CN103759322A - 燃池-盘管-炕耦合采暖系统 - Google Patents
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Abstract
一种燃池-盘管-炕耦合采暖系统，属于资源再利用和建筑节能技术领域。其特征是该系统是以烟气和水作为传热介质，燃池内的烟气一方面通过加热燃池盖板以对流和辐射的方式向室内散热，另一方面通过加热燃池盘管内的水将热量转移到炕盘管内，对炕表面进行加热使得炕同样以对流和辐射的方式对室内空气加热，最终共同实现对室内供暖。本发明的效果和益处是解决了燃池地板过热问题，并且将多余热量转移到炕盘管内，解决了农村地区传统火炕的不均匀性和间断性问题，实现了燃池与炕的共同作用，很大程度上改善了室内的空气品质，并且该发明成本低，采暖效果好，能量达到了梯级利用，提高了热利用效率，易与建筑形成一体化，适合进行大面积推广。
Description
技术领域
本发明属于资源再利用和建筑节能技术领域，涉及一种燃池、盘管和炕耦合系统采暖系统，尤其涉及燃池盖板的辐射传热，炕表面的辐射传热、地面和炕表面与室内空气的对流换热、燃池盘管和炕盘管之间的热量转移，并充分利用生物质能实现能源的梯级利用的采暖系统。
背景技术
在总能源消耗中，我国的建筑能源消耗所占比例大，其中用于采暖和空调的能耗占建筑总能耗的55%，在我国北方地区最突出的建筑用能就是冬季采暖。据调查结果显示，北方农村能源消耗占全国农村总能源消耗量的56%，且超过80%的农村能源消耗用于采暖需要。北方农村冬季的传统采暖方式为炕、土暖气等，这些采暖方式都具有间歇性、室内温度不稳定等缺点。随着人们的生活水平的不断提高，农村居民对室内环境要求提高，商品能的使用比例明显提高。然而，在我国北方农村每年都会产生大量的农作物废弃物，如秸秆、玉米芯等，这些生物质能一般的处理方式为田间焚烧，这样不仅造成大气污染，还导致了能源的浪费。因此，针对农村地区的能源使用和消耗状况，提出有效的技术手段来减少商品能消耗，提高农村生物质能的利用。
燃池采暖最初是以秸秆、玉米芯等农作物废弃物作为燃料进行压实阴燃，充分利用了农村地区特有的生物质能源，能够保证连续供暖，但根据实测调查显示燃池盖板的温度分布不均匀，局部出现过高，容易造成烫伤。炕采暖是农村地区的传统方式，人们习惯于在炕上生活，然而传统炕的温度分布不均匀，如果操作不当会造成倒烟，严重影响人们的身体健康，并且普通炕表面温度分布不均匀，只有在做饭时才能对炕表面进行加热，室内采暖具有间歇性。因此，为了充分利用热量，提高热利用效率、室内空气品质、炕表面温度的均匀性以及燃池热量的梯级利用，需要进一步优化燃池和扩展燃池与其他采暖相结合，延长采暖周期，改善室内热舒适。然而，目前提升燃池技术，将燃池与其他供热方式或系统相结合，改善供热分布均匀性、提高热量梯级利用的研究却较少。
经检索发现：专利号02210130.6公开了一种节能型日光温室燃池供暖装置，底板和盖板呈T形状，构成一个带有内腔的T型燃池，并且燃池内部设有保温衬，该装置利用燃池与日光温室相结合，一次点燃可以长达2-3个月向温室供暖，能够保证作物正常生长。专利号200420070368.7公开了一种日光温室燃池地中热交换供暖装置，该装置是在原有燃池内固定两组横向的集热管，将集热管与相邻风室相同，能够使得日光温室内的地表土壤温度受热均匀，满足了温室作物对土壤地表面的要求。申请号201110054921.2发明了一种基于燃池利用热水采暖综合系统，该系统在传统燃池的基础上增加了热水管，将热水管与散热器相连接，热水管内的水被加热后进入散热器内可将能量转移再利用，有效地降低了燃池盖板的局部温度过高的现象。