CN104406329A - 一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组 - Google Patents

Abstract

一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，内层水管入口、中层水管入口和外层水管入口均与水泵的压出端相连，内层水管出口、中层水管出口和外层水管出口均太阳能集热器的入口连接，太阳能集热器的出口通过第二管路与水泵的吸入口相连，相变微乳液出料管的出口端与不锈钢磁力泵的吸入端连接，多组相变微乳液外表面强化管束入口均与不锈钢磁力泵的压出端连接，多组相变微乳液外表面强化管束出口均与蓄能罐的相变微乳液进料管连接，电动四通换向阀分别与压缩机、室外侧翅片管式空气换热器、冷剂/水干式换热器，降膜式蓄能蒸发器分别与压缩机、室外侧翅片管式空气换热器、冷剂/水干式换热器连接。本发明用于太阳能—空气能耦合热泵系统中。

Description

一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组

技术领域

本发明涉及一种用于蓄能热泵系统的热泵机组，具体涉及一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组。

背景技术

目前，空气源热泵已在各个地区广泛应用，但在北方寒冷气候区存在制热效率低的问题，在室外相对湿度较大的地区还存在热泵循环室外换热器结霜的问题。于是结合其他领域技术的空气源热泵集成系统成为了新的发展方向，多数的集成系统仍处于设想阶段，未能将不同种类的技术扬长避短，理性组合。现有的蓄能型热泵中，蓄能换热器多为套管式结构，其缺点是：1)、套管型蓄能器金属耗量大、占用空间大，却难以大型化；2)、套管结构深受蓄能材料热物理性质的影响，例如导热性能、热膨胀性等；3)、冷量、热量双向利用的均衡性矛盾(蓄能器容量按蓄冷和蓄热要求设计差异大)；4)套管型蓄能器单独供热的能效较难提高。

发明内容

本发明为解决现有套管式蓄能型多源热泵集成系统在系统、设备、方法中存在的蓄能器体积大、换热效率较难提高、受蓄能材料性质约束、冷/热量双向利用不均衡的问题，提供了一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组。

本发明的一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组包括压缩机、电动四通换向阀、室外侧翅片管式空气换热器、冷剂/水干式换热器、冷热水循环泵、降膜式蓄能蒸发器、不锈钢磁力泵、蓄能罐、水泵、太阳能集热器、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路、第六管路、第七管路、第八管路、第九管路、第十管路、第十一管路、第十二管路、第十三管路、第十四管路、第十五管路、第十六管路、第十七管路、第十八管路、第十九管路、第二十管路、第一三通、第二三通、第三三通、第四三通、第五三通、第六三通、第七三通、第八三通、第二十一管路、第二十二管路、第二十三管路、第二十四管路、第二十五管路、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀、电子膨胀阀和节流孔板，降膜式蓄能蒸发器由布液器、回油管、供液管、蒸发器壳体、两个中部分液器和多组相变微乳液外表面强化管束组成，布液器水平设置在蒸发器壳体内，供液管的一端与布液器连接，供液管的另一端通至蒸发器壳体外，两个中部分液器平行设置在布液器的下面，两个中部分液器之间左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束，位于上方的中部分液器的上端面左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束，位于下方的中部分液器的下端面左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束，中部分液器为分配板开孔结构，蒸发器壳体顶部设有蒸汽出口，蓄能罐由外保温层、蓄能罐壳体、底座、相变微乳液出料管、相变微乳液进料管、外层水管、中层水管、内层水管组成，外保温层包覆在蓄能罐壳体的外层，外保温层设置在底座上面，内层水管、中层水管和外层水管由内至外依次设置在蓄能罐壳体内，内层水管的内层水管入口和内层水管出口均位于蓄能罐壳体外面，中层水管的中层水管入口和中层水管出口均位于蓄能罐壳体外面，外层水管的外层水管入口和外层水管出口均位于蓄能罐壳体外面，相变微乳液出料管的一端与蓄能罐壳体内腔底部连通，相变微乳液进料管的一端与蓄能罐壳体内腔上部连通，内层水管入口、中层水管入口和外层水管入口均与水泵的压出端相连，内层水管出口、中层水管出口和外层水管出口均与第一管路相连，第一管路与太阳能集热器的入口连接，太阳能集热器的出口通过第二管路与水泵的吸入口相连，第三管路的一端与第一管路连接，第四管路的一端与第二管路连接，第九电磁阀设置在太阳能集热器的入口端处且安装在第一管路上，第八电磁阀设置在太阳能集热器的出口端处且安装在第二管路上，第六电磁阀安装在第三管路上，第七电磁阀安装在第四管路上，相变微乳液出料管的出口端与不锈钢磁力泵的吸入端连接，多组相变微乳液外表面强化管束入口均与第五管路的一端连通，第五管路的另一端与不锈钢磁力泵的压出端连接，多组相变微乳液外表面强化管束出口均与第六管路的一端连通，第六管路的另一端与蓄能罐的相变微乳液进料管连接，所述蓄能罐内的蓄能材料为有机相变微乳液，

