箱翅式低温蓄热换热器及含该换热器的热泵机组运行方法

摘要

箱翅式低温蓄热换热器及含该换热器的热泵机组运行方法，它涉及一种换热器及含该换热器的热泵机组运行方法。本发明为了解决现有蓄能型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、太阳能热利用存在矛盾、运行策略有待优化的问题。装置：换热本体两侧分别安装封头，封头内设有一个均流板，换热本体包括多组换热组件，多组换热组件依次安装。方法：本发明的热泵机组运行方法根据不同的条件有以下六种运行方法：空气源热泵制冷模式，太阳能蓄热模式、蓄热器供热模式、太阳能辅助蓄热器供热模式、空气源热泵制热模式和蓄热器除霜模式。本发明用于空调热泵系统节能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵机组及其运行方法，具体涉及一种箱翅式低温蓄热换热器及含该 换热器的热泵机组运行方法，属于热泵空调节能技术领域。

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。虽然出现了大量 结合不同领域技术的空气源热泵集成系统，然多数集成系统仍处于设想阶段，只将不同的 技术机械叠加，未能扬长避短，理性组合。集成太阳能、空气能和套管蓄能的多源热泵技 术综合利用了各种节能措施，实现了一台机器的全年多模式运行。但其缺点也是明显的： 1)套管型蓄能器金属耗量大、占用空间大；2)套管型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、热量双向利用的不均衡性(蓄能器容量按蓄 冷和蓄热要求设计差异大)；4)太阳能直接/间接热利用的集热设备和面积差异大；5) 套管型蓄能器单独供热的能效较难提高；6)套管型蓄能器联合空气源热泵供热的技术仍 未成熟、制热效率不稳定等。另外，伴随传统制冷剂的逐步淘汰，选择高效的新型环保制 冷剂也是需要考虑的问题。本发明的目的正是解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是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、 太阳能热利用存在矛盾、运行策略有待优化的问题。进而提供一种箱翅式低温蓄热换热器 及含该换热器的热泵机组运行方法。

本发明的技术方案是：

本发明的箱翅式低温蓄热换热器包括换热本体、制冷剂出口管、制冷剂入口管、太阳 能热水出口管、太阳能热水入口管、多个均流板和多个封头，换热本体的上部两侧和下部 两侧分别安装有一个封头，每个封头内设有一个均流板，制冷剂出口管与换热本体的上部 一侧的封头连接，制冷剂入口管与换热本体下部另一侧的封头连接，太阳能热水出口管与 换热本体的上部另一侧的封头连接，太阳能热水入口管与换热本体下部一侧的封头连接， 所述换热本体包括多组换热组件，多组换热组件依次安装，每组换热组件均包括换热通道、 两个封条、两个蓄热箱和两组导流板，两个蓄热箱分别安装在换热通道的上下两端，两个 封条分别安装在换热通道的左右两端，两组导流板分别安装在换热通道的前后两端，所述 两个蓄热箱中的每个蓄热箱均包括两个导热板、四个密封板和多个交叉肋片，两个导热板 上下设置，多个交叉肋片依次等距离固定排布在两个导热板之间，四个密封板围设在两个 导热板的四周，蓄热箱内的两个导热板、四个密封板和多个交叉肋片之间的空间为相变材 料填充空间，所述交叉肋片的高度为密封板高度的90％-96％，换热通道为方波换热通道 或交错方波换热通道。

所述封头与换热本体之间密封连接。

所述换热通道在使用时，能够作为制冷剂换热通道或太阳能热水换热通道，分别与导 流板密封连接，所述封条与换热通道及蓄热箱密封连接。

所述换热本体中的换热通道排布为：外侧布置太阳能热水通道，内侧布置制冷剂通道， 冷段总通道数较热段总通道数少1。

所述蓄热箱内的蓄热材料为有机定形相变蓄热粉末，这是一种以无机材料作为支撑形 成微孔并吸附石蜡的定形蓄热粉末，该材料的优点是相变过程无体积变化、无表观形态变 化、性能稳定、导热性能较好、蓄热密度较高。

所述换热通道的结构为交错通道，换热通道的方波波段宽度与高度相等。

所述太阳能热水与制冷剂流动方向一致。

本发明中含该换热器的热泵机组运行方法分为以下六种方法实现运行：

(1)空气源热泵制冷模式下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第四电磁阀，关闭第一电磁阀和第三电磁阀：

