一種采用內(nèi)置式超導(dǎo)的新型裝置及制熱/制冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及采暖供熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型的采用內(nèi)置式超導(dǎo)的新型裝置及制熱/制冷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，電采暖方式采暖供熱由于其方便環(huán)保等優(yōu)點已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的柴、炭和煤等環(huán)境污染嚴(yán)重、安全隱患高的采暖方式，成為主流采暖供熱技術(shù)方式。采用電采暖供熱的采暖供熱系統(tǒng)，可以不受環(huán)境條件的限制配置于任何有供暖需求的地方，尤其適合于較大空間的場所，其所利用消耗的僅僅是非污染物質(zhì)的環(huán)保電能，因此獲得了越來越廣泛地推廣與應(yīng)用。目前使用較廣泛的采暖供熱系統(tǒng)通常采用循環(huán)栗驅(qū)動高溫循環(huán)液在采暖供熱系統(tǒng)的循環(huán)管路中循環(huán)換熱的方式供熱，利用電磁加熱線圈纏繞在采暖供熱系統(tǒng)的循環(huán)管路上以加熱循環(huán)管路中的循環(huán)液，并且將加熱的高溫循環(huán)液儲存于儲液罐中以備使用。傳統(tǒng)的采暖供熱系統(tǒng)采用電磁加熱線圈的加熱方式采暖供熱消耗大量電能，并且電磁加熱線圈和儲液罐分體分離設(shè)置，一般被布置于采暖供熱系統(tǒng)的不同位置處，兩者之間存在較長的循環(huán)管路管程，被電磁加熱線圈加熱的高溫循環(huán)液通過循環(huán)管路儲存至儲液罐的過程中產(chǎn)生大量的熱能損耗；并且，額外設(shè)置的高溫循環(huán)液輸送循環(huán)管路導(dǎo)致了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜及成本的增加，較長的循環(huán)管路管程設(shè)置還提高了循環(huán)管路中高溫循環(huán)液泄漏的風(fēng)險，安全隱患高，可靠性低；此外，電磁加熱線圈和儲液罐被分離設(shè)置在系統(tǒng)不同位置，導(dǎo)致系統(tǒng)所占空間較大，致使整個采暖供熱系統(tǒng)的成本預(yù)算增加。同時，人們對例如空調(diào)等調(diào)節(jié)周圍環(huán)境的電器的需求日益增加，目前制冷技術(shù)應(yīng)用多采用吸附制冷原理，吸附制冷的優(yōu)勢是可以利用低品位熱源來實現(xiàn)制冷甚至制冰，但是目前的各種吸附制冷系統(tǒng)存在效率低、傳熱不理想、解吸和吸附速率慢等諸多缺點；并且空調(diào)制冷等各行業(yè)的熱利用率較低，絕大部分的熱量以70°C至200°C的廢熱形式被排掉，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大的壓力；采用制冷機制冷的方式需要額外在制冷機內(nèi)部填充制冷劑才能實現(xiàn)吸收制冷，制冷效率低效果差，額外的添加劑以及因此需要的額外的設(shè)備導(dǎo)致系統(tǒng)所占空間較大，致使整個制冷系統(tǒng)的成本預(yù)算增加；此外，空調(diào)或制冷機等設(shè)備的大量以及長時間工作導(dǎo)致同時日益增加的耗電量給相關(guān)供電部門帶來很大的壓力；并且，傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)只能實現(xiàn)單一方式的制冷，極易受外界條件制約，即當(dāng)外界環(huán)境不滿足使用條件或不適于使用時，傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)無論如何無法正常工作，此時或不使用致使周圍環(huán)境不舒適更甚者導(dǎo)致經(jīng)濟損失，或強行使用只會導(dǎo)致系統(tǒng)故障或發(fā)生安全事故，安全隱患高。因此在追求舒適愉悅的建筑環(huán)境的同時，尋找一種替代現(xiàn)有采暖供熱系統(tǒng)和/或制冷系統(tǒng)的新型的、可以利用諸如太陽能、風(fēng)能等無污染可再生資源的、綠色節(jié)能環(huán)保的、可以兼容多種制熱/制冷方式的采暖制冷設(shè)備，是一個迫在眉睫的問題，適應(yīng)新一代技術(shù)與市場發(fā)展與推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有采暖供熱系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)的應(yīng)用存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量損耗高、安全隱患高和成本預(yù)算高等問題，提供一種采用內(nèi)置式超導(dǎo)的新型裝置，將超導(dǎo)元件的一端內(nèi)置于工質(zhì)容器中實現(xiàn)內(nèi)置式超導(dǎo)制熱/制冷裝置一體化，能夠?qū)崿F(xiàn)超導(dǎo)元件直接或間接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)，縮短了循環(huán)管路管程，降低了輸送循環(huán)管路中的能量損耗，提高了制熱/制冷效率，節(jié)約了電能，提高了安全性和可靠性，降低了成本。本發(fā)明還涉及一種采用內(nèi)置式超導(dǎo)的制熱/制冷方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種采用內(nèi)置式超導(dǎo)的新型裝置，用于管路中的工質(zhì)制熱/制冷，其特征在于，包括工質(zhì)容器和超導(dǎo)元件，所述工質(zhì)容器具有伸入超導(dǎo)元件的通孔并在伸入超導(dǎo)元件后所述工質(zhì)容器為密封結(jié)構(gòu)的容器且工質(zhì)容器內(nèi)儲存工質(zhì)，所述超導(dǎo)元件的一端伸入工質(zhì)容器內(nèi)部，所述超導(dǎo)元件的另一端連接熱源或冷源且經(jīng)由超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能后直接或間接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)，所述工質(zhì)容器上還設(shè)置有用于與管路相連通的接口，所述工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)與管路中的工質(zhì)通過開關(guān)控制連通和隔離。
