一种采用内置式超导的新型装置及制热/制冷方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采暖供热技术领域，特别是涉及一种新型的采用内置式超导的新型装置及制热/制冷方法。
【背景技术】
[0002]现阶段，电采暖方式采暖供热由于其方便环保等优点已经逐渐取代了传统的柴、炭和煤等环境污染严重、安全隐患高的采暖方式，成为主流采暖供热技术方式。采用电采暖供热的采暖供热系统，可以不受环境条件的限制配置于任何有供暖需求的地方，尤其适合于较大空间的场所，其所利用消耗的仅仅是非污染物质的环保电能，因此获得了越来越广泛地推广与应用。目前使用较广泛的采暖供热系统通常采用循环栗驱动高温循环液在采暖供热系统的循环管路中循环换热的方式供热，利用电磁加热线圈缠绕在采暖供热系统的循环管路上以加热循环管路中的循环液，并且将加热的高温循环液储存于储液罐中以备使用。传统的采暖供热系统采用电磁加热线圈的加热方式采暖供热消耗大量电能，并且电磁加热线圈和储液罐分体分离设置，一般被布置于采暖供热系统的不同位置处，两者之间存在较长的循环管路管程，被电磁加热线圈加热的高温循环液通过循环管路储存至储液罐的过程中产生大量的热能损耗；并且，额外设置的高温循环液输送循环管路导致了系统结构复杂及成本的增加，较长的循环管路管程设置还提高了循环管路中高温循环液泄漏的风险，安全隐患高，可靠性低；此外，电磁加热线圈和储液罐被分离设置在系统不同位置，导致系统所占空间较大，致使整个采暖供热系统的成本预算增加。同时，人们对例如空调等调节周围环境的电器的需求日益增加，目前制冷技术应用多采用吸附制冷原理，吸附制冷的优势是可以利用低品位热源来实现制冷甚至制冰，但是目前的各种吸附制冷系统存在效率低、传热不理想、解吸和吸附速率慢等诸多缺点；并且空调制冷等各行业的热利用率较低，绝大部分的热量以70°C至200°C的废热形式被排掉，给生态环境带来巨大的压力；采用制冷机制冷的方式需要额外在制冷机内部填充制冷剂才能实现吸收制冷，制冷效率低效果差，额外的添加剂以及因此需要的额外的设备导致系统所占空间较大，致使整个制冷系统的成本预算增加；此外，空调或制冷机等设备的大量以及长时间工作导致同时日益增加的耗电量给相关供电部门带来很大的压力；并且，传统的制冷系统只能实现单一方式的制冷，极易受外界条件制约，即当外界环境不满足使用条件或不适于使用时，传统的制冷系统无论如何无法正常工作，此时或不使用致使周围环境不舒适更甚者导致经济损失，或强行使用只会导致系统故障或发生安全事故，安全隐患高。因此在追求舒适愉悦的建筑环境的同时，寻找一种替代现有采暖供热系统和/或制冷系统的新型的、可以利用诸如太阳能、风能等无污染可再生资源的、绿色节能环保的、可以兼容多种制热/制冷方式的采暖制冷设备，是一个迫在眉睫的问题，适应新一代技术与市场发展与推广。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有采暖供热系统以及制冷系统的应用存在的结构复杂、能量损耗高、安全隐患高和成本预算高等问题，提供一种采用内置式超导的新型装置，将超导元件的一端内置于工质容器中实现内置式超导制热/制冷装置一体化，能够实现超导元件直接或间接制热/制冷工质容器内储存的工质，缩短了循环管路管程，降低了输送循环管路中的能量损耗，提高了制热/制冷效率，节约了电能，提高了安全性和可靠性，降低了成本。本发明还涉及一种采用内置式超导的制热/制冷方法。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]—种采用内置式超导的新型装置，用于管路中的工质制热/制冷，其特征在于，包括工质容器和超导元件，所述工质容器具有伸入超导元件的通孔并在伸入超导元件后所述工质容器为密封结构的容器且工质容器内储存工质，所述超导元件的一端伸入工质容器内部，所述超导元件的另一端连接热源或冷源且经由超导元件传导热能或冷能后直接或间接制热/制冷工质容器内储存的工质，所述工质容器上还设置有用于与管路相连通的接口，所述工质容器内的工质与管路中的工质通过开关控制连通和隔离。
[0006]所述工质容器为密封结构的保温容器，在开关控制工质容器内的工质与管路中的工质连通且超导元件不工作时，工质容器内储存的被制热/制冷且被保温的工质流入管路中；
[0007]和/或，所述工质容器内储存液体工质或气体工质。
[0008]所述超导元件在伸入工质容器内部的一端上设置有超导翅片；所述超导翅片设置于工质容器内并绕制于位于工质容器内部部分的超导元件的外表面。