步骤二：系统制冷剂的循环：

制冷剂为R32，压缩机的排气进入电动四通换向阀的第一通，然后经电动四通换向阀 的第二通进入室外侧翅片管式空气换热器内，通过正向单向阀依次经过第四电磁阀、毛细 管和室内侧翅片管式空气换热器，再依次经过电动四通换向阀的第三通、第四通，最后依 次经过正向单向阀和气液分离器，回到压缩机；系统通过室内侧翅片管式空气换热器向用 户供冷，至此，机组完成空气源热泵制冷模式下的运行；

步骤三：当室外高温导致压缩机排气温度过高时的制冷：

开启第二电磁阀和第五电磁阀，此时一部分制冷剂在第四电磁阀前被旁通，制冷剂经 过第二电磁阀依次进入毛细管、闪发器和第五电磁阀经过蒸汽喷口喷入压缩机；系统通过 室内侧翅片管式空气换热器向用户供冷，至此，机组完成空气源热泵制冷模式下的运行。

(2)太阳能蓄热模式下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：压缩机停车，关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第 五电磁阀；

步骤二：太阳能热水循环泵运行，系统太阳能热水循环为：

太阳能热水循环泵驱动太阳能热水进入紧凑式低温蓄热器中的太阳能热水导流板，经 过太阳能热水换热通道，将部分低位太阳热能传递给蓄热箱内的有机相变蓄热粉末，再经 太阳能热水导流板引出后进入太阳能平板集热器中被再次加热，之后太阳能平板集热器中 的热水再次进入太阳能热水循环泵，完成一个太阳能热水循环；

步骤三：太阳能热水的低位热能被储存在紧凑式低温蓄热器中的蓄热箱内备用，机组 至此完成了太阳能蓄热模式下的运行。

(3)蓄热器供热模式下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第三电磁阀，关闭第一电磁阀和第四电磁阀；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂由压缩机的排气口依次经过电动四通换向阀的第一通和第三 通、室内侧翅片管式空气换热器、正向单向阀、第三电磁阀、电子膨胀阀及节流孔板，进 入紧凑式低温蓄热器的制冷剂导流板，通过制冷剂换热通道，将储存在蓄热箱内的低位热 能取出，再经制冷剂导流板流出紧凑式低温蓄热器，之后依次经过正向单向阀和气液分离 器，回到压缩机；系统通过室内侧翅片管式空气换热器向用户供热，至此，机组完成蓄热 器供热模式下的运行；

步骤三：当系统内制冷剂循环流量过低时，开启第二电磁阀和第五电磁阀，此时一部 分制冷剂在第三电磁阀前被旁通：制冷剂依次流过第二电磁阀、毛细管、闪发器及第五电 磁阀，经蒸汽喷口喷入压缩机；系统通过室内侧翅片管式空气换热器向用户供热，至此， 机组完成蓄热器供热模式下的运行。

(4)太阳能辅助蓄热器供热模式下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第三电磁阀，关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂通过压缩机进入电动四通换向阀的第一通和第三通，依次经过 室内侧翅片管式空气换热器、正向单向阀、第三电磁阀、电子膨胀阀及节流孔板进入紧凑 式低温蓄热器的制冷剂导流板，通过制冷剂换热通道，将储存在蓄热箱内的低位热能取出， 再经制冷剂导流板流出紧凑式低温蓄热器，最后依次经过正向单向阀及气液分离器回到压 缩机；系统通过室内侧翅片管式空气换热器向用户供热，至此完成一个制冷剂循环；

步骤三：太阳能热水循环过程为：

太阳能热水循环泵运行，太阳能热水由太阳能热水循环泵进入紧凑式低温蓄热器的太 阳能热水导流板，经过太阳能热水换热通道，将低位太阳热能传递给蓄热箱内的有机相变 蓄热粉末，再经太阳能热水导流板引出，回到太阳能平板集热器被再次加热，之后太阳能 平板集热器中的热水再次进入太阳能热水循环泵，完成一个太阳能热水循环；系统通过室 内侧翅片管式空气换热器向用户供热，同时在紧凑式低温蓄热器中的蓄热箱内储存低位热 能备用，至此，机组完成太阳能辅助蓄热器供热模式下的运行。

