专利名称：超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热水洗浴采暖系统，具体讲是一种超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统。
背景技术：
目前热水洗浴采暖使用较多的是燃气热水器、燃煤热水器、电热水器、空气源热泵、水源热泵热水器。用燃气、燃煤、电热水器使用电力、燃气、燃油等高品位能源加热冷水用于洗浴采暖是极不合算的。如燃气热水器因为有高温废气排放、不完全燃烧、强制排烟及换热效率方面的损失，实际的制热系数仅为0. 5 0. 7 ；使用燃煤制热其制热系数只有0. 4， 而热泵的制热系数高达5. 6。因此在国外制取低温热能，以消耗电能或燃料化学能制热的传统方式正在逐步让位给热泵制热方式。用空气源热泵以室外空气作为热源，具有系统简单、年运行时间长、技术较成熟等优点，在我国长江中下游地区，已得到广泛的应用。但由于其制热量的变化与建筑热负荷的需求趋势正好相反，而且在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵效率会大大降低，甚至无法工作，所以应用条件受到一定限制。用水源热泵以水为载体，可高效地利用量大面广的地下水、工业废水、污水等作为低位热源，热泵COP可达到4 5，但水源热泵的应用受到水源条件、水层的地质结构、水资源使用政策以及能源结构和价格等因素的限制。利用普通太阳能洗浴采暖，节能明显，但却受到气象与使用条件及制热效率的限制，如阴天、弱光、少光和楼宇背光等条件的影响，太阳辐照量很低时难以发挥太阳能的优势。
发明内容为解决上述热水洗浴采暖系统存在的问题与缺陷，特发明一种高效、无污染、不受气象与使用条件限制的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统。超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统是将高效整体超导平板太阳能集热器与气体压缩机、换热储热水箱、取暖器及自动控制换向阀总成有机地结合在一起，利用热超导和热泵原理组成一对太阳辐射能的快速收集，快速传递和快速热交换，而获得热水实施洗浴采暖的系统。有太阳时它不需要任何外加动力可以高效地完成太阳辐射能到热能的快速转换与储存。在阴天、弱光、少光，太阳辐照量很低时，自动控制换向阀总成自动启动，利用热泵系统高效地完成太阳辐射能到热能的快速转换与储存。超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统由超导平板集热器、换热储热水箱、气体压缩机、自动控制换向阀总成、取暖器、真空抽排气阀、超导传热管、超导回流管八部分组成，其特征是超导平板集热器装配在换热储热水箱的一侧下部，超导传热管和超导回流管将换热储热水箱中的超导换热盘管与超导平板集热器并联连通在一起，真空抽排气阀和自动控制换向阀总成串接在超导传热管上，超导平板集热器上联集管——超导传热管——自动控制换向阀总成——真空抽排气阀——超导换热盘管——超导回流管——超导平板集热器下联集管——集热排管——上联集管构成一密封闭环系统，系统呈真空超导态安装在换热储热水箱下部的气体压缩机通过两根传热管串接在自动控制换向阀总成上；换热储热水箱 2的热交换输出盘管通过输出管和循环泵与取暖器连接并与回流管构成供热采暖循环回路，在自动控制换向阀总成的控制下给取暖器提供采暖热媒为用户供暖；；冷水由进水管 35进入换热储热水箱2将洗浴热水从换热储热水箱2上部顶出供洗浴使用。所述的超导平板集热器由相互平行排列的若干等长集热排管、焊接在集热排管上的涂有选择性吸收涂层的吸热板、与若干集热排管两端联通在一起的水平状上联集管和下联集管构成。上联集管右端为盲端、左端开端与超导传热管连通，下联集管右端为盲端，左端开端与超导回流管连通，在若干集热排管内边装有高效超导物质，集热排管背部和周边装有绝热保温层及外壳体，其上部装有透光率高的透明盖板。超导平板集热器的作用是将太阳辐射快速转变成热能，并将热能通过超导传热管、自动控制换向阀总成和超导换热盘管快速高效地传递给换热储热水箱中的水。所述的充装在若干集热排管内边的高效超导物质为液态，或者固态，或者液固混合态，其液态的充液容量为超导平板集热器、超导传热管、自动控制换向阀总成、真空抽排气阀、超导换热盘管、超导回流管构成的系统的总容积的35% 40%，超导物质受热后可以产生汽化潜热，将太阳能转化的热能通过系统存入换热储热水箱中的水中。所述的超导传热管是一金属非直角弯曲管，一端与超导换热盘管上端连通，另一端与超导平板集热器的上联集管连通，中间与真空抽排气阀、自动控制换向阀总成连通，内部呈真空态，它可将超导平板集热器吸收的太阳能通过相变的高效超导物质快速高效的传递给换热储热水箱的超导换热盘管。所述的超导回流管是一金属弯曲管，一端与超导换热盘管下端连通，另一端与超导平板集热器的下联集管连通，中间与膨胀阀连通，内部呈真空态。