CN205979994U - 一种供暖装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种供暖装置，包括：平板太阳能集热器，自下而上依次包括背板、玻璃棉保温层、黑铬集热层和钢化玻璃；板式换热器，包括框架、多个压紧螺旋、多个间隔设置的波纹板和垫片，每个波纹板的外周均通过垫片密封，框架通过多个压紧螺旋将多个间隔设置的波纹板紧固；蓄热水箱，分别与平板太阳能集热器、板式换热器和空气能热泵连通；空气能热泵，与蓄热水箱连通；补水装置，与蓄热水箱连通。根据本实用新型的一种供暖装置，系统利用太阳能和空气能的资源互补优势，再利用少量电能，解决建筑物供暖问题，提高供暖系统效率和可靠性。有效降低建筑供暖能耗，减少污染物的排放，提高了太阳能集热器的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种供暖装置。
背景技术
目前太阳能和空气能这两类可再生能源的应用较为广泛，但两者均独立应用为主，两种利用技术主要存在以下缺点。
太阳能属于可再生能源中的一种，开发和利用太阳能对节约常规能源、保护自然环境、减缓气候的变化等都有着十分重要的意义。太阳能资源也有一些不能忽视的特点：分散性、间歇性和随机性等。常规太阳能热水系统易受气候影响，在阴雨天气或冬季短日照的情况下无法稳定运行，而且存在加热周期长，无法全天候提供热水等缺点，太阳能利用系统存在经济性与节能性的矛盾。由于冬季建筑热负荷较大，如完全利用太阳能来实现供暖，势必需要足够大的集热面积，初投资大，投资回收期长，经济性差，且实际工程中可安装集热器的空间有限，难以实现集热器的大面积安装。虽然太阳能季节性蓄热技术的应用大大减小了太阳能集热系统的设计容量，但是，由于系统仅以太阳能作为热源，集热器面积依然较大，同时还需要较大容量的蓄热体，系统应用的经济性相对常规的供暖方式仍然有一定差距。
空气能热泵(Air Source Heat Pump，简称ASHP)是以空气为热源、通过输入少量高品位能源(电能)来实现低品位热能向高品位热能转移的一种热泵空调系统。在可再生能源领域，空气源系统自出现以来，与其它可再生能源相比，即具有其独有的优势。空气能热泵以环境空气中蕴含的丰富低品位太阳潜能作为其热源，具有取之不尽，用之不竭，随取随用等特点；并且其运行可不受阴雨天气的影响而实现四季供热；在制造方面，空气能热泵系统较其它可再生能源更易实现标准化批量生产，工艺研制已经比较成型，产品规格齐全，品牌繁多；机组初投资较低；安装和维护工作更易进行并且使用方便；夏季制冷运行时的性能系数(COP)可达4以上，是效率较高的能源利用设备。目前大多数机组是以制冷剂为媒介，冬季供暖运行时，制冷剂在室外蒸发器侧盘管(或太能板)中吸收空气中(或阳光)中的能量，再经压缩机压缩制热后，通过冷凝器侧换热装置将热量传递给水，来制取热水，热水通过水循环系统送入用户散热器(通常是室内风机盘管)进行采暖或直接用于热水供应。对空气能热泵系统缺点的认识，比较普遍的观点是当室外温度低于-10℃时，由于结霜会造成换热效果恶化、COP降低，由此导致冬季供暖运行时的效率几乎接近电热采暖的效率；而夏季在室外温度太高的情况下，制冷效率也有所下降。
因此，它适宜用于冬天不太冷(室外温度高于-10℃)、夏季不太热的地区。在寒冷地区下由于室外气温降低会给空气能热泵系统应用带来众多问题，比如：
(l)由于室外气温的降低，蒸发温度降低以及蒸发压力随之降低会导致压缩机吸气比容增大，机组吸气量迅速下降导致热泵制热量减少；
(2)蒸发压力降低导致压缩机压缩比增大，压缩机的排气温度迅速升高影响系统润滑性能及机组性能，甚至烧毁压缩机；
(3)压缩机压缩比的增大导致系统的性能系数(COP)急剧下降；
(4)以低温工况为设计工况的热泵系统随着室外环境温度的升高系统性能下降。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提出一种供暖装置。
