CN104807063A - 一种基于通讯平台的电加热采暖装置及电加热供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于通讯平台的电加热采暖装置，其包括室内温度检测装置、箱体、加热体以及远程控制器，所述加热体与所述箱体之间通过管道连接，所述箱体以及所述温度检测装置与所述远程控制器之间通过网络远程通讯连接。本发明提供的电加热采暖装置能够对电加热实现智能控制，能够实现恒温加热，加热速度快、效率高、使用寿命长，能够对温度进行自动控制，实现防漏电、防高温、防干烧、防冻等自动保护，并且能够根据需要对加热时间进行设置，达到省电节约能量的目的。

Description

一种基于通讯平台的电加热采暖装置及电加热供暖系统

技术领域

本发明涉及一种供暖领域，具体的涉及一种基于通讯平台的电加热采暖装置及电加热供暖系统。

背景技术

在我国北方地区冬季存在采暖需求，城市地区通常采用燃煤集中供暖的方式，但这种方式存在供暖效率低造价成本高，管网普及率有限，不能满足城市发展需求等问题，所以不少的建筑小区花园和不少家庭不能接入到集中供暖的管网中。在城市部分地区和广大农村地区家庭还是采用燃煤或天然气等方式以家庭为单位进行自采暖，这一方面存在着环境污染的问题，另一方面也容易因空气不够通畅而造成燃烧不充分，从而引起一氧化碳中毒事故时有发生。

随着能源和环境问题的日益严峻，冬季采暖的发展趋势逐渐向电采暖方式转移。市面上也出现了电热暖气炉，但存在产品结构复杂，水电不分离、电热转换效率低等诸多问题，使这类产品未能得到普及推广。

PTC陶瓷加热技术使得的水电分离的电采暖技术逐渐发展起来。PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，发热效率较高。PTC存在居里温度，当它的温度低于设定温度时，其电阻值会随它的温度升高而变小；当它的温度高于设定温度时，其电阻值随它的温度升高而变大。由于这种陶瓷材料的上述特性，不需要专门的温控器和热电阻热电偶等温度传感器进行温度反馈即能对加热器进行发热控制，它的温度调节是靠自身的材料特性，从而使产品能够自动控温且具有远大于其它加热器的使用寿命。并且，它能够根据环境温度的改变来调节自身的热功率输出，所以它能将加热器的电能消耗优化控制在最小，同时高发热效率的材料也大幅提升了电能的利用效率。

以PTC陶瓷发热体为核心部件的电加热装置，通常包括外壳及其中设置的电控室、电加热室及出入水管，所述电加热室中设有至少一个PTC发热体，PTC发热体与加热管隔离并与外部电源联接，还设有一隔板将进水口和出水口分隔，隔板上设有水孔。PTC采暖器具有防漏电、无明火、无光耗、升温快、耗电低、热效高、寿命长、安全可靠、自动控制、恒温发热、安装使用方便等优点。

现有的液体加热体一般利用电热丝或石英管进行加热，其均需要浸泡在液体中，不能做到液体与电分离，不能干烧，不安全，不能用于易燃的液体加热，并且这种加热方法升温慢，加热时间长，使用寿命短，并且不能恒温加热。具体来说，现有的电加热采暖装置具有以下几个缺点：

1、加热效率低，不能恒温加热，用电多，保温时间短；

2、水电不能完全隔离加热，容易产生漏电问题，并且没有防漏电、防高温、防干烧、防冻等全自动保护装置，容易产生安全问题。

3、加热速度慢，不能进行智能控制，使用不方便。

发明内容

针对上述提到的现有的电加热装置存在的缺点，提供一种电加热采暖装置，能够对电加热实现智能控制，能够实现恒温加热，加热速度快、效率高、使用寿命长，能够对温度进行自动控制，实现防漏电、防高温、防干烧、防冻等自动保护。

具体的，本发明提供一种电加热采暖装置，其包括室内温度检测装置其包括室内温度检测装置、箱体、加热体以及远程控制器，所述加热体设置在所述箱体内部，所述箱体和所述室内温度检测装置分别与所述远程控制器之间通过网络远程通讯连接；

所述加热体包括第一加热体、第二加热体以及第三加热体，所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体的外部设置有液体流进口以及液体流出口，所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体通过管路并联设置；

所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体每一个均包括多个PTC发热体以及包覆在所述多个PTC发热体外部的多个导热管，由所述多个导热管的内壁和外壁构成用于供液体流过的中空腔体，所述多个PTC发热体与所述多个导热管之间设置有绝缘装置，所述多个PTC发热体的两端设置有电极，所述多个导热管之间通过横向设置在所述加热体的上部和下部的导通板并联连接；

所述箱体内部设置有电源板、控制模块以及通讯模块，所述箱体的外表面设置有操作面板以及显示屏；

所述加热体的液体流出口处设置有第一温度传感器以及过温保护传感器，所述第一温度传感器以及过温保护传感器通过电源线与所述电源板连接；

所述控制模块通过所述第一温度传感器采集所述加热体的实时水温并根据预先设置的第一温度阈值对实时水温进行比较，判断是否开启超温保护；以及

所述室内温度检测装置将采集到的室内温度上传至所述远程控制器，并且所述通讯模块将采集到的实时水温上传至所述远程控制器，所述远程控制器根据预先设置的第二温度阈值与实时水温以及室内温度进行比较，判断是否开启防冻保护。

