CN101424470A - 利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置。本发明针对目前的除霜补偿蓄能装置蓄热量有限或是供暖能力差、***稳定性不好等缺陷，提供一种如下的技术方案：该装置包括一个含有相变蓄能材料的蓄能器，还包括一个太阳能集热器，太阳能集热器的防冻热媒体出口管通过保温管道与蓄能器一侧底部连接，集热器的防冻热媒体进口管通过保温管道与蓄能器另一侧顶部连接；若干放置于空调室外机换热器侧的热补偿支管通过保温管道与蓄能器联连接，热补偿支管的出口管位于与集热器进口管同侧的蓄能器的底部、其进口管则位于与集热器出口管同侧的蓄能器的顶部。本发明结构结单，成本低，节能环保，除霜效果好，***稳定。

Description

利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置
技术领域
本发明属于土木工程类建筑环境与设备工程学科技术领域，具体涉及一种利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置。
背景技术
空气源热泵机组作为空调***的冷热源，由于其安装方便、运行操作简单等特点，近年来得到了长足的发展。但是，对于冬季室外气温较低、湿度较大的地区，空气源热泵机组由于在制热运行过程中室外侧换热器表面容易结霜，这样会降低换热器的传热系数，增加空气侧的流动阻力，减小机组的供热能力，特别是2008年年初南方地区大范围内的冰冻天气，使得风冷热泵空调无法正常使用。某文献对一台空气源热泵机组进行了结霜工况的实验研究，结果表明，当空气侧换热器的空气流量由无霜时的4440m3/h降到结霜后的1200m3/h时(即下降了75％)，空气侧的换热量下降了20％。而当热泵机组转换至除霜工况运行时，空气源热泵机组不但不能向室内供给热量，反而从空调末端吸取热量，导致空调房间供热不稳定、热舒适性下降。
为了提高空气源热泵的除霜能力，缩短除霜时间，消除除霜对空调房间热舒适性的影响，有人提出了采用热气旁通的方法除霜，即利用制冷***压缩机排气管和室外换热器与毛细管之间的旁通回路，将压缩机的高温排气直接引入室外换热器中，通过压缩机排气热量将换热器外侧的霜层融化。某文献介绍了三种采用蓄热技术除霜的方法，这三种方法都是将蓄热器与压缩机***直接连接，其中，方法一是采用水蓄热***，但蓄热量非常有限；方法二是在常规热泵空调器的基础上安装相变蓄热装置，蓄热材料为有机材料，该方法的***管路较其他两种方法相对要简单、供热能力加速也较快，但必需辅助电加热；方法三也是利用相变蓄热技术，热泵机组将自身的余热储存在有机相变材料中，在热泵机组除霜时释放出来，从而实现热泵机组的不间断制热，热泵机组在除霜过程中依然可以对室内供热，但这种方法快速供暖能力较差，而且***稳定性也不太好。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种供暖能力好、***稳定的利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：该利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置，包括一个含有相变蓄能材料的蓄能器，它还包括一个太阳能集热器，太阳能集热器的防冻热媒体出口管通过保温管道与蓄能器一侧底部连接，集热器的防冻热媒体进口管通过保温管道与蓄能器另一侧顶部连接；蓄能器的外壳由钢板或PVC板材制成并包有保温材料，其内部由两块微孔板隔成三层，中层填有相变蓄能材料，中层一侧设有蓄能材料填入口，并用堵头封口，上层和下层的中心处设有竖向的隔板；若干放置于空调室外机换热器侧的热补偿支管通过保温管道与蓄能器联连接，热补偿支管的出口管位于与集热器进口管同侧的蓄能器的底部、其进口管则位于与集热器出口管同侧的蓄能器的顶部，热补偿支管的出口管道上设有管道泵。
