本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种新型相变蓄热制冷供热系统。
背景技术：
目前，热泵空调已经在人们的工作和生活中得到了广泛的应用，成为人们工作和生活中不可缺少的重要组成部分。
对于传统的热泵空调，其在夏季制冷时，由于冷凝器冷凝而散发的冷凝热直接向室外排放，不仅造成了冷凝热的直接白白浪费，而且造成了冷凝热对室外环境的热污染。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以在保留原有热泵空调具有的制冷和制热功能的同时，可靠、有效地利用热泵空调在制冷过程中排放的冷凝热，提高能源的利用率，减少用户的经济支出，同时避免冷凝热对室外环境形成的热污染。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种新型相变蓄热制冷供热系统，其可以有效解决现有热泵空调中的冷凝热浪费问题，可以在保留原有热泵空调具有的制冷和制热功能的同时，可靠、有效地利用热泵空调在制冷过程中排放的冷凝热，提高能源的利用率，减少用户的经济支出，同时避免冷凝热对室外环境形成的热污染，有利于增强用户的产品使用感受，进一步促进空调的广泛推广应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种新型相变蓄热制冷供热系统，包括压缩机、相变蓄热箱、风冷冷凝器、套管式蒸发器和直接蒸发空气冷却器，其中：
所述压缩机底部的制冷剂出口与相变蓄热箱左端的制冷剂进口相连通；
所述相变蓄热箱右端的制冷剂出口与所述风冷冷凝器左端的制冷剂进口相连通；
所述风冷冷凝器右端的制冷剂出口与所述套管式蒸发器右端的制冷剂进口相连通；
所述套管式蒸发器左端的制冷剂出口与所述直接蒸发空气冷却器右端的制冷剂进口相连通；
所述直接蒸发空气冷却器左端的制冷剂出口与所述压缩机顶部的制冷剂进口相连通。
其中，所述相变蓄热箱内设置有相变材料，所述相变材料内有制冷剂换热管和水换热管，所述制冷剂换热管和水换热管间隔设置，所述制冷剂换热管和水换热管外部被所述相变材料包裹；
所述相变蓄热箱左端的制冷剂进口和所述相变蓄热箱右端的制冷剂出口与所述制冷剂换热管相连通；
所述压缩机底部的制冷剂出口通过第一阀门与相变蓄热箱左端的制冷剂进口相连通；
所述相变蓄热箱右端的制冷剂出口依次通过第二阀门、第七阀门与所述风冷冷凝器左端的制冷剂进口相连通；
所述风冷冷凝器右端的制冷剂出口依次通过第八阀门、一个制冷剂流量计、一个电子膨胀阀、第九阀门与所述套管式蒸发器右端的制冷剂进口相连通；
所述套管式蒸发器左端的制冷剂出口依次通过第十阀门、第十一阀门与所述直接蒸发空气冷却器右端的制冷剂进口相连通。
其中，所述直接蒸发空气冷却器左端的制冷剂出口与所述压缩机顶部的制冷剂进口之间的连接管路上设置有一个感温包，所述感温包与所述电子膨胀阀之间通过信号线连接。
其中，所述第一阀门、相变蓄热箱和第二阀门组成第一支路；
所述第一支路的左右两端并联有第三阀门；
所述第七阀门、风冷冷凝器和第八阀门组成第二支路；
所述第二支路的左右两端并联有第四阀门；
所述第三阀门的右端和第四阀门的左端相连通。
其中，所述第九阀门、套管式蒸发器和第十阀门组成第三支路；
所述第三支路的左右两端并联有第六阀门；
所述第十一阀门、直接蒸发空气冷却器和第十二阀门组成第四支路；
所述第四支路的左右两端并联有第五阀门；
所述第五阀门的右端与所述第六阀门的左端相连通。
其中，所述相变蓄热箱顶部左右两端分别具有第一出水口和第一进水口，所述第一出水口和第一进水口与所述相变蓄热箱内的水换热管相连通；
所述相变蓄热箱顶部左端的第一出水口通过第一进水阀与一个热水箱相连通；
所述相变蓄热箱顶部右端的第一进水口通过第一出水阀与所述热水箱相连通；
所述热水箱内具有水换热管，所述热水箱的左端上下两侧分别具有与其内的水换热管相连通的出水口和进水口；
所述热水箱左端上侧的出水口与预设的热水用水管路相连通；
所述热水箱左端下侧的进水口与外部的自来水管道相连通。
其中，所述相变蓄热箱底部左右两端分别具有第二出水口和第二进水口，所述第二出水口和第二进水口与所述相变蓄热箱内的水换热管相连通；