电动四通换向阀分别与第七管路、第八管路、第九管路、第十管路连接，第七管路的另一端通过第一三通与第二十五管路的一端连接，第二十五管路的另一端与降膜式蓄能蒸发器的蒸汽出口连接，第八管路的另一端与室外侧翅片管式空气换热器的一端连接，第九管路的另一端与冷剂/水干式换热器的一端连接，第十管路的另一端与压缩机的排气口连接，第十一管路的一端与压缩机连接，第十一管路的另一端与第一三通连接，第十二管路的一端与室外侧翅片管式空气换热器连接，第十二管路的另一端与第二三通连接，第十三管路与第十四管路并联设置，第十三管路和第十四管路的一端均与第二三通连接，第十三管路和第十四管路的另一端均与第三三通连接，第一热力膨胀阀和第一电磁阀均安装在第十三管路上，第三单向阀安装在第十四管路上，第十五管路的一端与第三三通连接，第十五管路的另一端与第四三通连接，第四三通与第五三通之间通过管路连接，第十六管路与第十七管路并联设置，第十六管路和第十七管路的一端均与第五三通连接，第十六管路和第十七管路的另一端均与第六三通连接，第二热力膨胀阀和第二电磁阀均安装在第十三管路上，第四单向阀安装在第十七管路上，第十八管路的一端与第六三通连接，第十八管路的另一端与冷剂/水干式换热器的一端连接，第十九管路的一端与冷剂/水干式换热器的另一端连接，第二十管路的一端与冷剂/水干式换热器的入水口连接，第二十一管路一端与第四三通连接，第二十一管路的另一端与第七三通连接，第二十二管路与第二十三管路并联设置，第二十二管路和第二十三管路的一端均与第七三通连接，第二十二管路和第二十三管路的另一端均与第八三通连接，电子膨胀阀安装在第二十二管路上，节流孔板安装在第二十三管路上，第二十四管路的一端与第八三通连接，第二十四管路的另一端与降膜式蓄能蒸发器的供液管连接，第二十五管路的一端与降膜式蓄能蒸发器的蒸汽出口连接，第二十五管路的另一端与第一三通连接，第一单向阀安装在第七管路上，第二单向阀安装在第二十五管路上，第三单向阀安装在第十四管路上，第四单向阀安装在第十七管路上，第三电磁阀安装在第二十一管路上，冷热水循环泵和第四电磁阀依次安装在第十九管路的输入端和输出端上，第五电磁阀安装在第二十管路上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明的蓄能换热器的结构更合理。现有的蓄能型热泵中，蓄能换热器多为套管式结构，其缺点是金属耗材大、占用空间大却难以大型化、换热效率较难提升。本发明将蓄能器与换热器分离，可以实现设备的大型化；降膜式蓄能蒸发器采用降膜式沸腾传热设计，下进上出左右布置单管程管束、椭圆形外表面强化管、中部分液器等细节设计有效提高了降膜式蓄能蒸发器的传热效率；蓄能罐中多层分区的布管方式仔细考虑了罐体中蓄能材料温度分层的影响，保证了蓄/释能过程温度的均匀性；蓄能器与换热器分离，便于实现设备的模块化，解决了冷量、热量双向利用的均衡性矛盾。

二、本发明的热泵机组可根据室外气象参数调整电动四通换向阀及电磁阀(E1～E9)，实现空气源热泵制冷、降膜蒸发式蓄冷、蓄能罐供冷、蓄能罐联合空气源热泵供冷、空气源热泵制热、太阳能蓄热、蓄能罐供热、太阳能辅助蓄能罐供热、蓄能罐联合空气源热泵供热九种运行模式。

三、本发明将蓄能器(蓄能罐)与换热器(降膜式蓄能蒸发器)分离，降膜式蓄能蒸发器设计为下进上出、外表面强化管束左右布置、中部分液器，有效提高了降膜式蓄能蒸发器的传热效率；蓄能罐中采用外层水管、中层水管、内层水管分区的布管方式，保证了蓄/释能过程温度的均匀性；蓄能器与换热器分离，便于实现设备的模块化，解决了冷量、热量双向利用的均衡性矛盾。

四、本发明选用的有机相变微乳液，是一种相变材料以微米级颗粒/液滴的形式均匀分散于水或者盐水混合溶液中的体系，呈白色不透明乳液状。相变微乳液可以同时利用相变材料的潜热容量和水的显热容量，在相同温度变化范围内的储能密度是水体系的2到5倍；同时在相变过程中保持流动性，传热效率比传统的套管式传热高出一个数量级；其性能稳定、导热性能好、蓄热密度较高对大多数材料无腐蚀性；安全无毒；应用温度范围内物理化学性质稳定；燃点/闪点高于应用温度范围；爆炸极限高。解决了无机蓄能材料的腐蚀性、易分层、不稳定等问题，也解决了有机固/液相变材料相变容积变化率大、密封难的问题。

五、针对相变微乳液采用了不锈钢磁力泵。本发明选用的不锈钢磁力泵解决了有机溶剂对密封胶垫溶解性侵蚀问题，避免了通常物料泵“跑、冒、滴、漏”的问题。

六、本发明可以根据需要加载/卸载蓄能罐的数量，达到调整传热强度的目的，可以实现设备的大型化。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是降膜式蓄能蒸发器6的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是中部分液器67的俯视图；

