【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相变储能，特别涉及一种相变蓄热式换热装置、热泵热水器及换热方法。
技术介绍
1、继电热水器、燃气热水器、太阳能热水器之后，热泵热水器被称为第四代热水器。热泵热水器作为低能耗产品，系统效率可达到4.0以上。热泵热水器无co2等燃烧废物排出，符合国家“双碳”战略与目标。但是由于水箱体积较大，输出功率大、出热水速度较慢等问题，制约了其应用推广。传统水箱利用水的比热容进行显热存储，水的比热容密度为4.2j/(g.℃)，传统水箱存在出水率低，水箱体积大的问题。
2、为了解决这一问题，现有技术的热泵热水器引入了相变储能材料，使热量进行高效的存储与转换，有效的解决了热量传递中“时间”与“空间”上的不平衡、不匹配问题。将相变储能技术应用于热泵热水器后可有效减小水箱体积三分之一以上，并提升热水出水效率。但采用相变储能材料作为储能介质仍然存在系统效率(当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为任何其他能量形式的那部分能量，称为又叫有效能)低下，热量不可逆损失的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种相变蓄热式换热装置、热泵热水器及换热方法，以解决系统效率低的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种相变蓄热式换热装置，包括蓄热箱体、制冷剂循环管，所述蓄热箱体连接有进水管和出水管，用于待换热的介质的流通，所述制冷剂循环管设置在所述蓄热箱体中，所述蓄热箱体中还填充有至少两种相变温度不同的相变蓄热单元，沿制冷剂流动
3、优选地，所述相变蓄热体采用耐腐蚀的金属外壳包裹相变蓄热材料制成。
4、优选地，所述蓄热箱体中还设置有可移动的分隔层，以将所述蓄热箱体的内腔分隔成若干个独立的蓄热空腔，且位于不同蓄热空腔中的所述制冷剂循环管连通，不同蓄热空腔中的相变蓄热单元的相变温度不同，每个所述蓄热空腔中填充有若干个相变温度相同的相变蓄热体。
5、优选地，每个所述蓄热空腔均连通有一组独立的用于送入所述介质的进水管和用于送出所述介质的出水管。
6、优选地，所述制冷剂循环管呈蛇形盘旋状，所述制冷剂循环管具有若干平行的管段，且相邻的两个所述管段之间的距离随所述相变蓄热单元的相变温度降低而增大。
7、优选地，所述蓄热箱体中填充有相变温度不同的第一相变蓄热单元和第二相变蓄热单元，所述第一相变蓄热单元包括若干采用不锈钢材质外壳包裹高温相变蓄热材料的第一相变蓄热体，所述高温相变蓄热材料的相变温度为75℃-90℃，所述第二相变蓄热单元包括若干采用不锈钢材质外壳包裹低温相变蓄热材料的第二相变蓄热体，所述低温相变蓄热材料的相变温度为45℃-60℃。
8、优选地，所述高温相变蓄热材料为赤藻糖醇基复合材料，和/或，所述低温相变蓄热材料为无机复合固-液相变材料。
9、优选地，所述蓄热箱体中设置有一可移动的分隔层，以将所述蓄热箱体的内腔分隔出相互独立的第一蓄热空腔和第二蓄热空腔，所述第一蓄热空腔中填充有若干个所述第一相变蓄热单元，所述第二蓄热空腔中填充有若干个所述第二相变蓄热单元；所述第一蓄热空腔连接有用于送入所述介质的第一进水管，还连接有用于送出所述介质的第一出水管，所述第二蓄热空腔连接有用于送入所述介质的第二进水管，还连接有用于送出所述介质的第二出水管。
10、优选地，所述制冷剂循环管呈蛇形盘旋状，所述制冷剂循环管具有若干平行的管段，位于所述第一蓄热空腔中的相邻两个管段的间距为2mm；位于所述第二蓄热空腔中的相邻两个管段的间距为4mm-6mm。
11、一种热泵热水器，包括上述任一项所述的相变蓄热式换热装置，还包括压缩机、膨胀阀及蒸发器，所述压缩机排出的制冷剂进入所述相变蓄热式换热装置中的所述制冷剂循环管，制冷剂换热后依次流向膨胀阀、蒸发器以及压缩机，实现制冷剂循环。
12、一种换热方法，采用上述的热泵热水器对冷水进行换热后获得热水：为各个所述相变蓄热单元设定第一温度阈值，当所述相变蓄热单元的温度不在所述第一温度阈值时，所述压缩机工作，利用制冷剂循环对所述相变蓄热单元进行蓄热；当所述相变蓄热单元的温度在所述第一温度阈值时，所述压缩机不工作，由所述相变蓄热单元对所述待换热介质进行换热；对所述待换热介质的流动量设定第一值或为各个所述相变蓄热单元设定第二温度阈值，当超过所述第一值或所述第二温度阈值时，压缩机工作，利用制冷剂循环对所述相变蓄热单元进行蓄热，两者共同对所述待换热介质进行换热。
13、在本专利技术提供的相变蓄热式换热装置、热泵热水器及换热方法，通过采用相变蓄热单元不仅能够直接与待换热介质换热，还能与制冷剂循环管换热，提高换热效率，并且采用封装有相变材料的相变蓄热单元梯级存储热量，可有效提升系统cop(额定工况和规定条件下，空调器进行热泵制热运行时，制热量与有效输入功率之比)与(火用)效率，降低制冷剂热量传递的不可逆损失。
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1.一种相变蓄热式换热装置，其特征在于，包括蓄热箱体、制冷剂循环管，所述蓄热箱体连接有进水管和出水管，用于待换热的介质的流通，所述制冷剂循环管设置在所述蓄热箱体中，所述蓄热箱体中还设有至少两种相变温度不同的相变蓄热单元，沿制冷剂流动的方向，所述相变蓄热单元的相变温度降低，每种所述相变蓄热单元包括有若干独立的相变蓄热体，每个所述相变蓄热体包括一密闭的外壳，所述外壳的内腔中填充有相变蓄热材料。
