專利名稱：空氣源熱電熱泵地暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地面供暖裝置，具體涉及以空氣為低溫?zé)嵩?、以基于珀?duì)柼麩犭娦?yīng)的熱電熱泵作為熱能轉(zhuǎn)換動(dòng)力的空氣源熱電熱泵地暖裝置。
背景技術(shù)：
由于環(huán)境污染、能源浪費(fèi)嚴(yán)重等原因，目前我國(guó)以煤炭為基本能源的集中供熱方式弊端凸現(xiàn)，必將向以地暖為主的采暖方式轉(zhuǎn)變。目前的地暖系統(tǒng)一般是以燃?xì)?、燃油或電力為能源的水暖系統(tǒng)，主要包括盤管、分集水器及壁掛爐等部件。出于衛(wèi)生及安全等因素考慮，采用電能直熱方式的地暖系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還比散熱器采暖節(jié)能20%-30%。然而，與熱泵方式相比，還存在下述主要缺點(diǎn)(1)能源消耗方面，直熱方式的能效比永遠(yuǎn)小于1，而熱泵方式的能效比永遠(yuǎn)大于1，可比直熱方式節(jié)省電能30%以上；(2)安全性方面，熱泵方式水電分離，不會(huì)出現(xiàn)漏電情況，而直熱方式則存在漏電可能。但是，傳統(tǒng)的壓縮機(jī)熱泵在環(huán)境氣溫低于OtlC時(shí)，存在下述兩個(gè)主要問(wèn)題，導(dǎo)致難以應(yīng)用在地暖系統(tǒng)中(1)能效比嚴(yán)重下降，相比直熱方式優(yōu)勢(shì)不大；(2)壓縮機(jī)工況嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致可靠性及壽命急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種基于珀?duì)柼麩犭娦?yīng)的熱電熱泵裝置，利用該裝置構(gòu)成一種節(jié)能、衛(wèi)生、安全、方便使用的空氣源熱電熱泵地暖裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是空氣源熱電熱泵地暖裝置設(shè)有熱電熱泵裝置和地面水暖裝置，所述熱電熱泵裝置由熱電堆、熱電堆熱端交換片、熱電堆冷端交換片、離心風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、與熱電堆、離心風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵連接的控制器組成，熱電堆包括兩塊由同規(guī)格、同數(shù)量的熱電芯片組成的熱電板，熱端面緊貼熱電堆熱端交換片，冷端面緊貼熱電堆冷端交換片；地面水暖裝置由防輻射保溫層、地暖盤管、水泥漿覆蓋層及出液管、進(jìn)液管組成。以上所述的熱電熱泵裝置可以設(shè)在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，機(jī)箱側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣接口、排氣接口、進(jìn)液接口、出液接口分別與安裝在房間外墻上的進(jìn)氣管、排氣管、地暖盤管的出液管、進(jìn)液管連接。以上所述的熱電熱泵裝置可以設(shè)有設(shè)在出液接口的出液感溫器、設(shè)在進(jìn)液接口的進(jìn)液感溫器、補(bǔ)液管、補(bǔ)液電磁閥，出液感溫器、進(jìn)液感溫器、進(jìn)液感溫器、補(bǔ)液電磁閥與控制器連接。本發(fā)明的機(jī)箱的進(jìn)氣接口可以設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)。本發(fā)明的工作原理是熱電制冷(熱)也叫溫差電制冷(熱)或半導(dǎo)體制冷(熱)，是根據(jù)1834年發(fā)現(xiàn)的帕爾貼效應(yīng)的熱力學(xué)原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門制冷(熱)技術(shù)。它是利用半導(dǎo)體材料組成PN結(jié)，通過(guò)兩端施加直流電實(shí)現(xiàn)熱能傳遞從而進(jìn)行制冷(熱)。因此， 可以基于珀?duì)柼麩犭娦?yīng)制成電子熱泵。