申请号201220133794.5公开了一种架空地板型燃池辐射采暖装置，该装置以空气为传输介质，通过燃池盖板和薄金属材料的辐射、导热作用将其上方架空地板层内的空气加热，使得热量能够均匀的传递到整栋建筑的地板架空层内，减小了住宅室内相邻房间的温差。专利号200620021631.2公开了一种防水型地下燃池，该专利能够有效地避免燃池外灌水和地下水深入池内，保证燃池的正常燃烧。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃池-盘管-炕耦合采暖系统，其以烟气和水作为传热介质，燃池内的烟气一方面通过加热燃池盖板以对流和辐射的方式向室内散热，另一方面通过加热燃池盘管内的水将热量转移到炕盘管内，对炕表面进行加热使得炕同样以对流和辐射的方式对室内空气加热，最终共同实现对室内供暖和农村生物质能源的合理利用，解决了燃池利用效率低，炕表面温度不均匀的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：燃池-盘管-炕耦合系统包括燃池池体、燃池盘管、炕架、混凝土板、炕盘管、进料口盖板、封闭门等组成。其中燃池池体作为热源，由进料口盖板、封闭门、通风管、燃池盖板、燃池盘管组成，用燃池盖板将燃池池体与建筑室内分隔，避免有害气体泄露，并且利用封闭门和进料口盖板对燃池进行封闭，避免多余热量流出；在燃池池体内、燃池盖板下固定燃池盘管，并且将该燃池盘管与室内炕盘管相连接，在整个热水管路中设置调节阀、水泵和膨胀水箱以保证水循环正常。该系统是以烟气和水作为传热介质，在燃池燃料燃烧过程中，燃池内的烟气一方面通过加热燃池盖板以对流和辐射的方式向室内散热，另一部分多余热量传给燃池盘管，燃池盘管内的热水将热量转移到炕中，从而达到加热炕面的效果；所述炕结构分别由炕架、混凝土板、保温层、炕盘管、炕填充层、找平层组成，将混凝土板安装于炕架上部，在混凝土板上部铺设一层保温层，保温层的材料为聚苯乙烯泡沫塑料，目的是为了保证燃池盘管带来的热量在尽可能向炕表面上方进行辐射散热，提高热利用率。炕盘管的材料采用交联聚乙烯管并将其固定于炕填充层内，炕填充层主要的作用是蓄热、固定炕盘管。
本发明的效果和益处是：充分利用生物质能，将燃池与炕巧妙地结合起来，利用燃池盘管和炕盘管对炕表面进行加热，实现了燃池内能量的梯级利用，该技术解决了燃池盖板的过热问题和炕表面的不均匀性，本系统采用的材料成本低、经济性好、对室内的采暖效果好、易与建筑结合，适合大面积推广。本发明的实施在农村能源利用与新农村建设中具有重要意义。
附图说明
图1是燃池-盘管-炕耦合采暖系统的系统结构示意图。
图2是燃池-盘管-炕耦合采暖系统的燃池炕分解示意图。
图3是燃池-盘管-炕耦合采暖系统的燃池池体的A-A剖面示意图。
图4是燃池-盘管-炕耦合采暖系统的燃池池体的B-B剖面示意图。
图5是燃池-盘管-炕耦合采暖系统的炕结构的C-C的剖面示意图。
图中：1燃池池体；2进料口盖板；3通风管；4烟囱；5烟气过滤装置；6燃池盖板；7燃池盘管；8地面填充层；9室内地面层；10炕架；11混凝土板；12保温层；13炕填充层；14找平层；15炕盘管；16炕体；17回水管；18供水管；19水泵；20调节阀；21膨胀水箱；22补水管；23封闭门。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
