專利名稱：超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱水洗浴采暖系統(tǒng)，具體講是一種超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前熱水洗浴采暖使用較多的是燃?xì)鉄崴?、燃煤熱水器、電熱水器、空氣源熱泵、水源熱泵熱水器。用燃?xì)狻⑷济?、電熱水器使用電力、燃?xì)?、燃油等高品位能源加熱冷水用于洗浴采暖是極不合算的。如燃?xì)鉄崴饕驗(yàn)橛懈邷貜U氣排放、不完全燃燒、強(qiáng)制排煙及換熱效率方面的損失，實(shí)際的制熱系數(shù)僅為0. 5 0. 7 ；使用燃煤制熱其制熱系數(shù)只有0. 4， 而熱泵的制熱系數(shù)高達(dá)5. 6。因此在國(guó)外制取低溫?zé)崮?，以消耗電能或燃料化學(xué)能制熱的傳統(tǒng)方式正在逐步讓位給熱泵制熱方式。用空氣源熱泵以室外空氣作為熱源，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)較成熟等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)，已得到廣泛的應(yīng)用。但由于其制熱量的變化與建筑熱負(fù)荷的需求趨勢(shì)正好相反，而且在夏季高溫和冬季寒冷天氣時(shí)熱泵效率會(huì)大大降低，甚至無(wú)法工作，所以應(yīng)用條件受到一定限制。用水源熱泵以水為載體，可高效地利用量大面廣的地下水、工業(yè)廢水、污水等作為低位熱源，熱泵COP可達(dá)到4 5，但水源熱泵的應(yīng)用受到水源條件、水層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水資源使用政策以及能源結(jié)構(gòu)和價(jià)格等因素的限制。利用普通太陽(yáng)能洗浴采暖，節(jié)能明顯，但卻受到氣象與使用條件及制熱效率的限制，如陰天、弱光、少光和樓宇背光等條件的影響，太陽(yáng)輻照量很低時(shí)難以發(fā)揮太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述熱水洗浴采暖系統(tǒng)存在的問題與缺陷，特發(fā)明一種高效、無(wú)污染、不受氣象與使用條件限制的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)。超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)是將高效整體超導(dǎo)平板太陽(yáng)能集熱器與氣體壓縮機(jī)、換熱儲(chǔ)熱水箱、取暖器及自動(dòng)控制換向閥總成有機(jī)地結(jié)合在一起，利用熱超導(dǎo)和熱泵原理組成一對(duì)太陽(yáng)輻射能的快速收集，快速傳遞和快速熱交換，而獲得熱水實(shí)施洗浴采暖的系統(tǒng)。有太陽(yáng)時(shí)它不需要任何外加動(dòng)力可以高效地完成太陽(yáng)輻射能到熱能的快速轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存。在陰天、弱光、少光，太陽(yáng)輻照量很低時(shí)，自動(dòng)控制換向閥總成自動(dòng)啟動(dòng)，利用熱泵系統(tǒng)高效地完成太陽(yáng)輻射能到熱能的快速轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存。超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)由超導(dǎo)平板集熱器、換熱儲(chǔ)熱水箱、氣體壓縮機(jī)、自動(dòng)控制換向閥總成、取暖器、真空抽排氣閥、超導(dǎo)傳熱管、超導(dǎo)回流管八部分組成，其特征是超導(dǎo)平板集熱器裝配在換熱儲(chǔ)熱水箱的一側(cè)下部，超導(dǎo)傳熱管和超導(dǎo)回流管將換熱儲(chǔ)熱水箱中的超導(dǎo)換熱盤管與超導(dǎo)平板集熱器并聯(lián)連通在一起，真空抽排氣閥和自動(dòng)控制換向閥總成串接在超導(dǎo)傳熱管上，超導(dǎo)平板集熱器上聯(lián)集管——超導(dǎo)傳熱管——自動(dòng)控制換向閥總成——真空抽排氣閥——超導(dǎo)換熱盤管——超導(dǎo)回流管——超導(dǎo)平板集熱器下聯(lián)集管——集熱排管——上聯(lián)集管構(gòu)成一密封閉環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)呈真空超導(dǎo)態(tài)安裝在換熱儲(chǔ)熱水箱下部的氣體壓縮機(jī)通過兩根傳熱管串接在自動(dòng)控制換向閥總成上；換熱儲(chǔ)熱水箱 