一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，包括多相變點蓄熱換熱器、膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機；多相變點蓄熱換熱器包括：外部包覆有相變蓄熱材料的冷水流通換熱管道和冷媒流通換熱管；冷水流通換熱管道包括冷水入口、冷水出口；冷媒流通換熱管包括冷媒出口、冷媒入口；冷媒出口通過管路依次連接膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機、冷媒入口。本系統(tǒng)創(chuàng)新地采用不同相變點的蓄熱材料及冷水流通換熱管道和冷媒(制冷劑)流通換熱管組合構(gòu)成多相變點復(fù)合式蓄熱換熱器，替代現(xiàn)有技術(shù)采用的蓄水箱或者直熱式的套管式換熱器、板式換熱器等換熱器形式。
【專利說明】一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及供熱系統(tǒng)，尤其涉及一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]空氣源熱泵熱水器是通過消耗一小部分高品位的電能，把空氣中的低品位熱量提升溫度后變?yōu)楦邷責(zé)嵩醇訜釤崴囊环N裝置?？諝庠礋岜脽崴饔捎诃h(huán)保、節(jié)能、安全而得到越來越多的重視。
[0003]不帶儲水箱的空氣源直熱式熱泵熱水器的常采用板式換熱器或套管式換熱器。當(dāng)用戶需要使用熱水時，熱泵系統(tǒng)壓縮機啟動，高溫高壓制冷劑流經(jīng)冷凝器并同時加熱流經(jīng)冷凝器的冷水。由于空氣源熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)溫度隨著外部環(huán)境不斷改變，進口冷水水溫一年四季波動較大，所以直熱式熱泵熱水器經(jīng)常處于變工況狀態(tài)，一直無法處于最優(yōu)設(shè)計工況的運行情況當(dāng)中。另外，由于需要在較短流程內(nèi)加熱熱水，熱泵主機功率一般選得較大。當(dāng)家庭冬季日常生活時出現(xiàn)短時間頻繁使用熱水的情況，大功率的熱泵壓縮機頻繁啟停，對電網(wǎng)沖擊較大而且對壓縮機壽命。而帶儲水箱的直熱式熱泵熱水器由于儲水箱體積較大，安裝位置及對空間要求較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)。在不降低壓縮機出口高溫高壓氣體所包含熱量的能量品位的同時，提聞熱栗系統(tǒng)的效率。
[0005]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，包括多相變點蓄熱換熱器103、膨脹閥104、蒸發(fā)器105、壓縮機101 ；
[0007]多相變點蓄熱換熱器103包括:外部包覆有相變蓄熱材料的冷水流通換熱管道和冷媒流通換熱管；
[0008]冷水流通換熱管道包括冷水入口 204、冷水出口 207 ；
[0009]冷媒流通換熱管包括冷媒出口 205、冷媒入口 206 ；
[0010]冷媒出口 205通過管路依次連接膨脹閥104、蒸發(fā)器105、壓縮機101、冷媒入口206。
[0011]所述多相變點蓄熱換熱器自上而下分為三個單元，即上蓄熱體201、中蓄熱體202和下蓄熱體203 ；
[0012]冷媒入口 206設(shè)置在上蓄熱體201上，冷媒出口 205設(shè)置在下蓄熱體203上；
[0013]冷水入口 204設(shè)置在下蓄熱體203上，冷水出口 207設(shè)置在上蓄熱體201上。
[0014]上蓄熱體201相變蓄熱材料的相變溫度為60V?80°C;中蓄熱體202相變蓄熱材料的相變溫度為45°C?60°C ;下蓄熱體203相變蓄熱材料的相變溫度為30°C?45°C。
[0015]相變蓄熱材料為膨脹石墨包覆有機或者無機固-固相變蓄熱材料。
[0016]多相變點蓄熱換熱器103外部包覆有保溫材料。
[0017]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0018]在于利用電價低谷時，熱泵主機啟動，將熱量存儲于多相變點蓄熱換熱器103的相變蓄熱材料內(nèi)部。當(dāng)需要使用熱水時，冷水流過多相變點蓄熱換熱器103后被即時加熱。減少一般直熱無水箱式的熱型熱泵熱水器在家庭少量用水時，壓縮機的頻繁啟動。同時利用相變蓄熱材料相變時溫度近似不變的性質(zhì)，穩(wěn)定出水水溫，免去一般直熱式熱泵熱水器繁復(fù)的穩(wěn)定水溫控制程序。
[0019]多相變點復(fù)合蓄熱換熱器的高溫相變蓄熱材料能最大限度提高對熱泵熱水器運行時壓縮機出口高溫排氣中高能量品位能源的有效利用，低溫相變蓄熱材料則最大限度降低壓縮機出口高溫排氣經(jīng)過換熱器冷卻后的出口溫度。從而最終達到熱泵運行時，蓄熱換熱器蓄熱過程中，在不降低壓縮機出口高溫高壓氣體所包含熱量的能量品位的同時，提高熱泵系統(tǒng)的效率。
[0020]本系統(tǒng)創(chuàng)新地采用不同相變點的蓄熱材料及冷水流通換熱管道和冷媒(制冷劑)流通換熱管組合構(gòu)成多相變點復(fù)合式蓄熱換熱器，替代現(xiàn)有技術(shù)采用的蓄水箱或者直熱式的套管式換熱器、板式換熱器等換熱器形式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為圖1中多相變點蓄熱換熱器103結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細(xì)描述。
