[发明专利]太阳能热泵-相变储能材料食物保温蜂巢柜及工作方法

权利要求书

1.一种太阳能热泵-相变储能材料相变储能材料食物保温蜂巢柜，其特征在于：包括光伏遮阳棚(1)、太阳能蓄电池(25)、太阳能逆变系统(26)、蒸发器冷室(4)、冷凝器热室(12)；蒸发器冷室(4)和冷凝器热室(12)之间设有压缩机(9)、辅助风冷换热器(10)、电子膨胀阀(11)；

所述光伏遮阳棚(1)包括光伏模块(2)和遮阳棚(3)，光伏模块(2)平铺于遮阳棚(3)顶面，光伏模块(2)与太阳能逆变系统(26)并联接入太阳能蓄电池(25)，太阳能蓄电池(25)分别连接压缩机(9)和辅助风冷换热器(10)；

蒸发器冷室(4)包括最外层的冷室保温层(5)、最内层的低温储存柜(8)，冷室保温层(5)和低温储存柜(8)之间设置低温相变层(6)；低温储存柜(8)为蜂巢状密闭空间；热泵蒸发器(7)的换热管路穿插于低温相变层(6)内；

冷凝器热室(12)由外到内依次为热室保温层(13)、高温相变层(14)、高温储存柜(16)，热泵冷凝器(15)的换热管路穿插于高温相变层(14)内；

风冷换热器(10)的上端口通过管路和阀门分别连通热泵蒸发器(7)的出口和热泵冷凝器(15)的进口，而风冷换热器(10)下端口通过管路和阀门分别连通热泵蒸发器(7)的进口和热泵冷凝器(15)的出口，热泵蒸发器(7)的进口通过管路和阀门连通电子膨胀阀(11)的出口、热泵蒸发器(7)的出口通过管路和阀门连通压缩机(9)的进口，热泵冷凝器(15)的进口通过管路和阀门连通压缩机(9)的出口，热泵冷凝器(15)的出口通过管路和阀门连通电子膨胀阀(11)的进口。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵-相变储能材料食物保温蜂巢柜，其特征在于：所述低温相变层(6)采用硫酸钠水合盐体系相变材料，按质量百分比计配方为：75.5％Na₂SO₄·10H₂O、3％硼砂、1.25％PAAS、16％NH₄Cl、4％KCl、0.25％去离子水，相变温度8℃～10℃。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵-相变储能材料食物保温蜂巢柜，其特征在于：高温相变层(14)采用无机相变材料，按质量百分比计配方为：27％六水氯化钙、23％六水氯化锶、7.5％马来酸酐、6.5％甲酸钠、7.5％氯化钠、3.5％过硫酸钾、25％水，相变温度40℃～45℃。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵-相变储能材料食物保温蜂巢柜，其特征在于：热泵蒸发器(7)的出口经热泵蒸发器出口阀门(17)连通至压缩机(9)的进口，辅助风冷换热器(10)的上端口经辅助风冷换热器-蒸发出口阀门(18)连接至压缩机(9)的进口，压缩机(9)的出口经热泵冷凝器进口阀门(22)连接至热泵冷凝器(15)的进口，压缩机(9)的出口经辅助风冷换热器-冷凝进口阀门(21)连接至辅助风冷换热器(10)的上端口，风冷换热器(10)的下端口依次经辅助风冷换热器-冷凝出口阀门(23)、电子膨胀阀(11)、热泵蒸发器进口阀门(19)连接至热泵蒸发器(7)的进口，热泵冷凝器(15)的出口依次经热泵冷凝器出口阀门(24)、电子膨胀阀(11)、热泵蒸发器进口阀门(19)连接至热泵蒸发器(7)的进口；热泵冷凝器(15)的出口依次经热泵冷凝器出口阀门(24)、电子膨胀阀(11)、辅助风冷换热器-蒸发进口阀门(20)进入辅助风冷换热器(10)的下端口。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵-相变储能材料食物保温蜂巢柜，其特征在于：市电输入端(27)与太阳能逆变系统(26)电连接，为压缩机(9)和辅助风冷换热器(10)供电。

6.权利要求1至5任意一项所述蜂巢柜的工作方法，其特征在于具有三种工作模式：普通模式、环境辅助供热模式、环境辅助散热模式：

普通模式下，热泵蒸发器出口阀门(17)，热泵蒸发器进口阀门(19)，热泵冷凝器进口阀门(22)，热泵冷凝器出口阀门(24)开启，辅助风冷换热器-蒸发出口阀门(18)，辅助风冷换热器-蒸发进口阀门(20)，辅助风冷换热器-冷凝进口阀门(21)，辅助风冷换热器-冷凝出口阀门(23)关闭；热泵蒸发器(7)内部液态冷媒经低温蒸发吸收低温相变层(6)的热量，液态冷媒相变为气态，而液态低温相变层(6)放热相变为固态并以潜热形式储存冷量，气态冷媒经过压缩机(9)升压升温后，在热泵冷凝器(15)内部冷凝放热，高温相变层(14)吸收热量后由固态相变为液态以潜热形式储存热能，冷凝后的高温高压液态冷媒经过电子膨胀阀(11)后等焓变为低压低温两相流流体，进入热泵蒸发器(7)后继续吸收热量，完成一个热传递循环过程；

当冷室保温层(5)内部温度达到预设值，而冷凝器热室(12)未达到预设值时，启动环境辅助供热模式：辅助风冷换热器-蒸发出口阀门(18)，辅助风冷换热器-蒸发进口阀门(20)，热泵冷凝器进口阀门(22)，热泵冷凝器出口阀门(24)开启，热泵蒸发器出口阀门(17)，热泵蒸发器进口阀门(19)，辅助风冷换热器-冷凝进口阀门(21)，辅助风冷换热器-冷凝出口阀门(23)关闭；辅助风冷换热器(10)内部的冷媒蒸发吸收环境空气的热量，经过压缩机(9)后进入热泵冷凝器(15)并将热量传递给高温相变层(14)，液态冷媒再经过电子膨胀阀(11)后重新进入辅助风冷换热器(10)，完成热泵将热量从环境空气到高温相变层(14)的传递；

当冷凝器热室(12)内部温度达到预设值，而冷室保温层(5)未达到预设值时，启动环境辅助散热模式：热泵蒸发器(7)内部液态冷媒经低温蒸发吸收低温相变层(6)的热量，经过压缩机(9)后进入辅助风冷换热器(10)内部，气态冷媒冷凝将热量散于环境空气中，液态冷媒再经过电子膨胀阀(11)后重新进入热泵蒸发器(7)，完成热泵将热量从热泵蒸发器(7)到环境空气的传递。