2的熱交換輸出盤管通過輸出管和循環(huán)泵與取暖器連接并與回流管構(gòu)成供熱采暖循環(huán)回路，在自動(dòng)控制換向閥總成的控制下給取暖器提供采暖熱媒為用戶供暖；；冷水由進(jìn)水管 35進(jìn)入換熱儲(chǔ)熱水箱2將洗浴熱水從換熱儲(chǔ)熱水箱2上部頂出供洗浴使用。所述的超導(dǎo)平板集熱器由相互平行排列的若干等長(zhǎng)集熱排管、焊接在集熱排管上的涂有選擇性吸收涂層的吸熱板、與若干集熱排管兩端聯(lián)通在一起的水平狀上聯(lián)集管和下聯(lián)集管構(gòu)成。上聯(lián)集管右端為盲端、左端開端與超導(dǎo)傳熱管連通，下聯(lián)集管右端為盲端，左端開端與超導(dǎo)回流管連通，在若干集熱排管內(nèi)邊裝有高效超導(dǎo)物質(zhì)，集熱排管背部和周邊裝有絕熱保溫層及外殼體，其上部裝有透光率高的透明蓋板。超導(dǎo)平板集熱器的作用是將太陽(yáng)輻射快速轉(zhuǎn)變成熱能，并將熱能通過超導(dǎo)傳熱管、自動(dòng)控制換向閥總成和超導(dǎo)換熱盤管快速高效地傳遞給換熱儲(chǔ)熱水箱中的水。所述的充裝在若干集熱排管內(nèi)邊的高效超導(dǎo)物質(zhì)為液態(tài)，或者固態(tài)，或者液固混合態(tài)，其液態(tài)的充液容量為超導(dǎo)平板集熱器、超導(dǎo)傳熱管、自動(dòng)控制換向閥總成、真空抽排氣閥、超導(dǎo)換熱盤管、超導(dǎo)回流管構(gòu)成的系統(tǒng)的總?cè)莘e的35% 40%，超導(dǎo)物質(zhì)受熱后可以產(chǎn)生汽化潛熱，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的熱能通過系統(tǒng)存入換熱儲(chǔ)熱水箱中的水中。所述的超導(dǎo)傳熱管是一金屬非直角彎曲管，一端與超導(dǎo)換熱盤管上端連通，另一端與超導(dǎo)平板集熱器的上聯(lián)集管連通，中間與真空抽排氣閥、自動(dòng)控制換向閥總成連通，內(nèi)部呈真空態(tài)，它可將超導(dǎo)平板集熱器吸收的太陽(yáng)能通過相變的高效超導(dǎo)物質(zhì)快速高效的傳遞給換熱儲(chǔ)熱水箱的超導(dǎo)換熱盤管。所述的超導(dǎo)回流管是一金屬?gòu)澢埽欢伺c超導(dǎo)換熱盤管下端連通，另一端與超導(dǎo)平板集熱器的下聯(lián)集管連通，中間與膨脹閥連通，內(nèi)部呈真空態(tài)。它可將超導(dǎo)換熱盤管中卸載的高效超導(dǎo)物質(zhì)回流到超導(dǎo)平板集熱器中。所述的安裝在超導(dǎo)傳熱管上的真空抽排氣閥由閥體、旋轉(zhuǎn)頂針、手柄及抽排氣口組成。真空抽排氣閥是為系統(tǒng)充裝高效超導(dǎo)物質(zhì)和延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命而設(shè)計(jì)的專用閥門，它的作用可將超導(dǎo)平板集熱器、超導(dǎo)傳熱管、自動(dòng)控制換向閥總成、真空抽排氣閥、超導(dǎo)換熱盤管、超導(dǎo)回流管、集熱排管、超導(dǎo)平板集熱器構(gòu)成的密封閉環(huán)系統(tǒng)的真空度達(dá)到 1. 