專利名稱：光輻射供熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光輻射供熱裝置，特別是一種向建筑物集中供暖供熱水的加熱裝置。
目前，為建筑物集中供暖供熱水的加熱裝置，多采用以燃煤或燃油為能量來源的鍋爐，此種鍋爐沿用了幾個世紀，盡管經(jīng)過多次改進，但仍未擺脫燃煤或燃油所代來的種種弊端。如燃料的運輸、儲存、燃燒時對環(huán)境的污染、爐渣的排放等，另外燒鍋爐時除去工作勞累，勞動條件艱苦外，對操作者還要有嚴格的技術要求，因為安全問題是供暖供熱水系統(tǒng)中的一個重大問題，稍有疏忽便有釀成大禍的危險，還有建造鍋爐房不但要耗去大量的人力、物力、財力、還要占用很多寶貴的建筑面積。
散在于用戶中的電取暖器、電熱水器、空調(diào)器等又因其熱效率低、耗電量大、價格較高，不便于集中管理等原因，還無法普及。
本實用新型的目的是要提供一種以電為能源的光輻射加熱裝置，它能克服燃煤，燃油鍋爐工作時的種種弊端，又比電取暖器、電熱水器、空調(diào)器等大為節(jié)能且便于集中管理。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該供熱裝置是利用光輻射的原理，通過發(fā)光元件將電能轉換為光能，再經(jīng)特制的反射器將光能高密度地聚集到一個特定的場區(qū)，由這樣若干個光源及反射體聚集起來的光能形成了一個高能量場，置于這個高能量場中的熱交換器、吸收了光能再轉換為熱能，水經(jīng)過熱交換器時被加熱，再經(jīng)供暖供熱水管道輸送到各用戶，最后回水及補充水再回到該加熱裝置，繼續(xù)被加熱，形成一個循環(huán)。
一種光輻射供熱裝置，由光輻射加熱器，熱交換器和控制柜組成，其特征在于所述的光輻射加熱器由電光源及反射器構成，所述的電光源是一支鹵鎢燈，電光源由燈管支架(4)和固定螺釘(5)安裝在端板(6)上，所述的反射器是一種截面為拋物線形反射體(10)，該反射體(10)有一反射體空腔(16)，空腔(16)兩端板(6)上安裝有冷卻水進出水咀(1)，電光源由安裝在反射體兩端板(6)的支架(4)固定在反射體拋物線曲面(10A)焦點位置上，將n(n≥1)個所述反射器按一定結構組合起來便構成光輻射加熱器裝置，置于這個裝置中的熱交換器中的管(18)由管束兩端的熱交換器管束法蘭盤(23)固定，回水管(29)由水管法蘭盤(21)與換熱器管束法蘭盤相接，回水進入換熱器管束(18)。所述的電光源是在一支石英燈管(9)內(nèi)安置有燈絲(7)，燈絲(7)由燈絲支撐環(huán)(8)支撐，電光源兩端用陶瓷燈角(3)將導線(2)裸線部分包封。n(n≥1)個反射器按圓筒形結構排列。n(n≥1)個反射器按平面結構排列。
該裝置由以下三部分組成1.光輻射加熱器，2.熱交換器，3.控制柜，以下分別加以說明。
1.光輻射加熱器光輻射加熱器是本實用新型的重要組成部分，它由電光源部件及反射器部件構成。
電光源部件主要包括鹵鎢燈及該燈的支架部件及導電線路，該燈接通電源后可發(fā)出色溫為2800°～3000°K光通量為40000Lm的強光，其工作壽命可達3000小時以上。
反射器部件，主要包括反射體和水循環(huán)系統(tǒng)，反射體是以純鋁經(jīng)擠壓工藝成型，其截面為拋物線形，其反射部分即拋物線曲面經(jīng)拋光加工成鏡面，為防止工作時溫度過高損壞反射體及鏡面該反射體內(nèi)有一空腔，循環(huán)水經(jīng)過水管及空腔兩端的通水咀起冷卻作用。
