并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统的制作方法
【专利摘要】并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统由超导平板太阳能集热循环、储能器、热泵热水机组制热循环、取暖器、自动控制器五部分组成，其特征是高效超导平板太阳能集热循环与热泵热水机组制热循环并联，各自独立、相互补充，进行集热，储能器以显热与潜热储热方式储热，在自动控制器控制下以高效换热器换热形式进行供暖和提供生活热水。该系统结构简单，热转换效率高，年运行时间长，无污染，不受气象与使用条件限制，节能显著，较好地解决了太阳能洗浴、采暖和制冷问题。
【专利说明】并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热水洗浴采暖系统，具体讲是一种并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统。
【背景技术】
[0002]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、空气源热泵热水器、水源热泵热水器、太阳能热水器。用燃气、燃煤、电热水器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 ;使用燃煤制热水其制热系数只有0.4，使用电热水器制热水其制热系数只有0.85，而热泵的制热系数高达5.6，因此，在国外获取低温热水，以消耗电能或燃料化学能的传统方式正在逐步让位于热泵制热方式。
[0003]用空气源热泵以空气作为热源，具有系统简单、年运行时间长等优点，在我国长江中下游地区，已得到应用。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制热效率会大大降低，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，可利用量大面广的地下水、工业废水、污水等作为低位热源，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。利用土壤地源热泵供热技术已成熟，近年来地埋管式在美国、欧洲使用中。但由于地源热泵在使用中也存在一定的局限性，如:土壤导热系数较小，热交换强度小，受到实际应用场地的限制；特别是热泵长期连续从土壤取热(或蓄热)，将会使土壤的温度场长期得不到有效恢复，从而造成土壤温度不断降低(或升高)，这不仅降低了热泵机组的COP值，同时由于蒸发温度与冷凝温度的变化而使热泵运行工况不稳定。太阳能是一种绿色低品位能源，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，如受阴天、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。而且用太阳能采暖需要的集热板或集热管相当多，占地面积大，高层小高层利用太阳能采暖有难度，要采暖必须给储能器加装大功率辅助热源。目前用电热管作为太阳能储能器的辅助热源，热转换效率低，用电量大，用户无法接受，家用导线也负荷不起。用热泵与太阳能以不同形式有机结合构成太阳能与热泵并联式供热系统，是业内目前研究的热门课题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的为解决上述太阳能热水洗浴采暖系统存在的技术问题与缺陷，特发明一种高效、无污染、不受气象与使用条件限制、家户可以方便使用的并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，其基本原理如下:
[0005]热泵热水机组是一种先进的高效节能无污染的产生热水装置，是一种可以利用低位能得到高位能的技术。热泵本身是一种电力驱动压缩机，它的作用是对闭合回路里工质进行冷热交换相变循环，高效的进行热量传递。所以热泵热水机组释放出的热量不是用电加热器产出来的，而是通过热泵热水机组从周围空间热源获取的。工作过程可简单认为蒸发器吸收空气或者水中热量后，工质蒸发汽化，经过热泵压缩机将汽化热压缩传递到储能器中的储能材料中(即放热)，再冷凝变成液体，经回路再回到蒸发器，周而复始，闭合循环。搬运能力和投入热泵的电能之比称为能效比，用COP表示。一般热泵的COP值都大于4，也就是说热泵机组用I度的电，可以产生大于4度以上电能所产生的热量，COP高的可以产生5度以上电能的热量。
