被动式相变蓄能阳光间与空气源热泵耦合供热系统转让专利
申请号 : CN202111168140.6
文献号 : CN113587190B
文献日 : 2022-03-15
发明人 : 赵靖 , 刘德涵 , 吕石磊
申请人 : 天津大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种被动式相变蓄能阳光间与空气源热泵耦合供热系统,其特征在于,该系统包括被动式相变蓄能阳光间(7)、相变蓄热单元(11)、所需供热房间(8)以及设置于被动式相变蓄能阳光间(7)和所需供热房间(8)之间的空气源热泵热风机,所述相变蓄热单元(11)由数个相变蓄热模块(1)组成;
所述空气源热泵热风机进一步包括空气源热泵蒸发器(2)、空气源热泵压缩机(3)、空气源热泵冷凝器(4)和空气源热泵膨胀阀(5);其中:在所述被动式相变蓄能阳光间(7)内部设置所述相变蓄热单元(11)和所述空气源热泵蒸发器(2),所述空气源热泵蒸发器(2)置于被动式相变蓄能阳光间(7)的相变蓄热模块(1)包围之中;在所述所需供热房间(8)内部设置换气口(6)和空气源热泵冷凝器(4);
所述空气源热泵蒸发器(2)和所述空气源热泵冷凝器(4)所构成的回路上设置有空气源热泵膨胀阀(5)与空气源热泵压缩机(3);
所述相变蓄热模块(1)的底部、前部、上部分别开有大小一致的棱柱形通风管道(9),并且在其顶部额外焊接与棱柱形通风管道(9)大小一致的通风口(10);所述相变蓄热模块(1)的内部设置有通风管道(12);
位于顶部的相变蓄热模块的通风口与其他相变蓄热模块的通风口进行拼接,实现多个相变蓄热模块之间的组合,拼接好的相变蓄热模块通过胶接或卡扣固定于相变蓄能阳光间的实体墙上;
所述相变蓄热模块的前部开口朝向被动式相变蓄能阳光间内部,以实现通过自然对流与被动式相变蓄能阳光间内部空气进行换热;位于顶部的相变蓄热模块横向拼接,其顶部通风口与房间换气口相连,便于进行白天被动式相变蓄能阳光间内高温热空气与室内的对流换热。
2.如权利要求1所述的一种被动式相变蓄能阳光间与空气源热泵耦合供热系统,其特征在于,所述相变蓄热模块(1)由不锈钢焊接而成,外表面涂有吸热涂层,内部填充相变材料,相变材料由石蜡和膨胀石墨材料复合而成,其相变温度在20℃ 25℃之间。
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说明书 :
被动式相变蓄能阳光间与空气源热泵耦合供热系统
技术领域
背景技术
用。但是由于北方冬季较低的室外温度,空气源热泵的系统蒸发温度往往处于一个较为不
利的环境温度,容易造成在使用过程压缩机压缩比过大,制热量严重不足,机组制热效率
(COP)大幅衰减,导致耗电量的巨额增加。
度,尽管可以克服传统空气源热泵在低温环境运行效果差的问题,但由于太阳能水系统无
法直接与房间采暖系统相连接,造成房间在昼间依然需要采用空气源热泵供暖,导致了太
阳能利用率的降低。
的特点,昼夜温差较大,无法满足室内全天候的取暖需求。
间供暖的时间匹配问题。但是由于传统阳光间蓄热量较低,无法在夜间长时间释放热量,因
此如何提高太阳能蓄热率,维持二者相结合的高效供暖区间,成为当下亟需解决的技术问
题。
发明内容
提高太阳能利用效率、提升空气源热泵的制热效率的供热系统。
源热泵热风机,在所述被动式相变蓄能阳光间内部设置所述相变蓄热单元和所述空气源热
泵蒸发器,所述相变蓄热单元由数个相变蓄热模块组成。
有通风管道。
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顶部通风口与房间换气口相连,便于进行白天被动式相变蓄能阳光间内高温热空气与室内