這種電子熱泵與傳統(tǒng)的壓縮機(jī)熱泵相比，具有下述優(yōu)勢(shì)(1)不需要任何制冷劑， 沒(méi)有污染源；(2)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件和滑動(dòng)部件，工作時(shí)沒(méi)有震動(dòng)、噪音、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)；(3)半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差；(4)半導(dǎo)體制冷片的單個(gè)制冷元件對(duì)的功率很小， 但組合成電堆，用同類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)的話，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到幾毫瓦到上萬(wàn)瓦的范圍；(5)半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件， 通過(guò)輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制，再加上溫度檢測(cè)和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制，便于組成自動(dòng)控制系統(tǒng)；(6)半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從_130°C 到90°C都可以實(shí)現(xiàn)；(7)半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效率一般不高，但制熱效率較高(實(shí)際應(yīng)用可超過(guò)2. 0)，永遠(yuǎn)大于1。因此，以電子熱泵為供熱方式的地暖裝置能大幅減少建筑能源消耗和環(huán)境污染，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是比目前最節(jié)能的地暖裝置可節(jié)能50%以上，通過(guò)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)精確控制，更可使系統(tǒng)保持高效低耗恒溫運(yùn)行。與壓縮機(jī)受氣溫限制不同，本發(fā)明可適應(yīng)的溫度范圍覆蓋從低溫環(huán)境至高溫環(huán)境的所有地區(qū)。本發(fā)明的功率只有直熱式地暖裝置功率的一半以下，不需加裝大功率電源線路；整個(gè)裝置只有一個(gè)機(jī)箱，不需要室外機(jī)之類其他部件，可安放于房間合適位置或者嵌入標(biāo)準(zhǔn)墻體內(nèi)。水暖系統(tǒng)按標(biāo)準(zhǔn)施工后，熱泵裝置的安裝只需連接進(jìn)液管、排液管、進(jìn)氣管、排氣管、電源線即可。機(jī)箱的長(zhǎng)寬尺寸可根據(jù)安放位置的需要靈活設(shè)計(jì)，避免妨礙空間使用?？蓪⒐β试O(shè)計(jì)為小至僅供一人洗澡的熱水器，大至可供別墅地暖系統(tǒng)使用的供熱器。制熱電堆沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件和滑動(dòng)部件，組成的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)震動(dòng)小、噪聲低。本裝置的生產(chǎn)成本低、使用維護(hù)成本低。由于沒(méi)有使用壓縮機(jī)及冷媒，裝置無(wú)高壓、無(wú)泄漏、無(wú)污染。系統(tǒng)使用直流電源且水電分離，可徹底杜絕漏電危險(xiǎn)。 裝置穩(wěn)定性好、熱電堆部件壽命可達(dá)20年以上。


圖1為本發(fā)明的熱電熱泵裝置的原理示意圖； 圖2為熱電熱泵裝置的構(gòu)造示意圖3為圖2的熱電熱泵裝置的俯視圖； 圖4為熱電熱泵裝置的熱交換部件構(gòu)造示意圖； 圖5為圖2的熱交換部件的側(cè)視圖6為本發(fā)明的熱電熱泵裝置與標(biāo)準(zhǔn)水暖裝置連接構(gòu)造示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1、圖2、圖3，本發(fā)明的熱電熱泵裝置由排氣接口(1)、離心風(fēng)機(jī)(2)、出液接口(3)、出液感溫器(4)、熱電堆熱端熱交換片(5)、熱電堆(6)、循環(huán)泵(7)、進(jìn)液感溫器 (8)、補(bǔ)液口(9)、補(bǔ)液電磁閥(10)、進(jìn)液接口(11)、過(guò)濾網(wǎng)(12)、進(jìn)氣接口(13)、機(jī)箱(14)、 直流電源(15)、控制器(16)、熱電堆冷端熱交換片(17)組成。熱電堆(6)由相同的兩塊熱電板熱端面相對(duì)組成；熱電板由相同規(guī)格的熱電芯片排列組成。兩塊熱電板冷端面緊貼熱電堆冷端熱交換片(17)，在機(jī)箱空氣循環(huán)腔中通過(guò)離心風(fēng)機(jī)(2)的作用與外部空氣形成強(qiáng)迫對(duì)流氣體循環(huán)，將空氣中熱能吸收。兩塊熱電板中間緊貼夾裹住熱電堆熱端熱交換片(5)，熱電堆熱端熱交換片(5)穿過(guò)熱交換管，通過(guò)循環(huán)泵(7)的作用與外部液體形成強(qiáng)迫對(duì)流液體循環(huán)，將制備的熱能送出。直流電源(15)及控制器(16)用于為離心風(fēng)機(jī)(2)、出液感溫器(4)、熱電堆(6)、循環(huán)泵(7 )、進(jìn)液感溫器(8 )、補(bǔ)液電磁閥(10 )、直流電源(15 )提供電源及控制其運(yùn)行。