(5)空气源热泵制热模式下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第一电磁阀，关闭第三电磁阀和第四电磁阀；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂经压缩机的排气口进入电动四通换向阀的第一通，之后由电动 四通换向阀的第三通依次经过室内侧翅片管式空气换热器、正向单向阀、第一电磁阀、毛 细管及室外侧翅片管式空气换热器，最后经电动四通换向阀的第二通和第四通，依次流过 正向单向阀及气液分离器回到压缩机；系统通过室内侧翅片管式空气换热器向用户供热， 至此，机组完成空气源热泵制热模式下的运行；

步骤三：当系统内制冷剂循环流量过低时，开启第二电磁阀和第五电磁阀，此时一部 分制冷剂在电磁阀前被旁通：制冷剂依次经过第二电磁阀、毛细管、闪发器及第五电磁阀 经蒸汽喷口喷入压缩机；系统通过室内侧翅片管式空气换热器向用户供热，至此，机组完 成系统内制冷剂循环流量过低时的空气源热泵制热模式下的运行。

(6)蓄热器除霜模式下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第三电磁阀，关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂经过压缩机依次经过电动四通换向阀的第一通和第二通，之后 依次通过室外侧翅片管式空气换热器、正向单向阀、第三电磁阀、电子膨胀阀及节流孔板 进入紧凑式低温蓄热器的制冷剂导流板，通过制冷剂换热通道，将储存在蓄热箱内的低位 热能取出，再经制冷剂导流板流出紧凑式低温蓄热器，最后依次经过正向单向阀及气液分 离器回到压缩机；系统利用储存在紧凑式低温蓄热器中的低位热能除霜，至此，机组完成 蓄热器除霜模式下的运行。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、蓄能换热器的结构更合理。现有的蓄能型热泵中，蓄能换热器为套管式结构，其 缺点是金属耗材大、占用空间大、换热效率较难提升。本发明的低温蓄热器采用紧凑的板 翅式结构，最大程度地节省了金属耗量及占用空间；蓄热器中的错排通道、打孔导流板、 均流孔板、网状交叉肋片等细节设计有效提高了蓄热器内的换热效率；制冷剂与太阳能热 水同向流动的设计既保证了较高的换热效率，也保证了传热的稳定性；太阳能热水通道于 外侧布置，制冷剂通道于内侧布置，冷热段通道总数的均衡设计最大程度地降低了蓄热器 内的应力均方差。

2、明确了蓄能材料的选择原则。本发明选用的有机定形相变蓄热粉末，是一种以无 机材料作为支撑形成微孔并吸附石蜡的定形蓄热粉末，其优点是相变过程无体积变化、无 表观形态变化、性能稳定、导热性能较好、蓄热密度较高。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。

3、选用了新型高效环保制冷剂。本发明选用的制冷剂为R32，除环保特性外，其热 工性能比R410A好，能效约高5.3％、冷量约大12.7％；在相同冷量下R32的能效不管制 冷或制热工况均高于R410A，制冷额定负荷高10％，部分负荷高7％，制热额定负荷高 7％，部分负荷高5％。此外，R32的市场可获得性好，国内已有大量生产，不少氟化工企 业均有产品，无侵权风险，在价格上还有优势：R32的价格仅为R410A的30％。

4、优化了制冷剂流程。考虑R32制冷剂的自身特点及机组在高/低温或结霜环境下的 运行需要，在传统的蓄能型热泵系统流程基础上增设了蒸汽旁通，该设计可在高温制冷工 况下有效降低排气温度(同时冷量损失≤8％)，也可在制热工况下有效提升系统的制冷剂 循环流量，从而提升制热量(制热率可提升6％)。此外，低温蓄热器前电子膨胀阀与节 流孔板并联使用的设计保证了低温蓄热器的制冷剂供液量，增强了蓄热器内的热流密度。

5、精选了机组的运行模式与策略。现有的套管蓄能型集成热泵技术具备多种运行模 式，但很多模式仍未成熟，实际运行能效不稳定。本发明剔除了蓄热器联合空气源供热的 运行模式，增加了蓄热器除霜模式，更符合制热需要；剔除了蓄能器的蓄冷、供冷模式， 将蓄热材料的用量降至最低，使蓄热材料得到充分利用，避免了冷/热量双向利用的不均 衡；抛弃了太阳能直接热利用的设想，基于间接热利用匹配平板型集热器，经济实用、简 单方便、节省空间，也提高了太阳能的利用效率；室内侧换热器选用翅片管式空气换热器， 消除了二次换热损失，简单可靠。

