本发明涉及热泵压缩系统，尤其涉及一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统及其工作方法。
背景技术：
1、热泵技术在人类社会的许多领域发挥着越来越重要的作用。当前热泵通常采用传统的蒸汽压缩循环技术，该技术所依赖的氢氟碳化物具有温室效应，并且该技术消耗了全球25％～30％的电力。因此有必要开发高效节能环保的新技术和新方法。
2、基于固体材料中外场诱导固态相变构建的固态热泵技术，因整个过程工质处于固态，无碳排放，且理论效率可达卡诺效率的70％而备受关注。与其他固态相变效应相比，压卡效应有着明显优势。一方面，压卡效应不具有系统选择性，另一方面，目前发现的塑晶材料的等温熵变较传统固态相变材料高出一个数量级，同时具有良好的压力敏感性和较小的热滞后。而基于压卡效应的固态热泵循环过程中，一方面压缩腔需要承受压力较大，为满足力学性能压缩腔往往具有较大壁厚，并且由于传统压缩腔多采用金属材质，导致产生的热量/冷量被压缩腔自身或者环境消耗；另一方面换热管道也需要承受压力较高，这对管道承压能力要求较高。如何更高效安全提取压卡材料产生的能量将直接影响整个热泵循环的能量效率。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统及其工作方法，通过采用由金属内胆和纤维缠绕层组成的双层结构替代传统纯金属结构，减小压缩腔的厚度，降低压缩腔自身的吸热/吸冷量和通过环境的能量耗散，最终显著提高系统的性能。
2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3、一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统，包括压缩模块、以及与压缩模块连接的取热循环系统和取冷循环系统；
4、所述压缩模块利用驱动器周期性运动对压缩腔内的压卡材料进行加载/卸载，制取热能/冷能；
5、所述取热循环系统通过换热流体将压卡材料加载产生的热量提取出来，通过高温换热器给用户供热；
6、所述取冷循环系统通过换热流体将压卡材料卸载产生的冷量提取出来，通过低温换热器给用户供冷。
7、优选地，所述压缩模块包括驱动器和压缩腔，所述驱动器设于压缩腔的上方；
8、所述压缩腔的外部由金属内胆和纤维缠绕层组成，所述纤维缠绕层设于金属内胆的外部；所述压缩腔的底部设有金属底座；
9、所述压缩腔的内部设有压卡材料和螺旋换热管道，所述驱动器用于周期性对压卡材料进行加载/卸载，所述螺旋换热管道利用换热流体提取压卡材料加载/卸载产生的热量/冷量。
10、通过采用上述技术方案：通过采用由金属内胆和纤维缠绕层组成的双层结构替代传统纯金属结构，使得该结构具有良好的力学性能，可使壁厚减小约30％，重量减小约40％，减小压缩腔的厚度，降低压缩腔自身的吸热/吸冷量和通过环境的能量耗散，最终显著提高系统的性能。此处的金属底座为非一体式底座，可以减少压缩腔在承受压力时的应力集中，还有利于压卡材料的装填和更换。
11、优选地，所述取热循环系统还包括四通换向阀、第一三通阀、高温储液箱、高温循环泵、高温换热器和第二三通阀；
12、所述螺旋换热管道的一端与四通换向阀的a1端连接，此时四通换向阀中a1端与a2端连通，四通换向阀的a3端与a4端封闭，所述四通换向阀的a2端与第一三通阀的b1端连接，所述第一三通阀的b3端与高温储液箱连接，所述高温储液箱与高温循环泵连接，所述高温循环泵与高温换热器连接，所述高温换热器与第二三通阀的c3端连接，所述第二三通阀的c1端与四通换向阀的a4端连接，所述四通换向阀中a4端与a3端连接，所述四通换向阀的a3端与螺旋换热管道的另一端连接；所述取热循环系统用于提取压卡材料加载时所产生的热量。
13、优选地，所述取冷循环系统还包括四通换向阀、第一三通阀、低温储液箱、低温循环泵、低温换热器和第二三通阀；
14、所述螺旋换热管道的一端与四通换向阀的a1端连接，此时四通换向阀中a1端与a4端连通，a2端与a3端封闭，所述四通换向阀的a4端与第二三通阀的c1端连接，所述第二三通阀的c2端与低温储液箱连接，所述低温储液箱与低温循环泵连接，所述低温循环泵与低温换热器连接，所述低温换热器与第一三通阀的b2端连接，所述第一三通阀的b1端与四通换向阀的a2端连接，所述四通换向阀中a2端与a3端连接，所述四通换向阀的a3端与螺旋换热管道的另一端连接；所述取冷循环系统用于提取压卡材料卸载时所产生的冷量。
15、优选地，所述压卡材料为碳硼烷、新戊二醇、碘化铵中的任意一种或几种组合；所述驱动器为线性电机驱动或液压驱动；所述金属内胆为高强度模具钢；所述纤维缠绕层为碳纤维或玻璃纤维。
16、通过采用上述技术方案：纤维缠绕层具有较低的导热系数，使得压缩腔自身的吸热/吸冷量降低约23.9％；同时，可以使通过环境的能量耗散降低约56％，从而显著提高压卡材料的制热/制冷量。
