CN104180416B - 生活区临建房冬季供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生活区临建房冬季供暖系统，包括电水箱、电水箱控制箱、水循环动力装置、水泵控制箱、分水器、暖气片和集水器；本发明采用热水循环模式供暖，每间房间安装暖气片。采用电水箱作为热源，集中烧热水，用专用水泵将热水打压出去，热水通过管道在暖气片内流动，热量通过暖气片在房间内进行交换，通过热交换后温度降低的热水通过管道回流到电水箱内再次加热，提升温度，然后再通过水泵传输出去，依次不断循环。本发明使用过程中无明火，无超负荷，无污染，集中控制，电水箱无压力，功效高，工人与电水箱装置不接触，便于设备的安全运转和维护，为工人提供了人性化居住环境，同时减少了主观违章的必要和可能。

Description

生活区临建房冬季供暖系统

技术领域

本发明涉及一种供暖系统，尤其是寒冷地区建筑工地生活区临建房冬季供暖系统。

背景技术

现有建筑工地临建房板薄、密封差，冬季寒冷，工人为了取暖，在现有临建房内私接乱拉电线，使用大功率电器，如油汀或劣质电热毯等；或者在房间内烧煤取暖，这些都极易引起火灾和煤气中毒等群死群伤事故。

发明内容

本发明的目的就是为克服目前建筑工地临建房冬季取暖方式易引起火灾和煤气中毒等群死群伤事故的缺点，提供一种热水循环集中供暖系统，给建筑工人提供人性化的居住环境，消除工人违章用电的必要和可能，同时保障临建房和工人的安全。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

提供一种生活区临建房冬季供暖系统，包括电水箱、电水箱控制箱、水循环动力装置、水泵控制箱、分水器、暖气片和集水器；

所述电水箱为由钢板焊接而成全封闭水箱，在电水箱内侧壁设有至少一组电热管，每组电热管三根，在电水箱顶壁分别设有水箱排气阀、压力表和温度传感器，温度传感器伸入电水箱内部测量水温；电水箱上开有四个孔连接四条外部管路，四条外部管路分别为位于电水箱侧壁下部的电水箱补水管，位于电水箱另一侧壁下部的电水箱供水主管，位于电水箱顶壁的电水箱回水主管和位于电水箱底壁的电水箱排水管；所述供水主管连接到所述水循环动力装置，水循环动力装置为两路并联，每一路由水泵和止回阀顺次连接而成；水循环动力装置输出端连接到所述分水器输入端的止回阀，分水器输出端的多个止回阀分别连接到各栋临建房的供水主管，每栋临建房的供水主管穿过最高层的挡头墙后通过三通管连接到各房间的所述暖气片，并在临建房的供水主管的末端连接管路排气阀，临建房最高层各房间暖气片出口通过水管连接到下一层对应房间中暖气片的入口，该层暖气片的出口又连接到下一层对应房间中暖气片的入口，直至第一层，第一层暖气片的出口均通过三通管连接到临建房的回水主管，每栋临建房的回水主管穿过第一层的挡头墙后分别连接到所述集水器输入端的多个止回阀，集水器输出端的止回阀连接电水箱回水主管；电水箱补水管连接到膨胀水箱，膨胀水箱的高度高于临建房最高层暖气片的高度；

所述电水箱控制箱用于控制电热管加热，每组电热管对应一个独立的电气回路，每个电气回路包括隔离开关、漏电保护器及交流接触器及温度控制器，隔离开关出线端连接漏电保护器进线端，漏电保护器出线端连接交流接触器主触头的上端头，交流接触器主触头的三个下端头分别连接一组电热管中的三根电热管，所述温度传感器的信号线连接到温度控制器的温度信号输入端，温度控制器的相线端连接到交流接触器一对主触头的上端头，温度控制器的温控开关串联于相线和交流接触器线圈之间，当电水箱内水温降到温度下限时温控开关闭合，交流接触器线圈得电吸合，交流接触器三对主触头闭合给电热管通电加热，当电水箱内水温升到温度上限时温控开关断开，交流接触器线圈断电释放，交流接触器主触头断开使电热管断电停止加热，如此循环；

