CN2197607Y - 光辐射供热装置 - Google Patents
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Abstract
一种光辐射供热装置，由光辐射加热器，热交换
器和控制柜组成，其特征在于所述的光辐射加热器由
电光源及反射器构成，所述的电光源是一支卤钨灯，
电光源由灯管支架(4)和固定螺钉(5)安装在端板(6)
上，所述的反射器是一种截面为抛物线形反射体
(10)，该反射体(10)有一反射体空腔(16)，空腔(16)
两端板(6)上安装有冷却水进出水嘴(1)，电光源由安
装在反射体两端板(6)的支架(4)固定在反射体抛物
线曲面(10A)焦点位置上，将n(n≥1)个所述反射器
按一定结构组合起来便构成光辐射加热器装置，置于
这个装置中的热交换器中的管(18)由管束两端的热
交换器管束法兰盘(23)固定，回水管(29)由水管法兰
盘(21)与换热器管束法兰盘相接，回水进入换热器管
束(18)。
Description
本实用新型涉及一种光辐射供热装置，特别是一种向建筑物集中供暖供热水的加热装置。
目前，为建筑物集中供暖供热水的加热装置，多采用以燃煤或燃油为能量来源的锅炉，此种锅炉沿用了几个世纪，尽管经过多次改进，但仍未摆脱燃煤或燃油所代来的种种弊端。如燃料的运输、储存、燃烧时对环境的污染、炉渣的排放等，另外烧锅炉时除去工作劳累，劳动条件艰苦外，对操作者还要有严格的技术要求，因为安全问题是供暖供热水系统中的一个重大问题，稍有疏忽便有酿成大祸的危险，还有建造锅炉房不但要耗去大量的人力、物力、财力、还要占用很多宝贵的建筑面积。
散在于用户中的电取暖器、电热水器、空调器等又因其热效率低、耗电量大、价格较高，不便于集中管理等原因，还无法普及。
本实用新型的目的是要提供一种以电为能源的光辐射加热装置，它能克服燃煤，燃油锅炉工作时的种种弊端，又比电取暖器、电热水器、空调器等大为节能且便于集中管理。
本实用新型的目的是这样实现的：该供热装置是利用光辐射的原理，通过发光元件将电能转换为光能，再经特制的反射器将光能高密度地聚集到一个特定的场区，由这样若干个光源及反射体聚集起来的光能形成了一个高能量场，置于这个高能量场中的热交换器、吸收了光能再转换为热能，水经过热交换器时被加热，再经供暖供热水管道输送到各用户，最后回水及补充水再回到该加热装置，继续被加热，形成一个循环。
一种光辐射供热装置，由光辐射加热器，热交换器和控制柜组成，其特征在于所述的光辐射加热器由电光源及反射器构成，所述的电光源是一支卤钨灯，电光源由灯管支架（4）和固定螺钉（5）安装在端板（6）上，所述的反射器是一种截面为抛物线形反射体（10），该反射体（10）有一反射体空腔（16），空腔（16）两端板（6）上安装有冷却水进出水咀（1），电光源由安装在反射体两端板（6）的支架（4）固定在反射体抛物线曲面（10A）焦点位置上，将n（n≥1）个所述反射器按一定结构组合起来便构成光辐射加热器装置，置于这个装置中的热交换器中的管（18）由管束两端的热交换器管束法兰盘（23）固定，回水管（29）由水管法兰盘（21）与换热器管束法兰盘相接，回水进入换热器管束（18）。所述的电光源是在一支石英灯管（9）内安置有灯丝（7），灯丝（7）由灯丝支撑环（8）支撑，电光源两端用陶瓷灯角（3）将导线（2）裸线部分包封。n（n≥1）个反射器按圆筒形结构排列。n（n≥1）个反射器按平面结构排列。
该装置由以下三部分组成：1.光辐射加热器，2.热交换器，3.控制柜，以下分别加以说明。
1.光辐射加热器：
光辐射加热器是本实用新型的重要组成部分，它由电光源部件及反射器部件构成。
电光源部件主要包括：卤钨灯及该灯的支架部件及导电线路，该灯接通电源后可发出色温为：2800°～3000°K光通量为40000Lm的强光，其工作寿命可达3000小时以上。
反射器部件，主要包括反射体和水循环系统，反射体是以纯铝经挤压工艺成型，其截面为抛物线形，其反射部分即抛物线曲面经抛光加工成镜面，为防止工作时温度过高损坏反射体及镜面该反射体内有一空腔，循环水经过水管及空腔两端的通水咀起冷却作用。
卤钨灯由安装在反射体两端板上的支架固定在反射体抛物线曲面焦点的位置上，接通电源后，卤钨灯发出的强光被聚集为平行光束反射出去。
由这样若干个反射器按一定的位置组合起来，（平面排列或成园筒形排列，反射光高密度地聚集起来，形成一个能量场，热交换器即置放在这个能量场中，它吸收了光能而转变成热能，其温度可达1250℃以上，水经过热交换器时被加热，经水泵加压由供暖、供热水管道输送到各用户。