图5是蓄能罐8的结构示意图；

图6是图5的B-B剖视图；

图7是具体实施方式三中节流孔板R4的结构示意图；

图8是图7的C-C剖视图；

图9是具体实施方式十的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图6说明本实施方式，本实施方式包括压缩机1、电动四通换向阀2、室外侧翅片管式空气换热器3、冷剂/水干式换热器4、冷热水循环泵5、降膜式蓄能蒸发器6、不锈钢磁力泵7、蓄能罐8、水泵9、太阳能集热器10、第一管路11、第二管路12、第三管路13、第四管路14、第五管路15、第六管路16、第七管路17、第八管路18、第九管路19、第十管路20、第十一管路21、第十二管路22、第十三管路23、第十四管路24、第十五管路25、第十六管路26、第十七管路27、第十八管路28、第十九管路29、第二十管路30、第一三通31、第二三通32、第三三通33、第四三通34、第五三通35、第六三通36、第七三通37、第八三通38、第二十一管路41、第二十二管路42、第二十三管路43、第二十四管路44、第二十五管路45、第一电磁阀E1、第二电磁阀E2、第三电磁阀E3、第四电磁阀E4、第五电磁阀E5、第六电磁阀E6、第七电磁阀E7、第八电磁阀E8、第九电磁阀E9、第一单向阀S1、第二单向阀S2、第三单向阀S3、第四单向阀S4、第一热力膨胀阀R1、第二热力膨胀阀R2、电子膨胀阀R3和节流孔板R4，降膜式蓄能蒸发器6由布液器61、回油管63、供液管64、蒸发器壳体65、两个中部分液器67和多组相变微乳液外表面强化管束62组成，布液器61水平设置在蒸发器壳体65内，供液管64的一端与布液器61连接，供液管64的另一端通至蒸发器壳体65外，两个中部分液器67平行设置在布液器61的下面，两个中部分液器67之间左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束62，位于上方的中部分液器67的上端面左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束62，位于下方的中部分液器67的下端面左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束62，中部分液器67为分配板开孔671结构，蒸发器壳体65顶部设有蒸汽出口66，蓄能罐8由外保温层81、蓄能罐壳体82、底座83、相变微乳液出料管84、相变微乳液进料管85、外层水管86、中层水管87、内层水管88组成，外保温层81包覆在蓄能罐壳体82的外层，外保温层81设置在底座83上面，内层水管88、中层水管87和外层水管86由内至外依次设置在蓄能罐壳体82内，内层水管88的内层水管入口89和内层水管出口810均位于蓄能罐壳体82外面，中层水管87的中层水管入口811和中层水管出口812均位于蓄能罐壳体82外面，外层水管86的外层水管入口813和外层水管出口814均位于蓄能罐壳体82外面，相变微乳液出料管84的一端与蓄能罐壳体82内腔底部连通，相变微乳液进料管85的一端与蓄能罐壳体82内腔上部连通，内层水管入口89、中层水管入口811和外层水管入口813均与水泵9的压出端相连，内层水管出口810、中层水管出口812和外层水管出口814均与第一管路11相连，第一管路11与太阳能集热器10的入口连接，太阳能集热器10的出口通过第二管路12与水泵9的吸入口相连，第三管路13的一端与第一管路11连接，第四管路14的一端与第二管路12连接，第九电磁阀E9设置在太阳能集热器10的入口端处且安装在第一管路11上，第八电磁阀E8设置在太阳能集热器10的出口端处且安装在第二管路12上，第六电磁阀E6安装在第三管路13上，第七电磁阀E7安装在第四管路14上，相变微乳液出料管84的出口端与不锈钢磁力泵7的吸入端连接，多组相变微乳液外表面强化管束62入口均与第五管路15的一端连通，第五管路15的另一端与不锈钢磁力泵7的压出端连接，多组相变微乳液外表面强化管束62出口均与第六管路16的一端连通，第六管路16的另一端与蓄能罐8的相变微乳液进料管85连接，所述蓄能罐8内的蓄能材料为有机相变微乳液，这是一种有机相变材料以微米级颗粒/液滴的形式均匀分散于水或者盐水混合溶液中的体系，呈白色不透明乳液状；相变微乳液可以同时利用相变材料的潜热容量和水的显热容量，在相同温度变化范围内的储能密度是水体系的2～5倍；同时在相变过程中保持流动性，不需要额外的传热介质，其性能稳定、导热性能较好、蓄热密度较高。有机相变微乳液可采用杭州鲁尔能源科技有限公司销售的德国RUBITHERM原产PCS系列高效相变储能材料。所述有机相变微乳液的相变温度范围为4℃～8℃，这个温度范围使得相变蓄能材料兼备蓄冷供冷、蓄热供热的双重功能，而该材料在常温下也为液态，可直接充注。电动四通换向阀2分别与第七管路17、第八管路18、第九管路19、第十管路20连接，第七管路17的另一端通过第一三通31与第二十五管路45的一端连接，第二十五管路45的另一端与降膜式蓄能蒸发器6的蒸汽出口66连接，第八管路18的另一端与室外侧翅片管式空气换热器3的一端连接，第九管路19的另一端与冷剂/水干式换热器4的一端连接，第十管路20的另一端与压缩机1的排气口连接，第十一管路21的一端与压缩机1连接，第十一管路21的另一端与第一三通31连接，第十二管路22的一端与室外侧翅片管式空气换热器3连接，第十二管路22的另一端与第二三通32连接，第十三管路23与第十四管路24并联设置，第十三管路23和第十四管路24的一端均与第二三通32连接，第十三管路23和第十四管路24的另一端均与第三三通33连接，第一热力膨胀阀R1和第一电磁阀E1均安装在第十三管路23上，第三单向阀S3安装在第十四管路24上，第十五管路25的一端与第三三通33连接，第十五管路25的另一端与第四三通34连接，第四三通34与第五三通35之间通过管路连接，第十六管路26与第十七管路27并联设置，第十六管路26和第十七管路27的一端均与第五三通35连接，第十六管路26和第十七管路27的另一端均与第六三通36连接，第二热力膨胀阀R2和第二电磁阀E2均安装在第十三管路23上，第四单向阀S4安装在第十七管路27上，第十八管路28的一端与第六三通36连接，第十八管路28的另一端与冷剂/水干式换热器4的一端连接，第十九管路29的一端与冷剂/水干式换热器4的另一端连接，第二十管路30的一端与冷剂/水干式换热器4的入水口连接，第二十一管路41一端与第四三通34连接，第二十一管路41的另一端与第七三通37连接，第二十二管路42与第二十三管路43并联设置，第二十二管路42和第二十三管路43的一端均与第七三通37连接，第二十二管路42和第二十三管路43的另一端均与第八三通38连接，电子膨胀阀R3安装在第二十二管路42上，节流孔板R4安装在第二十三管路43上，第二十四管路44的一端与第八三通38连接，第二十四管路44的另一端与降膜式蓄能蒸发器6的供液管64连接，第二十五管路45的一端与降膜式蓄能蒸发器6的蒸汽出口66连接，第二十五管路45的另一端与第一三通31连接，第一单向阀S1安装在第七管路17上，第二单向阀S2安装在第二十五管路45上，第三单向阀S3安装在第十四管路24上，第四单向阀S4安装在第十七管路27上，第三电磁阀E3安装在第二十一管路41上，冷热水循环泵5和第四电磁阀E4依次安装在第十九管路29的输入端和输出端上，第五电磁阀E5安装在第二十管路30上。压缩机1为螺杆式压缩机。第一单向阀S1、第二单向阀S2、第三单向阀S3和第四单向阀S4均为正向单向阀。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的降膜蒸发式蓄能热泵机组选用的制冷剂为R134a制冷剂。R134a制冷剂为中低温环保制冷剂，其综合性能良好。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图7和图8说明本实施方式，本实施方式的节流孔板R4由两个孔板R41串联组成，每个孔板R41上设有数个节流孔R411。现有孔板R41为单孔结构。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的所述相变微乳液外表面强化管束62中相变微乳液外表面强化管的外表面做强化传热处理(如外螺纹管，外表面绕翅片管，外表面套翅片管等形式)，相变微乳液外表面强化管的内表面应光滑。相变微乳液外表面强化管的外表面做强化传热处理后，不断破坏管壁外的边界层，并对制冷剂两相流产生扰动作用，上游的尾流会强化下游的传热，制冷剂与相变微乳液之间的传热强度大幅提升；相变微乳液外表面强化管的内表面光滑使得相变微乳液在管内流动的压降大幅降低，保护了相变微乳液的微米级介质免于破碎而导致材料失效。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的单个相变微乳液外表面强化管的横截面为椭圆形状。实验证明相同水力直径的椭圆管较普通圆管的传热性能更好；其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式的所述内层水管88、中层水管87和外层水管86均为螺旋盘管，内层水管88的盘升高度为蓄能罐体内腔高度的1/5，中层水管87的盘升高度为蓄能罐体内腔高度的3/10～2/5，外层水管86的盘升高度为蓄能罐体内腔高度的4/5。所述内层水管88、中层水管87和外层水管86的盘升高度均从蓄能罐体内腔底部算起。常规的蓄热罐体中，内外层螺旋盘管的盘升高度相同，导致蓄热罐体中产生较为严重的温度分层，并且罐体愈高温度分层愈严重；本发明考虑到上述原因，将内、中、外水管的盘升高度独立设计，实验证实，改进后的蓄热罐内纵向温度分布的均方差由原来的8～14℃下降到2～3℃，蓄能罐体内的温度场更均匀，蓄能/供能更稳定。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或五相同。