所述相变蓄热箱底部左端的第二出水口通过第二出水阀与一个太阳能集热器右端上侧的第三进水口相连通；
所述相变蓄热箱底部右端的第二进水口通过第二进水阀与所述太阳能集热器右端下侧的第三出水口相连通。
其中，所述太阳能集热器内具有水换热管，所述太阳能集热器的底部左右两端具有第四出水口和第四进水口；
所述太阳能集热器底部左端的第四出水口通过第三出水阀与所述套管式蒸发器顶部左端的进水口相连通；
所述太阳能集热器底部右端的第四进水口与通过第三进水阀所述套管式蒸发器顶部右端的出水口相连通。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种新型相变蓄热制冷供热系统，其可以有效解决现有热泵空调中的冷凝热浪费问题，可以在保留原有热泵空调具有的制冷和制热功能的同时，可靠、有效地利用热泵空调在制冷过程中排放的冷凝热，提高能源的利用率，减少用户的经济支出，同时避免冷凝热对室外环境形成的热污染，有利于增强用户的产品使用感受，进一步促进空调的广泛推广应用，具有重大的生产实践意义。
此外，对于本发明提供的新型相变蓄热制冷供热系统，其还可以有效地利用太阳能，充分满足用户的供热和生活用水需求，显著减轻城市的热岛效应。
附图说明
图1为本发明提供的一种新型相变蓄热制冷供热系统的结构示意图；
图中，1为压缩机，2为相变蓄热箱，3为热水箱，4为风冷冷凝器，5为制冷剂流量计，6为电子膨胀阀，7为太阳能集热器，8为套管式蒸发器，9为直接蒸发空气冷却器，为感温包10；
101为第一阀门，102为第二阀门，103为第三阀门，104为第四阀门，105为第五阀门，106为第六阀门，107为第七阀门，108为第八阀门，109为第九阀门，110为第十阀门，111为第十一阀门，112为第十二阀门；
121为第一出水阀，122为第一进水阀，123为第二进水阀，124为第二出水阀，125为第二出水阀，126为第二进水阀。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种新型相变蓄热制冷供热系统，包括压缩机1、相变蓄热箱2、风冷冷凝器4、套管式蒸发器8和直接蒸发空气冷却器9，其中：
所述压缩机1底部的制冷剂出口通过第一阀门1与相变蓄热箱2左端的制冷剂进口相连通；
所述相变蓄热箱2右端的制冷剂出口依次通过第二阀门102、第七阀门107与所述风冷冷凝器4左端的制冷剂进口相连通；
所述风冷冷凝器4右端的制冷剂出口依次通过第八阀门108、一个制冷剂流量计5、一个电子膨胀阀6、第九阀门109与所述套管式蒸发器8右端的制冷剂进口相连通；
所述套管式蒸发器8左端的制冷剂出口依次通过第十阀门110、第十一阀门111与所述直接蒸发空气冷却器9右端的制冷剂进口相连通；
所述直接蒸发空气冷却器9左端的制冷剂出口与所述压缩机1顶部的制冷剂进口相连通。
在本发明中，具体实现上，所述直接蒸发空气冷却器9左端的制冷剂出口与所述压缩机1顶部的制冷剂进口之间的连接管路上设置有一个感温包10，所述感温包10与所述电子膨胀阀6之间通过信号线连接。
需要说明的是，所述电子膨胀阀6为热力膨胀阀。
在本发明中，具体实现上，所述第一阀门1、相变蓄热箱2和第二阀门102组成第一支路；
所述第一支路的左右两端并联有第三阀门103；
所述第七阀门107、风冷冷凝器4和第八阀门108组成第二支路；
所述第二支路的左右两端并联有第四阀门104；
所述第三阀门103的右端和第四阀门104的左端相连通。
在本发明中，具体实现上，所述第九阀门109、套管式蒸发器8和第十阀门110组成第三支路；
所述第三支路的左右两端并联有第六阀门106；
所述第十一阀门111、直接蒸发空气冷却器9和第十二阀门112组成第四支路；
所述第四支路的左右两端并联有第五阀门105；
所述第五阀门105的右端与所述第六阀门106的左端相连通。
在本发明中，具体实现上，所述相变蓄热箱2内设置有相变材料，所述相变材料内有制冷剂换热管和水换热管，所述制冷剂换热管和水换热管间隔设置，所述制冷剂换热管和水换热管外部被所述相变材料包裹。
在本发明中，需要说明的是，所述相变蓄热箱2内设的制冷剂换热管用于将高温高压的制冷剂与相变材料换热，在换热后，制冷剂在相变箱中冷凝，并能够将冷凝热蓄存在相变材料中，而相变蓄热箱2中的水换热管也将其内的水与相变材料进行换热，从而将相变材料中蓄存的热取出，用于生活热水的制取。