[0006]所述工質(zhì)容器為密封結(jié)構(gòu)的保溫容器，在開關(guān)控制工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)與管路中的工質(zhì)連通且超導(dǎo)元件不工作時，工質(zhì)容器內(nèi)儲存的被制熱/制冷且被保溫的工質(zhì)流入管路中；
[0007]和/或，所述工質(zhì)容器內(nèi)儲存液體工質(zhì)或氣體工質(zhì)。
[0008]所述超導(dǎo)元件在伸入工質(zhì)容器內(nèi)部的一端上設(shè)置有超導(dǎo)翅片；所述超導(dǎo)翅片設(shè)置于工質(zhì)容器內(nèi)并繞制于位于工質(zhì)容器內(nèi)部部分的超導(dǎo)元件的外表面。
[0009]當(dāng)所述超導(dǎo)元件直接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)時，所述工質(zhì)容器為單層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，所述超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能并由超導(dǎo)翅片直接接觸制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)；當(dāng)所述超導(dǎo)元件間接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)時，所述工質(zhì)容器為套管式若干層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，所述超導(dǎo)元件和超導(dǎo)翅片均內(nèi)置于若干層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器的內(nèi)層之中，所述工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)儲存于若干層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器由內(nèi)至外的依次各層之間，所述工質(zhì)容器內(nèi)某層間的工質(zhì)與管路中的工質(zhì)通過開關(guān)控制連通和隔離，所述工質(zhì)容器的其它層間的工質(zhì)均通過在工質(zhì)容器上設(shè)置的接口與外界相通，所述超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能并由超導(dǎo)翅片通過工質(zhì)容器的內(nèi)層傳導(dǎo)熱能或冷能以制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)。
[0010]當(dāng)所述超導(dǎo)元件間接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)時，所述工質(zhì)容器為套管式雙層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，所述超導(dǎo)元件和超導(dǎo)翅片均內(nèi)置于雙層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器的內(nèi)層之中，所述工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)儲存于雙層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器的內(nèi)層與外層之間，所述超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能并由超導(dǎo)翅片通過工質(zhì)容器的內(nèi)層傳導(dǎo)熱能或冷能以/制冷工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)；或所述工質(zhì)容器為套管式三層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，所述超導(dǎo)元件和超導(dǎo)翅片均內(nèi)置于三層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器的內(nèi)層之中，所述工質(zhì)容器的內(nèi)層與中間層之間以及中間層與外層之間儲存相同或不同的工質(zhì)，所述超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能并由超導(dǎo)翅片通過工質(zhì)容器的內(nèi)層傳導(dǎo)熱能或冷能以制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)；或所述工質(zhì)容器為套管式四層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，所述超導(dǎo)元件和超導(dǎo)翅片均內(nèi)置于四層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器的內(nèi)層之中，所述工質(zhì)容器的內(nèi)層與中間內(nèi)層之間、中間內(nèi)層與中間外層之間以及中間外層與外層之間儲存相同或不同的工質(zhì)，所述超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能并由超導(dǎo)翅片通過工質(zhì)容器的內(nèi)層傳導(dǎo)熱能或冷能以制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)。