3 X IO-3Pao所述的安裝在超導(dǎo)傳熱管上的自動(dòng)控制換向閥總成由四通換向閥、控制電路板、 三個(gè)傳感器及外殼體構(gòu)成，它的作用是在太陽(yáng)輻射好的情況下保障系統(tǒng)不需要任何外加動(dòng)力可以高效地完成太陽(yáng)輻射能到熱能的快速轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存；在陰天、弱光、少光，太陽(yáng)輻照量很低時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)氣體壓縮機(jī)，利用太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)高效地完成太陽(yáng)輻射能到熱能的快速轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存。所述的換熱儲(chǔ)熱水箱裝在超導(dǎo)平板集熱器的側(cè)上方，由外殼體、內(nèi)膽、裝在外殼體與內(nèi)膽之間的保溫材料、裝在內(nèi)膽中下部的超導(dǎo)換熱盤管、裝在內(nèi)膽中上部的熱交換輸出盤管、裝在其外殼體上的電加熱器、溫控器、電源線、鎂棒、水電隔離器、進(jìn)水口、出水口花灑、排污口及T/P閥構(gòu)成。換熱儲(chǔ)熱水箱可將超導(dǎo)平板集熱器收集來(lái)的太陽(yáng)能通過超導(dǎo)換熱盤管儲(chǔ)存在其內(nèi)部的水中，可將儲(chǔ)存的熱量通過熱交換輸出盤管輸出供采暖用，在晚間可以將低谷電以熱的形式存入水中，供次日使用。其外殼體上的電加熱器、溫控器、電源線、 鎂棒、水電隔離器、進(jìn)水口、出水口、排污口及T/P閥的構(gòu)造形式與作用原理與蓄熱式電熱水器基本相同。電加熱器在水箱儲(chǔ)熱量不足時(shí)，可以自動(dòng)啟動(dòng)給換熱儲(chǔ)熱水箱加溫。所述的換熱儲(chǔ)熱水箱可以臥式水平狀安裝在墻壁上，也可以立式狀安裝在墻壁上，也可以與超導(dǎo)平板集熱器組成一體實(shí)施落地式安裝。所述的氣體壓縮機(jī)安裝在換熱儲(chǔ)熱水箱的下部，由壓縮機(jī)、帶有散熱翅片的外殼、 傳熱管及傳感器構(gòu)成太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)。如遇到陰天、弱光、少光或處于樓宇背光的用戶太陽(yáng)輻照量很低難以發(fā)揮太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)時(shí)，自動(dòng)控制換向閥總成根據(jù)超導(dǎo)平板太陽(yáng)能集熱器內(nèi)的傳感器給出的低輻射信號(hào)通過傳感器觀啟動(dòng)氣體壓縮機(jī)，并將自動(dòng)控制換向閥總成的四通換向閥閥芯轉(zhuǎn)向，將超導(dǎo)平板太陽(yáng)能集熱器傳遞來(lái)的低溫潛熱氣體經(jīng)氣體壓縮機(jī)壓縮升溫傳遞到換熱儲(chǔ)熱水箱中，供用戶洗浴采暖使用。采用氣體壓縮機(jī)對(duì)太陽(yáng)能的低輻射熱再制熱，制熱系數(shù)可達(dá)4 5 (家用空氣源熱泵的性能系數(shù)一般在1. 5 3. 0之間)， 解決了陰天、弱光、少光和樓宇背光等條件下太陽(yáng)輻照量很低時(shí)難以發(fā)揮太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)的缺陷。經(jīng)測(cè)試，采用太陽(yáng)能熱泵制取熱水在太陽(yáng)輻射條件良的情況下，太陽(yáng)能熱泵往往可以獲得比空氣源熱泵更高的蒸發(fā)溫度，因而具有更高的性能系數(shù)，且供熱性能受室內(nèi)外氣溫下降的影響較小。與水源熱泵熱水器比較，克服了水源熱泵應(yīng)用受到水源條件、水層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水資源使用政策以及能源結(jié)構(gòu)和價(jià)格等因素的限制。太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)中，由于太陽(yáng)能無(wú)處不在、取之不盡，不受當(dāng)?shù)厮礂l件和地質(zhì)條件限制，而且對(duì)自然環(huán)境幾乎不造成影響，因此太陽(yáng)能熱泵的應(yīng)用范圍更加廣泛。太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)比燃?xì)鉄崴?、電熱水器更?jié)能。如太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)產(chǎn)生熱水的耗電量?jī)H為電輔助加熱太陽(yáng)能熱水器的M%，節(jié)能約50%。太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)與各種熱水裝置運(yùn)行耗能及費(fèi)用比較如下
