[實用新型]并聯式超導太陽能熱泵熱水洗浴采暖系統

有效

• 申請號: 201420131892.4
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN203757845U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 田海金
• 申請（專利權）人: 田海金;馬宏杰;尹慧杰
• 主分類號: F24D15/04
• 分類號: F24D15/04;F24D19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種熱水洗浴采暖系統，具體講是一種并聯式超導太陽能熱泵熱水洗浴采暖系統。

背景技術

目前熱水洗浴采暖使用較多的是燃氣熱水器、燃煤熱水器、電熱水器、空氣源熱泵熱水器、水源熱泵熱水器、太陽能熱水器。用燃氣、燃煤、電熱水器加熱冷水用于洗浴采暖是極不合算的。如燃氣熱水器因為有高溫廢氣排放、不完全燃燒、強制排煙及換熱效率方面的損失，實際的制熱系數僅為0.5～0.7；使用燃煤制熱水其制熱系數只有0.4，使用電熱水器制熱水其制熱系數只有0.85，而熱泵的制熱系數高達5.6，因此，在國外獲取低溫熱水，以消耗電能或燃料化學能的傳統方式正在逐步讓位于熱泵制熱方式。

用空氣源熱泵以空氣作為熱源，具有系統簡單、年運行時間長等優點，在我國長江中下游地區，已得到應用。但由于其制熱量的變化與建筑熱負荷的需求趨勢正好相反，而且在夏季高溫和冬季寒冷天氣時熱泵制熱效率會大大降低，甚至無法工作，所以應用條件受到一定限制。用水源熱泵以水為載體，可利用量大面廣的地下水、工業廢水、污水等作為低位熱源，但水源熱泵的應用受到水源條件、水層的地質結構、水資源使用政策以及能源結構和價格等因素的限制。利用土壤地源熱泵供熱技術已成熟，近年來地埋管式在美國、歐洲使用中。但由于地源熱泵在使用中也存在一定的局限性，如：土壤導熱系數較小，熱交換強度小，受到實際應用場地的限制；特別是熱泵長期連續從土壤取熱(或蓄熱)，將會使土壤的溫度場長期得不到有效恢復，從而造成土壤溫度不斷降低(或升高)，這不僅降低了熱泵機組的COP值，同時由于蒸發溫度與冷凝溫度的變化而使熱泵運行工況不穩定。太陽能是一種綠色低品位能源，利用普通太陽能洗浴采暖，節能明顯，但卻受到氣象與使用條件及制熱效率的限制，如受陰天、弱光、少光和樓宇背光等條件的影響，太陽輻照量很低時難以發揮太陽能的優勢。而且用太陽能采暖需要的集熱板或集熱管相當多，占地面積大，高層小高層利用太陽能采暖有難度，要采暖必須給儲能器加裝大功率輔助熱源。目前用電熱管作為太陽能儲能器的輔助熱源，熱轉換效率低，用電量大，用戶無法接受，家用導線也負荷不起。用熱泵與太陽能以不同形式有機結合構成太陽能與熱泵并聯式供熱系統，是業內目前研究的熱門課題。

發明內容

本發明的目的為解決上述太陽能熱水洗浴采暖系統存在的技術問題與缺陷，特發明一種高效、無污染、不受氣象與使用條件限制、家戶可以方便使用的并聯式超導太陽能熱泵熱水洗浴采暖系統，其基本原理如下：

熱泵熱水機組是一種先進的高效節能無污染的產生熱水裝置，是一種可以利用低位能得到高位能的技術。熱泵本身是一種電力驅動壓縮機，它的作用是對閉合回路里工質進行冷熱交換相變循環，高效的進行熱量傳遞。所以熱泵熱水機組釋放出的熱量不是用電加熱器產出來的，而是通過熱泵熱水機組從周圍空間熱源獲取的。工作過程可簡單認為蒸發器吸收空氣或者水中熱量后，工質蒸發汽化，經過熱泵壓縮機將汽化熱壓縮傳遞到儲能器中的儲能材料中(即放熱)，再冷凝變成液體，經回路再回到蒸發器，周而復始，閉合循環。搬運能力和投入熱泵的電能之比稱為能效比，用COP表示。一般熱泵的COP值都大于4，也就是說熱泵機組用1度的電，可以產生大于4度以上電能所產生的熱量，COP高的可以產生5度以上電能的熱量。

為了降低室內溫度(或叫制冷)，空調機在把室內的熱從空氣中吸收搬到室外放掉。如果利用熱泵熱水機組制熱原理，把空調機排放掉的這些多余熱能釋放到儲能器中，把儲能材料加熱，制成中央冷、熱水機組，這不僅節能，而且可以獲得取暖熱水。但由于目前空調機的性能及系統局限，如會產生系統高壓，壓縮機高溫，影響機組壽命，甚至出現系統超壓保護或爆裂的危險，它的排熱溫度不超過45℃，所以目前使用的中央空調不能使用它的余熱用于家庭熱水取暖。而熱泵熱水機組和空調冷熱水機組工作原理相同，都遵循逆卡諾循環原理，所不同的是本發明的熱泵熱水機組是一種高溫熱泵熱水機組，它可以生產出60℃以上熱水，而壓縮機不會過熱，系統壓力正常。在環境溫度15℃的條件下，2.2kw熱泵熱水機組把兩噸水由20℃升高到60℃約需9小時，耗電20度，而同樣兩噸水用電熱管直接電加熱需96度電，其節能效果十分明顯。熱泵熱水機組設備占地面積小，不需要設置機房，一體化安裝，結構簡單，采用特殊的換熱器可以對儲能材料(包括水)無特殊要求。新研制的高溫熱泵熱水機組為熱泵制取熱水和制冷創造了條件。