所述水泵控制箱用于控制所述两路水循环动力装置中的两台水泵按一定的时间间隔轮换工作，水泵控制箱包括隔离开关、漏电保护器、交流接触器及时间继电器，每台水泵电机通过隔离开关、漏电保护器及交流接触器主触头串联后供电，交流接触器主触头的三个下端头分别连接水泵电机的相线，在时间继电器设定时间间隔，时间继电器的一对常闭触头串联于第一台水泵电机的交流接触器线圈回路中，该交流接触器线圈得电吸合，第一台水泵电机的交流接触器三对主触头闭合使第一台水泵电机工作，时间继电器的一对常开触头串联于第二台水泵电机的交流接触器线圈回路中，当计时到达时间间隔后，其常闭触头断开而常开触头闭合，第一台水泵电机失电停止工作，第二台水泵电机的交流接触器线圈得电吸合，第二台水泵电机的交流接触器三对主触头闭合使第二台水泵电机工作，当计时又到达时间间隔后，其常开触头断开而常闭触头闭合，第二台水泵电机失电停止工作，第一台水泵电机得电重新工作，如此循环。

优选地，所述膨胀水箱内设有一与膨胀水箱外接进水管的阀门相关联的浮球，当浮球下降到下限水位时，膨胀水箱外接进水管的阀门打开给膨胀水箱加水，当浮球上升到上限水位时，膨胀水箱外接进水管的阀门关闭停止给膨胀水箱加水。

优选地，所述每路水循环动力装置中，在水泵前端和止回阀后端分别增加一个截止阀；进一步地，所述截止阀为球阀或闸阀。

优选地，所述每路水循环动力装置中，在水泵前端增加一个过滤器。

优选地，所述电热管通电加热的温度下限为50℃，所述电热管断电停止加热的温度上限为70℃。

优选地，所述时间继电器设定的时间间隔为2小时。

优选地，所述电热管有2-3组。

优选地，所述电水箱为1.1m*1.1m*1.1m的立方体，由厚度为8mm的钢板焊制成，任意相邻两面的焊缝外包焊63mm*6mm的角钢加固，在电水箱外围包一层20mm厚的保温材料。

本发明采用热水循环模式供暖，每间房间安装暖气片。采用电水箱作为热源，集中烧热水，用专用水泵将热水打压出去，热水通过管道在暖气片内流动，热量通过暖气片在房间内进行交换，通过热交换后温度降低的热水通过管道回流到电水箱内再次加热，提升温度，然后再通过水泵传输出去，依次不断循环，热源就通过水这个热媒源源不断地输送到每一间临建房中。本发明使用过程中无明火，无超负荷，无污染，集中控制，电水箱无压力，功效高，工人与电水箱装置不接触，便于设备的安全运转和维护，为工人提供了人性化居住环境，同时减少了主观违章的必要和可能。相对于电油汀供暖方式，本发明可节电一半以上。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为每栋临建房暖气片布置、临建房供水主管及回水主管连接示意图；

图3为电水箱及其进出管路结构示意图；

图4为电水箱加热管主电路原理框图；

图5为电水箱加热管控制电路原理图；

图6为分水器结构示意图；

图7为集水器结构示意图；

图8为水循环动力装置结构示意图；

图9为水循环动力装置主电路原理框图；

图10为水循环动力装置控制电路原理图。

图中，1临建房，2临建房供水主管排气阀，3临建房供水主管，4临建房回水主管，5分水器，6集水器，7.1-7.4闸阀，8.1-8.2过滤器，9.1-9.2水泵，10.1-10.2止回阀，11电水箱，12加热管，13电水箱排气阀，14压力表，15温度传感器，16膨胀水箱，17浮球，18电水箱补水管，19膨胀水箱进水管，20电水箱控制箱，20.1隔离开关，20.2漏电保护器，KM1，KM2交流接触器，KW温度控制器，21水泵控制箱，21.1隔离开关，21.2漏电保护器，KM3，KM4交流接触器，KT时间继电器，22电水箱供水主管，23电水箱回水主管，101-10N临建房第一层各房间的暖气片，201-20N临建房第二层各房间的暖气片。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明：

