專利名稱：以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)及建筑供暖供熱工程，具體地說是一種以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現的一種以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，包括光電加熱主機、蓄熱罐、控制柜、熱媒循環(huán)管道系統(tǒng)，其特征在于所述光電加熱主機由n個光電加熱單元組成，n為自然數；每一光電加熱單元主要由聚光反射器，石英燈管和換熱器組成；聚光反射器有一橫載面為凹弧形的高光潔度的內凹反射曲面，該反射曲面的背部連接一有密閉空腔的箱體，該箱體兩端各有冷卻水進、出水管連通該空腔，該箱體有供組合安裝的連接部，該箱體兩端有供安裝石英燈管的支架，該石英燈管固裝在該反射曲面的焦點位置；所述換熱器為有進、出水口的密閉腔室，安裝在聚光反射器的反射曲面的折射光線能夠照射到的位置，該換熱器的進水口連接聚光反射器箱體的冷卻水出水管。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施實現所述聚光反射器的反射曲面為拋物線曲面。
所述聚光反射器的箱體的組合結構可以是上、下排結構，也可是環(huán)形結構，其組合連接部可以是螺釘連接，插榫連接、焊接、鉚接、粘結中的任一種。
所述換熱器的結構可以是由兩塊人字形波紋板按相反方向疊加在一起的空格式金屬換熱器，周邊焊接封閉，兩端各設進、出水管。
所述蓄熱罐為雙層壁的罐式結構，雙層壁之間充以聚胺脂泡沫塑料，罐上裝有水位計和安全排氣閥。
所述熱媒管道系統(tǒng)的構造為所述光電供熱主機的出口管有兩分支，一分支經調節(jié)閥、截止閥連通用戶供暖管，該供暖管連通用戶散熱器；該用戶供暖管連通高于散熱器的集氣罐，該散熱器的回水管經逆止閥、循環(huán)泵連通供熱主機；該出口管的另一分支經調節(jié)閥，載止閥連通蓄熱罐的進口管，該蓄熱罐的出口管經逆止閥連通循泵前方的回水管；該回水管以三通連接一膨漲水管，該膨漲水管的水位高于散熱器；所述供熱主機的石英燈管連接控制柜，該控制柜連接設置在安裝有散熱器的房間內的溫度傳感器。
所述熱媒管道系統(tǒng)的構造為所述光電供熱主機的進口管連接自來水，供熱主機內換熱器的出口管連通蓄熱罐的進口管，該蓄熱罐有回水管連接循環(huán)泵，該循環(huán)泵的出水管連接供熱主機，該循環(huán)泵及供熱主機的石英燈管的導線連接控制柜，該蓄熱罐的出口管連接用熱水器。
所述聚光反射器的反射曲面的材質為金屬鍍金、銀、鋁箔中的任一本發(fā)明有以下積極有益的效果本發(fā)明由于采用了光輻射加熱方法作為熱源，經幾十次的實驗取得了如下的效果1.零污染光電加熱器的能源是電，在加熱過程中不產生各種氣體和排放物、不消耗氧氣，光源是以遠紅外及可見光為主的光線，對人對物均無損害，因此沒有任何污染。
2.節(jié)能由于聚光系統(tǒng)將光能高密度地、定向地聚集到被加熱物體上，能量得到了充分地利用，實踐證明它比目前其它加熱方式節(jié)能10-40％以上。
3.安全本發(fā)明的傳熱媒介是光輻射，光源與被加熱物體間有一段距離，因此真正地實現了水電分離，沒有漏電短路的隱患。
4.自動化程度高由于采用了電腦控制，為自動調溫及故障報警提供了保證，實踐證明用戶設定的室內溫度與實測溫度僅相差±2℃。
5.占地面積小供應一座1000M2的建筑物，整套光電供暖供熱設備占地僅用12M2，其主機體積為長1200mm、寬650mm、高800mm。
6.經濟光電供暖主機的功率和供暖供熱面積是無限的，從幾十平方米至幾萬平方米的大型建筑均可應用，它可與建筑物現有的采暖系統(tǒng)對接，無需另外施工，該設備無需建造專用鍋爐房，每座樓房可獨立安裝，不用埋設管道，節(jié)省了大批的建筑安裝費用。就其運行費來說地遠遠低于附表一是本發(fā)明與美國現有的蓄熱式電熱鍋爐的性能對比表。