具体实施方式七：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的外层水管86、中层水管87和内层水管88均为内螺纹管或内微肋管，外层水管86、中层水管87和内层水管88的外表面应光滑。水管的内表面做强化传热处理后，不断破坏水管内壁的边界层，有效提高了水与相变微乳液的对流换热强度；水管外表面光滑保护了与其接触的相变微乳液中微米级介质免于破碎而导致材料失效。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的冷剂/水干式换热器4、冷热水循环泵5、降膜式蓄能蒸发器6、不锈钢磁力泵7、蓄能罐8、水泵9和太阳能集热器10的外壁均贴有保温棉。如此设置有效降低了热泵机组的冷/热损失。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一管路11、第二管路12、第三管路13、第四管路14、第五管路15、第六管路16、第七管路17、第八管路18、第九管路19、第十一管路21、第十二管路22、第十三管路23、第十六管路26、第十八管路28、第十九管路29、第二十管路30、第一三通31、第二三通32、第三三通33、第四三通34、第五三通35、第六三通36、第七三通37、第八三通38、第二十二管路42、第二十三管路43、第二十四管路44和第二十五管路45的外壁均贴有保温棉。如此设置有效降低了热泵机组的冷/热损失。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图9说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九不同的是它还增加有包括引射器O1、视镜O2、第一直通型阀门O3、第二直通型阀门O4、第十电磁阀E10、压缩机吸气管SC、冷凝器喷射口CR、第二十六管路46和第二十七管路47，引射器O1出口与压缩机吸气管SC的吸入端直接连接且喷射方向应与吸气方向相同，所述引射器O1出口管道应水平或向下，不应爬高，压缩机1的吸气端通过管路与降膜式蓄能蒸发器6的蒸汽出口66连接，降膜式蓄能蒸发器6的回油管63与第二十六管路46的输入端连接，第二十六管路46的输出端与引射器O1的引射口连接，第一直通型阀门O3和视镜O2依次安装在第二十六管路46的输入端和输出端上，冷凝器喷射口CR通过第二十七管路47与引射器O1的入口连接，第二直通型阀门O4和第十电磁阀E10依次安装在第二十七管路47的输入端和输出端上。这样设置使得降膜式蓄能蒸发器6实现引射回油方式。将引射器出口管道布置为水平或下降，并尽量靠近吸气管；充分考虑阀门阻力对引射效率的影响，在引射管路上采用直通型阀门代替电磁阀等阻力较大的阀门。这些细节性的考虑保证了压缩机不因失油而效率下降。如此设计，解决了生产过程中经常被忽略的引射器背压升高导致回油速度变慢的问题。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。