2.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述相变蓄热体采用耐腐蚀的金属外壳包裹相变蓄热材料制成。
3.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述蓄热箱体中还设置有可移动的分隔层，以将所述蓄热箱体的内腔分隔成若干个独立的蓄热空腔，且位于不同蓄热空腔中的所述制冷剂循环管连通，不同蓄热空腔中的相变蓄热单元的相变温度不同，每个所述蓄热空腔中填充有若干个相变温度相同的相变蓄热体。
4.如权利要求3所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，每个所述蓄热空腔均连通有一组独立的进水管和出水管。
5.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特
6.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述蓄热箱体中填充有相变温度不同的第一相变蓄热单元和第二相变蓄热单元，所述第一相变蓄热单元包括若干采用不锈钢材质外壳包裹高温相变蓄热材料的第一相变蓄热体，所述高温相变蓄热材料的相变温度为75℃-90℃，所述第二相变蓄热单元包括若干采用不锈钢材质外壳包裹低温相变蓄热材料的第二相变蓄热体，所述低温相变蓄热材料的相变温度为45℃-60℃。
7.如权利要求6所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述高温相变蓄热材料为赤藻糖醇基复合材料，和/或，所述低温相变蓄热材料为无机复合固-液相变材料。
8.如权利要求6所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述制冷剂循环管呈蛇形盘旋状，所述制冷剂循环管具有若干平行的管段，位于所述第一蓄热空腔中的相邻两个管段的间距为2mm；位于所述第二蓄热空腔中的相邻两个管段的间距为4mm-6mm。
9.一种热泵热水器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的相变蓄热式换热装置，还包括压缩机、膨胀阀及蒸发器，所述压缩机排出的制冷剂进入所述相变蓄热式换热装置中的所述制冷剂循环管，制冷剂换热后依次流向膨胀阀、蒸发器以及压缩机，实现制冷剂循环。
10.一种换热方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的热泵热水器对冷水进行换热后获得热水：为各个所述相变蓄热单元设定第一温度阈值，当所述相变蓄热单元的温度不在所述第一温度阈值时，所述压缩机工作，利用制冷剂循环对所述相变蓄热单元进行蓄热；当所述相变蓄热单元的温度在所述第一温度阈值时，所述压缩机不工作，由所述相变蓄热单元对所述待换热介质进行换热；对所述待换热介质的流动量设定第一值或为各个所述相变蓄热单元设定第二温度阈值，当超过所述第一值或所述第二温度阈值时，压缩机工作，利用制冷剂循环对所述相变蓄热单元进行蓄热，两者共同对所述待换热介质进行换热。
...【技术特征摘要】
1.一种相变蓄热式换热装置，其特征在于，包括蓄热箱体、制冷剂循环管，所述蓄热箱体连接有进水管和出水管，用于待换热的介质的流通，所述制冷剂循环管设置在所述蓄热箱体中，所述蓄热箱体中还设有至少两种相变温度不同的相变蓄热单元，沿制冷剂流动的方向，所述相变蓄热单元的相变温度降低，每种所述相变蓄热单元包括有若干独立的相变蓄热体，每个所述相变蓄热体包括一密闭的外壳，所述外壳的内腔中填充有相变蓄热材料。
2.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述相变蓄热体采用耐腐蚀的金属外壳包裹相变蓄热材料制成。
3.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述蓄热箱体中还设置有可移动的分隔层，以将所述蓄热箱体的内腔分隔成若干个独立的蓄热空腔，且位于不同蓄热空腔中的所述制冷剂循环管连通，不同蓄热空腔中的相变蓄热单元的相变温度不同，每个所述蓄热空腔中填充有若干个相变温度相同的相变蓄热体。
4.如权利要求3所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，每个所述蓄热空腔均连通有一组独立的进水管和出水管。
5.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述制冷剂循环管呈蛇形盘旋状，所述制冷剂循环管具有若干平行的管段，且相邻的两个所述管段之间的距离随所述相变蓄热单元的相变温度降低而增大。
6.如权利要求1所述的相变蓄热式换热装置，其特征在于，所述蓄热箱体中填充有相变温度不同的第一相变蓄热单元和第二相变蓄热单元，所述第一相变蓄热单元包括若干采用不锈钢材质外壳包裹高温相变蓄热材料的第一相变蓄热体，所述高温相变蓄热材料的相变...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐笑锋，周易，张时华，
申请(专利权)人：上海海立电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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