空间，增加热量利用率。

2、本实用新型提供的换热器组件，将上述蓄热结构布置于换热器本体的外围，将换热器组件设置于热泵系统中，无需额外设置蓄热设备，防止换热器本体内水温波动，节省了系统空间，增加了热量利用率。

3、本实用新型提供的热泵系统，由于具备上述换热器组件，故同样具有节省系统空间，增加热量利用率、防止室内温度波动过大的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的热泵系统结构示意图；

图2是本实用新型换热器组件的正视图；

图3是图2中A-A处的局部剖面结构示意图；

图4是换热器组件的侧视图；

图5是换热器组件的径向剖面结构示意图；

图6是换热器组件的轴向剖面结构示意图；

图7是本实用新型热泵系统的结构示意图。

图中100、压缩机；200、四通阀；300、换热器组件；400、节流装置；500、室外换热器；600、第一控制阀；700、第二控制阀；

1、蓄热结构；11、壳体；12、冷媒管路；13、蓄热材料；

2、换热器本体；21、换热器本体外壳；22、液态冷媒通道；23、水通道；24、冷媒液管；25、冷媒气管；26、进水口；27、出水口；

3、支座。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

参见图2-图6所示，本实施例提供了一种蓄热结构1，包括壳体11和至少部分位于其内的冷媒管路12，其中：壳体11套设于换热器本体2外围，且穿设有冷媒管路12的壳体11与换热器本体外壳21之间填充有蓄热材料13，用于与流经冷媒管路12的液态冷媒换热。

其中，上述蓄热材料13可采用相变蓄热材料13，如：石蜡-石墨复合物等，其在未吸收热量时为固态，吸收热量后为液态。

参见图3和图6所示，壳体11与换热器本体外壳21之间形成有蓄热腔，冷媒管路12穿设于蓄热腔中，且蓄热材料13填充于蓄热腔内并与冷媒管路12接触用于与流经冷媒管路12中的制冷剂换热。

本实施例中的蓄热结构1，设置于换热器本体2的外围，与换热器本体2形成一整体；蓄热结构1的作用，一是在环境未达到结霜工况时，蓄热结构1可充当换热器本体2的保温层，延缓机组停机后水温下降和减少运行时产生的水温大幅度波动；二是，在环境达到结霜工况时，制冷剂将热量储存于蓄热材料13内并在融霜时与蓄热材料13换热，结构简单，无需额外设置多余蓄热设备，节省一部分系统空间，增加热量利用率。

作为可选的实施方式，参见图3和图6所示，冷媒管路12缠绕于换热器本体2外围。

上述结构便于冷媒管路12在环境未达到结霜工况时充当换热器本体2的保温层，对换热器本体2中水通道23(壳程)中的水均匀保温；且便于制冷剂与蓄热均匀换热。

作为可选的实施方式，参见图3、图5和图6所示，冷媒管路12与换热器本体外壳21和壳体11内壁均间隔布置。

换言之，冷媒管路12的外壁不与内侧的换热器本体外壳21及外侧的壳体11内壁接触。该结构能够防止两壁面对冷媒管路12中制冷剂温度的影响，便于制冷剂与填充的蓄热材料13均匀换热。

作为可选的实施方式，参见图3和图6，冷媒管路12的中轴线与换热器本体2的中轴线共线设置。

上述结构便于进一步对换热器本体2中水通道23(壳程)中的水均匀保温，且便于制冷剂与蓄热均匀换热。

作为可选的实施方式，参见图3和图6所示，蓄热材料13包裹冷媒管路12位于壳体11内的部分。

蓄热材料13布满壳体11与换热器本体外壳21围成的蓄热腔，便于充分利用空间，增大蓄热材料13与冷媒管路12的接触面积，提高蓄热结构1的储热量及换热效率。

作为可选的实施方式，冷媒管路12的入口段和出口段分别穿过壳体11的两端，且入口段和出口段位于换热器本体2的异侧。

冷媒管路12穿出壳体11的两端，便于与热泵系统中的液态冷媒通道22连接，使制冷剂在液态冷媒通道22和冷媒管路12中循环流通。

作为可选的实施方式，参见图3和图6所示，冷媒管路12位于壳体11内的部分由换热器本体2的一端呈螺旋状缠绕至换热器本体2的另一端。

上述结构使冷媒管路12缠整个换热器本体2，便于蓄热结构1对整个换热器本体2均匀保温，防止水管路中水温的大幅度波动。

实施例2

本实施例提供了一种换热器组件300，参见图2-图6所示，换热器组件300包括换热器本体2和上述蓄热结构1，蓄热结构1套设于换热器本体2外。

本实施例中的换热器组件300，将上述蓄热结构1布置于换热器本体2的外围，将换热器组件300设置于热泵系统中时，无需额外设置蓄热设备，防止换热器本体2内水温波动，节省了系统空间，增加了热量利用率。