根据本实用新型的一种供暖装置，包括：平板太阳能集热器，所述平板太阳能集热器自下而上依次包括背板、玻璃棉保温层、黑铬集热层和钢化玻璃；板式换热器，所述板式换热器包括框架、多个压紧螺旋、多个间隔设置的波纹板和垫片，每个所述波纹板的外周均通过垫片密封，所述框架通过多个所述压紧螺旋将多个所述间隔设置的波纹板紧固；蓄热水箱，所述蓄热水箱分别与所述平板太阳能集热器、所述板式换热器和所述空气能热泵连通；空气能热泵，所述空气能热泵与所述蓄热水箱连通；补水装置，所述补水装置与所述蓄热水箱连通。
根据本实用新型实施例的一种供暖装置，系统利用太阳能和空气能的资源互补优势，再利用少量电能，解决建筑物供暖问题，提高供暖系统效率和可靠性。有效降低建筑供暖能耗，减少污染物的排放，提高了太阳能集热器的效率。
另外，根据本实用新型上述实施例的一种供暖装置，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，本实用新型的一种供暖装置还包括集热系统循环泵，所述集热系统循环泵的第一端与多个所述平板太阳能集热器连通，所述集热系统循环泵的第二端与所述板式换热器连通。
进一步地，本实用新型的一种供暖装置还包括储热系统循环泵，所述储热系统循环泵的第一端与所述板式换热器连通，所述储热系统循环泵的第二端与所述蓄热水箱连通。
进一步地，本实用新型的一种供暖装置还包括辅助热源循环泵，所述辅助热源循环泵的第一端与所述空气能热泵连通，所述辅助热源循环泵的第二端与所述蓄热水箱连通。
进一步地，本实用新型的一种供暖装置还包括采暖循环泵，所述采暖循环泵与所述蓄热水箱连通。
进一步地，所述补水装置为定压补水装置。
进一步地，每1m2表面积的所述平板太阳能集热器配制130L～170L所述蓄热水箱。
进一步地，每1m2表面积的所述平板太阳能集热器配制150L所述蓄热水箱。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1是根据本实用新型的一种供暖装置的结构示意图；
图2是本实用新型的平板太阳能集热器的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，根据本实用新型的一种供暖装置的结构示意图，包括：平板太阳能集热器110、板式换热器120、蓄热水箱130、空气能热泵140、补水装置150、集热系统循环泵160、储热系统循环泵170、辅助热源循环泵180和采暖循环泵190。集热系统循环泵160的第一端与平板太阳能集热器110连通，集热系统循环泵160的第二端与板式换热器120连通。储热系统循环泵170的第一端与板式换热器120连通，储热系统循环泵170的第二端与蓄热水箱130连通。辅助热源循环泵180的第一端与空气能热泵140连通，辅助热源循环泵180的第二端与蓄热水箱130连通，采暖循环泵190与蓄热水箱130连通。集热系统循环泵160、储热系统循环泵170、辅助热源循环泵180和采暖循环泵190将管道中的水循环起来。
如图2所示，平板太阳能集热器110自下而上(图2所示的方向)依次包括背板111、玻璃棉保温层112、黑铬集热层113和钢化玻璃114。当平板太阳能集热器110工作时，太阳辐射穿过透明盖板111后，投射在黑铬集热层113上，被黑铬集热层113吸收并转化成热能，作为集热器的有用能量输出。黑铬集热层113具有优良的光学性能而且也具有非常优异的耐热耐湿耐候性能，是一种性价比较高的太阳能选择性涂层。钢化玻璃114与背板111通过边条卡扣锁死。
板式换热器120包括框架121、多个压紧螺旋122、多个间隔设置的波纹板123和垫片124，每个波纹板123的外周均通过垫片124密封，框架121通过多个压紧螺旋122将多个间隔设置的波纹板123紧固。板式换热器120是液-液、液-汽进行热交换的理想设备，它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。
空气能热泵140是按照“逆卡诺”原理工作的。通过压缩机系统运转工作，吸收空气中热量制造热水。具体过程是：压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高地冷媒，经过水箱中的冷凝器制造热水，热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环，在这一过程中，空气热量通过蒸发器被吸收导入冷媒中，冷媒再导入水中，产生热水。形象地说，就是“室外机”像打气筒一样压缩空气，使空气温度升高，然后通过一种-17℃就会沸腾的液体传导热量到室内的储水箱内，再将热量释放传导到水中。