本发明的运行原理：

⑴、空气源热泵制冷模式：开启第二电磁阀E2、第四电磁阀E4和第五电磁阀E5，关闭第一电磁阀E1、第三电磁阀E3、第六电磁阀E6、第七电磁阀E7、第八电磁阀E8和第九电磁阀E9；系统制冷剂循环为：螺杆式压缩机1→电动四通换向阀2→室外侧翅片管式空气换热器3→第三单向阀S3→第二电磁阀E2→热力膨胀阀R2→冷剂/水干式换热器4→电动四通换向阀2→第一单向阀S1→螺杆式压缩机1；系统水循环为：用户侧集水器B接口→第五电磁阀E5→冷剂/水干式换热器4→冷/热水循环泵5→第四电磁阀E4→用户侧分水器A接口。

⑵、降膜蒸发式蓄冷模式：开启第三电磁阀E3，关闭第一电磁阀E1、第二电磁阀E2、第四电磁阀E4、第五电磁阀E5、第六电磁阀E6、第七电磁阀E7、第八电磁阀E8、第九电磁阀E9；系统制冷剂循环为：螺杆式压缩机1→电动四通换向阀2→室外侧翅片管式空气换热器3→第三单向阀S3→第三电磁阀E3→电子膨胀阀R3及节流孔板R4→降膜式蓄能蒸发器6→第二单向阀S2→螺杆式压缩机1；系统相变微乳液循环为：蓄能罐8→不锈钢磁力泵7→降膜式蓄能蒸发器6→蓄能罐8；夜间“廉价冷量”储存在蓄能罐8的相变微乳液中以备供冷之用。

⑶、蓄能罐供冷模式：开启第六电磁阀E6、第七电磁阀E7，关闭第一电磁阀E1、第二电磁阀E2、第三电磁阀E3、第四电磁阀E4、第五电磁阀E5、第八电磁阀E8和第九电磁阀E9；系统压缩机停车；系统水循环为：用户侧集水器D接口→第七电磁阀E7→水泵9→蓄能罐8→第六电磁阀E6→用户侧分水器C接口。

⑷、蓄能罐联合空气源热泵供冷模式：开启第二电磁阀E2、第四电磁阀E4、第五电磁阀E5、第六电磁阀E6和第七电磁阀E7，关闭第一电磁阀E1、第三电磁阀E3、第八电磁阀E8和第九电磁阀E9；系统制冷剂循环为：螺杆式压缩机1→电动四通换向阀2→室外侧翅片管式空气换热器3→第三单向阀S3→第二电磁阀E2→第二热力膨胀阀R2→冷剂/水干式换热器4→电动四通换向阀2→第一单向阀S1→螺杆式压缩机1；系统水循环为：用户侧集水器B接口→第五电磁阀E5→冷剂/水干式换热器4→冷热水循环泵5→第四电磁阀E4→用户侧分水器A接口，用户侧集水器D接口→第七电磁阀E7→水泵9→蓄能罐8→第六电磁阀E6→用户侧分水器C接口。

