[发明专利]基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法，在热泵循环系统冷凝器后串联加装一个相变储能式换热器，具体包括依次连接的风冷翅片式蒸发器，四通阀、压缩机、冷凝器、相变储能式换热器和节流阀；还包括循环水泵、外风机和控制单元，控制单元包括控制器、第一感温探头、第二感温探头和第三感温探头，控制器通过导线分别与第一感温探头、第二感温探头、第三感温探头、循环水泵和外风机电性连接。通过上述方式，本发明相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法采用制冷剂系统相变储能除霜技术，由于相变温度点稳定、蓄热量大，可以解决空气源热泵除霜所带来的供热不稳定及效率下降等问题。

技术领域

本发明涉及相变储能和空气源技术领域，特别是涉及一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法。

背景技术

空气源热泵制热由于其高能效比、安装使用方便等特点，是最具普适性的一种供热节能技术，受到了广泛应用。

但空气源热泵制热效率受环境气温的影响很大，当环境温度较低时，空气源热泵制热量和制热效率会下降；尤其是当室外管翅式蒸发器翅片表面温度低于0℃时，翅片表面结霜，使得空气源热泵制热性能急剧下降，这大大限制了空气源热泵的使用。

目前，空气源热泵都采用热气冲霜，目前被证明最可靠的空气源热泵除霜技术为采用四通阀切换，将制热工况转换为制冷工况，原冷凝器切换为蒸发器，室外管翅式蒸发器切换为冷凝器，制冷剂工质在室外管翅式蒸发器（冷凝器）中冷凝放热除霜。

即通过四通换向阀改变制冷剂的流向进入制冷工况，让压缩机排出的热蒸汽直接进入管翅式换热器以除去翅片表面霜层。但在除霜过程中需消耗原制取的热量及增加压缩机做功，带来的后果是：制热过程不稳定，制热能效比急剧下降。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵及其控制方法，采用制冷剂系统相变储能除霜技术，由于相变温度点稳定、蓄热量大，可以解决空气源热泵除霜所带来的供热不稳定及效率下降等问题，具有应用意义，并具有广阔的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于相变储能式换热器除霜的空气源热泵，包括：风冷翅片式蒸发器，四通阀、压缩机、冷凝器、相变储能式换热器和节流阀，

风冷翅片式蒸发器的输出端连接四通阀的第一输入端，四通阀的第一输出端连接压缩机的输入端，压缩机的输出端连接四通阀的第二输入端，四通阀的第二输出端连接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端连接相变储能式换热器的输入端，相变储能式换热器的输出端连接节流阀的输入端，节流阀的输出端连接风冷翅片式蒸发器的输入端。

在本发明一个较佳实施例中，所述相变储能式换热器为相变储能板式热交换器或单换热介质相变储能管翅式热交换器。

在本发明一个较佳实施例中，所述相变储能板式热交换器包括相变储能材料仓、制冷剂通道、相变储能材料、制冷剂、相变储能材料集管、制冷剂分管和制冷剂集管，所述相变储能材料仓和制冷剂通道一一间隔布置，所述相变储能材料仓上方设有相变储能材料集管，众多相变储能材料仓通过相变储能材料集管连通，所述制冷剂走制冷剂通道，所述制冷剂和相变储能材料仓通过换热板隔离。

在本发明一个较佳实施例中，所述制冷剂分管和制冷剂集管的布置方向与制冷剂通道的布置方向相互垂直，多个制冷剂通道通过制冷剂分管和制冷剂集管连通。

在本发明一个较佳实施例中，所述制冷剂通过制冷剂分管走制冷剂通道，当制冷剂温度大于相变储能材料相变温度时，相变储能材料融化吸热；当制冷剂温度小于相变储能材料相变温度时，相变储能材料结晶放热。