附表二是本發(fā)明與其它各種供暖方式運行費的對比表。
從附表一、二的對比，說明本發(fā)明的性能指標優(yōu)于現有技術。
附圖
編號1.光電加熱主機101.聚光反射器(反射體)111.反射曲面 112.封閉空腔 113.箱體114.(冷卻水)進水管 115.(冷卻水)出水管116.燈管支架 117.箱體端蓋 118.空腔堵頭119.連接板 120連接部102.石英燈管121.折射光線 122.導線103.換熱器131.受熱面132.進水口(進水管)133.出水口(出水管)134.熱媒管道 135.波紋板2.控制柜 3.管道4.調節(jié)閥5.載止閥(閘閥等)6.蓄熱罐601.進水管 602.出水管603.接用熱水器(熱水龍頭、浴用噴頭等)
7.逆止閥 8.膨漲水箱 9.循環(huán)泵10.載止閥(閘閥等)11.溫度傳感器 12.用戶散熱器13.集氣罐14.用戶供暖管 15.回水管16.自來水實施時，所述聚光反射器1的反射曲面111最佳為拋物線曲面。
實施時，所述聚光反射器的箱體的組合結構可以是上、下排結構，也可是環(huán)形結構，其組合連接部可以是螺釘連接，插榫連接、焊接、鉚接、粘結中的任一種。圖4選用的是上下各三組的結構，以螺釘連接。
在圖3所示實施例中，所述換熱器102的結構是由兩塊人字形波紋板135按相反方向疊加在一起的空格式金屬換熱器，周邊焊接封閉，兩端各設進、出水管132、133。
實施時，所述蓄熱罐6為雙層壁的罐式結構，雙層壁之間充以聚胺脂泡沫塑料實現保溫，罐上有水位計和安全排氣閥(附圖未示)。
在圖5所示實施例中，所述熱媒管道系統(tǒng)的構造為所述光電供熱主機1的出口管3有兩分支，一分支經調節(jié)閥4、截止閥10連通用戶供暖管14，該供暖管14連通用戶散熱器12；該用戶供暖管14連通高于散熱器12的集氣罐13，該散熱器12的回水管15經逆止閥7、循環(huán)泵9連通供熱主機1；該出口管3的另一分支經調節(jié)閥4，截止閥5連通蓄熱罐6的進口管601，該蓄熱罐6的出口管602經逆止閥7連通循泵9前方的回水管15；該回水管15以三通連接一膨漲水管8，該膨漲水管的水位高于散熱器12；所述供熱主機的石英燈管連接控制柜2，該控制柜連接設置在安裝有散熱器12的房間內的溫度傳感器11。
所述蓄熱罐在常壓下工作，罐上裝有水位計和安全排氣閥，最高溫度工作點為95℃。由光電加熱主機、調節(jié)閥門、蓄熱罐、循環(huán)泵等組成一個循環(huán)回路，蓄熱罐里的熱媒經循環(huán)泵送到光電加熱主機被加熱后經調節(jié)閥再回到蓄熱罐完成一個加熱循環(huán)，每一次循環(huán)熱媒被升溫20-25℃，當蓄熱罐里熱媒達到為用戶供熱的標準時，關閉蓄熱罐的進口閥門，熱媒將直接進入用戶的采暖循環(huán)系統(tǒng)，一般用戶循環(huán)的供水溫度和回水溫度相差20-25℃。
所述的控制柜2是由溫度傳感器、計算機處理中心和執(zhí)行元件組成，溫度傳感器可測量到用戶的室內溫度，當室內實際溫度與用戶設置溫度有差距時，溫度傳感器就會反饋給主控中心一個電信號，經計算機處理后便可給執(zhí)行元件—固態(tài)調壓器發(fā)出指令，從而改變供電電壓及電流達到調溫的目的，控制柜的另一項任務是監(jiān)測光電加熱器的工作狀態(tài)，光電加熱器工作時石英燈周圍的溫度可達600℃，為了保護反射體的鏡面不被燒壞，必須有一循環(huán)水為其冷卻，整機工作前必須先開啟循環(huán)水泵，或當循環(huán)水泵出現故障斷水時，必須關閉電源，還有該光加熱主機是由多個加熱單元組成，控制柜還要擔任巡檢每個石英燈是否出現故障的任務，該控制柜右以采用MC351系列單片計算機，以8031單片機為控制核心，配置了必要的計算機硬件系統(tǒng)和外圍I/O接口電路等，這里所說的計算機控制電路及溫度傳感器可采用已有技術，這對本技術領域普通技術人員來說都是顯而易見的，本說明書不詳述。