⑸、空气源热泵制热模式：开启第一电磁阀E1、第四电磁阀E4和第五电磁阀E5，关闭第二电磁阀E2、第三电磁阀E3、第六电磁阀E6、第七电磁阀E7、第八电磁阀E8和第九电磁阀E9；系统制冷剂循环为：螺杆式压缩机1→电动四通换向阀2→冷剂/水干式换热器4→第四单向阀S4→第一电磁阀E1→第一热力膨胀阀R1→室外侧翅片管式空气换热器3→电动四通换向阀2→第一单向阀S1→螺杆式压缩机1；系统水循环为：用户侧集水器B接口→第五电磁阀E5→冷剂/水干式换热器4→冷热水循环泵5→第四电磁阀E4→用户侧分水器A接口。

⑹、太阳能蓄热模式：压缩机1停车，开启第八电磁阀E8和第九电磁阀E9，关闭第一电磁阀E1、第二电磁阀E2、第三电磁阀E3、第四电磁阀E4、第五电磁阀E5、第六电磁阀E6和第七电磁阀E7；水泵9运行，系统太阳能热水循环为：太阳能集热器10→电磁阀E8→水泵9→蓄能罐8→第九电磁阀E9→太阳能集热器10；太阳能热水的低位热能被储存在蓄能罐8的相变微乳液中以备供热之用。

⑺、蓄能罐供热模式：开启第三电磁阀E3、第四电磁阀E4和第五电磁阀E5，关闭第一电磁阀E1、第二电磁阀E2、第六电磁阀E6、第七电磁阀E7、第八电磁阀E8和第九电磁阀E9；系统制冷剂循环为：压缩机1→电动四通换向阀2→冷剂/水干式换热器4→第四单向阀S4→第三电磁阀E3→电子膨胀阀R3及节流孔板R4→降膜式蓄能蒸发器6→第二单向阀S2→压缩机1；系统水循环为：用户侧集水器B接口→第五电磁阀E5→冷剂/水干式换热器4→冷热水循环泵5→第四电磁阀E4→用户侧分水器A接口；系统相变微乳液循环为：蓄能罐8→不锈钢磁力泵7→降膜式蓄能蒸发器6→蓄能罐8。

⑻、太阳能辅助蓄能罐供热模式：开启电磁阀第三电磁阀E3、第四电磁阀E4、第五电磁阀E5、第八电磁阀E8和第九电磁阀E9，关闭第一电磁阀E1、第二电磁阀E2、第六电磁阀E6和第七电磁阀E7；系统制冷剂循环为：压缩机1→电动四通换向阀2→冷剂/水干式换热器4→第四单向阀S4→第三电磁阀E3→电子膨胀阀R3及节流孔板R4→降膜式蓄能蒸发器6→第二单向阀S2→压缩机1；系统水循环为：用户侧集水器B接口→第五电磁阀E5→冷剂/水干式换热器4→冷热水循环泵5→第四电磁阀E4→用户侧分水器A接口；系统太阳能热水循环为：太阳能集热器10→电磁阀E8→水泵9→蓄能罐8→第九电磁阀E9→太阳能集热器10；系统相变微乳液循环为：蓄能罐8→不锈钢磁力泵7→降膜式蓄能蒸发器6→蓄能罐8；系统通过冷剂/水干式换热器4向用户供热，同时在蓄能罐8中储备低位热能备用。

⑼、蓄能罐联合空气源热泵供热模式：开启第一电磁阀E1、第三电磁阀E3、第四电磁阀E4和第五电磁阀E5，关闭第二电磁阀E2、第六电磁阀E6、第七电磁阀E7、第八电磁阀E8和第九电磁阀E9；系统制冷剂循环为：压缩机1→电动四通换向阀2→冷剂/水干式换热器4→第四单向阀S4→第三电磁阀E3→电子膨胀阀R3及节流孔板R4→降膜式蓄能蒸发器6→第二单向阀S2→压缩机1，压缩机1→电动四通换向阀2→冷剂/水干式换热器4→第四单向阀S4→第一电磁阀E1→第一热力膨胀阀R1→室外侧翅片管式空气换热器3→电动四通换向阀2→第一单向阀S1→压缩机1；系统水循环为：用户侧集水器B接口→第五电磁阀E5→冷剂/水干式换热器4→冷热水循环泵5→第四电磁阀E4→用户侧分水器A接口；系统相变微乳液循环为：蓄能罐8→不锈钢磁力泵7→降膜式蓄能蒸发器6→蓄能罐8。

Claims (10)