具体实施方案一：如图1、2、4所示，该燃池-盘管-炕耦合采暖系统由燃池池体1、进料口盖板2、燃池盖板6、燃池盘管7、炕架10、混凝土板11、炕盘管15等组成。燃池主体1位于建筑地下，为矩形，深度为1.3米，进料口位于燃池端部，设有进料口盖板2，进料口盖板2下部进行填料，在进入燃池主体1与进料口盖板2下部之间设有封闭门23，便于燃料燃烧时减少热量的散失，该封闭门23可以自由启闭。在燃池进料口设置有通风管3，利用该通风管3控制燃池内阴燃的速度。燃池池体1设有烟囱4，将燃池内烟气通过烟囱4排出，在排出烟囱4之前经过烟气过滤装置5，使得排出的烟气减少对大气的污染。
具体实施方案二：如图1～3所示，该燃池-盘管-炕耦合采暖系统中的燃池盘管7固定于燃池盖板6的下部，将该燃池盘管7与建筑室内的炕中的炕盘管15相连接，形成了一个闭合的循环管路。在管路上分别设置了调节阀20和水泵19，通过调节水泵19和调节阀20来控制流量，从而调节炕表面温度。其中燃池盖板6由钢筋混凝土预制板构成，在燃池盖板6上部为建筑地面填充层8，地面填充层8可以保证燃池内热量均匀传输到室内地面，同时还具有密封的作用，防止燃池烟气泄露于室内，地面填充层8上部为室内地面层9。
具体实施方案三：如图1、2、5所示，该燃池-盘管-炕耦合采暖系统中的炕结构由炕架10、混凝土板11、保温层12、炕填充层13、找平层14、炕盘管15组成。其中炕架10的作用是支撑混凝土板11，在混凝土板11的正上方设有保温层12，保温层12所选材料为聚苯乙烯塑料板，该保温层12的作用是避免炕盘管15热量向炕下部散热，使得炕表面的热量尽可能的向上辐射。炕盘管15固定于炕填充层13内，炕填充层13的作用是固定炕盘管15和增大热阻，使得炕盘管15内热水所带来的热量以达到人们的热舒适要求。
具体实施方案四：如图1～2所示，该燃池-盘管-炕耦合采暖系统中燃池池体1作为热源将燃池盘管7加热，继而将该热量转移到炕盘管15，形成双重加热系统。在热水循环管路中设置膨胀水箱21和补水管22，在保证热量的同时保证水量，利用膨胀水箱21和补水管22来满足压强和水量的要求。
Claims (4)
1.一种燃池-盘管-炕耦合采暖系统，包括燃池池体（1）、进料口盖板（2）、燃池盖板（6）、燃池盘管（7）、炕架（10）、混凝土板（11）、炕盘管（15）组成，其特征在于：燃池内部燃料通过阴燃燃烧将热量通过燃池盖板（6）和地面填充层（8）传入室内地面层（9），室内地面层（9）的热量通过辐射和对流向室内散热，燃池内部的部分热量加热燃池盖板（6）下部的燃池盘管（7），以水为介质将热量转移到炕盘管（15）。
2.根据权利要求1所述的一种燃池-盘管-炕耦合采暖系统，其特征在于：燃池盘管（7）位于燃池盖板（6）下部，其中燃池盖板（6）是由钢筋混凝土预制板构成，燃池盘管（7）与供水管（18）连接，热水通过燃池盘管（7）和供水管（18）进入与供水管（18）相连接的另一端即炕盘管（15），继而通过与炕盘管（15）相连接的回水管（17）进入与回水管（17）另一端相连接的燃池盘管（7），在供水管（18）和回水管（17）上分别设置调节阀（20）来调节热水流量，并且在回水管（17）上设置水泵（19）。
3.根据权利要求1所述的一种燃池-盘管-炕耦合采暖系统，其特征在于：该炕最下部设置炕架（10），位于炕架（10）上部的是混凝土板（11），在混凝土板(11)上部设置保温层（12），炕填充层（13）位于保温层（12）上部，其中炕盘管（15）处于炕填充层（13）内部，在炕填充层（13）上部设置找平层(14)。
4.根据权利要求1所述的一种燃池-盘管-炕耦合采暖系统，其特征在于：在回水管(17)上设置膨胀水箱（21），并且在膨胀水箱(21)的左侧设置补水管（22）。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170104 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |