[发明专利]并联式超导太阳能热泵热水洗浴采暖系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热水洗浴采暖系统，具体讲是一种并联式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。

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

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：

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1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。

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℃，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℃以上热水，而压缩机不会过热，系统压力正常。在环境温度15℃的条件下，2.2kw热泵热水机组把两吨水由20℃升高到60℃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。

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。