以为两层临建房供暖，电水箱采用两组电热管举例说明如下。

如图1-10所示，临建房1为两层，其中第一层房间设有暖气片101-10N，第二层房间设有暖气片201-20N。电水箱11由厚度8mm的钢板焊制成型为1.1m*1.1m*1.1m的全密封立方体，穿过电水箱侧壁安装有两组电热管12，每组三根，每根功率 12kW；电热管12的引线在电水箱11侧壁外侧，电热管12的加热本体部分伸入水中。穿过电水箱11顶壁安装有排气阀13、压力表14和温度传感器15，排气阀13用于在供暖系统初始对电水箱11注水或运行过程中对电水箱11补水时排出电水箱11内的空气，压力表14实时测量电水箱11内的压力，温度传感器15实时监测电水箱内水的温度。电水箱11一侧壁下部连接补水管18，补水管18连接到外部膨胀水箱16，膨胀水箱16的高度要高于最高处暖气片201的高度，一般与临建房1同高.膨胀水箱16内设有浮球17，浮球17与膨胀水箱进水管19的阀门相关联，当电水箱11的水位不足，低于膨胀水箱16内浮球17控制的下限水位时，即当浮球17下降到下限水位时，进水管19的阀门自动打开补水，当电水箱11水已充满，水位上涨，水浮起浮球17，当浮球17上升到上限水位时，进水管19的阀门自动关闭停止补水。由于电水箱11本身与室外膨胀水箱16有一定的高度差，这也就导致电水箱11内部有一定的压力（一般为0.1-0.2MPa左右），为防止电水箱11的钢板因水压开焊，还在电水箱11相邻面焊缝外包焊63mm*6mm的角钢加固水箱；同时为了防止热源散失，提高热功效，降低不必要的电源损耗，在电水箱11外围包一层20mm厚的保温材料，如橡塑保温材料。由此可见，与电水箱11相连通的补水管18与室外膨胀水箱16相连，电水箱11内部水压的大小与膨胀水箱16中水的高度相关联，这也从侧面说明电水箱11内部不存在很大的压力，较安全。

由于供暖系统内部水体本身压力较小或者没有压力差，供水与回水无法主动自主循环流动，为此，在热水出水端安装两回路并联的水循环动力装置，之所以提供两个回路，是为了使每一回路交替运行，延长水循环动力装置中水泵9.1，9.2的使用寿命，确保供暖系统少维修或不维修。在每一个回路的水泵9.1，9.2后端再安装一个止回阀10.1,10.2，确保水流只往一个方向流动。由于各地区水质不一样，水中的钙镁离子的含量有区别，长期加热，导致管道内可能形成水垢等杂物堵塞管道，导致水流运转不畅影响供热效果，在每台水泵9.1，9.2前端增加一个过滤器8.1,8.2，净化水质，并定期清理过滤器8.1,8.2，保证水质的良好。为维修方便，在水泵9.1，9.2的两端分别增设一个截断阀7.1-7.4，如球阀或闸阀，在安装和拆卸水泵时起到阻水作用。这样，截断阀7.1，过滤器8.1，水泵9.1，止回阀10.1和截断阀7.2串联形成水循环动力装置第一回路，截断阀7.3，过滤器8.2，水泵9.2，止回阀10.2和截断阀7.4串联形成水循环动力装置第二回路；水泵9.1，9.2的选择如下：由于临建房屋两-三层，楼高约10米，再加上10%管路压力损耗，从经济的角度和暖气片的承压能力考虑，可选择10-20米扬程的水泵，即可保证整个供暖系统水循环流动起来。同时，为延长使用寿命，降低噪音，可在每台水泵9.1，9.2安装前加装一个减震垫。