[0006]为了降低室内温度(或叫制冷)，空调机在把室内的热从空气中吸收搬到室外放掉。如果利用热泵热水机组制热原理，把空调机排放掉的这些多余热能释放到储能器中，把储能材料加热，制成中央冷、热水机组，这不仅节能，而且可以获得取暖热水。但由于目前空调机的性能及系统局限，如会产生系统高压，压缩机高温，影响机组寿命，甚至出现系统超压保护或爆裂的危险，它的排热温度不超过45°C，所以目前使用的中央空调不能使用它的余热用于家庭热水取暖。而热泵热水机组和空调冷热水机组工作原理相同，都遵循逆卡诺循环原理，所不同的是本发明的热泵热水机组是一种高温热泵热水机组，它可以生产出60°C以上热水，而压缩机不会过热，系统压力正常。在环境温度15°C的条件下，2.2kw热泵热水机组把两吨水由20°C升高到60°C约需9小时，耗电20度，而同样两吨水用电热管直接电加热需96度电，其节能效果十分明显。热泵热水机组设备占地面积小，不需要设置机房，一体化安装，结构简单，采用特殊的换热器可以对储能材料(包括水)无特殊要求。新研制的高温热泵热水机组为热泵制取热水和制冷创造了条件。
[0007]热泵热水机组可以全天候运行，冬季将太阳能集热器预热的低温水进入热泵热水机组进行循环，两者结合后在北方地区冬季以储能器储热方式完全可以解决家户供热采暖，夏季制冷，常年供应热水的要求。
[0008]并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统是将高效超导平板太阳能集热循环与热泵热水机组循环并联在一起，以储能器储热方式储热，互相补充的彼此独立的集热系统。其特征是超导平板太阳能集热循环用于提高热泵热水机组的基础温度水平，热泵热水机组循环是为了满足太阳能集热循环不能满足供热需求时的辅助加热。超导平板太阳能集热循环利用热超导原理对太阳辐射能的快速收集，快速传递和快速热交换，而获得热能，储存于储能器，在有太阳时超导平板太阳能集热循环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、散光，太阳辐照量很低时，利用热泵热水机组循环高效地完成储能器中低温能到高温能的快速转换与储存。在冬季夜间室外温度极低，储能器中的储能材料温度只要高于5°C (辅助电热管稍微加热)，利用热泵热水机组循环可以高效地完成低温能到高温能的快速转换与储存。
[0009]超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统由超导平板太阳能集热器、储能器、热泵热水机组、取暖器、自动控制器五部分组成，其特征是超导平板太阳能集热器装配在储能器的较低部位，超导传热管和超导回流管将储能器的换热盘管与超导平板太阳能集热器连通在一起，形成超导平板太阳能集热器上联集管——超导传热管——真空抽排气阀——换热盘管C—超导回流管一一超导平板集热器下联集管一集热排管一上联集管一个密封闭环的超导太阳能制热系统，所获得的太阳能热量通过换热盘管C存储于储能器中。热泵热水机组的蒸发器通过输气管、气体压缩机、储能器中的换热盘管D、回流管、膨胀阀，再到蒸发器，构成一个工作介质密封闭环的制热系统，在自动控制器的控制下热泵热水机组所获得的高温热量通过换热盘管D存储于储能器中。储能器由壳体、装在壳体中的储能液和若干个储能囊、安装在储能器内部的换热盘管A、B、C、D组成，储能器的换热盘管A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，在自动控制器的控制下给取暖器提供采暖热媒为用户供暖。冷水由进水管进入储能器的换热盘管B将冷水加热从出水管流出供洗浴和生活热水。所述的自动控制器的控制线与气体压缩机、循环泵、电热管连接，传感器A插在储能器中，传感器B插在取暖器中。
[0010]所述的超导平板太阳能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和换热盘管C快速高效地传递给储能器中的储能液和若干个储能囊，将热量存储在储能器中。所述的集热排管、上下联集管和吸热板可以是铜管，也可以是铝管，集热排管直径为Φ8?φ 10mm，上下联集管直径为Φ 14 ?Φ22πιιη0