它可将超导换热盘管中卸载的高效超导物质回流到超导平板集热器中。所述的安装在超导传热管上的真空抽排气阀由阀体、旋转顶针、手柄及抽排气口组成。真空抽排气阀是为系统充装高效超导物质和延长系统寿命而设计的专用阀门，它的作用可将超导平板集热器、超导传热管、自动控制换向阀总成、真空抽排气阀、超导换热盘管、超导回流管、集热排管、超导平板集热器构成的密封闭环系统的真空度达到 1. 3 X IO-3Pao所述的安装在超导传热管上的自动控制换向阀总成由四通换向阀、控制电路板、 三个传感器及外壳体构成，它的作用是在太阳辐射好的情况下保障系统不需要任何外加动力可以高效地完成太阳辐射能到热能的快速转换与储存；在阴天、弱光、少光，太阳辐照量很低时自动启动气体压缩机，利用太阳能热泵热水系统高效地完成太阳辐射能到热能的快速转换与储存。所述的换热储热水箱装在超导平板集热器的侧上方，由外壳体、内胆、装在外壳体与内胆之间的保温材料、装在内胆中下部的超导换热盘管、装在内胆中上部的热交换输出盘管、装在其外壳体上的电加热器、温控器、电源线、镁棒、水电隔离器、进水口、出水口花洒、排污口及T/P阀构成。换热储热水箱可将超导平板集热器收集来的太阳能通过超导换热盘管储存在其内部的水中，可将储存的热量通过热交换输出盘管输出供采暖用，在晚间可以将低谷电以热的形式存入水中，供次日使用。其外壳体上的电加热器、温控器、电源线、 镁棒、水电隔离器、进水口、出水口、排污口及T/P阀的构造形式与作用原理与蓄热式电热水器基本相同。电加热器在水箱储热量不足时，可以自动启动给换热储热水箱加温。所述的换热储热水箱可以卧式水平状安装在墙壁上，也可以立式状安装在墙壁上，也可以与超导平板集热器组成一体实施落地式安装。所述的气体压缩机安装在换热储热水箱的下部，由压缩机、带有散热翅片的外壳、 传热管及传感器构成太阳能热泵热水系统。如遇到阴天、弱光、少光或处于楼宇背光的用户太阳辐照量很低难以发挥太阳能的优势时，自动控制换向阀总成根据超导平板太阳能集热器内的传感器给出的低辐射信号通过传感器观启动气体压缩机，并将自动控制换向阀总成的四通换向阀阀芯转向，将超导平板太阳能集热器传递来的低温潜热气体经气体压缩机压缩升温传递到换热储热水箱中，供用户洗浴采暖使用。采用气体压缩机对太阳能的低辐射热再制热，制热系数可达4 5 (家用空气源热泵的性能系数一般在1. 5 3. 0之间)， 解决了阴天、弱光、少光和楼宇背光等条件下太阳辐照量很低时难以发挥太阳能的优势的缺陷。经测试，采用太阳能热泵制取热水在太阳辐射条件良的情况下，太阳能热泵往往可以获得比空气源热泵更高的蒸发温度，因而具有更高的性能系数，且供热性能受室内外气温下降的影响较小。与水源热泵热水器比较，克服了水源热泵应用受到水源条件、水层地质结构、水资源使用政策以及能源结构和价格等因素的限制。太阳能热泵热水系统中，由于太阳能无处不在、取之不尽，不受当地水源条件和地质条件限制，而且对自然环境几乎不造成影响，因此太阳能热泵的应用范围更加广泛。太阳能热泵热水系统比燃气热水器、电热水器更节能。如太阳能热泵热水系统产生热水的耗电量仅为电辅助加热太阳能热水器的M%，节能约50%。太阳能热泵热水系统与各种热水装置运行耗能及费用比较如下
权利要求1.一种超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统由超导平板集热器(1)、换热储热水箱O)、 气体压缩机C3)、自动控制换向阀总成(4)、取暖器( 、真空抽排气阀(6)、超导传热管(7)、 超导回流管(8)八部分组成，其特征是超导平板集热器(1)装配在换热储热水箱O)的一侧下部，超导传热管(7)和超导回流管(8)将换热储热水箱O)中的超导换热盘管(9)与超导平板集热器⑴并联连通在一起，真空抽排气阀(6)和自动控制换向阀总成⑷串接在超导传热管(7)上，超导平板集热器(1)上联集管(10)——超导传热管(7)——自动控制换向阀总成(4)——真空抽排气阀(6)——超导换热盘管(9)——超导回流管(8)——超导平板集热器的下联集管(11)——集热排管(1 ——上联集管(10)依次构成一密封闭环系统，系统呈真空超导态安装在换热储热水箱(2)下部的气体压缩机(3)通过两根传热管 (41)串接在自动控制换向阀总成(4)上，且与超导传热管(7)相通；换热储热水箱O)的热交换输出盘管(14)通过输出管0 和循环泵(1 与取暖器( 连接并与回流管G3) 构成供热采暖循环回路；冷水由进水管(3 进入换热储热水箱O)，热水从换热储热水箱 (2)上部出水口花洒(36)顶出构成洗浴热水通路。
2.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的超导平板集热器(1)由相互平行排列的若干等长集热排管(1 、焊接在集热排管(1 上的涂有选择性吸收涂层(17)的吸热板(18)、与若干集热排管(1 两端联通在一起的水平状上联集管(10)和下联集管(11)构成；上联集管(10)右端为盲端、左端开端与超导传热管(7) 连通，下联集管(11)右端为盲端，左端开端与超导回流管(8)连通，在若干集热排管(12) 内边装有高效超导物质(20)，集热排管(1 背部和周边装有绝热保温层01)、(19)及外壳体(22)，其上部装有透明盖板03)。
