一种高低温相变蓄热式供能装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高低温相变蓄热式供能装置及控制方法，该功能装置中压缩机出气口依次连接冷凝器、一级节流阀，第一节流阀的出口设有两条管线，第一管线出口连接压缩机进气口，第一管线按照制冷剂流动方向依次设有二级节流阀和蒸发器，第二管线出口连接太阳能集热器的蒸发盘管进口，太阳能集热器的蒸发盘管出口连接压缩机进气口；太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均用于连接供能末端的进口，太阳能集热器的换热进口和缓冲蓄热箱的进口均用于连接供能末端的出口，第二管线、太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均安装阀门，冷凝器设置在缓冲蓄热箱内，太阳能集热器和缓冲蓄热箱分别填充低温相变蓄热材料、高温相变蓄热材料。

A High and Low Temperature Phase Change Heat Storage Energy Supply Device and Its Control Method

The invention discloses a high and low temperature phase change heat storage energy supply device and control method. The compressor outlet in the functional device is connected with condenser and primary throttle valve in turn. The first throttle valve outlet is connected with two pipelines, the first pipeline outlet is connected with compressor inlet, the first pipeline is connected with secondary throttle valve and evaporator in turn according to refrigerant flow direction, and the second pipeline outlet is connected with each other. The outlet of the evaporation coil of the solar collector is connected with the compressor inlet; the outlet of the heat exchange of the solar collector and the outlet of the buffer regenerator are used to connect the inlet of the end of the energy supply; the inlet of the heat exchange of the solar collector and the inlet of the buffer regenerator are used to connect the outlet of the end of the energy supply; the second pipeline and the exchange of the solar collector are used to connect the outlet of the end of the energy supply. Valves are installed at the outlets of the heat outlet and the buffer regenerator. The condenser is arranged in the buffer regenerator. The solar collector and the buffer regenerator are filled with low temperature phase change material and high temperature phase change material respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种高低温相变蓄热式供能装置及控制方法