当太阳能资源条件适宜时，板式太阳能集热器110工作将制取的热水存入蓄热水箱130，当太阳能资源条件不适宜时，例如夜晚、阴天等，太阳能供暖系统停止工作；当空气能资源适宜时，空气能热泵140供暖系统工作，制取热水存入蓄热水箱130，当空气能资源不适宜时，例如室外空气温度偏低时，空气能热泵140系统停止工作。当太阳能资源和空气能资源都不适宜时，通过蓄热水箱130储存的热量供热。本实用新型的一种供暖装置，利用了太阳能和空气能的资源互补优势，利用少量电能，解决建筑物供暖问题，提高供暖系统效率和可靠性。有效降低建筑供暖能耗，减少污染物的排放。同时通过改进板芯材料和增大焊接接触面积改进集热器，提高太阳能集热器的效率。
优选地，每1m2表面积的太阳能集热器110配制130L～170L蓄热水箱130；更优选地，每1m2表面积的太阳能集热器110配制150L蓄热水箱130。实用新型人针对该系统，选取西藏地区典型住宅，进行了动态负荷计算，采用TRNSYS软件动态建模，逐时计算系统状态，发现要保证比较高的太阳能保证率(75％以上)，蓄热水箱130选型应参照标准中高限值，即按每1m2太阳能集热器110配置130L～170L左右蓄热水箱130。装置中75％以上供热由太阳能满足，仅有25％由空气能热泵140满足，而拉萨地区室外气温不是很低，空气能热泵140能保证2.2以上效率，因此本装置相对于常规电采暖可以节能90％左右。
优选地，补水装置150为定压补水装置，以保证在补水时能够提供充足的压力。
综上，本实用新型的一种供暖装置，利用了太阳能和空气能的资源互补优势，利用少量电能，解决建筑物供暖问题，提高供暖系统效率和可靠性。有效降低建筑供暖能耗，减少污染物的排放。同时通过改进板芯材料和增大焊接接触面积改进集热器，提高太阳能集热器的效率。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连通”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连通，也可以是可拆卸连通，或成一体；可以是机械连通，也可以是电连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种供暖装置，其特征在于，包括：
平板太阳能集热器，所述平板太阳能集热器自下而上依次包括背板、玻璃棉保温层、黑铬集热层和钢化玻璃；
板式换热器，所述板式换热器包括框架、多个压紧螺旋、多个间隔设置的波纹板和垫片，每个所述波纹板的外周均通过垫片密封，所述框架通过多个所述压紧螺旋将多个所述间隔设置的波纹板紧固；
蓄热水箱，所述蓄热水箱分别与所述平板太阳能集热器、所述板式换热器和空气能热泵连通；
空气能热泵，所述空气能热泵与所述蓄热水箱连通；
补水装置，所述补水装置与所述蓄热水箱连通。
2.根据权利要求1所述的一种供暖装置，其特征在于，还包括集热系统循环泵，所述集热系统循环泵的第一端与多个所述平板太阳能集热器连通，所述集热系统循环泵的第二端与所述板式换热器连通。
3.根据权利要求1所述的一种供暖装置，其特征在于，还包括储热系统循环泵，所述储热系统循环泵的第一端与所述板式换热器连通，所述储热系统循环泵的第二端与所述蓄热水箱连通。
4.根据权利要求1所述的一种供暖装置，其特征在于，还包括辅助热源循环泵，所述辅助热源循环泵的第一端与所述空气能热泵连通，所述辅助热源循环泵的第二端与所述蓄热水箱连通。
5.根据权利要求1所述的一种供暖装置，其特征在于，还包括采暖循环泵，所述采暖循环泵与所述蓄热水箱连通。
6.根据权利要求1所述的一种供暖装置，其特征在于，所述补水装置为定压补水装置。
7.根据权利要求1所述的一种供暖装置，其特征在于，每1m2表面积的所 述平板太阳能集热器配制130L～170L所述蓄热水箱。
8.根据权利要求7所述的一种供暖装置，其特征在于，每1m2表面积的所述平板太阳能集热器配制150L所述蓄热水箱。
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