在圖6所示實施例中，所述熱媒管道系統(tǒng)的構造為所述光電供熱主機1的進口管連接自來水16，供熱主機內換熱器的出口管連通蓄熱罐6的進口管601，該蓄熱罐6有回水管604連接循環(huán)泵9，該循環(huán)泵9的出水管連接供熱主機1，該循環(huán)泵9及供熱主機1的石英燈管的導線連接控制柜2，該蓄熱罐6的出口管602連接用熱水器603，如浴頭、洗衣、洗碗等。
其工作方式為自來水(冷水)16由管道進入加熱主機1的聚光反射器101的箱體空腔112內進行預熱，經換熱器升溫后進入蓄熱罐6，當熱水溫度未過到洗浴溫度時，關閉閥門5，蓄熱罐6內的水由控制柜2自動操作打開循環(huán)泵9，經回水管604、循環(huán)泵9進入加熱主機1進行二次加熱，再進入蓄熱水罐6至水溫達到用熱水要求，提供給家庭用熱水的場所，如洗浴、洗碗、洗衣等。
實施時，所述聚光反射器1的反射曲面111的材質最佳為金屬鍍金箔或銀箔或鋁箔。
實施時，所述的石英燈管102是一支管狀紅外線石英燈，它有一根鎢燈絲，這個質量很輕的鎢燈絲用鉭盤沿其長度方向支撐住，石英管內充以惰性氣體，如氬氣、鹵素、碘等以防止燈絲氧化，燈管兩端通過軟導線進行聯線，燈管的工作狀態(tài)由供電電壓決定，一般工作波長為1.58至0.85微米之間。
本發(fā)明的結構特點和工作原理眾所周知光是能量的一種形式，例如在太陽光下用一個凸透鏡照射紙，當焦點照到紙上時，紙馬上就燃燒了，這就是高密度光能所產生的熱效應。本發(fā)明基于這一原理，通過一個特制的電光源石英燈管將電能轉變?yōu)楣饽?，再經一個反射聚光系統(tǒng)將光能高密度地聚集到一個設定的場區(qū)，由n(n＞1)個這樣的結構按加熱的要求組合起來，即形成一個高能量場，置于這個高能量場中的物體迅速地被加熱。本發(fā)明是將一個換熱器放置在高能量場內，熱媒流經換熱器后被加熱，從而達到供暖供熱的目的。
具體實施例依據上述原理制造的18KW光電供熱機組，其結構是這樣的它由上下兩排(各15個)光電加熱單元組成，每上下兩組之間有一個換熱器，循環(huán)水經下排反射體內腔流到上排反射體內腔再流經換熱器，熱媒升溫25℃，流量526升/小時，按北京地區(qū)供暖標準，室內平均溫度18℃，室外最低溫度-16℃，可供暖面積306平方米。光電供暖主機與美國蓄熱式電熱鍋爐性能比表一

注供暖標準按北京市70W/M2室內溫度18℃，室外最低溫度-16℃，供暖期為120天，每天供暖8小時，電費按0.393元/千瓦時計算。居住建筑采暖方式年運行費用表表二

注本表排序前11位摘自北京市環(huán)境保護科學研究院、華北電業(yè)管理局、北京市環(huán)境保護局2000年編制電能利用研究。
本表數據取自北京地區(qū)，其它地區(qū)可供參考。
權利要求
1.一種以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，包括光電加熱主機、蓄熱罐、控制柜、熱媒循環(huán)管道系統(tǒng)，其特征在于所述光電加熱主機由n個光電加熱單元組成，n為自然數；每一光電加熱單元主要由聚光反射器，石英燈管和換熱器組成；聚光反射器有一橫載面為凹弧形的高光潔度的內凹反射曲面，該反射曲面的背部連接一有密閉空腔的箱體，該箱體兩端各有冷卻水進、出水管連通該空腔，該箱體有供組合安裝的連接部，該箱體兩端有供安裝石英燈管的支架，該石英燈管固裝在該反射曲面的焦點位置；所述換熱器為有進、出水口的密閉腔室，安裝在聚光反射器的反射曲面的折射光線能夠照射到的位置，該換熱器的進水口連接聚光反射器箱體的冷卻水出水管。