[0011]當(dāng)所述超導(dǎo)元件連接熱源時所述新型裝置還包括太陽能集熱管，所述超導(dǎo)元件連接熱源的一端連接太陽能集熱管，所述太陽能集熱管采集的太陽能經(jīng)由超導(dǎo)元件傳導(dǎo)至工質(zhì)容器內(nèi)以直接或間接制熱工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)；
[0012]或，當(dāng)所述超導(dǎo)元件連接冷源時所述新型裝置還包括制冷元件，所述超導(dǎo)元件連接冷源的一端連接制冷元件，所述制冷元件產(chǎn)生的冷能由超導(dǎo)元件傳導(dǎo)至工質(zhì)容器內(nèi)以直接或間接制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)。
[0013]所述工質(zhì)容器通過接口與管路直接連通或所述工質(zhì)容器通過與接口連接的支管與管路連通；所述開關(guān)設(shè)置于管路上或支管上。
[0014]—種采用內(nèi)置式超導(dǎo)的制熱/制冷方法，用于管路中的工質(zhì)制熱/制冷，其特征在于，采用設(shè)置有通孔的工質(zhì)容器以便將超導(dǎo)元件的一端通過所述通孔伸入工質(zhì)容器內(nèi)部，在工質(zhì)容器內(nèi)儲存工質(zhì)并將工質(zhì)容器進行密封，將所述超導(dǎo)元件的另一端連接熱源或冷源且經(jīng)由超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能直接或間接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)，還在工質(zhì)容器上設(shè)置用于與管路相連通的接口，并通過開關(guān)控制工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)與管路中的工質(zhì)之間的連通和隔離；在開關(guān)控制工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)與管路中的工質(zhì)連通時，工質(zhì)容器內(nèi)儲存的被制熱/制冷的工質(zhì)流入管路中以制熱/制冷管路中的工質(zhì)。
[0015]將工質(zhì)容器進行密封形成具有密封結(jié)構(gòu)的保溫容器，在開關(guān)控制工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)與管路中的工質(zhì)連通且超導(dǎo)元件不工作時，工質(zhì)容器內(nèi)儲存的被制熱/制冷且被保溫的工質(zhì)流入管路中以強化制熱/制冷管路中的工質(zhì)；
[0016]和/或，所述工質(zhì)容器內(nèi)儲存液體工質(zhì)或氣體工質(zhì)。
[0017]在所述超導(dǎo)元件伸入工質(zhì)容器內(nèi)部的一端上設(shè)置超導(dǎo)翅片；將超導(dǎo)翅片設(shè)置于工質(zhì)容器內(nèi)并繞制于位于工質(zhì)容器內(nèi)部部分的超導(dǎo)元件的外表面。
[0018]當(dāng)所述超導(dǎo)元件直接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)時，采用的工質(zhì)容器為單層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，所述超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能并由超導(dǎo)翅片直接接觸制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)；當(dāng)所述超導(dǎo)元件間接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)時，采用的工質(zhì)容器為套管式若干層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，將超導(dǎo)元件和超導(dǎo)翅片均內(nèi)置于若干層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器的內(nèi)層之中，且將工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)儲存于若干層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器由內(nèi)至外的依次各層之間，所述超導(dǎo)元件傳導(dǎo)熱能或冷能并由超導(dǎo)翅片通過工質(zhì)容器的內(nèi)層傳導(dǎo)熱能或冷能以制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)的工質(zhì)。
[0019]當(dāng)所述超導(dǎo)元件間接制熱/制冷工質(zhì)容器內(nèi)儲存的工質(zhì)時，采用的工質(zhì)容器為套管式雙層密封結(jié)構(gòu)的保溫罐體，將超導(dǎo)元件和超導(dǎo)翅片均內(nèi)置于雙層密封結(jié)構(gòu)的工質(zhì)容器的內(nèi)層之中，且將工質(zhì)容器內(nèi)