参见图2和图6，壳体11底部存在有用于固定整体的支座3，便于安装。

作为可选的实施方式，参见图2和图3所示，换热器本体2上的进水口26和出水口27延伸至壳体11上，且换热器本体2上的冷媒气管25和冷媒液管24由壳体11上穿出。

换热器本体2中制冷剂走管程，水走壳程，实现制冷剂与水换热。在换热器本体2外设置蓄热结构1，将水通道23的进水口26和出水口27延伸至壳体11上，且换热管的冷媒气管25和冷媒液管24延伸出壳体11，防止蓄热结构1对制冷剂与水换热的影响。

气态冷媒经冷媒气管25进入至换热器本体2内的换热管中与水通道23中的水换热，制冷剂冷凝为液态，经冷媒液管24流出，此时与水换热后的制冷剂温度通常仍大于水，因此，将与水换热后的制冷剂通入至蓄热结构1的冷媒管路12中继而将热量储存至蓄热材料13中，用于融霜。且由于与水换热后的制冷剂温度大于水，因此将该制冷剂与蓄热材料13换热一段时候后，蓄热材料13的温度与水大致相同。

实施例3

本实施例提供了一种热泵系统，参见图7所示，包括上述换热器组件300，换热器组件300位于四通阀200和室外换热器500之间，冷媒管路12的两端均与系统中的液态冷媒通道22连接，用于使态冷媒流通于冷媒管路12和液态冷媒通道22之间。

其中，位于换热器组件300外的液态冷媒通道22为位于室内换热器和室外换热器500之间的管路，上述换热器组件300在热泵系统中为室内换热器。

作为可选的实施方式，冷媒管路12和液态冷媒通道22之间能相互导通或阻断。

在环境未达到结霜工况时，使冷媒管路12和液态冷媒通道22之间阻断，用于使制冷剂仅流通于液态冷媒通道22内；蓄热材料13起到对换热器本体2内水的保温作用，减少换热器本体2内热量散失。

在环境达到结霜工况时，且两者之间导通时，用于使液态冷媒流通于所述冷媒管路12和所述液态冷媒通道22之间。实现制冷剂与蓄热材料13换热，将制冷剂的热量储存蓄热材料13中，为后续室外换热器500的融霜提供热量。

上述结构便于根据外界环境工况，将蓄热结构1在热泵系统中阻断或导通，操作方便，提高热量利用率。

本实施例提供的热泵系统，由于具备上述换热器组件300，故同样具有节省系统空间，增加热量利用率、防止室内温度波动过大的优点。

作为可选的实施方式，参见图7所示，冷媒管路12与液态冷媒通道22连接的管路上存在有用于控制两者是否导通的第一控制阀600。

上述第一控制阀600能够控制冷媒管路12与系统中的液态冷媒通道22导通或阻断，操作方便。

作为可选的实施方式，液态冷媒通道22上与冷媒管路12两端连接的两位置之间存在有第二控制阀700。

当关闭第二控制阀700时，便于使与水换热后的制冷剂先进入至蓄热结构1换热，之后重新留回液态冷媒通道22中。

当关闭第一控制阀600，打开第二控制阀700后，制冷剂不进入冷媒管路12，蓄热结构1仅起到保温作用。

本实施例中的热泵系统，其具体实施步骤为：

1.制冷运行时(室外换热器500不存在结霜)或制热运行，且环境温度未达到结霜工况时，关闭第一控制阀600，打开第二控制阀700，冷媒管路12和液态冷媒通道22之间阻断，制冷剂不通过蓄热结构1中的冷媒管路12，蓄热结构1可充当换热器本体2的保温层以及延缓当机组停机后水温下降和减少运行时产生的水温大幅度波动，减少换热器本体2内热量散失。

