文档介绍：相变蓄热技术在热泵中的应用
汪南，杨硕，朱冬生
(华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广州，510640)
摘要：本文综述了蓄热技术的研究进展及其在热泵中的应用，并重点介绍了一种相变蓄热式热泵热水器，最后对这源热泵、水源热泵、空气源热泵等几种形式，，即通过高温的制 冷剂来加热水到一定的温度来提供热水。热泵热水器被认为是继燃气热水器、电热水器、太阳能热水器之后的第四种热水器，其工作原理如图1所示。
热泵热水器由压缩机、蒸发器、加热器（冷凝器）、膨胀阀、热水循环泵、储水罐和控制器这几部分组成。制冷剂蒸进人到压缩机后，被压缩成高温高压 的蒸气，进入到冷凝器，将热量传递给储水罐里的水，使水升温，冷凝器内的工质蒸气变成液体，经膨胀阀成为低压液体，进人到蒸发器，吸收空气中 的热量，变成低压蒸气，再进人到压缩机，完成一个循环。假设压缩机所做的功来源厂电能）,则冷凝器向水释放的热量为 Q2,它们之间的关系式为：
Q2 =Q1+W
能效比 COP= Q2 /W>1
从上面的分析可以看出热泵热水器的加热量要大于所消耗的电能，C 0 P值一般都在3以上，可见其节能效果是很明显的。
由于热泵成本构架原因（含有空调的整个热泵系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器等关键部件，义要加上一个储水罐以及需要填充工质等，输入功率大， 制造成本较高），决定价格必然较高，新产品市场启动难度不小，普及推广极其困难。热泵热水器打开市场，消费者的节能环保观念普及是一个方面，而 安装尺寸与占用空间同样是人们到底是选择燃气热水器、电热水器还是选择热泵热水器所需要考虑的问题。我国的居民住宅以单元房为主，面积有限， 不便于室内安装一个体积尺寸庞大的热泵热水器的立式储水罐。因此热泵热水器的发展遇到了很多的问题。
华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室朱冬生教授课题组在深入研究了热泵热水器和蓄热技术的基础上，提出把两种技术的优势结合起来， 提出了相变蓄热式热泵热水器的设想，并申请了专利［14］。材料采用石蜡，相变温度在60度左右。本课题研究的高效相变蓄热热泵热水器不但继承了常 规热泵热水器节能和能使用低谷廉价电力的优点，还克服常规热泵热水器的问题与不足。由于可以较大程度减小压缩机的功率与尺寸，从而可以大幅度 减少热泵热水器的成本和销售价格；用与冷凝器结合在一起质量轻、体积小、可灵活布置的相变蓄热箱替代了常规热泵热水器体积庞大的立式储水箱， 甚至可以在房屋装修时将相变蓄热箱置于墙体内，非常适合于国内单元式住宅安装。
图2相变蓄热式热泉热水器的工作原理图
图2为相变蓄热式热泵热水器的工作原理图，它由蒸发器、压缩机、储能系统和膨胀阀组成，储能系统内又由相变材料石蜡、储能换热板、取热换热板 及翅片组成，储能换热板与取热换热板交错布置，板与板之间由翅片连接，翅片之间则由石蜡充满。相变蓄热式热泵热水器工作时分为两个阶段。
储能阶段：关闭进、出水阀门，利用压缩机排出的高温高压工质与相变储能材料石蜡通过储能换热板进行热量交换，热泵工作产生的热量以显热和相变 潜热的形式储存于石蜡之中。
放热阶段：打开进