热水由水循环动力装置泵出后流入分水器5输入端的止回阀，分水器5输出端的止回阀A、B、C…N分别连接到A、B、C…N各栋临建房的供水主管，图中仅示出一栋，即A栋临建房1，分水器5输出端的止回阀A连接到A栋临建房供水主管3。供水主管3穿过最高层第二层的挡头墙后通过三通管连接到各房间的暖气片201-20N，并在临建房的供水主管3的末端连接管路排气阀2，在系统初始充水阶段，可打开排气阀2，通过管道内的充水排出系统内的空气，使得整个供暖系统管道内空气全部排尽；临建房第二层各房间暖气片201-20N的出口通过水管连接到第一层对应房间中暖气片101-10N的入口，第一层暖气片101-10N的出口均通过三通管连接到临建房的回水主管4，临建房的回水主管4穿过第一层的挡头墙后分别连接到集水器6输入端对应A栋临建房的止回阀A（止回阀B、C…N分别连接到B、C…N各栋临建房的回水主管），集水器6输出端的止回阀连接电水箱回水主管23，电水箱回水主管23穿过电水箱11的顶壁将回水送入电水箱重新加热，如此循环供暖。考虑到水的阻力与流动距离，临建房供水主管3从第二层房间的一头引入，回水主管4从第一层房间的另一头引出，这样，针对A栋临建房的每一间房间的暖气片，水在里面运行的距离就是相等的，热量交换的客观环境就是相同的，有利于各房间温度均衡。水循环系统中，所有连接管道均采用Φ40mm焊接铁管，壁厚较一般铁管厚一些；房间内暖气片的根数可根据房间面积的大小，交换热量的多少来考虑，根据经验数据，18平米房间一般为7-9根暖气片；由于建筑工地生活区有N栋临建房，每一栋楼一个供暖回路，当某一栋楼无人居住，不需要供热，可单独停止该栋楼水循环，而其他楼栋供热不受影响。考虑到每栋楼与电水箱11距离的远近不同，而导致每栋楼供暖效果差异较大，在供水主管22和回水主管23上分别设置的分水器5和集水器6，其作用有三：其一，分水器5的水温相同，进入每栋楼的供水水温相同；其二，密封分水器5的供水水压、密封集水器6回水水压均衡，这样保证了每栋楼的供暖管道主管起止端条件相同，供暖效果差异不大；其三，区域化分布，成规模供热。

电水箱11内安装了两组电热管12，电水箱控制箱20提供两个电气回路分别控制两组电热管12的加热，每组电气回路相对独立。依据两组电热管12的总功率 72kW，选择进线端线径大小和隔离开关20.1、漏电保护器20.2的参数。进线先经过隔离开关20.1，从隔离开关20.1下端分开两股线，一股一回路，每一股接漏电保护器20.2（参数：漏电动作电流30mA,动作时间0.1s），由于一个回路的总功率为 36kW,电压为 380V,电流为36000÷380=95A,考虑预留一部分的增量。以其中一个电气回路为例，漏电保护器20.2选择容量为150A，漏电保护器20.2下接交流接触器KM1，在交流接触器KM1的上端头接温度控制器KW，温度控制器KW通过电水箱11上温度传感器15测得的实时在线温度来控制交流接触器KM1的通断，温度传感器15的信号线连接到温度控制器KW的温度信号输入端，温度控制器KW的相线端连接到交流接触器KM1一对主触头的上端头，温度控制器KW的温控开关KW串联于相线和交流接触器KM1线圈之间，交流接触器KM1的三对主触头下端头分别接三根电热管12。在温度控制器KW上设定交流接触器KM1通断的温度控制参数，这里设定电水箱最高停止加热的温度上限为70℃，重新启动加热的温度下限为50℃，温度传感器15将电水箱11内水的实时温度显示在电水箱控制箱20的仪表盘上，当电水箱11内水温低于50℃时，温度控制器KW的控制交流接触器KM1，让其线圈吸合通电，电热管12通电加热，当电水箱11内水温高于70℃时，温度控制器KW控制交流接触器KM1，让其线圈释放断电，电热管12停止加热；另一电气回路中，温度控制器KW对交流接触器KM2的控制过程同上。由于水在70℃以下时基本不会气化，因此电水箱11在正常工作情况下不会产生水蒸气，也就不会产生附加压力。如果冬季异常寒冷，热量交换较快，水温提升速率慢，制热效果不理想，可再增加一组电热管12，加速电水箱11内水温的提升速度，提高热交换能力，改善制热效果。