[0011]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、换热盘管C、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储能器中。
[0012]所述的超导传热管是一金属非直角弯曲管，一端与换热盘管C上端连通，另一端与超导平板太阳能集热器的上联集管连通，中间与真空抽排气阀连通，它可将超导平板太阳能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盘管C。超导传热管直径一般为Φ 16?Φ22ι?πι.[0013]所述的超导回流管是一金属弯曲管，一端与换热盘管C下端连通，另一端与超导平板太阳能集热器的下联集管连通，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太阳能集热器中。超导回流管直径为Φ10?Φ12_。
[0014]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检测系统真空度而设计的专用阀门，它的可将超导平板太阳能集热器、超导传热管、换热盘管C、超导回流管、集热排管、超导平板集热器排气后构成密封闭环系统。
[0015]所述的自动控制器由控制电路板、两个传感器及外壳体构成。控制线与气体压缩机、循环泵、电热管连接，传感器I插在储能器中，传感器2插在取暖器中。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，利用高温热泵热水机组高效地完成太阳辐射低温能到高温热能的快速转换与储存，夏季用于制取冷气。
[0016]所述的储能器由外壳体、内胆、装在外壳体与内胆之间的保温材料、装在内胆中的换热盘管Α、B、C、D、装在其外壳体上的电加管、温控器、电源线、镁棒、水电隔离器及Τ/Ρ阀构成。储能器可将超导平板太阳能集热器收集来的太阳能通过换热盘管C储存在其内部，可将储存的热量通过换热盘管A输出供采暖用，在晚间还可以将低谷电用热泵以热的形式存在其中，供次日使用。可将储存的热量通过换热盘管B输出供洗浴用。其外壳体上的电热管、温控器、电源线、镁棒、水电隔离器、进水管、出水管、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。电加热管在储能器储热量不足时或冬季夜间水温低于5°C，可以自动启动给储能器加温，给热泵热水机组提供基础热量。
[0017]所述的储能器中的储能液为可以储存显热和进行热量传输的含金属粉的热传导油或者水，本方案中使用的储能液为加有微细铁粉或者铜粉的热传导油，目的以提高储能液的热传导率，其使用温度范围为O V?320°C，储能液和若干个储能囊有效体积占储能器中有效容积的95%。
[0018]所述的储能器中的储能囊呈圆球状体、或者圆柱状体，储能囊为金属外壳或者耐高温的聚丙烯外壳或者聚氯乙烯外壳，外壳上装有翅片或者齿牙，外壳内装有熔点小于90°C、溶解热大于240KJ.Kg—1的固液相变储能材料，固液相变储能材料占储能囊有效容积的90%。采用储能囊可以存储大量的太阳能潜热和热泵热水机组获取的潜热量，储能囊外壳装有翅片或齿牙的的目的便于将储能液中的多余的热量存入储能囊中，使用时可以快速将储能囊中的热量释放到储能液中。
[0019]所述的储能器的保温层是玻璃纤维或者石棉或者聚氨基甲酸酯，其导热系数小于
0.175W/ (m.K)，保温层厚度大于100MM。
[0020]所述的储能器可以立式水平状安装在墙壁上，也可以卧式状安装在墙壁上，也可以与超导平板太阳能集热器组成一体实施落地式安装，可以装在超导平板太阳能集热器的任何位置上。一般储能器箱安装在卫生间。
[0021]所述的热泵热水机组的气体压缩机与蒸发器装配在一起，其冷凝器是装在储能器下部的换热盘管D，换热盘管D是一金属热交换器，其热交换面积为蒸发器器工作有效面积的65%?70%，换热盘管D的直径一般为Φ16πιπι.换热盘管为铜管，换热盘管装有相变冷媒。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，自动控制器根据储能器内的传感器给出的低辐射信号通过传感器启动气体压缩机，使储能器中储能液升温，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不良的情况下，热泵热水机组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。夏季使用热泵热水机组蒸发器还可以制冷。
[0022]所述的装在储能器内胆中上部的换热盘管A是一金属热交换器，其热交换面积为取暖器面积的40%?60%，其上端通过输出管与取暖器连接且连通，下端与循环泵、回流管连接且连通，取暖器系统中装有热媒导热液。
[0023]并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统工作过程:太阳辐照良好时，太阳幅射通过透明盖板照射在超导平板集热器的吸热板上，吸热板上选择性吸收涂层将太阳幅射能转化为热能，通过吸热板，集热排管，上联集管和超导传热管即刻将高效超导物质的气化潜热传递给储能器中的换热盘管C，换热盘管C通过自身外壁即刻将气化潜热传递到储能液中，气化的高效超导物质卸载能量后，变为液体顺着回流管流入超导平板太阳能集热器的下联集管和若干集热排管中，再接受太阳幅射能，继续完成上边的集热、传热、热转换过程，周而复始，将储能器中的储能液和储能囊不断加热，热能以显热形式储存在储能液中，以潜热的形式存储在若干个储能囊中。洗浴时冷水从进水口进入储能器的换热盘管B，将水加热从出水口流出。取暖时储能器在自动控制器的控制下，换热盘管A通过输出管、循环泵、回流管给取暖器的散热器或地热辐射提供循环热媒为用户供暖。水温过高或者储能器中温度过高时可以通过T/P阀释放一定热量。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，自动控制器启动气体压缩机工作加温，供用户洗浴采暖使用。水温如果还满足不了要求时，其温控器会自动启动外壁上的电热管对储能器的储能液进行补热，热泵热水机组在补热基础上继续加热供暖。
[0024]并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统的有益效果:并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统具有结构简单，成本低，热转换效率高，年运行时间长，高效，无污染，水温高，不受气象与使用条件限制等优点，比燃气热水器、电热水器，燃气热水器、燃煤热水器、空气源热泵热水器、水源热泵热水器、太阳能热水器更节能。该系统产生热水的耗电量仅为电辅助加热太阳能热水器的50%，节能约50%，较好地解决了太阳能洗浴、采暖和制冷问题。以IOOm2家户为例，单独全部使用太阳能洗浴采暖，需要安装2m2平板20块，而采用并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖需要安装2m2平板4块就可以了。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明的结构原理示意图。图中1、超导平板太阳能集热器 2、储能器
3、热泵热水机组4、取暖器5、自动控制器6、超导传热管7、超导回流管8、换热盘管C 9、上联集管10、真空抽排气阀11、下联集管12、集热排管13、蒸发器14、输气管15、气体压缩机16、换热盘管D 17、回流管18、膨胀阀19、换热盘管B 20、壳体21、储能液22、储能囊23、换热盘管A 24、输出管25、循环泵26、回流管27、进水管28、出水管29、控制线30、控制线31、控制线32、传感器A 33、传感器B 34、吸热板35、超导物质36、保温层37、外壳体38、透明盖板39、控制电路板40、壳体
41、内胆42、保温材料43、电热管44、温控器45、电源线46、镁棒47、水电隔离器48、T/P阀49、排污口 50、风机
具体实施方案
[0026]下面结合以下附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0027]超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统由超导平板太阳能集热器1、储能器2、热泵热水机组3、取暖器4、自动控制器5五部分组成，其特征是超导平板太阳能集热器I装配在储能器2的较低部位，超导传热管6和超导回流管7将储能器2的换热盘管CS与超导平板太阳能集热器I连通在一起，形成超导平板太阳能集热器上联集管9——超导传热管6——真空抽排气阀10——换热盘管CS——超导回流管7——超导平板集热器下联集管11——集热排管12——上联集管9 一个密封闭环的超导太阳能制热系统，所获得的太阳能热量通过换热盘管CS存储于储能器2中。热泵热水机组3的蒸发器13通过输气管14、气体压缩机15、储能器2中的换热盘管D16、回流管17、膨胀阀18，再到蒸发器13，构成一个工作介质密封闭环的制热系统，在自动控制器5的控制下热泵热水机组3所获得的高温热量通过换热盘管D16存储于储能器2中。储能器由壳体20、装在壳体20中的储能液21和若干个储能囊22、安装在储能器内部的换热盘管A23、换热盘管B19、换热盘管C8、换热盘管D16组成，储能器2的换热盘管A23通过输出管24和循环泵25与取暖器4连接并与回流管26构成供热采暖循环回路，在自动控制器5的控制下给取暖器4提供采暖热媒为用户供暖。进水管27与储能器2换热盘管B19、出水管28组成冷水转换成热水通道；。所述的自动控制器5的控制线29与气体压缩机15连接、控制线30与循环泵25连接、控制线31与电热管43连接，传感器A32插在储能器2中，传感器B33插在取暖器4中。
[0028]所述的超导平板太阳能集热器I由相互平行排列的若干等长集热排管12、焊接在集热排管12上的涂有选择性吸收涂层的吸热板34、与若干集热排管12两端联通在一起的水平状上联集管9和下联集管11构成。上联集管9右端为盲端、左端开端与超导传热管6连通，下联集管11右端为盲端，左端开端与超导回流管7连通，在若干集热排管12与下联集管11内边装有高效超导物质35，集热排管12背部和周边装有绝热保温层36及外壳体37，其上部装有透光率高的透明盖板38。超导平板太阳能集热器I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6和换热盘管CS快速高效地传递给储能器2中的储能液21和若干个储能囊22，将热量存储在储能器2中。所述的集热排管12、上联集管9下联集管11和吸热板34可以是铜管，也可以是铝管，集热排管12直径为Φ 8mm?Φ 10mm，上下联集管直径为Φ 14mm?C>22mm。
[0029]所述的充装在若干集热排管12内边的高效超导物质35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太阳能集热器1、超导传热管6、换热盘管CS、超导回流管7构成的系统的总容积的35%?40%，超导物质35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储能器2中。
[0030]所述的超导传热管6是一金属非直角弯曲管，一端与换热盘管CS上端连通，另一端与超导平板太阳能集热器I的上联集管9连通，中间与真空抽排气阀10连通，它可将超导平板太阳能集热器I吸收的太阳能通过相变的高效超导物质35快速高效的传递给换热盘管C8。超导传热管6直径一般为Φ 16mm?Φ22ι?πι.[0031]所述的超导回流管7是一金属弯曲管，一端与换热盘管CS下端连通，另一端与超导平板太阳能集热器I的下联集管11连通，它可将换热盘管CS中卸载的高效超导物质35回流到超导平板太阳能集热器I中。超导回流管7直径为Φ IOmm?Φ 12mm。
[0032]所述的安装在超导传热管6上的真空抽排气阀10由阀体、旋转顶针及抽排气口组成。真空抽排气阀6是为系统充装高效超导物质35和检测系统真空度而设计的专用阀门，它的可将超导平板太阳能集热器1、超导传热管6、换热盘管CS、超导回流管7、集热排管12构成的回路排气后构成密封闭环系统。
[0033]所述的自动控制器5由控制电路板39、控制线29、控制线30、控制线31、传感器A32、传感器B33及壳体40构成。所述的自动控制器5的控制线29与气体压缩机15连接、控制线30与循环泵25连接、控制线31与电热管43连接，传感器A32插在储能器2中，传感器B33插在取暖器4中。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15，利用高温热泵热水机组高效地完成太阳辐射低温能到高温热能的快速转换与储存，夏季用于制取冷气。
[0034]所述的储能器由壳体20、装在壳体20中的储能液21和若干个储能囊22、安装在储能器内部的换热盘管A23、换热盘管B19、换热盘管C8、换热盘管D16组成，储能器2的换热盘管A23通过输出管24和循环泵25与取暖器4连接并与回流管26构成供热采暖循环回路，在自动控制器5的控制下给取暖器4提供采暖热媒为用户供暖。冷水由进水管27进入储能器2的换热盘管B24将冷水加热从出水管28流出供洗浴和生活热水。
[0035]所述的储能器2由外壳体20、内胆41、装在外壳体20与内胆41之间的保温材料
42、装在内胆中的换热盘管A、B、C、D、装在其外壳体20上的电热管43、温控器44、电源线45、镁棒46、水电隔离器47及T/P阀48构成。储能器2可将超导平板太阳能集热器I收集来的太阳能通过换热盘管CS储存在其内部，可将储存的热量通过换热盘管A23输出供采暖用，在晚间还可以将低谷电用热泵热水机组3以热的形式存在其中，供次日使用。可将储存的热量通过换热盘管B19输出供洗浴用。其外壳体20上的电加热管43、温控器44、电源线45、镁棒46、水电隔离器47、进水管27、出水管28、排污口 49及T/P阀48的构造形式与作用原理与蓄热式电热水器基本相同。电热管43在储能器2储热量不足时或冬季夜间水温低于5°C，可以自动启动给储能器加温，给热泵热水机组3提供基础热量。
[0036]所述的储能器2中的储能液21为可以储存显热和进行热量传输的含金属粉的热传导油或者水，本方案中使用的储能液21为加有微细铁粉或者铜粉的热传导油，目的以提高储能液的热传导率，其使用温度范围为0°C?320°C，储能液21和若干个储能囊22有效体积占储能器2中有效容积的95%。
[0037]所述的储能器2中的储能囊22呈圆球状体、或者圆柱状体，储能囊22为金属外壳或者耐高温的聚丙烯外壳或者聚氯乙烯外壳，外壳上装有翅片或者齿牙，外壳内装有熔点小于90°C、溶解热大于240KJ.Kg—1的固液相变储能材料，固液相变储能材料占储能囊22有效容积的90%。采用储能囊22可以存储大量的太阳能潜热和热泵热水机组获取的潜热量，储能囊22外壳装有翅片或齿牙的的目的便于将储能液21中的多余的热量存入储能囊22中，使用时可以快速将储能囊22中的热量释放到储能液21中。
[0038]所述的储能器2的保温层42是玻璃纤维或者石棉或者聚氨基甲酸酯，其导热系数小于0.175W/ (m.K)，保温层厚度大于100mm。
[0039]所述的储能器2可以立式水平状安装在墙壁上，也可以卧式状安装在墙壁上，也可以与超导平板太阳能集热器I组成一体实施落地式安装，可以装在超导平板太阳能集热器I的任何位置上。一般储能器安装在卫生间。
[0040]所述的热泵热水机组3的气体压缩机15与蒸发器13装配在一起，其冷凝器是装在储能器下部的换热盘管D16，换热盘管D16是一金属热交换器，其热交换面积为蒸发器器13工作有效面积的65%?70%，换热盘管D16的直径一般为Φ 16mm.换热盘管D16为铜管，换热盘管D16装有相变冷媒。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，自动控制器5根据储能器2内的传感器A32给出的低辐射信号通过线路29启动气体压缩机15，使储能器2中储能液21升温，供用户洗浴采暖使用。采用气体压缩机15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，采用太阳能热泵热水机组制取热水在太阳辐射条件不良的情况下，热泵热水机组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。[0041]所述的装在储能器2内胆中上部的换热盘管A23是一金属热交换器，其热交换面积为取暖器4面积的40%?60%，其上端通过输出管24与取暖器4连接且连通，下端与循环泵25、回流管26连接且连通，取暖器4系统中装有热媒导热液。
[0042]并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统工作过程:太阳辐照良好时，太阳幅射通过透明盖板38照射在超导平板集热器I的吸热板34上，吸热板34上选择性吸收涂层将太阳幅射能转化为热能，通过吸热板34，集热排管12，上联集管9和超导传热管6即刻将高效超导物质35的气化潜热传递给储能器2中的换热盘管CS，换热盘管CS通过自身外壁即刻将气化潜热传递到储能液21和储能囊22中，气化的高效超导物质35卸载能量后，变为液体顺着回流管7流入超导平板太阳能集热器I的下联集管11和若干集热排管中12，再接受太阳幅射能，继续完成上边的集热、传热、热转换过程，周而复始，将储能器中的储能液21和储能囊22不断加热，热能以显热形式储存在储能液21中，以潜热的形式存储在若干个储能囊22中。