6、本发明的基于紧凑型箱翅式低温蓄热换热器的热泵机组可以实现6种运行模式， 具体介绍如下：

1)本发明的空气源热泵制冷模式与常规热泵空调一致，只需将进入低温蓄热器的制 冷剂电磁阀关闭。

2)本发明的太阳能蓄热模式利用日间充足的太阳能生产低温热水(25～35℃)，通过 太阳能热水循环泵进入低温蓄热器内，蓄热箱内的定形蓄热粉末接受并储存太阳能热水的 部分能量，以备供热之用。

3)本发明的蓄热器供热模式利用储存在蓄热箱内的低位热能，经压缩机提升热能品 质后向用户供热。

4)本发明的太阳能辅助蓄热器供热模式在日间太阳能充足时一边集热一边供热，强 化了低温蓄热器内的传热效率，提升了制热能效。

5)本发明的蓄热器除霜模式利用太阳能蓄热模式或太阳能辅助蓄热器供热模式之后 的低位热能进行除霜，此时室外侧翅片管式空气换热器作为系统的冷凝器，但室外风机在 除霜全程中关闭。

附图说明

图1为本发明紧凑型箱翅式低温蓄热换热器的主视图；图2是图1的侧视图；图3 是图1的俯视图；图4为紧凑型箱翅式低温蓄热换热器中蓄热本体的结构示意图；图5 为紧凑型箱翅式低温蓄热换热器中蓄热箱的结构示意图；图6为紧凑型箱翅式低温蓄热换 热器中蓄热箱的展开图；图7是蓄热箱的侧视图；图8为蓄热箱中交叉肋片的主视图；图 9是图8的侧视图；图10是图8的俯视图；图11为紧凑型箱翅式低温蓄热换热器中换热 通道的结构示意图；图12为图11的主视图；图13为图11的侧视图；图14为图11的俯 视图；图15为紧凑型箱翅式低温蓄热换热器中换热通道与导流板的平面图；图16为紧凑 型箱翅式低温蓄热换热器中导流板的主视图；图17为图16的侧视图；图18为图16的俯 视图；图19为紧凑型箱翅式低温蓄热换热器中封头的主视图；图20是图19的侧视图； 图21的图19的俯视图；图22为封头中均流板的主视图；图23为图22的侧视图；图24 为图22的俯视图；图25为本发明的整体结构外部示意图；图26为本发明热泵机组运行 方法的原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图25说明本实施方式，本实施方式的箱翅式低温蓄热 换热器包括换热本体5、制冷剂出口管2、制冷剂入口管6、太阳能热水出口管3、太阳能 热水入口管7、多个均流板4和多个封头1，换热本体5的上部两侧和下部两侧分别安装有 一个封头1，每个封头1内设有一个均流板4，制冷剂出口管2与换热本体5的上部一侧的 封头1连接，制冷剂入口管6与换热本体5下部另一侧的封头1连接，太阳能热水出口管3 与换热本体5的上部另一侧的封头1连接，太阳能热水入口管7与换热本体5下部一侧的 封头1连接，所述换热本体5包括多组换热组件，多组换热组件依次安装，每组换热组件 均包括换热通道5-1、两个封条5-2、两个蓄热箱5-3和两组导流板5-4，两个蓄热箱5-3分 别安装在换热通道5-1的上下两端，两个封条5-2分别安装在换热通道5-1的左右两端，两 组导流板5-4分别安装在换热通道5-1的前后两端，所述两个蓄热箱5-3中的每个蓄热箱5-3 均包括两个导热板5-3-1、四个密封板5-3-2和多个交叉肋片5-3-3，两个导热板5-3-1上下 设置，多个交叉肋片5-3-3依次等距离固定排布在两个导热板5-3-1之间，四个密封板5-3-2 围设在两个导热板5-3-1的四周，蓄热箱5-3内的两个导热板5-3-1、四个密封板5-3-2和多 个交叉肋片5-3-3之间的空间为相变材料填充空间。