2.热交换器：
热交换器是一个能量转换的部件，它在光辐射加热器的能量场中吸收光能，转换为热能，其效率的高低取决于它接受光照面积的大小和对光的吸收能力，该热交换器是采用管束式结构，管束经喷砂，表面粗化再经电镀发黑制成，与光辐射加热器组合起来，其热效率可达85％以上。
3.控制柜
控制柜在本实用新型光辐射加热装置中有着两项任务，第一是控制光辐射加热器正常工作；第二是控制整体供暖供热水的正常安全运行。
光辐射加热器工作时，卤钨灯周围的温度可达600℃左右，由于反射体的材质是铝，耐不了这样高的温度，所以必须有一循环水为反射体冷却，当整机工作前必须先启动循环水泵，再接通灯管的电源，该控制柜采用一延时电路，实现上述程序，另外调整光辐射加热器能量场的温度，是靠调整卤钨灯的供电电压来控制该灯管的发光强度而实现的，在使用中热交换器的出水口有一测温的热电偶，当温度变化时热电偶的输出端产生一个微弱的电压信号，通过控制柜中的放大器将这个信号放大便于准确地测量出水的温度，调整卤钨灯发光强度的电压，调整系统，采用的是双向可控硅，利用移相脉冲控制交流电压在一个周期内的导通角，从而控制一个正弦波周期内的交流电压平均有效值，实际使用中，出口水温如过高则可降低光辐射加热器的电压，使水温度下降，反之则升高电压，使水温度上升。还有该光辐射供热装置是由多组加热器组成，因此控制柜，还要承担起对每个卤钨灯是否正常工作的巡检任务，当一支或几支灯管出现故障时即可从仪表中显示出来，因为该加热装置各组灯管的接线方式是三相四线的星形接法，当一路中的灯管出现故障时，势必造成电路中电压不平衡，所以仪表上即可有所显示。
再有就是在该加热装置的回水口处也设置一个测温用的热电偶，当回水温度过低时可适当加大整体供暖供热水泵的压力，加快水循环的速度。
该控制柜采用MCS51系列单片计算机，以8031单片机为控制核心，配置了必要的计算机硬件系统和外围I／O接口电路等。这里所说的计算机控制电路，延时电路，进、出热水口热电偶及信号的放大电路和卤钨灯的巡检电路等对本技术领域普通技术人员来说都是显而易见的。
本实用新型由于采用了光辐射加热器作为供暖供热水的供热方式，摆脱了燃煤燃油供热方式所造成的种种弊端，在其工作中彻底消除了燃煤燃油对环境造成的污染，又由于使用了计算机控制，实现了自动化，为安全运行提供了保证，改善了劳动环境，减轻了操作工人的劳动强度，还有该加热装置投资少、占地面积小、造价只相当于原加热系统的20％，而占地只有30M2的建筑面积就可以了，大幅度地消减了建造锅炉房，燃料储存室等辅助设施的占地面积和巨大耗资。
实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出：
图1是根据本实用新型提出的光辐射加热器示意图：
图中：1水咀，2导线，3陶瓷灯角，4灯管支架，5固定螺钉，6端板，7灯丝，8灯丝支撑环，9石英灯管，10反射体，11安装槽，10A反射体镜面。
图2是一个由六个光辐射加热器组成的光辐射供热装置的断面剖视图。
图中：1水咀，10反射体，9石英灯管，11外壳，12安装板，13螺钉，14反射体安装支架，15螺母，16反射体空腔，17螺钉，18换热器管束，19底座。
图3是图2的A－A剖面图。
图中：1水咀，2导线，3陶瓷灯角，7灯丝，8灯丝支撑环，9石英灯管，10反射体，11外壳，12安装板，16反射体空腔，18换热器管束，19底座，20出水管，21水管法兰盘，22固定螺钉，23换热器管束法兰盘，24固定螺钉，25隔热环，26端盖，27水咀座，28反射体空腔堵头，29回水管。
下面结合附图详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。
该加热器主要由电光源部件及反射器部件组成，电光源部件主要是卤钨灯，该灯由导线（2）、陶瓷灯角（3）、灯丝（7）、灯丝支撑环（8）和石英灯管（9）组成，灯管内充以惰性气体，接通电源后可发出色温为2800～3000°K，光通量为40000Lm的强光，该灯由灯管支架（4）和固定螺钉（5）安装在端板（6）上。
反射器由反射体（10）、端板（6）和水咀（1）组成，图中（10A）为该反射体的抛物线镜面，卤钨灯管安装在该抛物线曲面的焦点上，接通电源后，卤钨灯发出的强光被抛物线镜面聚集为一束平行光放射出去，平行光束的宽度等于抛物线曲面的开口尺寸，其长度等于卤钨灯管的发光长度。由于卤钨灯管工作时周围的温度较高，可过600℃左右，为了保护反射体及其镜面，所以该反射体内部有一空腔（从图2、图3可看出）通过水咀（1）与循环水接通。
