CN102538195A - 一种太阳能异聚态热利用系统及其工作方法 - Google Patents

一种太阳能异聚态热利用系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明所设计的一种太阳能异聚态热利用系统及其工作方法,解决了目前热水器能量吸收单一,热利用效率不高的技术问题。本发明其特征是它包括蒸发器、传输增压介质的压缩机和冷凝器,上述三者通过传输管道相互连通形成回路,所述的冷凝器设置在一带进水管和出水管的水箱内,所述的传输管道内容纳有气体传热介质,所述的传输管道上装有节流器。本发明能量适用范围广,可吸收环境中各种能量,将其变为热能,节能环保;能量提取效率高,热水所需时间更少;结构简单,安装方便;加热水的时间短,可恒温设置,时时满足热水需求。

Description

一种太阳能异聚态热利用系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及热水系统,尤其是一种太阳能异聚态热利用系统及其工作方法。
背景技术
目前的热水装置主要有电热水器、太阳能热水器和空气源热水器,电热水器快速制热,不受天气影响,但是需要消耗电能,不环保;太阳能热水器其内的传热介质一般为液体,沸点温度较高,只能吸收比其温度高的能量,需要一定强度的光照才能发挥加热作用,受天气影响较大,不能完全满足日常需求;空气源热水器由于价格昂贵,普及率不高,上述热水器能量吸收单一,热利用效率不高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种以太阳能为主,同时吸收其他异族能量的太阳能异聚态热利用系统及其工作方法。
为了达到上述目的,本发明所设计的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是它包括蒸发器、传输增压介质的压缩机和冷凝器,上述三者通过传输管道相互连通形成回路,所述的冷凝器设置在一带进水管和出水管的水箱内,所述的传输管道内容纳有气体传热介质,所述的传输管道上装有节流器。本技术方案采用常态下温度较低的气体传热介质代替常态下温度较高的液体传热介质,具有沸点一般都在-25℃以下,比日常的环境温度要低的特点,使得热利用过程达到异聚常态化,即以太阳能为主能量,同时在任何时候具有吸收其它环境中其他能量的条件,随时吸收其他异族能作为蒸发器的输入能量,如图2所示,由于气体传热介质一般均比环境温度低,故环境中的能量均可被蒸发器内的传热介质吸收;相比现有的太阳能集热器,如图1所示,其从太阳能中吸收的热量还要减去散发至环境中的热量才是传热介质用于热交换的热量;本技术方案拥有较高的热利用效率。气体传热介质在蒸发器中吸收太阳能等环境能量,在冷凝器中将吸收的能量传输给水箱内的水,热水所需时间更少且温度恒定,更加节能。
作为上述结构的进一步完善和补充,本发明还包含以下附加技术特征或这些特征的任意组合:
所述的冷凝器包括盘式或板式冷凝管,接触面积大,冷凝效果好。
所述的蒸发器外设有能量吸收装置,可对环境中的能量进行吸收,增强蒸发器的吸热效率。
所述的能量吸收装置为翅式太阳能板或板式太阳能板或套管式太阳能吸收装置,根据使用场合的光照条件来从中选择吸热效果最佳的,增加传热介质的吸热效率。
所述的蒸发器外壁填涂有吸热材料,增加吸热效率的同时具备保护板面不易受环境腐蚀影响的作用,增强板面的耐候性。
所述的传输管道上装有过滤器,过滤掉压缩机等可能产生的碎屑。
所述的压缩机位于从蒸发器流向冷凝器的传输管道上,所述的过滤器和节流器设置在从冷凝器流向蒸发器的传输管道上,过滤器在一定程度上可减缓气体传热介质的流速,与节流器作用相仿,故放在回路的同一侧段,避免各部件间的干扰。
所述的气体传热介质为氟利昂,具体可为氟利昂R22,也可以为制冷剂R134A、R407C或R417A等其它各种单体或复合气体传热介质,可根据具体需要而定。
一种太阳能异聚态热利用系统的工作方法为:
a、将处于低压冷态的气体传热介质在蒸发器中吸热蒸发变为热态气体,进入压缩机;
b、热态气体经过压缩机压缩、升温后,变成高温、高压的热态蒸汽排出压缩机;
c、高温、高压的热态蒸汽进入冷凝器,在冷凝器中将热量传递给水箱中的水,使水的温度提高,热态蒸汽经过冷凝放热后变成高压冷态传热介质;
d、高压冷态传热介质经过节流器节流降压后,变成低压冷态传热介质再次进入蒸发器,依此不断地循环工作。
整个工作过程是热量搬运过程,是将低温热源中的热量连续不断的搬运至高温热源(水)中的过程。
所述a步骤中的冷态传热介质的状态为低压液态,热态气体的状态为低温、低压;所述c步骤中的冷态传热介质的状态为高压液态;所述d步骤中的冷态传热介质的状态为低压液态。
本发明所设计的一种太阳能异聚态热利用系统及其工作方法,能量适用范围广,可吸收环境中各种能量,将其变为热能,节能环保;能量提取效率高,热水所需时间更少;结构简单,安装方便;加热水的时间短,可恒温设置,时时满足热水需求。
附图说明
图1是现有传热介质集热器吸收能量的原理示意图;
图2是本发明传热介质聚能蒸发器吸收能量的原理示意图;
图3是本发明的结构示意图。
图中:1-蒸发器、2-压缩机、3-冷凝器、4-水箱、5-进水管、6-出水管、7-能量吸收装置(翅式太阳能板)、8-传输管道、9-过滤器、10-节流器。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图3所示,本实施例描述的一种太阳能异聚态热利用系统及其工作方法,它包括蒸发器1、传输增压介质的压缩机2和冷凝器3,上述三者通过传输管道8相互连通形成回路,所述的冷凝器3设置在一带进水管5和出水管6的水箱4内,所述的传输管道8内容纳有气体传热介质,所述的传输管道8上装有节流器10。
所述的冷凝器3包括盘式或板式冷凝管,根据实际需要而定;所述的蒸发器1外设有翅式太阳能板7,也可以为其他能量吸收装置,用于太阳能主能量及异族能量的吸收;所述的蒸发器1外壁填涂有吸热材料。所述的传输管道8上装有过滤器9。所述的压缩机2位于从蒸发器1流向冷凝器3的传输管道8上,所述的过滤器9和节流器10设置在从冷凝器3流向蒸发器1的传输管道8上。气体传热介质为氟利昂等。
工作方法:
a、将处于低压液态的冷态气体传热介质经过蒸发器1中吸热蒸发为低温、低压的热态气体,进入压缩机2;
b、气体传热介质经过压缩机2压缩、升温后,变成高温、高压的热态蒸汽排出压缩机2;
c、高温、高压的热态蒸汽进入冷凝器3,在冷凝器3中将热量传递给冷水,使其温度提高,热态蒸汽经过冷凝放热后变成高压、液态的冷态传热介质;
d、高压、液态的冷态传热介质经过节流器10节流降压后,变成低压、液态的冷态传热介质再次进入蒸发器1,依此不断地循环工作。