本实施方式的紧凑式低温蓄热器由硬铝制成，外贴保温棉，所述换热本体5中的换热 通道5-1排布为：外侧布置太阳能热水通道，内侧布置制冷剂通道，冷热段通道交替布置； 所述蓄热箱5-3内的蓄热材料为有机定形相变蓄热粉末，该材料在相变过程无体积变化、 无表观形态变化、性能稳定、导热性能较好、蓄热密度较高；同一蓄热箱5中的2块导热 板5-3-1应对正布置，且交叉肋片5-3-3向内等距交叉排布；所述换热通道5-1的结构为交 错方波通道，换热通道5-1的方波波段宽度与高度相等。

本实施例，低温相变材料的使用降低了太阳能集热器的出水温度要求(太阳能热水温 度可在25～35℃)，即使太阳能热水温度不高，相变材料亦能释放可观的相变潜热。按太 阳能热水温度为25℃设计，相变材料的相变温度范围宜在10～15℃。

结合图1至图3说明，紧凑型箱翅式低温蓄热换热器的工作方式为：1)太阳能蓄热 模式：压缩机停车；太阳能热水循环泵运行；太阳能热水的热能被储存在紧凑式低温蓄热 器中备用。2)蓄热器供热模式：所述紧凑型箱翅式低温蓄热换热器作为热泵系统中的蒸发 器，储存在蓄热箱5中的低位热能被压缩机提升后供给用户。3)太阳能辅助蓄热器供热模 式：所述紧凑型箱翅式低温蓄热换热器作为热泵系统中的蒸发器，储存在蓄热箱5中的低 位热能被压缩机提升后供给用户；同时太阳能热水循环泵运行，系统向用户供热的同时在 紧凑式低温蓄热器5储存低位热能备用，此时的蓄热箱作为制冷剂与太阳能热水之间的换 热缓冲区。4)蓄热器除霜模式：所述紧凑型箱翅式低温蓄热换热器5作为热泵系统中的蒸 发器，利用储存在紧凑式低温蓄热器5中的低位热能除霜。

本实施例，蓄热材料应为以无机材料作为支撑形成微孔并吸附有机相变材料的定形蓄 热粉末，其相变过程应无体积变化、无表观形态变化、性能稳定、导热性能较好、蓄热密 度较高；推荐采用杭州鲁尔能源科技有限公司销售的德国RUBITHERM原产PX系列高效 相变储能材料，相变温度范围宜为10～15℃；该系列材料形态稳定，常温下也为粉末状， 可直接填充。

具体实施方式二：结合图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实 施方式的交叉肋片5-3-3的高度为密封板5-3-2高度的90％-96％。如此设置，当导热版5-3-1 上不设交叉肋片时，蓄热箱5-3的综合导热系数只相当于此时的20％～30％；当交叉肋片 5-3-3的高度为密封板5-3-2高度的50％时，蓄热箱5-3的综合导热系数相当于此时的 40％～60％；并且随着交叉肋片5-3-3高度的增加，蓄热箱5-3的综合导热系数呈现上升 趋势，当交叉肋片5-3-3高度为密封板5-3-2高度的96％以上时，蓄热箱5-3的综合导热 系数随交叉肋片5-3-3高度增加的效果不再明显。其它组成和连接关系与具体实施方式一 相同。

具体实施方式三：结合图19、图20、图21、图22、图23和图24说明本实施方式， 本实施方式的均流板4的高度为封头1高度的一半。如此设置，与无均流板封头相比，物 流分配不均匀系数由原始封头的1.21左右下降至0.20左右。其它组成和连接关系与具体 实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图11、图12、图13、图14和图15说明本实施方式，本实施 方式的换热通道5-1为方波换热通道或交错方波换热通道5-1-1。如此设置，在换热通道 5-1内，制冷剂呈两相流动，由于纵向和横向物流分配不均匀，传统的直通型流动通道内 物流分配不均匀的情况最严重：有的过热“蒸干”，有的满液流出；一方面，在流动过程 中，交错方波通道结构允许物流随时进行均衡，确保换热均匀，避免液相在通道内的喘振； 另一方面，翅片的连续交错不断地被破坏边界层，两相流在上游产生的尾涡对下游翅片的 传热起了激励作用，热流密度可增加50％以上。其它组成和连接关系与具体实施方式一、 二、三相同。