鹵鎢燈由安裝在反射體兩端板上的支架固定在反射體拋物線曲面焦點的位置上，接通電源后，鹵鎢燈發(fā)出的強光被聚集為平行光束反射出去。
由這樣若干個反射器按一定的位置組合起來，(平面排列或成園筒形排列，反射光高密度地聚集起來，形成一個能量場，熱交換器即置放在這個能量場中，它吸收了光能而轉變成熱能，其溫度可達1250℃以上，水經(jīng)過熱交換器時被加熱，經(jīng)水泵加壓由供暖、供熱水管道輸送到各用戶。
2.熱交換器熱交換器是一個能量轉換的部件，它在光輻射加熱器的能量場中吸收光能，轉換為熱能，其效率的高低取決于它接受光照面積的大小和對光的吸收能力，該熱交換器是采用管束式結構，管束經(jīng)噴砂，表面粗化再經(jīng)電鍍發(fā)黑制成，與光輻射加熱器組合起來，其熱效率可達85％以上。
3.控制柜控制柜在本實用新型光輻射加熱裝置中有著兩項任務，第一是控制光輻射加熱器正常工作；第二是控制整體供暖供熱水的正常安全運行。
光輻射加熱器工作時，鹵鎢燈周圍的溫度可達600℃左右，由于反射體的材質是鋁，耐不了這樣高的溫度，所以必須有一循環(huán)水為反射體冷卻，當整機工作前必須先啟動循環(huán)水泵，再接通燈管的電源，該控制柜采用一延時電路，實現(xiàn)上述程序，另外調(diào)整光輻射加熱器能量場的溫度，是靠調(diào)整鹵鎢燈的供電電壓來控制該燈管的發(fā)光強度而實現(xiàn)的，在使用中熱交換器的出水口有一測溫的熱電偶，當溫度變化時熱電偶的輸出端產(chǎn)生一個微弱的電壓信號，通過控制柜中的放大器將這個信號放大便于準確地測量出水的溫度，調(diào)整鹵鎢燈發(fā)光強度的電壓，調(diào)整系統(tǒng)，采用的是雙向可控硅，利用移相脈沖控制交流電壓在一個周期內(nèi)的導通角，從而控制一個正弦波周期內(nèi)的交流電壓平均有效值，實際使用中，出口水溫如過高則可降低光輻射加熱器的電壓，使水溫度下降，反之則升高電壓，使水溫度上升。還有該光輻射供熱裝置是由多組加熱器組成，因此控制柜，還要承擔起對每個鹵鎢燈是否正常工作的巡檢任務，當一支或幾支燈管出現(xiàn)故障時即可從儀表中顯示出來，因為該加熱裝置各組燈管的接線方式是三相四線的星形接法，當一路中的燈管出現(xiàn)故障時，勢必造成電路中電壓不平衡，所以儀表上即可有所顯示。
再有就是在該加熱裝置的回水口處也設置一個測溫用的熱電偶，當回水溫度過低時可適當加大整體供暖供熱水泵的壓力，加快水循環(huán)的速度。
該控制柜采用MCS51系列單片計算機，以8031單片機為控制核心，配置了必要的計算機硬件系統(tǒng)和外圍I／O接口電路等。這里所說的計算機控制電路，延時電路，進、出熱水口熱電偶及信號的放大電路和鹵鎢燈的巡檢電路等對本技術領域普通技術人員來說都是顯而易見的。
本實用新型由于采用了光輻射加熱器作為供暖供熱水的供熱方式，擺脫了燃煤燃油供熱方式所造成的種種弊端，在其工作中徹底消除了燃煤燃油對環(huán)境造成的污染，又由于使用了計算機控制，實現(xiàn)了自動化，為安全運行提供了保證，改善了勞動環(huán)境，減輕了操作工人的勞動強度，還有該加熱裝置投資少、占地面積小、造價只相當于原加熱系統(tǒng)的20％，而占地只有30M2的建筑面積就可以了，大幅度地消減了建造鍋爐房，燃料儲存室等輔助設施的占地面積和巨大耗資。
實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出