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)由超導(dǎo)平板集熱器(1)、換熱儲(chǔ)熱水箱O)、 氣體壓縮機(jī)C3)、自動(dòng)控制換向閥總成(4)、取暖器( 、真空抽排氣閥(6)、超導(dǎo)傳熱管(7)、 超導(dǎo)回流管(8)八部分組成，其特征是超導(dǎo)平板集熱器(1)裝配在換熱儲(chǔ)熱水箱O)的一側(cè)下部，超導(dǎo)傳熱管(7)和超導(dǎo)回流管(8)將換熱儲(chǔ)熱水箱O)中的超導(dǎo)換熱盤管(9)與超導(dǎo)平板集熱器⑴并聯(lián)連通在一起，真空抽排氣閥(6)和自動(dòng)控制換向閥總成⑷串接在超導(dǎo)傳熱管(7)上，超導(dǎo)平板集熱器(1)上聯(lián)集管(10)——超導(dǎo)傳熱管(7)——自動(dòng)控制換向閥總成(4)——真空抽排氣閥(6)——超導(dǎo)換熱盤管(9)——超導(dǎo)回流管(8)——超導(dǎo)平板集熱器的下聯(lián)集管(11)——集熱排管(1 ——上聯(lián)集管(10)依次構(gòu)成一密封閉環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)呈真空超導(dǎo)態(tài)安裝在換熱儲(chǔ)熱水箱(2)下部的氣體壓縮機(jī)(3)通過兩根傳熱管 (41)串接在自動(dòng)控制換向閥總成(4)上，且與超導(dǎo)傳熱管(7)相通；換熱儲(chǔ)熱水箱O)的熱交換輸出盤管(14)通過輸出管0 和循環(huán)泵(1 與取暖器( 連接并與回流管G3) 構(gòu)成供熱采暖循環(huán)回路；冷水由進(jìn)水管(3 進(jìn)入換熱儲(chǔ)熱水箱O)，熱水從換熱儲(chǔ)熱水箱 (2)上部出水口花灑(36)頂出構(gòu)成洗浴熱水通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的超導(dǎo)平板集熱器(1)由相互平行排列的若干等長(zhǎng)集熱排管(1 、焊接在集熱排管(1 上的涂有選擇性吸收涂層(17)的吸熱板(18)、與若干集熱排管(1 兩端聯(lián)通在一起的水平狀上聯(lián)集管(10)和下聯(lián)集管(11)構(gòu)成；上聯(lián)集管(10)右端為盲端、左端開端與超導(dǎo)傳熱管(7) 連通，下聯(lián)集管(11)右端為盲端，左端開端與超導(dǎo)回流管(8)連通，在若干集熱排管(12) 內(nèi)邊裝有高效超導(dǎo)物質(zhì)(20)，集熱排管(1 背部和周邊裝有絕熱保溫層01)、(19)及外殼體(22)，其上部裝有透明蓋板03)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的充裝在若干集熱排管(1 內(nèi)邊的高效超導(dǎo)物質(zhì)00)為液態(tài)，或者固態(tài)，或者液固混合態(tài)，其液態(tài)的充液容量為超導(dǎo)平板集熱器(1)、超導(dǎo)傳熱管(7)、自動(dòng)控制換向閥總成G)、真空抽排氣閥(6)、超導(dǎo)換熱盤管(9)、超導(dǎo)回流管(8)構(gòu)成的系統(tǒng)的總?cè)莘e的35% 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的超導(dǎo)傳熱管(7)和超導(dǎo)回流管(8)均是金屬非直角彎曲管，超導(dǎo)傳熱管(7) —端與超導(dǎo)換熱盤管(9)上端連通，另一端與超導(dǎo)平板集熱器(1)的上聯(lián)集管(10)連通，中間與真空抽排氣閥(6)、自動(dòng)控制換向閥總成(4)連通，內(nèi)部呈真空態(tài)；超導(dǎo)回流管(8) —端與超導(dǎo)換熱盤管(9)下端連通，另一端與超導(dǎo)平板集熱器(1)的下聯(lián)集管(11)連通，中間與膨脹閥(16) 連通，內(nèi)部呈真空態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的安裝在超導(dǎo)傳熱管(7)上的真空抽排氣閥(6)由閥體、旋轉(zhuǎn)頂針、手柄及抽排氣口組成，與超導(dǎo)平板集熱器(1)、超導(dǎo)傳熱管(7)、自動(dòng)控制換向閥總成(4)、真空抽排氣閥(6)、超導(dǎo)換熱盤管(9)、超導(dǎo)回流管⑶、集熱排管(12)、超導(dǎo)平板集熱器⑴構(gòu)成的密封閉環(huán)真空系統(tǒng)的真空度為 1. 