3.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的充装在若干集热排管(1 内边的高效超导物质00)为液态，或者固态，或者液固混合态，其液态的充液容量为超导平板集热器(1)、超导传热管(7)、自动控制换向阀总成G)、真空抽排气阀(6)、超导换热盘管(9)、超导回流管(8)构成的系统的总容积的35% 40%。
4.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的超导传热管(7)和超导回流管(8)均是金属非直角弯曲管，超导传热管(7) —端与超导换热盘管(9)上端连通，另一端与超导平板集热器(1)的上联集管(10)连通，中间与真空抽排气阀(6)、自动控制换向阀总成(4)连通，内部呈真空态；超导回流管(8) —端与超导换热盘管(9)下端连通，另一端与超导平板集热器(1)的下联集管(11)连通，中间与膨胀阀(16) 连通，内部呈真空态。
5.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的安装在超导传热管(7)上的真空抽排气阀(6)由阀体、旋转顶针、手柄及抽排气口组成，与超导平板集热器(1)、超导传热管(7)、自动控制换向阀总成(4)、真空抽排气阀(6)、超导换热盘管(9)、超导回流管⑶、集热排管(12)、超导平板集热器⑴构成的密封闭环真空系统的真空度为 1. 3 X IO-3Pa0
6.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的安装在超导传热管(7)上的自动控制换向阀总成由四通换向阀(M)、控制电路板(25)、传感器(26)、传感器(27)、传感器08)及外壳体构成。
7.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的换热储热水箱( 装在超导平板集热器(1)的侧上方，由外壳体( )、内胆(30)、装在外壳体 (29)与内胆(30)之间的保温材料(31)、装在内胆(30)中下部的超导换热盘管(9)、装在内胆(30)中上部的热交换输出盘管(14)、装在其外壳体09)上的电加热器、温控器、电源线(32)、镁棒(33)、水电隔离器(34)、进水口(35)、出水口花洒(36)、排污口(37)及T/P阀 (38)构成，其外壳体上的电加热器、温控器、电源线(32)、镁棒(33)、水电隔离器(34)、进水口(35)、出水口花洒(36)、排污口(37)及T/P阀(38)的构造形式与蓄热式电热水器相同。
8.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的气体压缩机C3)安装在换热储热水箱( 的下部，由压缩机(39)、带有散热翅片(10)的外壳、传热管Gl)及传感器08)构成太阳能热泵热水系统，其气体压缩机C3)的散热翅片00)及外壳与换热储热水箱O)中的水接触。
9.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的装在换热储热水箱内胆(30)中下部的超导换热盘管(9)是一金属热交换器，其热交换面积为超导平板集热器吸热板(18)面积的40% 60%，其上端与超导传热管(7)连接且连通，下端与超导回流管(8)连接且连通，超导换热盘管(9)的上端和下端分别高于超导平板太阳能集热器的上联集管(10)和下联集管(11)。
10.根据权利要求1所述的超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其特征是所述的装在换热储热水箱内胆(30)中上部的热交换输出盘管(14)是一金属热交换器，其热交换面积为取暖器( 面积的40% 60%，其上端通过输出管0 与取暖器( 连接且连通，下端与循环泵(15)、回流管连接且连通，取暖器系统中装有热媒导热液04)。
专利摘要一种超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，由高效整体超导平板太阳能集热器、气体压缩机、换热储热水箱、取暖器及自动控制换向阀总成组成，其特点是利用热超导和热泵有机结合制热原理，实施对太阳辐射能的快速收集，快速传递和快速热交换，达到洗浴和采暖目的。其系统结构简单，安全可靠，热转换效率高，可满足在不同环境和不同条件下用户全天候洗浴和采暖要求。
文档编号F24D11/02GK201944920SQ20112002170
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者田海金 申请人:田海金