2.在制热运行(制冷剂由压缩机100被压缩为气态后先进入至换热器组件300)，且环境温度达到结霜工况时，打开第一控制阀600，关闭第二控制阀700，冷媒管路12和液态冷媒通道22之间导通；

制冷剂在壳管换热器本体2中与水进行换热后，进入冷媒管路12中与蓄热材料13进行换热，将部分热量存储在蓄热材料13中；在系统未进行除霜运行时，蓄热材料13所储存的热量也用于换热器本体2的保温甚至辅助加热，使换热器本体外壳21中水的温度波动更小，使其供热温度更为稳定。

3、在系统进行除霜循环运行时，四通阀200使制冷剂换向(此时制冷剂由压缩机100被压缩为气态后先进入至室外换热器500)，并打开第一控制阀600，关闭第二控制阀700，冷媒管路12和液态冷媒通道22之间导通；

由室外换热器500流出的低温的制冷剂经过节流装置400(如电子膨胀阀)，先进入蓄热结构1中的冷媒管路12与蓄热材料13进行换热，吸收除霜所需热量，再通过第一控制阀600进入壳管换热器本体2中吸收室内供水的热量，由于优先吸收了蓄热材料13的热量所以对室内供水的温度影响会大幅度减少，达到优化除霜的目的，保证室内舒适性。

上述换热器组件300可用于各类空气源热泵系统，不仅限于以上系统。

一种基于上述热泵系统的除霜方法，除霜方法包括以下步骤：

使冷媒管路12和液态冷媒通道22之间导通；

热泵系统制热运行，与换热器本体2换热后的液态制冷剂进入冷媒管路12将热量传递至蓄热材料13储热；

热泵系统除霜运行，冷媒换向，使液态冷媒先进入冷媒管路12与蓄热材料13换热，再进入换热器本体2内换热后流入室外换热器500融霜。

本实施例中的除霜方法，先将与换热器本体2换热后的制冷剂与蓄热结构1中的蓄热材料13换热将热量储存至蓄热材料13中，在除霜时，制冷剂换向，先消耗蓄热材料13中的热量再与换热器本体2中的水换热，减少对室内温度的影响，增加热量利用率及用户舒适性。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种蓄热结构，其特征在于，包括壳体和至少部分位于其内的冷媒管路，其中：

所述壳体套设于换热器本体外围，且穿设有所述冷媒管路的所述壳体与所述换热器本体外壳之间填充有蓄热材料，用于与流经所述冷媒管路的液态冷媒换热。

2.根据权利要求1所述的蓄热结构，其特征在于，所述冷媒管路缠绕于所述换热器本体外围。

3.根据权利要求1所述的蓄热结构，其特征在于，所述冷媒管路与所述换热器本体外壳和所述壳体内壁均间隔布置。

4.根据权利要求2所述的蓄热结构，其特征在于，所述冷媒管路的中轴线与所述换热器本体的中轴线共线设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的蓄热结构，其特征在于，所述蓄热材料包裹所述冷媒管路位于所述壳体内的部分。

6.根据权利要求1-4任一项所述的蓄热结构，其特征在于，所述冷媒管路的入口段和出口段分别穿过所述壳体的两端，且所述入口段和所述出口段位于所述换热器本体的异侧。

7.根据权利要求1-4任一项所述的蓄热结构，其特征在于，所述冷媒管路位于所述壳体内的部分由所述换热器本体的一端呈螺旋状缠绕至所述换热器本体的另一端。

8.一种换热器组件，其特征在于，包括换热器本体和权利要求1-7任一项所述的蓄热结构，所述蓄热结构套设于所述换热器本体外。

9.根据权利要求8所述的换热器组件，其特征在于，所述换热器本体上的进水口和出水口延伸至所述壳体上，且所述换热器本体上的冷媒液管和冷媒气管由所述壳体上穿出。

10.一种热泵系统，其特征在于，包括权利要求8或9所述的换热器组件，所述换热器组件位于四通阀和室外换热器之间，所述冷媒管路的两端均与系统中的液态冷媒通道连接。

11.根据权利要求10所述的热泵系统，其特征在于，所述冷媒管路与所述液态冷媒通道连接的管路上存在有用于控制两者是否导通的第一控制阀。

12.根据权利要求10或11所述的热泵系统，其特征在于，所述液态冷媒通道上与所述冷媒管路两端连接的两位置之间存在有第二控制阀。

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