圖1是根據(jù)本實用新型提出的光輻射加熱器示意圖圖中1水咀，2導線，3陶瓷燈角，4燈管支架，5固定螺釘，6端板，7燈絲，8燈絲支撐環(huán)，9石英燈管，10反射體，11安裝槽，10A反射體鏡面。
圖2是一個由六個光輻射加熱器組成的光輻射供熱裝置的斷面剖視圖。
圖中1水咀，10反射體，9石英燈管，11外殼，12安裝板，13螺釘，14反射體安裝支架，15螺母，16反射體空腔，17螺釘，18換熱器管束，19底座。
圖3是圖2的A－A剖面圖。
圖中1水咀，2導線，3陶瓷燈角，7燈絲，8燈絲支撐環(huán)，9石英燈管，10反射體，11外殼，12安裝板，16反射體空腔，18換熱器管束，19底座，20出水管，21水管法蘭盤，22固定螺釘，23換熱器管束法蘭盤，24固定螺釘，25隔熱環(huán)，26端蓋，27水咀座，28反射體空腔堵頭，29回水管。
以下結合附圖詳細說明依據(jù)本實用新型提出的具體裝置的細節(jié)及工作情況。
該加熱器主要由電光源部件及反射器部件組成，電光源部件主要是鹵鎢燈，該燈由導線(2)、陶瓷燈角(3)、燈絲(7)、燈絲支撐環(huán)(8)和石英燈管(9)組成，燈管內(nèi)充以惰性氣體，接通電源后可發(fā)出色溫為2800～3000°K，光通量為40000Lm的強光，該燈由燈管支架(4)和固定螺釘(5)安裝在端板(6)上。
反射器由反射體(10)、端板(6)和水咀(1)組成，圖中(10A)為該反射體的拋物線鏡面，鹵鎢燈管安裝在該拋物線曲面的焦點上，接通電源后，鹵鎢燈發(fā)出的強光被拋物線鏡面聚集為一束平行光放射出去，平行光束的寬度等于拋物線曲面的開口尺寸，其長度等于鹵鎢燈管的發(fā)光長度。由于鹵鎢燈管工作時周圍的溫度較高，可過600℃左右，為了保護反射體及其鏡面，所以該反射體內(nèi)部有一空腔(從圖2、圖3可看出)通過水咀(1)與循環(huán)水接通。
圖2、圖3是一個由六組光輻射加熱器組成的光輻射加熱裝置，鹵鎢燈有效發(fā)光長度500mm，六組成加熱器組成的光輻射能量場直徑為φ100mm，每支鹵鎢燈的額定電壓220V，額定功率2KW，色溫2980°K，光通量40000Lm，該裝置總的額定功率為12KW，能量場φ100×500mm，能量場額定溫度為1250℃，置放在該能量場中的管束式熱交換器由18根內(nèi)徑為φ12mm的鋼管及焊在管束兩端的熱交換器管束法蘭盤(23)組成，供暖供熱系統(tǒng)的回水經(jīng)回水管(29)由水管法蘭盤(21)與換熱器管束法蘭盤相接，回水進入換熱器管束(18)。接通電源的光輻射加熱器將光能傳輸給熱交換器，流經(jīng)此熱交換器的水被加熱后從出水管(20)輸送到供暖，供熱水的管道系統(tǒng)中。六個光輻射加熱器循環(huán)冷卻水由水咀(1)串聯(lián)起來接入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中。
一種光輻射供熱裝置，由光輻射加熱器，熱交換器和控制柜組成，其特征在于所述的光輻射加熱器由電光源及反射器構成，所述的電光源是一支鹵鎢燈，電光源由燈管支架(4)和固定螺釘(5)安裝在端板(6)上，所述的反射器是一種截面為拋物線形反射體(10)，該反射體(10)有一反射體空腔(16)，空腔(16)兩端板(6)上安裝有冷卻水進出水咀(1)，電光源由安裝在反射體兩端板(6)的支架(4)固定在反射體拋物線曲面(10A)焦點位置上，將n(n≥1)個所述反射器按一定結構組合起來便構成光輻射加熱器裝置，置于這個裝置中的熱交換器中的管(18)由管束兩端的熱交換器管束法蘭盤(23)固定，回水管(29)由水管法蘭盤(21)與換熱器管束法蘭盤相接，回水進入換熱器管束(18)。所述的電光源是在一支石英燈管(9)內(nèi)安置有燈絲(7)，燈絲(7)由燈絲支撐環(huán)(8)支撐，電光源兩端用陶瓷燈角(3)將導線(2)裸線部分包封。n(n≥1)個反射器按圓筒形結構排列。n(n≥1)個反射器按平面結構排列。