本发明在蓄能装置中采用高效蓄能材料，将太阳能蓄存，用于风冷热泵除霜热补偿，以减弱风冷热泵空调在除霜时对空调房间舒适性的影响。冬季，空气源热泵空调在白天运行时，完全可依靠太阳能除霜，并且太阳能可以为空气源热泵空调补偿热能，达到节能的目的，晚上，空气源热泵空调可以从蓄能装置中提取白天蓄存的太阳能来除霜，可以节约大量除霜所需的电能。通过实验运行，1.5P的空调平均每天比普通风冷热泵空调可节约电能2.5度，平均的除霜时间大大缩短，除霜效果明显，房间供热稳定，热舒适性好。本发明不仅结构简单、成本低，更重要的是利用自然太阳光能，节能环保，对个人家庭而言，经济实惠，对国家而言，节约能源资源，造福子孙后代。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1中蓄能器的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
参见图1，是本发明实施例的结构示意图，它包括一个含有相变蓄能材料1的蓄能器2，一个挂式安装并且水平倾角大于30度小于45度的太阳能集热器3，太阳能集热器3的防冻热媒体出口管4通过保温管道5与蓄能器2左侧底部联接，集热器3的防冻热媒体进口管6通过保温管道5与蓄能器2右侧顶部联接，防冻热媒体可以是氟利昂、盐水或者是添加了防冻液的水。结合图2，蓄能器2的外壳7由钢板或PVC板材制成并包有保温材料，其内部由两块微孔板8隔成三层，中层填有相变蓄能材料1，中层右侧设有蓄能材料填入口9，上层和下层的中心处设有竖向的隔板10；若干放置于空调室外机换热器侧的热补偿支管11通过保温管道与蓄能器2联接，热补偿支管11的出口管位于蓄能器的右侧底部、其进口管则位于蓄能器的左侧顶部，热补偿支管的出口管道上设有管道泵12，热补偿支管内的空气通过管道泵压入蓄能器，并与通过热压压入蓄能器的太阳能集热器的防冻热媒体进行交叉的热交换。
从图1和图2中还可看到，在蓄能器2的底部还设有辅助电热管13，以便在连日阴雨天里作为辅助热源。
下表是将本发明安装于空调机，在南方冬季里所做的试验结果：
空调能耗测试结果(天气：晴)
Figure A200810143434D00061
由实验数据可知，空调机运行时间越长，节能效果越明显，但由于太阳能受日照时间的限制以及蓄能器的蓄热能力的限制，这种效果暂未显示出来。对于1.5P的空调而言，每天平均可节约电量2.5度左右，节能30％以上，节能效果明显。
本发明也可用于其它的家庭制暖设备的热补偿装置，可以取代局部电暖器、电热毯等，其更具有节能环保、安全等特点。

Claims (3)

1、一种利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置，包括一个含有相变蓄能材料的蓄能器，其特征在于：它还包括一个太阳能集热器，太阳能集热器的防冻热媒体出口管通过保温管道与蓄能器一侧底部连接，集热器的防冻热媒体进口管通过保温管道与蓄能器另一侧顶部连接；蓄能器的外壳由钢板或PVC板材制成并包有保温材料，其内部由两块微孔板隔成三层，中层填有相变蓄能材料，中层一侧设有蓄能材料填入口，并用堵头封口，上层和下层的中心处设有竖向的隔板；若干放置于空调室外机换热器侧的热补偿支管通过保温管道与蓄能器联接，热补偿支管的出口管位于与集热器进口管同侧的蓄能器的底部、其进口管则位于与集热器出口管同侧的蓄能器的顶部，热补偿支管的出口管道上设有管道泵。
2、根据权利要求1所述的利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置，其特征在于：所述太阳能集热器为挂式安装且水平倾角大于30度小于45度，所述防冻热媒体可以是氟利昂、盐水或者是添加了防冻液的水。
3、根据权利要求1或2所述的利用太阳能的风冷热泵除霜补偿蓄能装置，其特征在于：在所述蓄能器的底部设有辅助电热管。
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