Claims (10)

1.一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是它包括蒸发器(1)、传输增压介质的压缩机(2)和冷凝器(3),上述三者通过传输管道(8)相互连通形成回路,所述的冷凝器(3)设置在一带进水管(5)和出水管(6)的水箱(4)内,所述的传输管道(8)内容纳有气体传热介质,所述的传输管道(8)上装有节流器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是所述的冷凝器(3)包括盘式或板式冷凝管。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是所述的蒸发器(1)外设有能量吸收装置(7)。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是所述的能量吸收装置(7)为翅式太阳能板或板式太阳能板或套管式太阳能吸收装置。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是所述的蒸发器(1)外壁涂有吸热材料。
6.根据权利要求1项所述的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是所述的传输管道(8)上装有过滤器(9)。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是所述的压缩机(2)位于从蒸发器(1)流向冷凝器(3)的传输管道(8)上,所述的过滤器(9)和节流器(10)设置在从冷凝器(3)流向蒸发器(1)的传输管道(8)上。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统,其特征是所述的气体传热介质为氟利昂。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能异聚态热利用系统的工作方法,其特征是:
a、将处于低压冷态的气体传热介质在蒸发器(1)中吸热蒸发变为热态气体,进入压缩机(2);
b、热态气体经过压缩机(2)压缩、升温后,变成高温、高压的热态蒸汽排出压缩机(2);
c、高温、高压的热态蒸汽进入冷凝器(3),在冷凝器(3)中将热量传递给水箱(4)中的水,使水的温度提高,热态蒸汽经过冷凝放热后变成高压冷态传热介质;
d、高压冷态传热介质经过节流器(10)节流降压后,变成低压冷态传热介质再次进入蒸发器(1),依此不断地循环工作。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能异聚态热利用系统的工作方法,其特征是:所述a步骤中的冷态传热介质的状态为低压液态,热态气体的状态为低温、低压;所述c步骤中的冷态传热介质的状态为高压液态;所述d步骤中的冷态传热介质的状态为低压液态。
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