參見(jiàn)圖4、圖5，本發(fā)明的熱交換部件(18)由出液管(19)、熱電堆(6)、熱電堆冷端熱交換片(5)、進(jìn)液管(20)、鋁型材散熱交換板翅片(21)、熱電堆冷端熱交換片(17)組成。參見(jiàn)圖6，本發(fā)明的地面水暖裝置由地面找平層、防輻射保溫層、地暖盤管(22)、 水泥漿覆蓋層及出液管(23)、進(jìn)液管(24)組成。熱電熱泵裝置與墻體(25)上的進(jìn)氣管 (26)、排氣管(27)、地面水暖裝置的進(jìn)液管(24)、出液管(23)連接即組成空氣源熱電熱泵地暖裝置。循環(huán)液可采用阻燃油、純凈水或者自來(lái)水。本發(fā)明的工作流程如下
(一)加電啟動(dòng)裝置，控制器檢測(cè)電器部件狀態(tài)。(二)在離心風(fēng)機(jī)的作用下，強(qiáng)迫對(duì)流氣體循環(huán)系統(tǒng)源源不斷從空氣中吸收熱能， 經(jīng)過(guò)熱電堆冷端熱交換片進(jìn)行熱交換，輸入到熱電堆冷端面。(三)在熱電堆的作用下，將冷端面熱能傳送至熱端面。(四)在循環(huán)泵的作用下，強(qiáng)迫對(duì)流液體循環(huán)系統(tǒng)將熱電堆熱端面的熱能經(jīng)過(guò)熱電堆熱端熱交換片與液體進(jìn)行熱交換后源源不斷地輸出到地暖循環(huán)液體中。(五)裝置運(yùn)行過(guò)程中，控制器根據(jù)設(shè)定的溫度值不斷讀取進(jìn)液感溫器和出液感溫器的值，控制熱電堆的電流大小及其他電子部件的運(yùn)行，使地暖循環(huán)液體的溫度保持在設(shè)定數(shù)值。
權(quán)利要求
1.空氣源熱電熱泵地暖裝置，其特征在于設(shè)有熱電熱泵裝置和地面水暖裝置，所述熱電熱泵裝置由熱電堆、熱電堆熱端交換片、熱電堆冷端交換片、離心風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、與熱電堆、離心風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵連接的控制器組成，熱電堆包括兩塊由同規(guī)格、同數(shù)量的熱電芯片組成的熱電板，熱端面緊貼熱電堆熱端交換片，冷端面緊貼熱電堆冷端交換片；地面水暖裝置由防輻射保溫層、地暖盤管、水泥漿覆蓋層及出液管、進(jìn)液管組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣源熱電熱泵地暖裝置，其特征在于熱電熱泵裝置設(shè)在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，機(jī)箱側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣接口、排氣接口、進(jìn)液接口、出液接口分別與安裝在房間外墻上的進(jìn)氣管、排氣管、地暖盤管的出液管、進(jìn)液管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣源熱電熱泵地暖裝置，其特征在于熱電熱泵裝置設(shè)有設(shè)在出液接口的出液感溫器、設(shè)在進(jìn)液接口的進(jìn)液感溫器、補(bǔ)液管、補(bǔ)液電磁閥，出液感溫器、 進(jìn)液感溫器、進(jìn)液感溫器、補(bǔ)液電磁閥與控制器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣源熱電熱泵地暖裝置，其特征在于機(jī)箱的進(jìn)氣接口設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及空氣源熱電熱泵地暖裝置，屬地面供暖裝置。空氣源熱電熱泵地暖裝置設(shè)有熱電熱泵裝置和地面水暖裝置。所述熱電熱泵裝置由熱電堆、熱電堆熱端交換片、熱電堆冷端交換片、離心風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、與熱電堆、離心風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵連接的控制器組成，熱電堆包括兩塊由同規(guī)格、同數(shù)量的熱電芯片組成的熱電板，熱端面緊貼熱電堆熱端交換片，冷端面緊貼熱電堆冷端交換片。地面水暖裝置由防輻射保溫層、地暖盤管、水泥漿覆蓋層及出液管、進(jìn)液管組成。本發(fā)明具有高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、體積和功率小、生產(chǎn)成本和維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24D19/10GK102322663SQ20111027521
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者趙密升 申請(qǐng)人:廣東紐恩泰新能源科技發(fā)展有限公司