蓄能熱泵型戶式中央空調機的製作方法
2023-05-31 11:47:36
專利名稱：蓄能熱泵型戶式中央空調機的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種空調機，特別是一種蓄能熱泵型戶式中央空調機。
二背景技術：
蓄能空調是指在電網低谷時間(同時也是空調負荷很低的時間)，空調主機製冷(熱)並由蓄能設備將冷(熱)量儲存起來，待電網高峰用電時間(同時也是空調負荷尖峰時間)，再將冷(熱)量釋放出來滿足高峰空調負荷的需要。
據《暖通空調》雜誌1996年第3期介紹，目前的蓄冷空調主要採用水蓄冷和冰蓄冷。水蓄冷是利用蓄水溫度在0～7℃之間的顯熱進行蓄冷，它可以使用常規的制冷機組，可實現蓄冷和蓄熱的雙重用途，蓄冷、釋冷運行時冷水溫度相近，制冷機組在這兩種運行工況下均能維持額定容量和效率。但水蓄冷存在蓄冷密度低、蓄冷槽體積大及槽內不同溫度的冷水易混合的缺點。冰蓄冷是利用冰的相變潛熱進行冷量儲存，具有蓄能密度大的優點。但冰蓄冷相變溫度低(0℃)，且蓄冰時存在較大的過冷度(4～6℃)，使得其製冷主機的蒸發溫度須低至-8～-10℃，這將使制冷機組的效率降低。另外，在空調工況和蓄冰工況時要配置雙工況(製冷、蓄冰工況)製冷主機，增加了系統的複雜性。
現有的熱泵型空調機存在室外環境溫度低時(如低於-5℃)，制熱效果差、除霜頻繁，室內供熱溫度波動範圍較大等缺點。
三
發明內容
1、發明目的本實用新型的目的是提出一種利用高溫複合相變蓄能材料蓄存的能量(冷、熱量)來供冷、供熱的蓄能熱泵型戶式中央空調機。該空調機在蓄冷、供冷時，無需雙工況製冷主機，且蓄冷密度比水蓄冷系統高；在蓄熱、供熱時，解決了現有熱泵型空調機除霜頻繁、制熱效果不佳等難題，在室外環境溫度低於-15℃的情況下，該空調機仍能正常向室內供熱，供熱溫度均勻。
2、技術方案(為敘述方便，以下均帶有標誌)本實用新型所述的蓄能熱泵型戶式中央空調機，包括壓縮機1、電磁四通換向閥2、室外換熱器3、節流閥11和室內換熱器12，其特徵在於它還包括電磁閥4、節流閥5、蓄能盤管6、電磁閥7-10、蓄能槽14和蓄能材料15；壓縮機1的出口與電磁四通換向閥2連接，進口分別與電磁四通換向閥2和電磁閥8連接，室外換熱器3的進口與電磁四通換向閥2連接，出口分別與電磁閥4、節流閥5和電磁閥7聯接，室內換熱器12的出口分別與電磁四通換向閥2和電磁閥9連接，進口與節流閥11連接，節流閥11的進口分別與電磁閥7和電磁閥10連接，蓄能盤管6的進口分別與電磁閥4和節流閥5連接，出口分別與電磁閥8-10連接，蓄能盤管6置於蓄能槽14內，蓄能槽14內填充有蓄能材料15。
在所述的蓄能槽14內設有輔助電加熱器13。
所述的節流閥5、11是毛細管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
所述的蓄能盤管6採用螺旋盤管、蛇形盤管或「U」形盤管。
所述的蓄能盤管6為光管或螺紋管或翅片管。
所述的蓄能槽14為長方體或圓柱體。
所述的蓄能材料15為高溫複合相變材料，其相變溫度範圍為5～15℃。
3、有益效果本實用新型與現有技術相比，其顯著優點是(1)削峰填谷、平衡電力負荷。蓄能空調是用電負荷需求削峰填谷的強有力措施。(2)減少機組裝機容量、節省空調用戶的電力花費。(3)應用蓄能空調技術，可擴大空調區域使用面積。(4)解決現有熱泵型空調機除霜頻繁、制熱效果差等難題，在室外環境溫度低於-15℃的情況下，仍能正常向室內供熱。
四
圖1是本實用新型所述的製冷、蓄冷及供冷系統結構示意圖。