[0024]實施例
[0025]如圖1、2所示。本發(fā)明一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，包括多相變點蓄熱換熱器103、膨脹閥104、蒸發(fā)器105、壓縮機101 ；
[0026]多相變點蓄熱換熱器103包括:外部包覆有相變蓄熱材料的冷水流通換熱管道和冷媒流通換熱管；其中冷媒是指制冷劑。
[0027]冷水流通換熱管道包括冷水入口 204、冷水出口 207 ；
[0028]冷媒流通換熱管包括冷媒出口 205、冷媒入口 206 ；
[0029]冷媒出口 205通過管路依次連接膨脹閥104、蒸發(fā)器105、壓縮機101、冷媒入口206。
[0030]所述多相變點蓄熱換熱器自上而下分為三個單元，即上蓄熱體201、中蓄熱體202和下蓄熱體203 ；
[0031]冷媒入口 206設(shè)置在上蓄熱體201上，冷媒出口 205設(shè)置在下蓄熱體203上；
[0032]冷水入口 204設(shè)置在下蓄熱體203上，冷水出口 207設(shè)置在上蓄熱體201上。
[0033]三個單元的冷水流通換熱管道和冷媒流通換熱管，通過焊接或者連續(xù)彎管(蛇形管)形成，兩者平行交錯貫穿。
[0034]上蓄熱體201相變蓄熱材料的相變溫度為60V?80°C;中蓄熱體202相變蓄熱材料的相變溫度為45°C?60°C ;下蓄熱體203相變蓄熱材料的相變溫度為30°C?45°C。
[0035]相變蓄熱材料為膨脹石墨包覆有機或者無機固-固相變蓄熱材料。
[0036]多相變點蓄熱換熱器103外部包覆有保溫材料。
[0037]低溫低壓的制冷劑氣體經(jīng)過熱泵熱水器系統(tǒng)壓縮機101壓縮后，形成的高溫高壓氣體從壓縮機出口排出后，經(jīng)過冷媒入口 206到達多相變點蓄熱換熱器103。
[0038]高溫高壓的制冷劑流經(jīng)多相變點蓄熱換熱器103時，上蓄熱體201 (相變蓄熱材料的相變溫度為60V?80°C )吸收制冷劑過熱狀態(tài)下的高品位熱能。
[0039]中蓄熱體202 (相變蓄熱材料的相變溫度為45°C?60°C )主要吸收制冷劑在兩相狀態(tài)時冷凝溫度下的熱量。
[0040]而下蓄熱體203 (相變蓄熱材料的相變溫度為30°C?45°C )主要吸收制冷劑在過冷狀態(tài)時的較低品位的熱能。
[0041]高溫高壓的制冷劑氣體經(jīng)過相變蓄熱換熱器的冷卻后，轉(zhuǎn)變成過冷液體進入膨脹閥104。液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹閥104節(jié)流后，轉(zhuǎn)變成低溫低壓氣液兩相狀態(tài)進入蒸發(fā)器105，蒸發(fā)吸收空氣側(cè)熱量后形成低溫低壓氣體進入壓縮機101。在此循環(huán)下，形成一套直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。而冷水進入冷水流通換熱管后與蓄熱后的相變蓄熱材料進行換熱，從而提供滿足生活需求的熱水。
[0042]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0043]本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于:包括多相變點蓄熱換熱器(103)、膨脹閥(104)、蒸發(fā)器(105)、壓縮機(101)； 多相變點蓄熱換熱器(103)包括:外部包覆有相變蓄熱材料的冷水流通換熱管道和冷媒流通換熱管； 冷水流通換熱管道包括冷水入口(204)、冷水出口(207)； 冷媒流通換熱管包括冷媒出口(205)、冷媒入口(206)； 冷媒出口(205)通過管路依次連接膨脹閥(104)、蒸發(fā)器(105)、壓縮機(101)、冷媒入口(206)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于:所述多相變點蓄熱換熱器自上而下分為三個單元，即上蓄熱體201、中蓄熱體(202)和下蓄熱體(203)； 冷媒入口(206)設(shè)置在上蓄熱體(201)上，冷媒出口(205)設(shè)置在下蓄熱體(203)上； 冷水入口(204)設(shè)置在下蓄熱體(203)上，冷水出口(207)設(shè)置在上蓄熱體(201)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于:上蓄熱體(201)相變蓄熱材料的相變溫度為60°C?80°C;中蓄熱體(202)相變蓄熱材料的相變溫度為45°C?60°C ;下蓄熱體(203)相變蓄熱材料的相變溫度為30°C?45°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于:相變蓄熱材料為膨脹石墨包覆有機或者無機固-固相變蓄熱材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的直熱式多相變點復(fù)合蓄熱熱泵熱水器系統(tǒng)，其特征在于:多相變點蓄熱換熱器(103)外部包覆有保溫材料。
【文檔編號】F24H4/02GK104132456SQ201410356791
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】巫江虹, 劉超鵬, 梁志豪 申請人:華南理工大學(xué)