[发明专利]强化传热的热泵相变储热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储热器，具体涉及一种强化传热的热泵相变储热器。

背景技术

热泵相变储热器是将以往热泵中的水箱用相变储热材料替代，相变储热材料经相态的变化先将制冷介质的一部分热量储存起来，热量通过换热器与相变储热材料之间的热交换，实现热量以潜热方式的储存和释放，形成储热与供热为一体。用户使用热水时相变蓄热材料释放潜热给水，放热过程温度均衡，稳定放热时间长，保证用户正常用水。

目前市场上销售的热泵，其中的相变储热器大多为管翅式换热器，相变储热器换热核心部件仍以管为主，所使用的材质大部分是铜，其换热面积较小、重量大，翅片间隙填充相变材料占相变储热器的体积分数也低，因此传热效果差、储热量低，导致热泵能量消耗大、运行费用高、体积尺寸大、制造成本高。对其研究主要集中在相变储热材料的改进和管翅式换热器管的形状及其与翅片的排列上，如采用椭圆管、扭曲管等各种强化传热管代替现有的光滑圆管，并采用纳米流体技术强化传热。经过不断的研究，相变储能材料能根据不同环境条件下的要求采用合适的相变储能材料。然而，以强化传热换热器为基础，提高管翅式换热器的传热效果已经很难在技术上取得突破。

技术内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种强化传热的热泵相变储热器，本发明的热泵相变储热器的换热效率高、结构简单、加工方便的同时成本低。传统的热泵经多次的循环工作后制冷工质的储热量减少，不足以提供充足的热量给水。然而采用相变储热器的热泵可以将热量暂时储存在相变储能物质中，在制冷工质热量减少时再将相变储能材料15的热量释放给水，以维持热水的温度，从而实现对传热的整体性控制或热管理。

本发明目的通过以下技术方案来解决：

一种强化传热的热泵相变储热器，主要由支撑板5、若干个独立的口琴板板式换热器6、翅片2、集液总管及集液管构成，每两块支撑板5之间设置一个口琴板板式换热器6；口琴板板式换热器6和支撑板5之间排列翅片2，并在口琴板板式换热器6、支撑板5与翅片2之间的空隙中填充相变储热材料15，所述口琴板板式换热器6由挤压有多个流道14的口琴板板片单元组成，流道14的出口和入口与集液管钎焊连接，再通过集液管与集液总管连通。

所述翅片为波浪形翅片，翅片间距L为2mm～3mm。翅片2为波浪形翅片，均匀排列在口琴板板式换热器与支撑板之间，翅片间距很小，因此，填充的相变储热材料形状近似为由一个个厚度很小的长方体，从而增大了翅片和相变材料的铺展面积，强化制冷剂与水之间的传热。

相邻两个所述口琴板板式换热器6分别通制冷剂和水。当口琴板板式换热器6通制冷剂时为储热板式换热器，当口琴板板式换热器6通水时为取热板式换热器，储热板式换热器与取热板式换热器交替布置。当一个口琴板板式换热器6通制冷剂时，相邻的口琴板板式换热器6即通水

所述口琴板板式换热器6为铝质、不锈钢质或铜质口琴板板式换热器。

所述流道14的截面形状为圆形、椭圆形、方形或梯形。

所述相变储热材料15包括石蜡、脂肪酸、碱金属、碱土金属的卤化物、Na₂HPO₄·12H₂O、Na₂CO₃·10H₂O或癸酸。

所述集液管分为制冷剂集液管10和水集液管11，集液总管分为制冷剂集液总管13和水集液总管(4，7)。

所述制冷剂集液管10、制冷剂集液总管13、水集液管11和水集液总管7均是由两组组成，制冷剂集液管10和水集液管11的一组与流道14的入口相连，另一组与流道14的出口相连。

热泵相变储热器外设有保温隔热层，保温隔热层与热泵相变储热器间的空间填充相变储热材料。

本发明所提供的强化传热的热泵相变储热器中的相变储热材料的导热系数较大、溶化潜热和能量密度都较大，能达到很好的保温效果，而且价格比较适中。

本发明装置的工作过程：利用空气作为低温热源，蒸发器内的制冷剂吸收空气中的热量成为气态工质，再通过压缩机将气态工质变成高温高压的气态工质，当高温高压的气态工质进入到储热板式换热器时高温高压气态工质放热，将热量直接传递给相变储能材料，相变储能材料发生固→液相变并储存能量。高温的相变材料再发生液→固相变并释放热量给冷水，从而到达加热冷水的目的。共分为两个阶段：