圖2是本實用新型所述的制熱、蓄熱及供熱系統結構示意圖。
五、最佳實施方式本實用新型製作的蓄能熱泵型戶式中央空調機，包括壓縮機1、電磁四通換向閥2、室外換熱器3、電磁閥4、節流閥5、蓄能盤管6、電磁閥7-10、節流閥11、室內換熱器12、輔助電加熱器13、蓄能槽14和蓄能材料15。其工作原理敘述如下圖1為本實用新型的製冷、蓄冷及供冷系統實施流程原理示意圖。圖中省略了乾燥過濾器、氣液分離器、液體分配器及電子控制部分，室內機組可以根據需要多組並聯，圖中只畫出一組室內機組予以示意。
當執行製冷循環時，電磁閥4、8、9、10是關閉的，電磁閥7是打開的，電磁四通換向閥2處在製冷位置。製冷劑由壓縮機1壓縮後排出，經電磁四通換向閥2流經室外換熱器3放出熱量，冷凝後的製冷劑液體經電磁閥7流經節流閥11進行節流降壓，降壓後的製冷劑在室內換熱器12內蒸發吸熱而產生製冷效應，蒸發氣化後的製冷劑經電磁四通換向閥2被吸入壓縮機1。
當執行蓄冷循環時，電磁閥4、7、9、10是關閉的，電磁閥8是打開的，電磁四通換向閥2處在製冷位置。製冷劑由壓縮機1壓縮後排出，經電磁四通換向閥2流經室外換熱器3放出熱量，冷凝後的製冷劑液體經節流閥5進行節流降壓，降壓後的製冷劑在蓄能盤管6內蒸發吸熱，而蓄能槽14內盤管外的蓄能材料15因放熱而凝固成固態，將冷量以相變潛熱和顯熱的形式貯存在相變材料內，蓄能盤管6內蒸發氣化後的製冷劑經電磁閥8被吸入壓縮機1。
當執行供冷循環時，電磁閥7、8、9是關閉的，電磁閥4、10是打開的，電磁四通換向閥2處在製冷位置。製冷劑由壓縮機1壓縮後排出，經電磁四通換向閥2流經室外換熱器3放出熱量，冷凝後的製冷劑液體經電磁閥4流入蓄能盤管6內，因盤管內製冷劑液體的溫度高於盤管外蓄能材料15的溫度，製冷劑液體因放熱給管外的蓄能材料15而降溫，而管外的蓄能材料因吸熱而融化，被蓄能材料吸熱而降溫後的製冷劑液體經電磁閥10流經節流閥11進行節流降壓，降壓後的製冷劑液體在室內換熱器12內蒸發吸熱而產生製冷效應，蒸發氣化後的製冷劑經電磁四通換向閥2被吸入壓縮機。降低節流閥11前的製冷劑液體溫度，目的是減小節流過程中製冷劑的氣化量，減小製冷劑進入蒸發器時的幹度，從而增大製冷劑在室內換熱器12內蒸發吸熱量，即增大空調機組的製冷量。
附圖2為本實用新型的制熱、蓄熱及供熱系統實施流程原理示意圖。
當執行制熱循環時，電磁閥4、8、9、10是關閉的，電磁閥7是打開的，電磁四通換向閥2處在制熱位置。製冷劑由壓縮機1壓縮後排出，經電磁四通換向閥2流經室內換熱器12放出熱量，向室內供熱，冷凝後的製冷劑液體經節流閥11進行節流降壓，降壓後的製冷劑液體經電磁閥7流至室外換熱器3內蒸發吸收室外環境的熱量，蒸發氣化後的製冷劑經電磁四通換向閥2被吸入壓縮機。
當執行蓄熱循環時，電磁閥4、7、8、10是關閉的，電磁閥9是打開的，電磁四通換向閥2處在制熱位置。製冷劑由壓縮機1壓縮後排出，經電磁四通換向閥2、電磁閥9流入蓄能盤管6內，盤管內高溫高壓的製冷劑氣體向盤管外的蓄能材料15放熱而冷凝，而盤管外的蓄能材料因吸熱而升溫，冷凝後的製冷劑液體流經節流閥5進行節流降壓，降壓後的製冷劑液體流至室外換熱器3內蒸發吸收室外環境的熱量，蒸發氣化後的製冷劑經電磁四通換向閥2被吸入壓縮機。
當執行供熱循環時，電磁閥9、10是關閉的，電磁4、7、8是打開的，電磁四通換向閥2處在制熱位置。製冷劑由壓縮機1壓縮後排出，經電磁四通換向閥2流經室內換熱器12放出熱量，向室內供熱，冷凝後的製冷劑液體經節流閥11進行節流降壓，降壓後的製冷劑液體經電磁閥7、4流至蓄能盤管6內蒸發吸收盤管外蓄能材料貯存的熱量，蒸發氣化後的製冷劑經電磁閥8被吸入壓縮機。