[0009]当所述超导元件直接制热/制冷工质容器内储存的工质时，所述工质容器为单层密封结构的保温罐体，所述超导元件传导热能或冷能并由超导翅片直接接触制热/制冷工质容器内的工质；当所述超导元件间接制热/制冷工质容器内储存的工质时，所述工质容器为套管式若干层密封结构的保温罐体，所述超导元件和超导翅片均内置于若干层密封结构的工质容器的内层之中，所述工质容器内的工质储存于若干层密封结构的工质容器由内至外的依次各层之间，所述工质容器内某层间的工质与管路中的工质通过开关控制连通和隔离，所述工质容器的其它层间的工质均通过在工质容器上设置的接口与外界相通，所述超导元件传导热能或冷能并由超导翅片通过工质容器的内层传导热能或冷能以制热/制冷工质容器内的工质。
[0010]当所述超导元件间接制热/制冷工质容器内储存的工质时，所述工质容器为套管式双层密封结构的保温罐体，所述超导元件和超导翅片均内置于双层密封结构的工质容器的内层之中，所述工质容器内的工质储存于双层密封结构的工质容器的内层与外层之间，所述超导元件传导热能或冷能并由超导翅片通过工质容器的内层传导热能或冷能以/制冷工质容器内的工质；或所述工质容器为套管式三层密封结构的保温罐体，所述超导元件和超导翅片均内置于三层密封结构的工质容器的内层之中，所述工质容器的内层与中间层之间以及中间层与外层之间储存相同或不同的工质，所述超导元件传导热能或冷能并由超导翅片通过工质容器的内层传导热能或冷能以制热/制冷工质容器内的工质；或所述工质容器为套管式四层密封结构的保温罐体，所述超导元件和超导翅片均内置于四层密封结构的工质容器的内层之中，所述工质容器的内层与中间内层之间、中间内层与中间外层之间以及中间外层与外层之间储存相同或不同的工质，所述超导元件传导热能或冷能并由超导翅片通过工质容器的内层传导热能或冷能以制热/制冷工质容器内的工质。
[0011]当所述超导元件连接热源时所述新型装置还包括太阳能集热管，所述超导元件连接热源的一端连接太阳能集热管，所述太阳能集热管采集的太阳能经由超导元件传导至工质容器内以直接或间接制热工质容器内储存的工质；
[0012]或，当所述超导元件连接冷源时所述新型装置还包括制冷元件，所述超导元件连接冷源的一端连接制冷元件，所述制冷元件产生的冷能由超导元件传导至工质容器内以直接或间接制冷工质容器内储存的工质。
[0013]所述工质容器通过接口与管路直接连通或所述工质容器通过与接口连接的支管与管路连通；所述开关设置于管路上或支管上。
[0014]—种采用内置式超导的制热/制冷方法，用于管路中的工质制热/制冷，其特征在于，采用设置有通孔的工质容器以便将超导元件的一端通过所述通孔伸入工质容器内部，在工质容器内储存工质并将工质容器进行密封，将所述超导元件的另一端连接热源或冷源且经由超导元件传导热能或冷能直接或间接制热/制冷工质容器内储存的工质，还在工质容器上设置用于与管路相连通的接口，并通过开关控制工质容器内的工质与管路中的工质之间的连通和隔离；在开关控制工质容器内的工质与管路中的工质连通时，工质容器内储存的被制热/制冷的工质流入管路中以制热/制冷管路中的工质。
[0015]将工质容器进行密封形成具有密封结构的保温容器，在开关控制工质容器内的工质与管路中的工质连通且超导元件不工作时，工质容器内储存的被制热/制冷且被保温的工质流入管路中以强化制热/制冷管路中的工质；
[0016]和/或，所述工质容器内储存液体工质或气体工质。
[0017]在所述超导元件伸入工质容器内部的一端上设置超导翅片；将超导翅片设置于工质容器内并绕制于位于工质容器内部部分的超导元件的外表面。
[0018]当所述超导元件直接制热/制冷工质容器内储存的工质时，采用的工质容器为单层密封结构的保温罐体，所述超导元件传导热能或冷能并由超导翅片直接接触制热/制冷工质容器内的工质；当所述超导元件间接制热/制冷工质容器内储存的工质时，采用的工质容器为套管式若干层密封结构的保温罐体，将超导元件和超导翅片均内置于若干层密封结构的工质容器的内层之中，且将工质容器内的工质储存于若干层密封结构的工质容器由内至外的依次各层之间，所述超导元件传导热能或冷能并由超导翅片通过工质容器的内层传导热能或冷能以制热/制冷工质容器内的工质。
[0019]当所述超导元件间接制热/制冷工质容器内储存的工质时，采用的工质容器为套管式双层密封结构的保温罐体，将超导元件和超导翅片均内置于双层密封结构的工质容器的内层之中，且将工质容器内