水泵控制箱21控制两路水循环动力装置中的两台水泵9.1，9.2按时间间隔2小时轮换工作，水泵控制箱21包括隔离开关21.1、漏电保护器21.2、交流接触器KM3或KM4及时间继电器KT，每台水泵电机通过隔离开关21.1、漏电保护器21.2及交流接触器KM3或KM4主触头串联后供电，交流接触器KM3或KM4主触头的三个下端头分别连接水泵电机的相线，在时间继电器KT设定时间间隔为2小时，时间继电器KT的一对常闭触头KT串联于第一台水泵电机的交流接触器KM4线圈回路中，该交流接触器线圈得电吸合，第一台水泵电机的交流接触器KM4三对主触头闭合使第一台水泵电机工作，时间继电器KT的一对常开触头KT串联于第二台水泵电机的交流接触器KM3线圈回路中，当计时到达2小时后，其常闭触头KT断开而常开触头KT闭合，第一台水泵电机失电停止工作，第二台水泵电机的交流接触器KM3线圈得电吸合，第二台水泵电机的交流接触器三对主触头闭合使第二台水泵电机工作，当计时又过2小时后，其常开触头KT断开而常闭触头KT闭合，第二台水泵电机失电停止工作，第一台水泵电机得电重新工作，如此循环。

经济成本核算：

该套设备的建造成本：

此套供暖装置，根据实际安装实测，成本由以下部分组成：①暖气片、②电水箱、③电水箱控制箱、④水循环动力装置、⑤水泵控制箱、⑥连接管道及各种闸阀配件等；其中，暖气片和连接管道大致4万元，其他剩余材料费3万元，人工费1万元，总的一套供暖装置成本在8-9万元左右，可保证一个工程的建筑工期临建房的冬季取暖，而且在项目完成后，如果保管妥当，加之后期适当维修，该设备又可以在下一个项目延续使用，只是在下一个项目再安装时仅仅补充一点零星材料和安拆人工费而已，这样，该套设备的成本又可以继续进行摊销，导致实际建造成本非常低。

该套设备的运营成本：

该装置由电工在冬季室外温度在0℃左右启用，由电工每晚9:00开启，次日6:00关闭。即使在非常寒冷的冬季，每组电热管功率 36kW，两-三组启用，即：72-108 kW，商业用电，一天总计耗费：（72-108 kW）*9小时*30天/月*1元/kW·h=1.94-2.9万元，这还没有考虑电热管运行过程中有间歇时间，也没有考虑一个月之内有时气温较高不需要开启供暖设施等情况，也就是说，在恶劣条件下，每月供暖所花费的电费为2.5万元左右，可以解决100-130间临建房间的供暖问题，即1000人左右的冬季取暖问题。相对于电油汀供暖方式，可节电一半以上。

而且该套系统在天气暖和时，可人为随时切断电源，停止供暖，最主要是该供暖系统清洁干净，非常安全，已经在很多项目开始试用，效果非常不错。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于，包括电水箱、电水箱控制箱、水循环动力装置、水泵控制箱、分水器、暖气片和集水器；