的对流换热。
相变蓄能阳光间的暖风,同时提升了相变蓄热模块与被动式相变蓄能阳光间内部空气的换
热效率;
过相变蓄热模块的通风口和活动窗的开启满足室内白天的供暖;由于被动式相变蓄能阳光
间收集部分热量的存储,使得被动式相变蓄能阳光间内部空气温度的峰值得到降低,减小
了室温的波动性,延长了被动式相变蓄能阳光间与室内通风换热的时间,提高了太阳能的
利用效率;
空气源热泵蒸发器的环境温度,维持其处于高COP工作区间,减小了空气源热泵供暖的能
耗,解决了太阳能间歇性和不稳定性的问题,达到了充分和全面利用太阳能的目的。
附图说明
通风管道,10、通风口,11、相变蓄热单元,12、通风管道。
具体实施方式
能阳光间和空气源热泵热风机组成。其中,相变蓄热模块1和空气源热泵蒸发器2被设置于
被动式相变蓄能阳光间7内,空气源热泵冷凝器4、换气口6被设置于所需供热房间8内。所述
空气源热泵蒸发器2和空气源热泵冷凝器4所构成的回路上设置有空气源热泵膨胀阀5与空
气源热泵压缩机3。空气源热泵冷凝器4置于所需供热房间室内底部,由送风机为所需供热
房间8供暖。
元和空气源热泵蒸发器相结合的具体构造和各部分位置关系。被动式相变蓄能阳光间的相
变蓄热单元11通过在建筑南侧的被动式相变蓄能阳光间内部增加相变蓄热模块构成,其中
相变蓄热单元11由数个相变蓄热模块1组成。相变蓄热单元11基于被动式相变蓄能阳光间
的实体墙面进行布置,其中靠近被动式相变蓄能阳光间北侧顶部的相变蓄热单元11通过设
置在室内南墙的换气口与室内空气相连接。空气源热泵蒸发器2置于被动式相变蓄能阳光
间7的相变蓄热模块包围之中。
有活动窗的断桥铝高透保温窗。
断桥铝材料封闭连接。被动式相变蓄能阳光间底部通过垒砌保温砖提升被动式相变蓄能阳
光间与地面距离,增加保温性能。
与棱柱形通风管道大小一致的通风口10。为保证相变蓄热模块的密封性以及换热效率,相
变蓄热模块由不锈钢焊接而成,外表面涂有吸热涂层,内部填充相变材料,相变材料由石蜡
和膨胀石墨材料复合而成,其相变温度在20℃ 25℃之间,有利于维持被动式相变蓄能阳光
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间白天室内温度的稳定以及夜间热量的释放,达到削峰填谷的目的。首先将不锈钢切割为
模块各面所需形状,然后将相变蓄热模块1内部的通风管道12以及位于顶部的通风口10进
行焊接,再将其前面、上面、下面带有开口的钢板焊接到通风管道12上,最后将其后面以及
左面的钢板焊接完成。将熔融态的相变材料通过相变蓄热模块1留的右面开口注入模块内
部,待相变材料完全充满模块内部后将其右面钢板进行焊接,从而将相变蓄热模块1构建完
成。
接,可以实现多个相变蓄热模块之间的组合,拼接组合后的相变蓄热模块形式如图5所示。
在实际建设中,相变蓄热模块应倚靠被动式相变蓄能阳光间内部实体墙进行组合,拼接好
的相变蓄热模块通过胶接或者卡扣等形式固定于实体墙上。如图2所示,相变蓄热模块应保
证其前部开口朝向被动式相变蓄能阳光间内部,以实现通过自然对流与被动式相变蓄能阳
光间内部空气进行换热。位于顶部的相变蓄热模块应当横向拼接,其顶部通风口与房间换
气口相连,便于进行白天被动式相变蓄能阳光间内高温热空气与室内的对流换热。
蓄能阳光间内部空气进行换热储存能量;同时供热室内的换气口打开,被动式相变蓄能阳
光间内部空气通过换气口将热量送入供热室内为房间供暖。
吸收太阳辐射储存能量,同时被动式相变蓄能阳光间内部空气温度可以提高空气源热泵蒸
发侧温度,减少空气源热泵为室内的供暖能耗。
量释放,提高空气源热泵蒸发侧温度,提高空气源热泵机组制热效率COP,减少耗电量。