本专利技术属于复合能源供能领域，涉及一种高低温相变蓄热式供能装置及控制方法。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术有关的背景信息，而不必然构成现有技术。空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术，以制冷剂为媒介，压缩机把低温低压气态冷媒转换成高压高温气态，高温高压的气态冷媒在冷凝器中与水或者空气进行热交换，高压的冷媒在常温下被冷却、冷凝为液态。冷媒放出热量用来加热水或者空气，获取热水或者热风。空气源热泵是以室外空气作为热源侧载能介质的冷热源设备，因此当室外环境温度低时，蒸发温度低、压缩比大导致制热量小、能效比低、压缩机排气温度过高，有时甚至出现不能启动的问题，且还容易室外换热器结霜，加剧性能下降。通过引入太阳能辅助能源能够一定程度上解决其低温下性能下降的问题，但也存在系统不稳定，受天气和夜间影响较大的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种高低温相变蓄热式供能装置及控制方法，实现全年高效稳定的供热风、热水。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：第一方面提供了一种高低温相变蓄热式供能装置，由压缩机、一级节流阀、二级节流阀、蒸发器、太阳能集热器、冷凝器、缓冲蓄热箱组成；所述太阳能集热器由壳体、蒸发盘管、太阳能集热板组成，所述蒸发盘管布置在太阳能集热板上，所述太阳能集热板将壳体分为相变蓄热腔和换热腔，换热腔内与太阳能集热板相对的壳体为透明材质，换热腔开设换热进口和换热出口，所述相变蓄热腔内填充低温相变蓄热材料；所述冷凝器设置在缓冲蓄热箱内，所述缓冲蓄热箱内设有高温相变蓄热材料；压缩机出气口依次连接冷凝器、一级节流阀，第一节流阀的出口设有两条管线，第一管线出口连接压缩机进气口，第一管线按照制冷剂流动方向依次设有二级节流阀和蒸发器，第二管线出口连接太阳能集热器的蒸发盘管进口，太阳能集热器的蒸发盘管出口连接压缩机进气口；太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均用于连接供能末端的进口，太阳能集热器的换热进口和缓冲蓄热箱的进口均用于连接供能末端的出口，第二管线、太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均安装阀门。第二方面提供了一种上述供能装置在供暖领域或烘干领域中的应用。第三方面提供了一种利用上述供能装置的供能方法，太阳能集热器通过太阳能集热板将太阳能转化为热能，一部分热能被低温相变材料吸收存储，另一部分用于加热蒸发盘管内的制冷剂或换热腔内的换热介质；当环境温度较低时，制冷剂经过一级节流阀进行一级节流降压后分为两部分，一部分经过二级节流阀进行二级节流降压后进入蒸发器进行吸热，吸热后的制冷剂进入压缩机，另一部分进入太阳能集热器吸热后进入压缩机，被压缩机压缩后的制冷剂进入冷凝器，制冷剂在冷凝器中与缓冲蓄热箱内的换热介质进行换热，同时利用高温相变蓄热材料进行储能，缓冲蓄热箱内的换热介质被制冷剂加热后输送至供能末端进行供能；当环境温度较高时，制冷剂依次经过一级节流阀、二级节流阀进行两级节流降压，两级节流降压后的制冷剂进入蒸发器进行吸热，吸热后的制冷剂进入压缩机，被压缩机压缩后的制冷剂进入冷凝器，制冷剂在冷凝器中与缓冲蓄热箱内的换热介质进行换热，同时利用高温相变蓄热材料进行储能，缓冲蓄热箱内经制冷剂加热后的换热介质与太阳能集热器内被加热的换热介质一同输送至供能末端进行供能。第四方面提供了一种上述供能装置的控制方法，当环境温度较高时，关闭第二管线的阀门，打开太阳能集热器的换热出口的阀门和缓冲蓄热箱的出口的阀门，制冷剂依次经过一级节流阀、二级节流阀进行两级节流降压，两级节流降压后的制冷剂进入蒸发器进行吸热，吸热后的制冷剂进入压缩机，被压缩机压缩后的制冷剂进入冷凝器，制冷剂在冷凝器中与缓冲蓄热箱内的换热介质进行换热，同时利用高温相变蓄热材料进行储能，缓冲蓄热箱内经制冷剂加热后的换热介质与太阳能集热器内被加热的换热介质一同输送至供能末端进行供能；当环境温度较低时，关闭太阳能集热器的换热出口的阀门，打开第二管线的阀门和缓冲蓄热箱的出口的阀门，制冷剂经过一级节流阀进行一级节流降压后分为两部分，一部分经过二级节流阀进行二级节流降压后进入蒸发器进行吸热，吸热后的制冷剂进入压缩机，另一部分进入太阳能集热器吸热后进入压缩机，被压缩机压缩后的制冷剂进入冷凝器，制冷剂在冷凝器中与缓冲蓄热箱内的换热介质进行换热，同时利用高温相变蓄热材料进行储能，缓冲蓄热箱内的换热介质被制冷剂加热后输送至供能末端进行供能。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术在缓冲蓄热箱内添加高温相变蓄热材料，可以有效提高缓冲水箱的储热能力，减小系统供热的温度波动；同时由于增大了储热能力，也可以缩小相同情况下的缓冲水箱的体积，从而降低水箱的热量散失与工程造价。2.本专利技术采用二级节流的方式，可将制冷剂分为两种蒸发温度，在两种温度的介质(环境空气与太阳能集热器)中吸取热量，并可通过管路中的阀门来控制两条路径的流量，从而灵活适应各种工况，实现系统喷气增焓的效果，提高低温环境下的热稳定性。3.本专利技术的太阳能集热器具有三个功能，热泵系统的辅助蒸发器，太阳能集热器和低温相变蓄热，在太阳能较强时可利用太阳能进行蓄热后通入辅助蒸发器中。在夜间可利用白天存储的热量提高辅助蒸发器内的制冷剂蒸发温度，提高热泵系统COP。