需要说明的是，相变材料(pcm，phasechangematerial)是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。所述相变材料例如可以为石蜡、醋酸和其他有机物。
在本发明中，具体实现上，所述相变蓄热箱2顶部左右两端分别具有第一出水口和第一进水口，所述第一出水口和第一进水口与所述相变蓄热箱2内的水换热管相连通；
所述相变蓄热箱2顶部左端的第一出水口通过第一进水阀122与一个热水箱3相连通；
所述相变蓄热箱2顶部右端的第一进水口通过第一出水阀121与所述热水箱3相连通；
所述热水箱3内具有水换热管，所述热水箱3的左端上下两侧分别具有与其内的水换热管相连通的出水口和进水口；
所述热水箱3左端上侧的出水口与预设的热水用水管路相连通(例如家庭中的生活热水管路)相连通；
所述热水箱3左端下侧的进水口与外部的自来水管道相连通。
在本发明中，具体实现上，所述相变蓄热箱2底部左右两端分别具有第二出水口和第二进水口，所述第二出水口和第二进水口与所述相变蓄热箱2内的水换热管相连通；
所述相变蓄热箱2底部左端的第二出水口通过第二出水阀124与一个太阳能集热器7右端上侧的第三进水口相连通；
所述相变蓄热箱2底部右端的第二进水口通过第二进水阀123与所述太阳能集热器7右端下侧的第三出水口相连通。
在本发明中，具体实现上，所述太阳能集热器7内具有水换热管，所述太阳能集热器7的底部左右两端具有第四出水口和第四进水口；
所述太阳能集热器7底部左端的第四出水口通过第三出水阀125与所述套管式蒸发器8顶部左端的进水口相连通；
所述太阳能集热器7底部右端的第四进水口与通过第三进水阀126所述套管式蒸发器8顶部右端的出水口相连通。
在本发明中，需要说明的是，所述压缩机1用于将来自直接蒸发空气冷却器9和套管式蒸发器8的低压的制冷剂气体压缩为高压的制冷剂气体，然后使得高压的制冷剂气体进入相变蓄热箱2和风冷冷凝器4中，这时候，制冷剂将自身的热量传递给相变蓄热箱2中的相变材料，当相变材料蓄热蓄满以后，制冷剂在风冷冷凝器4中将把热量传递给外部，制冷剂气体被冷却为高压的制冷剂液体，然后经热力膨胀阀6节流为低压的气液两相流体，然后制冷剂进入直接蒸发空气冷却器9和套管式蒸发器8，吸收外部的热量，从而实现蒸发成低压的制冷剂气体，最终达到对外部进行制冷的效果。对于本发明，热水箱3与相变蓄热箱2相连，利用水与相变蓄热材料进行热交换，能够用来制取热水。
还需要说明的是，对于本发明，所述套管式蒸发器8当冬季使用时，室外空气温度较低时，可以将太阳能集热器7中的热水输送到家里利用，从中吸收的热量可以用于制冷剂蒸发。当冬季太阳能辐射热足够强时，制取的热水也可以连接到相变蓄热箱2中蓄存起来。
在本发明中，需要说明的是，除了所述直接蒸发空气冷却器9置于室内，其余的部件置于室外。
需要说明的是，对于本发明，任意两个相互连通的部件之间是通过一段管路相连通，如图1所示。
需要说明的是，对于本发明，由于相变蓄热材料储能密度高、安全、经济且性能稳定，可以解决能源供应在时间与空间上不匹配的问题，对提高能源利用率有很高的研究意义和广阔的应用前景。热泵技术的节能和环保特点在诸多领域得到广泛应用，在制取生活热水方面的应用也在逐渐受到重视。冷凝废热也是一种清洁能源，而且在夏季其数值之巨大非常可观，对其加以利用来制取生活或供暖热水，既减弱了室外热污染问题，同时又在满足制冷需求的前提下获得了生活热水或者冬季供暖需求。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面结合各个阀门之间的相互切换而形成多个单独回路，来详细介绍本发明的具有的以下工作模式：
一、单独制冷模式。将第三阀门103、第六阀门106、第七阀门107、第八阀门108、第十一阀门111、第十二阀门112开启，第一阀门101、第二阀门102、第四阀门104、第五阀门105、第九阀门109、第十阀门110关闭。压缩机1排出的制冷剂气体通过第三阀门103进入风冷冷凝器4，经过风冷冷凝器4冷凝后，通过制冷剂流量计5，经电子膨胀阀6节流后通过第六阀门106和第十一阀门111经过直接蒸发空气冷却器9制冷，通过阀门112经感温包10回到压缩机1吸气口。此时相变蓄热箱2、热水箱3、太阳能集热器7和套管式蒸发器8不工作。