2.如權利要求1所述的以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，其特征在于所述聚光反射器的反射曲面為拋物線曲面。
3.如權利要求1所述的以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，其特征在于所述聚光反射器的箱體的組合結構可以是上、下排結構，也可是環(huán)形結構，其組合連接部可以是螺釘連接，插榫連接、焊接、鉚接、粘結中的任一種。
4.如權利要求1所述的以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器的結構可以是由兩塊人字形波紋板按相反方向疊加在一起的空格式金屬換熱器，周邊焊接封閉，兩端各設進、出水管。
5.如權利要求1所述的以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，其特征在于所述蓄熱罐為雙層壁的罐式結構，雙層壁之間充以聚胺脂泡沫塑料，罐上裝有水位計和安全排氣閥。
6.如權利要求1所述的以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，其特征在于所述熱媒管道系統(tǒng)的構造為所述光電供熱主機(1)的出口管(3)有兩分支，一分支經調節(jié)閥(4)、截止閥(10)連通用戶供暖管(14)，該供暖管(14)連通用戶散熱器(12)；該用戶供暖管(14)連通高于散熱器(12)的集氣罐(13)，該散熱器(12)的回水管(15)經逆止閥(7)、循環(huán)泵(9)連通供熱主機(1)；該出口管(3)的另一分支經調節(jié)閥(4)，載止閥(5)連通蓄熱罐(6)的進口管(601)，該蓄熱罐(6)的出口管(602)經逆止閥(7)連通循泵(9)前方的回水管(15)；該回水管(15)以三通連接一膨漲水管(8)，該膨漲水管的水位高于散熱器(12)；所述供熱主機的石英燈管連接控制柜(2)，該控制柜連接設置在安裝有散熱器(12)的房間內的溫度傳感器(11)。
7.如權利要求1所述的以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，其特征在于所述熱媒管道系統(tǒng)的構造為所述光電供熱主機(1)的進口管連接自來水(16)，供熱主機內換熱器的出口管連通蓄熱罐(6)的進口管(601)，該蓄熱罐(6)有回水管(604)連接循環(huán)泵(9)，該循環(huán)泵(9)的出水管連接供熱主機(1)，該循環(huán)泵(9)及供熱主機(1)的石英燈管的導線連接控制柜(2)，該蓄熱罐(6)的出口管(602)連接用熱水器(603)。
8.如權利要求1所述的以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng)，其特征在于所述聚光反射器的反射曲面的材質為金屬鍍金、銀、鋁箔中的任一種。
全文摘要
一種以光電為熱源的供暖供熱系統(tǒng),包括光電加熱主機、蓄熱罐、控制柜、熱媒循環(huán)管道系統(tǒng),光電加熱主機由n個光電加熱單元組成,n為自然數;每一光電加熱單元主要由聚光反射器,石英燈管和換熱器組成;聚光反射器有一橫截面為凹弧形的高光潔度的內凹反射曲面,石英燈管固裝在該反射曲面的焦點位置;換熱器安裝在聚光反射器的反射曲面的折射光線能夠照射到的位置,該換熱器的進水管連接聚光反射器箱體的冷卻水出水管;本發(fā)明實現零污染,無排放,高效節(jié)能,運行安全,費用低廉,體積小巧,既可以用于工業(yè)及建筑的供熱供暖,也可用于家庭熱水供給。
文檔編號F24J2/14GK1344900SQ0113425
公開日2002年4月17日 申請日期2001年10月29日 優(yōu)先權日2001年10月29日
發(fā)明者李達安, 李勇 申請人:李達安, 李勇