1.一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述热泵机组包括压缩机(1)、电动四通换向阀(2)、室外侧翅片管式空气换热器(3)、冷剂/水干式换热器(4)、冷热水循环泵(5)、降膜式蓄能蒸发器(6)、不锈钢磁力泵(7)、蓄能罐(8)、水泵(9)、太阳能集热器(10)、第一管路(11)、第二管路(12)、第三管路(13)、第四管路(14)、第五管路(15)、第六管路(16)、第七管路(17)、第八管路(18)、第九管路(19)、第十管路(20)、第十一管路(21)、第十二管路(22)、第十三管路(23)、第十四管路(24)、第十五管路(25)、第十六管路(26)、第十七管路(27)、第十八管路(28)、第十九管路(29)、第二十管路(30)、第一三通(31)、第二三通(32)、第三三通(33)、第四三通(34)、第五三通(35)、第六三通(36)、第七三通(37)、第八三通(38)、第二十一管路(41)、第二十二管路(42)、第二十三管路(43)、第二十四管路(44)、第二十五管路(45)、第一电磁阀(E1)、第二电磁阀(E2)、第三电磁阀(E3)、第四电磁阀(E4)、第五电磁阀(E5)、第六电磁阀(E6)、第七电磁阀(E7)、第八电磁阀(E8)、第九电磁阀(E9)、第一单向阀(S1)、第二单向阀(S2)、第三单向阀(S3)、第四单向阀(S4)、第一热力膨胀阀(R1)、第二热力膨胀阀(R2)、电子膨胀阀(R3)和节流孔板(R4)，降膜式蓄能蒸发器(6)由布液器(61)、回油管(63)、供液管(64)、蒸发器壳体(65)、两个中部分液器(67)和多组相变微乳液外表面强化管束(62)组成，布液器(61)水平设置在蒸发器壳体(65)内，供液管(64)的一端与布液器(61)连接，供液管(64)的另一端通至蒸发器壳体(65)外，两个中部分液器(67)平行设置在布液器(61)的下面，两个中部分液器(67)之间左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束(62)，位于上方的中部分液器(67)的上端面左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束(62)，位于下方的中部分液器(67)的下端面左右各设置有一组相变微乳液外表面强化管束(62)，中部分液器(67)为分配板开孔(671)结构，蒸发器壳体(65)顶部设有蒸汽出口(66)，蓄能罐(8)由外保温层(81)、蓄能罐壳体(82)、底座(83)、相变微乳液出料管(84)、相变微乳液进料管(85)、外层水管(86)、中层水管(87)、内层水管(88)组成，外保温层(81)包覆在蓄能罐壳体(82)的外层，外保温层(81)设置在底座(83)上面，内层水管(88)、中层水管(87)和外层水管(86)由内至外依次设置在蓄能罐壳体(82)内，内层水管(88)的内层水管入口(89)和内层水管出口(810)均位于蓄能罐壳体(82)外面，中层水管(87)的中层水管入口(811)和中层水管出口(812)均位于蓄能罐壳体(82)外面，外层水管(86)的外层水管入口(813)和外层水管出口(814)均位于蓄能罐壳体(82)外面，相变微乳液出料管(84)的一端与蓄能罐壳体(82)内腔底部连通，相变微乳液进料管(85)的一端与蓄能罐壳体(82)内腔上部连通，内层水管入口(89)、中层水管入口(811)和外层水管入口(813)均与水泵(9)的压出端相连，内层水管出口(810)、中层水管出口(812)和外层水管出口(814)均与第一管路(11)相连，第一管路(11)与太阳能集热器(10)的入口连接，太阳能集热器(10)的出口通过第二管路(12)与水泵(9)的吸入口相连，第三管路(13)的一端与第一管路(11)连接，第四管路(14)的一端与第二管路(12)连接，第九电磁阀(E9)设置在太阳能集热器(10)的入口端处且安装在第一管路(11)上，第八电磁阀(E8)设置在太阳能集热器(10)的出口端处且安装在第二管路(12)上，第六电磁阀(E6)安装在第三管路(13)上，第七电磁阀(E7)安装在第四管路(14)上，相变微乳液出料管(84)的出口端与不锈钢磁力泵(7)的吸入端连接，多组相变微乳液外表面强化管束(62)入口均与第五管路(15)的一端连通，第五管路(15)的另一端与不锈钢磁力泵(7)的压出端连接，多组相变微乳液外表面强化管束(62)出口均与第六管路(16)的一端连通，第六管路(16)的另一端与蓄能罐(8)的相变微乳液进料管(85)连接，所述蓄能罐(8)内的蓄能材料为有机相变微乳液，电动四通换向阀(2)分别与第七管路(17)、第八管路(18)、第九管路(19)、第十管路(20)连接，第七管路(17)的另一端通过第一三通(31)与第二十五管路(45)的一端连接，第二十五管路(45)的另一端与降膜式蓄能蒸发器(6)的蒸汽出口(66)连接，第八管路(18)的另一端与室外侧翅片管式空气换热器(3)的一端连接，第九管路(19)的另一端与冷剂/水干式换热器(4)的一端连接，第十管路(20)的另一端与压缩机(1)的排气口连接，第十一管路(21)的一端与压缩机(1)连接，第十一管路(21)的另一端与第一三通(31)连接，第十二管路(22)的一端与室外侧翅片管式空气换热器(3)连接，第十二管路(22)的另一端与第二三通(32)连接，第十三管路(23)与第十四管路(24)并联设置，第十三管路(23)和第十四管路(24)的一端均与第二三通(32)连接，第十三管路(23)和第十四管路(24)的另一端均与第三三通(33)连接，第一热力膨胀阀(R1)和第一电磁阀(E1)均安装在第十三管路(23)上，第三单向阀(S3)安装在第十四管路(24)上，第十五管路(25)的一端与第三三通(33)连接，第十五管路(25)的另一端与第四三通(34)连接，第四三通(34)与第五三通(35)之间通过管路连接，第十六管路(26)与第十七管路(27)并联设置，第十六管路(26)和第十七管路(27)的一端均与第五三通(35)连接，第十六管路(26)和第十七管路(27)的另一端均与第六三通(36)连接，第二热力膨胀阀(R2)和第二电磁阀(E2)均安装在第十三管路(23)上，第四单向阀(S4)安装在第十七管路(27)上，第十八管路(28)的一端与第六三通(36)连接，第十八管路(28)的另一端与冷剂/水干式换热器(4)的一端连接，第十九管路(29)的一端与冷剂/水干式换热器(4)的另一端连接，第二十管路(30)的一端与冷剂/水干式换热器(4)的入水口连接，第二十一管路(41)一端与第四三通(34)连接，第二十一管路(41)的另一端与第七三通(37)连接，第二十二管路(42)与第二十三管路(43)并联设置，第二十二管路(42)和第二十三管路(43)的一端均与第七三通(37)连接，第二十二管路(42)和第二十三管路(43)的另一端均与第八三通(38)连接，电子膨胀阀(R3)安装在第二十二管路(42)上，节流孔板(R4)安装在第二十三管路(43)上，第二十四管路(44)的一端与第八三通(38)连接，第二十四管路(44)的另一端与降膜式蓄能蒸发器(6)的供液管(64)连接，第二十五管路(45)的一端与降膜式蓄能蒸发器(6)的蒸汽出口(66)连接，第二十五管路(45)的另一端与第一三通(31)连接，第一单向阀(S1)安装在第七管路(17)上，第二单向阀(S2)安装在第二十五管路(45)上，第三单向阀(S3)安装在第十四管路(24)上，第四单向阀(S4)安装在第十七管路(27)上，第三电磁阀(E3)安装在第二十一管路(41)上，冷热水循环泵(5)和第四电磁阀(E4)依次安装在第十九管路(29)的输入端和输出端上，第五电磁阀(E5)安装在第二十管路(30)上。