具体实施方式五：结合图8说明本实施方式，本实施方式的多个交叉肋片5-3-3包括 网状肋5-3-3-1和肋基5-3-3-2，网状肋5-3-3-1固定安装在肋基5-3-3-2的上端，肋基5-3-3-2 的高度占交叉肋片5-3-3高度的1/8～1/10。如此设置，网状肋的结构在节省肋面空间的前 提下最大限度地增加了有效传热面积，依据传热学与拓扑学原理，在上述肋基比例下，与 传统直肋相比，传热面积有效增加60％以上，加强了蓄热材料与导热板5-3-1之间的传热 热流。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图15、图16、图17和图18说明本实施方式，本实施方式的 导流板5-4上开有多个导流圆孔5-4-1，导流圆孔5-4-1直径为导流板5-4高度的1/2～5/8， 导流板5-4的导流角度为30°～60°，以45°为最优。如此设置，目前在工业设计中普遍使 用的导流角度为90°，物流横向分配极不均匀，当选用45°的导流角时，进入换热通道5-1 内的最大流速与最小流速之比从2.2以上下降至1.2～1.3；当导流角度在30°～60°之间时， 不会引起两相流阻力特性的明显改变。另一方面，导流板5-4开孔率愈高，分配效果愈好。 其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图22、图23和图24说明本实施方式，本实施方式的均流板4 上开设多个均流孔4-1。如此设置，图示的均流板开孔方式为等直径交错开孔，相比多孔 径的疏密排布设计更具通用性，在物流分配效果上，与无均流板封头相比，物流分配不均 匀系数降低了一个数量级，与错排多孔径疏密排布型均流板封头相比，物流分配不均匀系 数下降了50％，压力损失降低了4％。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、 四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的蓄热箱5-3内的两 个导热板5-3-1、四个密封板5-3-2和多个交叉肋片5-3-3之间的相变材料填充空间填充有 机定形相变蓄热粉末。如此设置，多个交叉肋片5-3-3的存在，增大了定形蓄热粉末与导 热板5-3-1之间的传热面积，保证换热均匀；定形蓄热粉末的应用避免了加设膨胀容器的 麻烦，也解决了有机蓄热材料与密封橡胶相溶的问题；箱式空间的设计有效减少了套管式 蓄能换热器的占地空间。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或 七相同。

具体实施方式九：结合图26说明本实施方式，本实施方式的空气源热泵制冷模式下 的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第四电磁阀E4，关闭第一电磁阀E1和第三电磁阀E3：

步骤二：系统制冷剂的循环：

制冷剂为R32，压缩机20的排气进入电动四通换向阀21的第一通，然后经电动四通 换向阀21的第二通进入室外侧翅片管式空气换热器22内，通过正向单向阀23依次经过 第四电磁阀E4、毛细管24和室内侧翅片管式空气换热器25，再依次经过电动四通换向 阀21的第三通、第四通，最后依次经过正向单向阀23和气液分离器26，回到压缩机20； 系统通过室内侧翅片管式空气换热器25向用户供冷，至此，机组完成空气源热泵制冷模 式下的运行；

步骤三：当室外高温导致压缩机排气温度过高时的制冷：

开启第二电磁阀E2和第五电磁阀E5，此时一部分制冷剂在第四电磁阀E4前被旁通， 制冷剂经过第二电磁阀E2依次进入毛细管24、闪发器27和第五电磁阀E5经过蒸汽喷口 28喷入压缩机20；系统通过室内侧翅片管式空气换热器25向用户供冷，至此，机组完成 空气源热泵制冷模式下的运行。

如此设置，保证了空气源热泵机组在室外温度为20～35℃范围内能高效运行，在室 外气温高于35℃后，尤其是在40～43℃范围内，可以通过喷蒸汽冷却的方式有效降低 压缩机排气温度，实验证明，在室外气温为43℃的条件下，压缩机排气温度超过100℃ 时，进行喷蒸汽冷却，喷蒸汽时间30s左右，排气温度下降了15℃，制冷量损失5％以下。 其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图26说明本实施方式，本实施方式的太阳能蓄热模式下的运 行方法通过以下步骤实现：

步骤一：压缩机20停车，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和第五电磁阀E5；

步骤二：太阳能热水循环泵29运行，系统太阳能热水循环为：

太阳能热水循环泵29驱动太阳能热水进入紧凑式低温蓄热器33中的太阳能热水导流 板5-4，经过太阳能热水换热通道，将部分低位太阳热能传递给蓄热箱内的有机相变蓄热 粉末，再经太阳能热水导流板5-4引出后进入太阳能平板集热器32中被再次加热，之后 太阳能平板集热器32中的热水再次进入太阳能热水循环泵29，完成一个太阳能热水循环；