二、单独制热水模式。将第一阀门101、第二阀门102、第四阀门104、第五阀门105、第九阀门109、第十阀门110开启，第三阀门103、第六阀门106、第七阀门107、第八阀门108、第十一阀门111、第十二阀门112关闭。压缩机1排出的制冷剂气体通过第一阀门101进入相变蓄热箱2蓄热，通过第二阀门102、第四阀门104、制冷剂流量计5，经电子膨胀阀6节流后通过第九阀门109，经过套管式蒸发器8蒸发吸热后，通过第十阀门110、第五阀门105、感温包10回到压缩机1。
此时，风冷冷凝器4、直接蒸发空气冷却器9不工作，相变蓄热箱2通过制冷剂换热管将冷凝热蓄存，再通过水换热管将热量传递给热水箱3中的水，满足生活和供热热水需求。在此过程中，当相变蓄热箱2蓄热蓄满以后，关闭第一阀门101、第二阀门102、第四阀门104，开启第三阀门103、第七阀门107、第八阀门108，开启风冷冷凝器4，使压缩机1排出的制冷剂气体在风冷冷凝器4内冷凝，再通过第八阀门108、制冷剂流量计5，经电子膨胀阀6节流后通过第九阀门109，经过套管式蒸发器8蒸发吸热后，通过第十阀门110、第五阀门105、感温包10回到压缩机1。
在冬季工况时，太阳能集热器7可为套管式蒸发器8加热，可在较低温度下且太阳能资源不足时制取热水，满足制热水和供热的需求。
三、制冷兼制热水模式。将第一阀门101、第二阀门102、第四阀门104、第六阀门106、第十一阀门111、第十二阀门112开启，第三阀门103、第五阀门105、第七阀门107、第八阀门108、第九阀门109、第十阀门110关闭。压缩机1排出的制冷剂气体通过第一阀门101经相变蓄热箱2蓄热，通过第二阀门102、第四阀门104、制冷剂流量计5，经电子膨胀阀6节流后通过第六阀门106，通过第十一阀门111进入直接蒸发空气冷却器9，在直接蒸发空气冷却器9内蒸发制冷，通过第十二阀门112经感温包10回到压缩机1吸气口。
在此过程中，当相变蓄热箱2蓄热蓄满以后，关闭第一阀门101、第二阀门102、第四阀门104，开启第三阀门103、第七阀门107、第八阀门108，开启风冷冷凝器4，使压缩机1排出的制冷剂气体在风冷冷凝器4内冷凝，再通过第八阀门108、制冷剂流量计5，经电子膨胀阀6节流后通过第六阀门106，通过第十一阀门111进入直接蒸发空气冷却器9，在直接蒸发空气冷却器9内蒸发制冷，通过第十二阀门112经感温包10回到压缩机1吸气口。
四、直接太阳能取暖模式。当太阳能资源丰富时，在单独制热水模式下，可直接采用太阳能集热器7进行采暖加热生活用水，也可以通过水换热管将热量传递给相变蓄热箱2进行热量蓄存，进一步通过水换热管将热量传递给热水箱3，供生活热水使用。
需要说明的是，对于本发明，其本不仅可以实现空气源热泵冷凝热的利用，而且相变蓄热可将太阳能、冷凝热蓄存，用于用户在其他时段的供热及生活热水需求，可同时满足制冷和供热水的需求，例如可使提供的热水供地板采暖使用。在冬季供热水及供暖时，可改善风冷冷凝器的结霜状况。本发明还可以利用太阳能集热器，将低品位的热能加热，以供用户的采暖需求，在太阳能资源丰富时，甚至可直接采用太阳能集热器热水采暖，而不足部分由空气源热泵进行提供。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种新型相变蓄热制冷供热系统，其可以有效解决现有热泵空调中的冷凝热浪费问题，可以在保留原有热泵空调具有的制冷和制热功能的同时，可靠、有效地利用热泵空调在制冷过程中排放的冷凝热，提高能源的利用率，减少用户的经济支出，同时避免冷凝热对室外环境形成的热污染，有利于增强用户的产品使用感受，进一步促进空调的广泛推广应用，具有重大的生产实践意义。
此外，对于本发明提供的新型相变蓄热制冷供热系统，其还可以有效地利用太阳能，充分满足用户的供热和生活用水需求，显著减轻城市的热岛效应。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。