2.根据权利要求1所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述降膜蒸发式蓄能热泵机组选用的制冷剂为R134a制冷剂。

3.根据权利要求1或2所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述节流孔板(R4)由两个孔板(R41)串联组成，每个孔板(R41)上设有数个节流孔(R411)。

4.根据权利要求3所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述相变微乳液外表面强化管束(62)中相变微乳液外表面强化管的外表面做强化传热处理，相变微乳液外表面强化管的内表面应光滑。

5.根据权利要求4所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述单个相变微乳液外表面强化管的横截面为椭圆形状。

6.根据权利要求1、2、4或5所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述内层水管(88)、中层水管(87)和外层水管(86)均为螺旋盘管，内层水管(88)的盘升高度为蓄能罐体内腔高度的1/5，中层水管(87)的盘升高度为蓄能罐体内腔高度的3/10～2/5，外层水管(86)的盘升高度为蓄能罐体内腔高度的4/5。

7.根据权利要求6所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述外层水管(86)、中层水管(87)和内层水管(88)均为内螺纹管或内微肋管，外层水管(86)、中层水管(87)和内层水管(88)的外表面应光滑。

8.根据权利要求7所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述冷剂/水干式换热器(4)、冷热水循环泵(5)、降膜式蓄能蒸发器(6)、不锈钢磁力泵(7)、蓄能罐(8)、水泵(9)和太阳能集热器(10)的外壁均贴有保温棉。

9.根据权利要求8所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述第一管路(11)、第二管路(12)、第三管路(13)、第四管路(14)、第五管路(15)、第六管路(16)、第七管路(17)、第八管路(18)、第九管路(19)、第十一管路(21)、第十二管路(22)、第十三管路(23)、第十六管路(26)、第十八管路(28)、第十九管路(29)、第二十管路(30)、第一三通(31)、第二三通(32)、第三三通(33)、第四三通(34)、第五三通(35)、第六三通(36)、第七三通(37)、第八三通(38)、第二十二管路(42)、第二十三管路(43)、第二十四管路(44)和第二十五管路(45)的外壁均贴有保温棉。

10.根据权利要求9所述一种流动相变蓄能的降膜蒸发式热泵机组，其特征在于：所述热泵机组还包括引射器(O1)、视镜(O2)、第一直通型阀门(O3)、第二直通型阀门(O4)、第十电磁阀(E10)、压缩机吸气管(SC)、冷凝器喷射口(CR)、第二十六管路(46)和第二十七管路(47)，所述引射器(O1)出口与压缩机吸气管(SC)的吸入端直接连接且喷射方向应与吸气方向相同，所述引射器(O1)出口管道应水平或向下，不应爬高，压缩机(1)的吸气端通过管路与降膜式蓄能蒸发器(6)的蒸汽出口(66)连接，降膜式蓄能蒸发器(6)的回油管(63)与第二十六管路(46)的输入端连接，第二十六管路(46)的输出端与引射器(O1)的引射口连接，第一直通型阀门(O3)和视镜(O2)依次安装在第二十六管路(46)的输入端和输出端上，冷凝器喷射口(CR)通过第二十七管路(47)与引射器(O1)的入口连接，第二直通型阀门(O4)和第十电磁阀(E10)依次安装在第二十七管路(47)的输入端和输出端上。