图2、图3是一个由六组光辐射加热器组成的光辐射加热装置，卤钨灯有效发光长度500mm，六组成加热器组成的光辐射能量场直径为φ100mm，每支卤钨灯的额定电压220V，额定功率2KW，色温2980°K，光通量40000Lm，该装置总的额定功率为12KW，能量场φ100×500mm，能量场额定温度为1250℃，置放在该能量场中的管束式热交换器由18根内径为φ12mm的钢管及焊在管束两端的热交换器管束法兰盘（23）组成，供暖供热系统的回水经回水管（29）由水管法兰盘（21）与换热器管束法兰盘相接，回水进入换热器管束（18）。接通电源的光辐射加热器将光能传输给热交换器，流经此热交换器的水被加热后从出水管（20）输送到供暖，供热水的管道系统中。六个光辐射加热器循环冷却水由水咀（1）串联起来接入循环冷却水系统中。
一种光辐射供热装置，由光辐射加热器，热交换器和控制柜组成，其特征在于所述的光辐射加热器由电光源及反射器构成，所述的电光源是一支卤钨灯，电光源由灯管支架（4）和固定螺钉（5）安装在端板（6）上，所述的反射器是一种截面为抛物线形反射体（10），该反射体（10）有一反射体空腔（16），空腔（16）两端板（6）上安装有冷却水进出水咀（1），电光源由安装在反射体两端板（6）的支架（4）固定在反射体抛物线曲面（10A）焦点位置上，将n（n≥1）个所述反射器按一定结构组合起来便构成光辐射加热器装置，置于这个装置中的热交换器中的管（18）由管束两端的热交换器管束法兰盘（23）固定，回水管（29）由水管法兰盘（21）与换热器管束法兰盘相接，回水进入换热器管束（18）。所述的电光源是在 一支石英灯管（9）内安置有灯丝（7），灯丝（7）由灯丝支撑环（8）支撑，电光源两端用陶瓷灯角（3）将导线（2）裸线部分包封。n（n≥1）个反射器按圆筒形结构排列。n（n≥1）个反射器按平面结构排列。
该12KW光辐射供热装置，每小时可提供：8772千卡热量，按北京市民用住宅楼房标准，该供热装置的供热面积可达240M2，其供热出水温度为90°～95℃，回水温度为70℃。
在实际应用中可将这样多台供热装置串联起来，例如用四台12KW的光辐射供热装置串联起来，其额定功率为48KW，每小时可提供40°热水1.5吨如按取暖计算可供950～1000M2建筑面积取暖。
本实用新型只涉及供暖供热系统中的供热源，因此整体的供暖系统就不加详述了。
Claims (4)
1、一种光辐射供热装置，由光辐射加热器，热交换器和控制柜组成，其特征在于所述的光辐射加热器由电光源及反射器构成，所述的电光源是一支卤钨灯，电光源由灯管支架(4)和固定螺钉(5)安装在端板(6)上，所述的反射器是一种截面为抛物线形反射体(10)，该反射体(10)有一反射体空腔(16)，空腔(16)两端板(6)上安装有冷却水进出水咀(1)，电光源由安装在反射体两端板(6)的支架(4)固定在反射体抛物线曲面(10A)焦点位置上，将n(n≥1)个所述反射器按一定结构组合起来便构成光辐射加热器装置，置于这个装置中的热交换器中的管(18)由管束两端的热交换器管束法兰盘(23)固定，回水管(29)由水管法兰盘(21)与换热器管束法兰盘相接，回水进入换热器管束(18)。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的电光源是在一支石英灯管（9）内安置有灯丝（7），灯丝（7）由灯丝支撑环（8）支撑，电光源两端用陶瓷灯角（3）将导线（2）裸线部分包封。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于n（n≥1）个反射器按圆筒形结构排列。
4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于n（n≥1）个反射器按平面结构排列。
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| CN109641414A (zh) * | 2016-08-25 | 2019-04-16 | I-Ten公司 | 热压工具及其操作方法、以及对应的设备和制造方法 |
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