17、优选地，所述螺旋换热管道为记忆合金材质。
18、通过采用上述技术方案：此处螺旋换热管道采用记忆合金材质，具有良好的抗压性能，此外，在加载/卸载过程中，由于记忆合金所具有的弹卡效应会产生额外的制热/制冷量，进一步提升系统的性能。
19、本发明还提供了一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统的工作方法，包括：
20、取热循环过程：压缩腔被加载，压卡材料温度升高，换热流体通过螺旋换热管道吸收压卡材料热量，此时四通换向阀的a1端与a2端连接，第一三通阀的b1端与b3端连接，换热流体通过四通换向阀和第一三通阀进入高温储液箱，经过高温循环泵进入高温换热器，将热量供给用热侧；释热后的换热流体通过第二三通阀和四通换向阀回流到螺旋换热管道内；
21、取冷循环过程：压缩腔被卸载，压卡材料温度降低，换热流体通过螺旋换热管道吸收压卡材料冷量，此时四通换向阀的a1端与a4端连接，第二三通阀的c1端与c2端连接，换热流体通过四通换向阀和第二三通阀进入低温储液箱，经过低温循环泵进入低温换热器，将冷量供给用冷侧；释冷后的换热流体通过第一三通阀和四通换向阀回流到螺旋换热管道内。
22、通过采用上述技术方案：驱动器对压缩腔进行加载时，压卡材料受压产热，换热流体通过螺旋换热管道吸收压卡材料热量，此时四通换向阀a1端与a2端连接，第一三通阀的b1端与b3端连接，换热流体通过四通换向阀和第一三通阀进入高温储液箱，经过高温循环泵进入高温换热器，将热量供给用热侧；释热后的换热流体通过第二三通阀和四通换向阀回流到螺旋换热管道内；驱动器对压缩腔进行卸载时，压卡材料膨胀产冷，换热流体通过螺旋换热管道吸收压卡材料冷量，此时四通换向阀的a1端与a4端连接，第二三通阀的c1端与c2端连接，换热流体通过四通换向阀和第二三通阀进入低温储液箱，经过高温循环泵进入低温换热器，将冷量供给用冷侧；释冷后的换热流体通过第一三通阀和四通换向阀回流到螺旋换热管道内。
23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24、1、本发明通过优化压缩腔结构，利用纤维缠绕层良好的力学性能，与金属内胆组成双层结构，可以减小压缩腔壁厚和质量，可使壁厚减小约30％，重量减小约40％，减小压缩腔的厚度，降低压缩腔自身的吸热/吸冷量和通过环境的能量耗散，最终显著提高系统的性能。
25、2、本发明通过纤维缠绕层的低导热吸收的特点，实现降低压缩腔自身的吸热/吸冷量和通过环境的能量耗散，最终可以实现降低固态热泵系统的能量耗散。
26、3、本发明通过改变换热管道的材质和结构，利用记忆合金具有的弹卡效应，获得额外增加制热/制冷量，同时记忆合金也具有良好的力学性能，可以提高管道的抗炎能力。
1.一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统，其特征在于，包括压缩模块、以及与压缩模块连接的取热循环系统和取冷循环系统；
2.根据权利要求1所述的一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统，其特征在于，所述压缩模块包括驱动器(101)和压缩腔(102)，所述驱动器(101)设于压缩腔(102)的上方；
3.根据权利要求2所述的一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统，其特征在于，所述取热循环系统包括四通换向阀(201)、第一三通阀(301)、高温储液箱(302)、高温循环泵(303)、高温换热器(304)和第二三通阀(401)；
4.根据权利要求2所述的一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统，其特征在于，所述取冷循环系统包括四通换向阀(201)、第一三通阀(301)、低温储液箱(402)、低温循环泵(403)、低温换热器(404)和第二三通阀(401)；
5.根据权利要求2所述的一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统，其特征在于，所述压卡材料(102-1)为碳硼烷、新戊二醇、碘化铵中的任意一种或几种组合；所述驱动器(101)为线性电机驱动或液压驱动；所述金属内胆(102-3)为高强度模具钢；所述纤维缠绕层(102-4)为碳纤维或玻璃纤维。
6.根据权利要求2所述的一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统，其特征在于，所述螺旋换热管道(102-2)为记忆合金材质。
7.根据权利要求2-6任意一项所述的一种低能量耗散的固态热泵压缩腔系统的工作方法，其特征在于，包括：