步骤三：太阳能热水的低位热能被储存在紧凑式低温蓄热器33中的蓄热箱5-3内备 用，机组至此完成了太阳能蓄热模式下的运行。

如此设置，实验证明，在太阳能热水温度为25℃，单通道流量为0.009kg/s的条件下， 蓄热材料由2℃加热到24℃仅需10min。其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十一：结合图26说明本实施方式，本实施方式的蓄热器供热模式下的 运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第三电磁阀E3，关闭第一电磁阀E1和第四电磁阀E4；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂由压缩机20的排气口依次经过电动四通换向阀21的第一通和 第三通、室内侧翅片管式空气换热器25、正向单向阀23、第三电磁阀E3、电子膨胀阀 30及节流孔板31，进入紧凑式低温蓄热器33的制冷剂导流板5-4，通过制冷剂换热通道， 将储存在蓄热箱5-3内的低位热能取出，再经制冷剂导流板5-4流出紧凑式低温蓄热器33， 之后依次经过正向单向阀23和气液分离器26，回到压缩机20；系统通过室内侧翅片管式 空气换热器25向用户供热，至此，机组完成蓄热器供热模式下的运行；

步骤三：当系统内制冷剂循环流量过低时，开启第二电磁阀E2和第五电磁阀E5，此 时一部分制冷剂在第三电磁阀E3前被旁通：制冷剂依次流过第二电磁阀E2、毛细管24、 闪发器27及第五电磁阀E5，经蒸汽喷口28喷入压缩机20；系统通过室内侧翅片管式空 气换热器25向用户供热，至此，机组完成蓄热器供热模式下的运行。

如此设置，采用蓄热器供热，供热性能稳定且与室外气象条件无关，实验证明蓄热器 供热的周期平均COP可达2.8，较同条件下空气源热泵低温制热的COP高33.3％。其它 组成和连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十二：结合图26说明本实施方式，本实施方式的太阳能辅助蓄热器供 热模式下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：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 和第五电磁阀E5；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂通过压缩机20进入电动四通换向阀21的第一通和第三通，依 次经过室内侧翅片管式空气换热器25、正向单向阀23、第三电磁阀E3、电子膨胀阀30 及节流孔板31进入紧凑式低温蓄热器33的制冷剂导流板5-4，通过制冷剂换热通道，将 储存在蓄热箱5-3内的低位热能取出，再经制冷剂导流板5-4流出紧凑式低温蓄热器33， 最后依次经过正向单向阀23及气液分离器26回到压缩机20；系统通过室内侧翅片管式 空气换热器25向用户供热，至此完成一个制冷剂循环；

步骤三：太阳能热水循环过程为：

太阳能热水循环泵29运行，太阳能热水由太阳能热水循环泵29进入紧凑式低温蓄热 器33的太阳能热水导流板5-4，经过太阳能热水换热通道，将低位太阳热能传递给蓄热 箱5-3内的有机相变蓄热粉末，再经太阳能热水导流板5-4引出，回到太阳能平板集热器 32被再次加热，之后太阳能平板集热器32中的热水再次进入太阳能热水循环泵29，完成 一个太阳能热水循环；系统通过室内侧翅片管式空气换热器25向用户供热，同时在紧凑 式低温蓄热器33中的蓄热箱5-3内储存低位热能备用，至此，机组完成太阳能辅助蓄热 器供热模式下的运行。

如此设置，实验证明，在太阳能热水温度为25℃，单通道流量为0.009kg/s的条件下， 太阳能辅助蓄热器供热的COP可达3.9以上，较同条件下空气源热泵制热的COP高86％。 其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十三：结合图26说明本实施方式，本实施方式的空气源热泵制热模式 下的运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：开启第一电磁阀E1，关闭第三电磁阀E3和第四电磁阀E4；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂经压缩机20的排气口进入电动四通换向阀21的第一通，之后 由电动四通换向阀21的第三通依次经过室内侧翅片管式空气换热器25、正向单向阀23、 第一电磁阀E1、毛细管24及室外侧翅片管式空气换热器22，最后经电动四通换向阀21 的第二通和第四通，依次流过正向单向阀23及气液分离器26回到压缩机20；系统通过 室内侧翅片管式空气换热器25向用户供热，至此，机组完成空气源热泵制热模式下的运 行；