當熱泵型空調機室外換熱器3需要定期融霜時，這裡可由控制系統自動將循環切換到上述的供熱循環模式，該循環系統就可從蓄熱單元內取出貯存的熱量向室內供暖，而使空調機在融霜期間，不影響其向室內供暖的效果，使其向室內供暖的溫度均勻。當室外換熱器3表面上的霜層融化完成時，控制系統再將其切換到原來的制熱循環模式。
當熱泵空調機室外環境溫度很低(如低於-15℃)、制熱效果不佳時，這時可由控制系統自動將循環切換到上述的供熱循環模式，該循環系統就可以從蓄熱單元內取出貯存的熱量向室內供暖，當蓄熱單元貯存的熱量不夠時，可以啟動蓄能槽內的輔助電加熱器13工作，以彌補蓄能槽內貯存熱量的不足，從而保持空調機在寒冷季節也能向室內提供額定的供熱量。
權利要求1.一種蓄能熱泵型戶式中央空調機，包括壓縮機(1)、電磁四通換向閥(2)、室外換熱器(3)、節流閥(11)和室內換熱器(12)，其特徵在於它還包括電磁閥(4)、節流閥(5)、蓄能盤管(6)、電磁閥(7-10)、蓄能槽(14)和蓄能材料(15)；壓縮機(1)的出口與電磁四通換向閥(2)連接，進口分別與電磁四通換向閥(2)和電磁閥(8)連接，室外換熱器(3)的進口與電磁四通換向閥(2)連接，出口分別與電磁閥(4)、節流閥(5)和電磁閥(7)聯接，室內換熱器(12)的出口分別與電磁四通換向閥(2)和電磁閥(9)連接，進口與節流閥(11)連接，節流閥(11)的進口分別與電磁閥(7)和電磁閥(10)連接，蓄能盤管(6)的進口分別與電磁閥(4)和節流閥(5)連接，出口分別與電磁閥(8-10)連接，蓄能盤管(6)置於蓄能槽(14)內，蓄能槽(14)內填充有蓄能材料(15)。
2.根據權利要求1所述的蓄能熱泵型戶式中央空調機，其特徵在於在所述的蓄能槽(14)內設有輔助電加熱器(13)。
3.根據權利要求1所述的蓄能熱泵型戶式中央空調機，其特徵在於所述的節流閥(5、11)是毛細管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
4.根據權利要求1所述的蓄能熱泵型戶式中央空調機，其特徵在於所述的蓄能盤管(6)採用螺旋盤管、蛇形盤管或「U」形盤管。
5.根據權利要求1或4所述的蓄能熱泵型戶式中央空調機，其特徵在於所述的蓄能盤管(6)為光管或螺紋管或翅片管。
6.根據權利要求1所述的蓄能熱泵型戶式中央空調機，其特徵在於所述的蓄能槽(14)為長方體或圓柱體。
7.根據權利要求1所述的蓄能熱泵型戶式中央空調機，其特徵在於蓄能材料(15)為高溫複合相變材料，其相變溫度範圍為5～15℃。
專利摘要本實用新型公開了一種蓄能熱泵型戶式中央空調機，包括壓縮機(1)、電磁四通換向閥(2)、室外換熱器(3)、節流閥(11)和室內換熱器(12)，其特點在於它還包括電磁閥(4)、節流閥(5)、蓄能盤管(6)、電磁閥(7－10)、蓄能槽(14)和蓄能材料(15)；本實用新型與現有技術相比，其顯著優點是(1)削峰填谷、平衡電力負荷。蓄能空調是用電負荷需求削峰填谷的強有力措施。(2)減少機組裝機容量、節省空調用戶的電力花費。(3)應用蓄能空調技術，可擴大空調區域使用面積。(4)解決現有熱泵型空調機除霜頻繁、制熱效果差等難題，在室外環境溫度低於－15℃的情況下，仍能正常向室內供熱。
文檔編號F24F12/00GK2535697SQ02219808
公開日2003年2月12日 申請日期2002年4月8日 優先權日2002年4月8日
發明者方貴銀, 李輝 申請人:南京大學