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为实施例供能装置的结构示意图；图2为缓冲蓄热箱的结构示意图；图3为太阳能集热器的截面示意图；其中，1、压缩机，2、一级节流阀，3、二级节流阀，4、蒸发器，5、太阳能集热器，6、水泵，7、冷凝器，8、翅片管，9、缓冲蓄热箱，10、供能末端，11、蒸发盘管，12、透明盖板，13、太阳能集热板，14、相变蓄热腔，15、保温层，16、换热腔，S1、第一阀门，S2、第二阀门，S3、第三阀门。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本公开中所述的换热介质为空气或水。本公开中所述阀门为开度可调节的阀门，如笼式球阀、旋转浮球阀、偏心阀、蝶形阀等。针对空气源热泵受环境影响较大的不足，本公开提出了一种高低温相变蓄热式供能装置及控制方法。本公开的一种典型实施方式，提供了一种高低温相变蓄热式供能装置，由压缩机、一级节流阀、二级节流阀、蒸发器、太阳能集热器、冷凝器、缓冲蓄热箱组成；所述太阳能集热器由壳体、蒸发盘管、太阳能集热板组成，所述蒸发盘管布置在太阳能集热板上，所述太阳能集热板将壳体分为相变蓄热腔和换热腔，换热腔内，与太阳能集热板相对的壳体为透明材质，换热腔开设换热进口和换热出口，所述相变蓄热腔内填充低温相变蓄热材料，如石蜡类储热材料等；所述冷凝器设置在缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高低温相变蓄热式供能装置，其特征是，由压缩机、一级节流阀、二级节流阀、蒸发器、太阳能集热器、冷凝器、缓冲蓄热箱组成；所述太阳能集热器由壳体、蒸发盘管、太阳能集热板组成，所述蒸发盘管布置在太阳能集热板上，所述太阳能集热板将壳体分为相变蓄热腔和换热腔，换热腔内，与太阳能集热板相对的壳体为透明材质，换热腔开设换热进口和换热出口，所述相变蓄热腔内填充低温相变蓄热材料；所述冷凝器设置在缓冲蓄热箱内，所述缓冲蓄热箱内设有高温相变蓄热材料；压缩机出气口依次连接冷凝器、一级节流阀，第一节流阀的出口设有两条管线，第一管线出口连接压缩机进气口，第一管线按照制冷剂流动方向依次设有二级节流阀和蒸发器，第二管线出口连接太阳能集热器的蒸发盘管进口，太阳能集热器的蒸发盘管出口连接压缩机进气口；太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均用于连接供能末端的进口，太阳能集热器的换热进口和缓冲蓄热箱的进口均用于连接供能末端的出口，第二管线、太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均安装阀门。

【技术特征摘要】
1.一种高低温相变蓄热式供能装置，其特征是，由压缩机、一级节流阀、二级节流阀、蒸发器、太阳能集热器、冷凝器、缓冲蓄热箱组成；所述太阳能集热器由壳体、蒸发盘管、太阳能集热板组成，所述蒸发盘管布置在太阳能集热板上，所述太阳能集热板将壳体分为相变蓄热腔和换热腔，换热腔内，与太阳能集热板相对的壳体为透明材质，换热腔开设换热进口和换热出口，所述相变蓄热腔内填充低温相变蓄热材料；所述冷凝器设置在缓冲蓄热箱内，所述缓冲蓄热箱内设有高温相变蓄热材料；压缩机出气口依次连接冷凝器、一级节流阀，第一节流阀的出口设有两条管线，第一管线出口连接压缩机进气口，第一管线按照制冷剂流动方向依次设有二级节流阀和蒸发器，第二管线出口连接太阳能集热器的蒸发盘管进口，太阳能集热器的蒸发盘管出口连接压缩机进气口；太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均用于连接供能末端的进口，太阳能集热器的换热进口和缓冲蓄热箱的进口均用于连接供能末端的出口，第二管线、太阳能集热器的换热出口和缓冲蓄热箱的出口均安装阀门。2.如权利要求1所述的供能装置，其特征是，所述太阳能集热器的壳体设有保温层。3.如权利要求1所述的供能装置，其特征是，所述缓冲蓄热箱内设有若干翅片管，高温相变储热材料填充至翅片管内。4.如权利要求1所述的供能装置，其特征是，所述蒸发器设有引风机。5.如权利要求1所述的供能装置，其特征是，太阳能集热器的换热出口设有泵体或风机。6.一种权利要求1～5任一所述的供能装置在供暖领域中的应用。7.一种利用权利要求1～5任一所述的供能装置的供能方法，其特征是，太阳能集热器通过太阳能集热板将太阳能转化为热能，一部分热能被低温相变材料吸收存储，另一部分用于加热蒸发盘管内的制冷剂或换热腔内的换热介质；当环境温度较低时，制冷剂经过一级节流阀进行一级节流降压后分为两部分，一部分经过二级节流阀进行二级节流降压后进入蒸发器进行吸热，吸热后的制冷剂进入压缩机，另一部分进入太阳能集热器吸热后进入压缩机，被压缩机压缩后的制冷剂进入冷凝器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖艳华，王达，陈茹，贾斌广，郝文刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37