洗浴时冷水从进水管27进入储能器2的换热盘管B19，将水加热从出水管28流出。取暖时储能器4在自动控制器5的控制下，换热盘管A23通过输出管24、循环泵25、回流管26给取暖器4的散热器或地热辐射提供循环热媒为用户供暖。水温过高或者储能器2中温度过高时可以通过T/P阀28释放一定热量。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，自动控制器5启动气体压缩机15工作加温，供用户洗浴采暖使用。水温如果还满足不了要求时，其温控器44自动启动外壁上的电热管43对储能器2的储能液21进行补热，热泵热水机组3在补热基础上继续加热供暖。
【权利要求】
1.一种超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统，由超导平板太阳能集热器(I)、储能器(2)、热泵热水机组(3)、取暖器(4)、自动控制器(5)五部分组成，其特征是超导平板太阳能集热器I装配在储能器(2)的较低部位，超导传热管(6)和超导回流管(7)将储能器(2)的换热盘管C(S)与超导平板太阳能集热器(I)连通在一起，组成超导平板太阳能集热器上联集管(9)——超导传热管(6)——真空抽排气阀(10)——换热盘管C(S)——超导回流管(7)——超导平板集热器下联集管(11)——集热排管(12)——上联集管(9)密封闭环超导太阳能制热系统，所得太阳能热量通过换热盘管C(S)存储于储能器(2)中；热泵热水机组(3)的蒸发器(13)通过输气管(14)、气体压缩机(15)、储能器⑵中的换热盘管D(16)、回流管(17)、膨胀阀(18)，再到蒸发器(13)，构成介质密封闭环制热系统，由自动控制器(5)控制；储能器由壳体(20)、装在壳体(20)中的储能液(21)和若干个储能囊(22)、安装在储能器内部的换热盘管A(23)、换热盘管B (19)、换热盘管C(S)、换热盘管D (16)组成，储能器(2)的换热盘管A(23)通过输出管(24)和循环泵(25)与取暖器(4)连接并与回流管(26)构成供热采暖循环回路，由自动控制器(5)控制采暖热媒供暖；进水管(27)与储能器(2)换热盘管B(19)、出水管(28)组成冷水转换成热水通道；所述的自动控制器(5)的控制线(29)与气体压缩机(15)连接、控制线(30)与循环泵(25)连接、控制线(31)与电热管(31)连接，传感器A (32)插在储能器(2)中，传感器B (33)插在取暖器(4)中。
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太阳能集热器(I)由相互平行排列的若干等长集热排管(12)、焊接在集热排管(12)上的涂有选择性吸收涂层的吸热板(34)、与若干集热排管(12)两端联通在一起的水平状上联集管(9)和下联集管(11)构成；上联集管(9)右端为盲端、左端开端与超导传热管(6)连通，下联集管(11)右端为盲端，左端开端与超导回流管(7)连通，在若干集热排管(12)与下联集管(11)内边装有高效超导物质(35)，集热排管(12)背部和周边装有绝热保温层(36)及外壳体(37)，其上部装有透光率高的透明盖板(38)。所述的集热排管(12)、上联集管(9)下联集管(11)和吸热板(34)是铜管或者铝管，集热排管(12)直径为Φ8πιπι~Φ IOmm,上下联集管直径为Φ 14mm~C>22mm。
3.根据权利要求2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(12)内边的高效超导物质(35)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太阳能集热器(I)、超导传热管出)、换热盘管C(S)、超导回流管(7)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(6)是一金属非直角弯曲管，一端与换热盘管C (8)上端连通，另一端与超导平板太阳能集热器⑴的上联集管(9)连通，中间与真空抽排气阀(10)连通，超导传热管(6)直径一般为 Φ 16mm ~Φ22_。
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，其特征是所述的超导回流管(7)是一金属弯曲管，一端与换热盘管C(S)下端连通，另一端与超导平板太阳能集热器⑴的下联集管(11)连通，超导回流管(7)直径为Φ IOmm~C>12mm。
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(6)上的真空抽排气阀(10)由阀体、旋转顶针及抽排气口组成。
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，其特征是所述的自动控制器(5)由控制电路板(39)、控制线(29)、控制线(30)、控制线(31)、传感器A(32)、传感器B(33)及壳体(40)构成，所述的自动控制器(5)的控制线(29)与气体压缩机(15)连接、控制线(30)与循环泵(25)连接、控制线(31)与电热管(43)连接，传感器A(32)插在储能器(2)中，传感器B (33)插在取暖器(4)中。
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，其特征是所述的储能器⑵由壳体(20)、内胆(41)、装在外壳体(20)与内胆(41)之间的保温材料(42)、装在内胆中的储能液(21)和若干个储能囊(22)、安装在内胆内部的换热盘管A(23)、换热盘管B(19)、换热盘管C(8)、换热盘管D(16)、装在其外壳体(20)上的电热管(43)、温控器(44)、电源线(45)、镁棒(46)、水电隔离器(47)及T/P阀(48)构成，换热盘管A(23)通过输出管(24)、取暖器(4)、循环泵(25)连接与回流管(26)构成供热采暖循环回路，换热盘管B(19)与进水管(27)、出水管(28)组成冷水转换成热水通道，换热盘管C(8)与超导平板太阳能集热器(I)构成密封闭环超导太阳能制热系统，换热盘管D(16)与热泵热水机组(3)构成介质密封闭环制热系统。
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，其特征是所述的储能器(2)中的储能液(21)为储存显热的含金属粉的热传导油或者水，本方案中使用的储能液(21)为加有微细铜粉的热传导油，其使用温度范围为(TC~320°C，储能液(21)和若干个储能囊(22)有效体积占储能器(2)中有效容积的95%。
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，其特征是所述的储能器(2)中的储能囊(22)呈圆球状体、或者圆柱状体，储能囊(22)为金属外壳或者耐高温的聚丙烯外壳或者聚氯 乙烯外壳，外壳上装有翅片或者齿牙，外壳内装有熔点小于90°C、溶解热大于240KJ.Kg—1的固液相变储能材料，固液相变储能材料占储能囊22)有效容积的90%。
11.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，其特征是所述的储能器(2)的保温层(42)是玻璃纤维或者石棉或者聚氨基甲酸酯，其导热系数小于0.175W/(m.K),保温层厚度大于100mm。
12.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，其特征是所述的热泵热水机组(3)的气体压缩机(15)与蒸发器(13)装配在一起，其冷凝器是装在储能器下部的换热盘管D (16),换热盘管D (16)是一金属热交换器,其热交换面积为蒸发器器(13)工作有效面积的65%~70%，换热盘管D (16)的直径一般为Φ 16mm，换热盘管D (16)为铜管，换热盘管D (16)装有相变冷媒，制热系数4~5。
13.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储能器(2)内胆中上部的换热盘管A(23)是一金属热交换器，其热交换面积为取暖器(4)总面积的40%~60%，其上端通过输出管(24)与取暖器(4)连接且连通，下端与循环泵(25)、回流管(26)连接且连通，取暖器(4)系统中装有热媒导热液。
【文档编号】F24D19/10GK203757845SQ201420131892
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】田海金 申请人:田海金, 马宏杰, 尹慧杰