所述电水箱为由钢板焊接而成全封闭水箱，在电水箱内侧壁设有至少一组电热管，每组电热管三根，在电水箱顶壁分别设有水箱排气阀、压力表和温度传感器，温度传感器伸入电水箱内部测量水温；电水箱上开有四个孔连接四条外部管路，四条外部管路分别为位于电水箱侧壁下部的电水箱补水管，位于电水箱另一侧壁下部的电水箱供水主管，位于电水箱顶壁的电水箱回水主管和位于电水箱底壁的电水箱排水管；所述供水主管连接到所述水循环动力装置，水循环动力装置为两路并联，每一路由水泵和止回阀顺次连接而成；水循环动力装置输出端连接到所述分水器输入端的止回阀，分水器输出端的多个止回阀分别连接到各栋临建房的供水主管，每栋临建房的供水主管穿过最高层的挡头墙后通过三通管连接到各房间的所述暖气片，并在临建房的供水主管的末端连接管路排气阀，临建房最高层各房间暖气片出口通过水管连接到下一层对应房间中暖气片的入口，该层暖气片的出口又连接到下一层对应房间中暖气片的入口，直至第一层，第一层暖气片的出口均通过三通管连接到临建房的回水主管，每栋临建房的回水主管穿过第一层的挡头墙后分别连接到所述集水器输入端的多个止回阀，集水器输出端的止回阀连接电水箱回水主管；电水箱补水管连接到膨胀水箱，膨胀水箱的高度高于临建房最高层暖气片的高度；

所述电水箱控制箱用于控制电热管加热，每组电热管对应一个独立的电气回路，每个电气回路包括隔离开关、漏电保护器及交流接触器及温度控制器，隔离开关出线端连接漏电保护器进线端，漏电保护器出线端连接交流接触器主触头的上端头，交流接触器主触头的三个下端头分别连接一组电热管中的三根电热管，所述温度传感器的信号线连接到温度控制器的温度信号输入端，温度控制器的相线端连接到交流接触器一对主触头的上端头，温度控制器的温控开关串联于相线和交流接触器线圈之间，当电水箱内水温降到温度下限时温控开关闭合，交流接触器线圈得电吸合，交流接触器三对主触头闭合给电热管通电加热，当电水箱内水温升到温度上限时温控开关断开，交流接触器线圈断电释放，交流接触器主触头断开使电热管断电停止加热，如此循环；

所述水泵控制箱用于控制所述两路水循环动力装置中的两台水泵按一定的时间间隔轮换工作，水泵控制箱包括隔离开关、漏电保护器、交流接触器及时间继电器，每台水泵电机通过隔离开关、漏电保护器及交流接触器主触头串联后供电，交流接触器主触头的三个下端头分别连接水泵电机的相线，在时间继电器设定时间间隔，时间继电器的一对常闭触头串联于第一台水泵电机的交流接触器线圈回路中，该交流接触器线圈得电吸合，第一台水泵电机的交流接触器三对主触头闭合使第一台水泵电机工作，时间继电器的一对常开触头串联于第二台水泵电机的交流接触器线圈回路中，当计时到达时间间隔后，其常闭触头断开而常开触头闭合，第一台水泵电机失电停止工作，第二台水泵电机的交流接触器线圈得电吸合，第二台水泵电机的交流接触器三对主触头闭合使第二台水泵电机工作，当计时又到达时间间隔后，其常开触头断开而常闭触头闭合，第二台水泵电机失电停止工作，第一台水泵电机得电重新工作，如此循环。

2.根据权利要求1所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述膨胀水箱内设有一与膨胀水箱外接进水管的阀门相关联的浮球，当浮球下降到下限水位时，膨胀水箱外接进水管的阀门打开给膨胀水箱加水，当浮球上升到上限水位时，膨胀水箱外接进水管的阀门关闭停止给膨胀水箱加水。

3.根据权利要求1或2所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述每路水循环动力装置中，在水泵前端和止回阀后端分别增加一个截止阀。

4.根据权利要求3所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述截止阀为球阀或闸阀。

5.根据权利要求3所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述每路水循环动力装置中，在水泵前端增加一个过滤器。

6.根据权利要求1或2所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述每路水循环动力装置中，在水泵前端增加一个过滤器。

7.根据权利要求1所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述温度下限为50℃，所述温度上限为70℃。

8.根据权利要求1所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述时间继电器设定的时间间隔为2小时。

9.根据权利要求1所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述电热管有2-3组。

10.根据权利要求1所述的生活区临建房冬季供暖系统，其特征在于：所述电水箱为1.1m*1.1m*1.1m的立方体，由厚度为8mm的钢板焊制成，任意相邻两面的焊缝外包焊63mm*6mm的角钢加固，在电水箱外围包一层20mm厚的保温材料。