3 X IO-3Pa0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的安裝在超導(dǎo)傳熱管(7)上的自動(dòng)控制換向閥總成由四通換向閥(M)、控制電路板(25)、傳感器(26)、傳感器(27)、傳感器08)及外殼體構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的換熱儲(chǔ)熱水箱( 裝在超導(dǎo)平板集熱器(1)的側(cè)上方，由外殼體( )、內(nèi)膽(30)、裝在外殼體 (29)與內(nèi)膽(30)之間的保溫材料(31)、裝在內(nèi)膽(30)中下部的超導(dǎo)換熱盤管(9)、裝在內(nèi)膽(30)中上部的熱交換輸出盤管(14)、裝在其外殼體09)上的電加熱器、溫控器、電源線(32)、鎂棒(33)、水電隔離器(34)、進(jìn)水口(35)、出水口花灑(36)、排污口(37)及T/P閥 (38)構(gòu)成，其外殼體上的電加熱器、溫控器、電源線(32)、鎂棒(33)、水電隔離器(34)、進(jìn)水口(35)、出水口花灑(36)、排污口(37)及T/P閥(38)的構(gòu)造形式與蓄熱式電熱水器相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的氣體壓縮機(jī)C3)安裝在換熱儲(chǔ)熱水箱( 的下部，由壓縮機(jī)(39)、帶有散熱翅片(10)的外殼、傳熱管Gl)及傳感器08)構(gòu)成太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，其氣體壓縮機(jī)C3)的散熱翅片00)及外殼與換熱儲(chǔ)熱水箱O)中的水接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的裝在換熱儲(chǔ)熱水箱內(nèi)膽(30)中下部的超導(dǎo)換熱盤管(9)是一金屬熱交換器，其熱交換面積為超導(dǎo)平板集熱器吸熱板(18)面積的40% 60%，其上端與超導(dǎo)傳熱管(7)連接且連通，下端與超導(dǎo)回流管(8)連接且連通，超導(dǎo)換熱盤管(9)的上端和下端分別高于超導(dǎo)平板太陽(yáng)能集熱器的上聯(lián)集管(10)和下聯(lián)集管(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，其特征是所述的裝在換熱儲(chǔ)熱水箱內(nèi)膽(30)中上部的熱交換輸出盤管(14)是一金屬熱交換器，其熱交換面積為取暖器( 面積的40% 60%，其上端通過輸出管0 與取暖器( 連接且連通，下端與循環(huán)泵(15)、回流管連接且連通，取暖器系統(tǒng)中裝有熱媒導(dǎo)熱液04)。
專利摘要一種超導(dǎo)太陽(yáng)能熱泵熱水洗浴采暖系統(tǒng)，由高效整體超導(dǎo)平板太陽(yáng)能集熱器、氣體壓縮機(jī)、換熱儲(chǔ)熱水箱、取暖器及自動(dòng)控制換向閥總成組成，其特點(diǎn)是利用熱超導(dǎo)和熱泵有機(jī)結(jié)合制熱原理，實(shí)施對(duì)太陽(yáng)輻射能的快速收集，快速傳遞和快速熱交換，達(dá)到洗浴和采暖目的。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，熱轉(zhuǎn)換效率高，可滿足在不同環(huán)境和不同條件下用戶全天候洗浴和采暖要求。
文檔編號(hào)F24D11/02GK201944920SQ20112002170
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者田海金 申請(qǐng)人:田海金