該12KW光輻射供熱裝置，每小時可提供8772千卡熱量，按北京市民用住宅樓房標準，該供熱裝置的供熱面積可達240M2，其供熱出水溫度為90°～95℃，回水溫度為70℃。
在實際應用中可將這樣多臺供熱裝置串聯(lián)起來，例如用四臺12KW的光輻射供熱裝置串聯(lián)起來，其額定功率為48KW，每小時可提供40°熱水1.5噸如按取暖計算可供950～1000M2建筑面積取暖。
本實用新型只涉及供暖供熱系統(tǒng)中的供熱源，因此整體的供暖系統(tǒng)就不加詳述了。
權利要求1.一種光輻射供熱裝置，由光輻射加熱器，熱交換器和控制柜組成，其特征在于所述的光輻射加熱器由電光源及反射器構成，所述的電光源是一支鹵鎢燈，電光源由燈管支架(4)和固定螺釘(5)安裝在端板(6)上，所述的反射器是一種截面為拋物線形反射體(10)，該反射體(10)有一反射體空腔(16)，空腔(16)兩端板(6)上安裝有冷卻水進出水咀(1)，電光源由安裝在反射體兩端板(6)的支架(4)固定在反射體拋物線曲面(10A)焦點位置上，將n(n≥1)個所述反射器按一定結構組合起來便構成光輻射加熱器裝置，置于這個裝置中的熱交換器中的管(18)由管束兩端的熱交換器管束法蘭盤(23)固定，回水管(29)由水管法蘭盤(21)與換熱器管束法蘭盤相接，回水進入換熱器管束(18)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的電光源是在一支石英燈管(9)內(nèi)安置有燈絲(7)，燈絲(7)由燈絲支撐環(huán)(8)支撐，電光源兩端用陶瓷燈角(3)將導線(2)裸線部分包封。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于n(n≥1)個反射器按圓筒形結構排列。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于n(n≥1)個反射器按平面結構排列。
專利摘要一種光輻射供熱裝置，由光輻射加熱器，熱交換器和控制柜組成，其特征在于所述的光輻射加熱器由電光源及反射器構成，所述的電光源是一支鹵鎢燈，電光源由燈管支架(4)和固定螺釘(5)安裝在端板(6)上，所述的反射器是一種截面為拋物線形反射體(10)，該反射體(10)有一反射體空腔(16)，空腔(16)兩端板(6)上安裝有冷卻水進出水嘴(1)，電光源由安裝在反射體兩端板(6)的支架(4)固定在反射體拋物線曲面(10A)焦點位置上，將n(n≥1)個所述反射器按一定結構組合起來便構成光輻射加熱器裝置，置于這個裝置中的熱交換器中的管(18)由管束兩端的熱交換器管束法蘭盤(23)固定，回水管(29)由水管法蘭盤(21)與換熱器管束法蘭盤相接，回水進入換熱器管束(18)。
文檔編號F24D13/04GK2197607SQ9421583
公開日1995年5月17日 申請日期1994年7月1日 優(yōu)先權日1994年7月1日
發(fā)明者李達安 申請人:李達安