步骤三：当系统内制冷剂循环流量过低时，开启第二电磁阀E2和第五电磁阀E5，此 时一部分制冷剂在电磁阀E1前被旁通：制冷剂依次经过第二电磁阀E2、毛细管24、闪 发器27及第五电磁阀E5经蒸汽喷口28喷入压缩机20；系统通过室内侧翅片管式空气换 热器25向用户供热，至此，机组完成系统内制冷剂循环流量过低时的空气源热泵制热模 式下的运行。

如此设置，实验证明，当室外气温在6～15℃范围内，空气源热泵制热能效很高； 当室外气温低于6℃后，空气源热泵制热能效随室外气温下降明显，当压缩机蒸发压力 低于0.7MPa时，进行喷蒸汽增焓，喷蒸汽时长45s左右，制热率提高4％，制热COP变 化不明显。其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十四：结合图26说明本实施方式，本实施方式的蓄热器除霜模式下的 运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：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 和第五电磁阀E5；

步骤二：系统制冷剂循环为：

制冷剂为R32，制冷剂经过压缩机20依次经过电动四通换向阀21的第一通和第二通， 之后依次通过室外侧翅片管式空气换热器22、正向单向阀23、第三电磁阀E3、电子膨胀 阀30及节流孔板31进入紧凑式低温蓄热器33的制冷剂导流板5-4，通过制冷剂换热通 道，将储存在蓄热箱5-3内的低位热能取出，再经制冷剂导流板5-4流出紧凑式低温蓄热 器33，最后依次经过正向单向阀23及气液分离器26回到压缩机20；系统利用储存在紧 凑式低温蓄热器33中的低位热能除霜，至此，机组完成蓄热器除霜模式下的运行。

如此设置，实验证明，采用蓄热器除霜比传统逆循环除霜的除霜时间减少60％，压 缩机输入功率降低48.1％，制热率提升10％，制热COP提升50％。其它组成和连接关系 与具体实施方式八相同。

本申请中紧凑式低温蓄热器33、气液分离器26及闪发器27的外壁均贴保温棉，太 阳能平板集热器32、太阳能热水循环泵29及紧凑式低温蓄热器33之间的太阳能热水管 道外壁贴保温棉，紧凑式低温蓄热器33与连接节流孔板31及电子膨胀阀30之间的管道 外壁贴保温棉，紧凑式低温蓄热器33与气液分离器26入口之间的管道外壁、气液分离器 26出口与压缩机20吸气口之间的管道外壁均贴保温棉，第一电磁阀E1后的毛细管24与 室外侧翅片管式空气换热器22之间的管道外壁、室外侧翅片管式空气换热器22与电动四 通换向阀21第二通之间的管道外壁、电动四通换向阀21第四通与气液分离器26入口之 间的管道外壁均贴保温棉，第四电磁阀E4后的毛细管24与室内侧翅片管式空气换热器 25之间的管道外壁、室内侧翅片管式空气换热器25与电动四通换向阀21第三通之间的 管道外壁均贴保温棉，第二电磁阀E2后的毛细管24与闪发器27入口之间的管道外壁、 闪发器27出口与压缩机20的蒸汽喷口28之间的管道外壁均贴保温棉。

低温相变蓄热材料的使用降低了太阳能平板集热器的出水温度要求(太阳能热水温度 可在25～35℃)，即使太阳能热水温度不高，相变材料亦能释放可观的相变潜热。按太 阳能热水温度为25℃设计，相变材料的相变温度范围宜在10～15℃。

相变材料应为以无机材料作为支撑形成微孔并吸附有机相变材料的定形蓄热粉末，其 相变过程应无体积变化、无表观形态变化、性能稳定、导热性能较好、蓄热密度较高；可 采用杭州鲁尔能源科技有限公司销售的德国RUBITHERM原产PX系列高效相变储能材 料，相变温度范围宜为10～15℃；该系列材料形态稳定，常温下也为粉末状，可直接填 充。

本申请的具体实施方式九至具体实施方式十四中出现的低温蓄热换热器为图26中的 附图标记为33。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员 还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据 本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。