优选的，所述绝缘装置为云母片或石英片。

优选的，所述箱体设置有水泵、软化水装置以及膨胀水箱，所述水泵设置在所述箱体内部，所述软化水装置设置在液体流入口处，所述膨胀水箱通过水管连通所述软化水装置。

优选的，所述控制模块包括单片机以及时钟芯片。

优选的，所述箱体外部设置有蜂鸣器，所述操作面板上设置有操作按键，当用户通过操作按键进行操作时，所述蜂鸣器发出蜂鸣提示。

优选的，当所述第一温度传感器采集到的实时水温超过第一温度阈值时，所述单片机控制所述过温保护传感器自动切断所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体的电源，并控制所述水泵进入工作状态。

优选的，当所述温度检测装置采集到的室内温度低于第二温度阈值并且所述第一温度传感器采集到的实时水温也低于第二温度阈值时，所述单片机控制所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体进行加热。

优选的，所述控制模块内设置有第三温度阈值，用于与所述实时水温进行比较，当所述第一温度传感器采集到的实时水温低于所述第三温度阈值时，如果加热体处于关机状态，所述控制模块自动开启所述加热体。

本发明的另一个目的在于提供一种电加热供暖系统，其包括电加热采暖装置以及散热装置，所述电加热采暖装置的出水口连接所述散热装置的进水口，所述散热装置的出水口处设置有第二温度传感器，用于采集所述散热装置的实时水温，

所述第二温度传感器将测得的散热装置的实时水温上传至所述远程控制器，所述远程控制器对所述实时水温与其内部设置的第三温度阈值进行比较，当实时水温低于所述第三温度阈值时，如果加热体处于关机状态，所述控制模块自动开启所述加热体。

本发明的优点如下所述：

本发明提供的电加热采暖装置能够对电加热实现智能控制，能够实现恒温加热，加热速度快、效率高、使用寿命长，能够对温度进行自动控制，实现防漏电、防高温、防干烧、防冻等自动保护，并且能够根据需要对加热时间进行设置，达到省电节约能量的目的。

用户能够根据需要设置温度阈值以及时间，使电加热采暖装置分时段进行加热，满足不同家庭的需要。

电加热采暖装置设置有温度阈值，在检测到温度低于温度阈值时，无论电加热采暖装置处于开机状态或关机状态，控制模块控制加热体进行加热，对电加热采暖装置进行防冻保护。

电加热采暖装置设置有温度阈值，在检测到温度高于温度阈值时，控制模块切断加热体电源，对电加热采暖装置进行防高温保护。

附图说明

图1为本发明的电加热采暖装置的结构示意图；

图2为本发明的箱体的内部结构示意图；

图3为图2中A区放大剖视图，显示了本发明加热体的内部结构；

图4为本发明的结构示意框图；

图5为本发明的电加热采暖装置的电路示意图；

图6为本发明的电加热装置的管网示意图；

图7为本发明的通讯平台的一个示意图；以及

图8为本发明的电加热供暖系统的一个示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明的结构做进一步说明：

如图1及图2所示，本发明提供一种电加热采暖装置，其包括室内温度检测装置1、箱体2、加热体3以及远程控制器4，加热体3设置在箱体2内部，箱体2以及室内温度检测装置1与远程控制器4之间通过网络远程通讯连接。在具体应用中，加热体3设置在箱体2的内部，使整个电加热采暖装置体积小、占地面积少，使用更加方便。

箱体2内部设置有电源板21、控制模块22以及通讯模块23，电源板21和控制模块22通过电缆连接，箱体2的外表面设置有操作面板24以及显示屏25。显示屏25设置在操作面板24的上方，显示屏25为液晶显示屏，显示屏25与设置在箱体2内部的显示板连接，显示板通过电缆与控制模块22连接。操作面板24上设置有操作按键，用户通过操作按键能够对电加热装置的初始参数进行设置。

箱体2的外部还设置有蜂鸣器26，当用户通过操作按键进行操作时，蜂鸣器26发出蜂鸣提示。

箱体2内适当位置布置小功率泵送装置800，用于使采暖炉内流体流动加速，防止阻塞，水泵使采暖炉内流体流动加速、防止管网堵塞、防止干烧。

软化水装置100和膨胀水箱700布置在箱体2内部，而图2中虚线示出的水泵400出于装置紧凑的考虑布置在箱体外部。在水泵400上游设置膨胀水箱4作为补水装置。在采暖炉的出水口处设置有自动排气阀500，以自动控制采暖炉管网内的蒸汽压力处于合适的水平。水泵400以及自动排气阀500分别设置有控制阀门401以及501。

如图4所示，控制模块22包括单片机221以及时钟芯片222，时钟芯片222采集时间并上传至单片机221，根据用户设置的加热时间，单片机221控制加热体3分时段进行加热，满足用户需求，在开机设置时，用户通过操作按键对时钟芯片222的时间进行校准。

加热体3包括第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33，第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33外部设置有液体流进口310以及液体流出口301，第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33通过管路并联设置。在如图1所示的电加热装置中，第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33并排设置在箱体2的内部，在实际应用中，用户可以根据需要选择打开一个加热体、两个加热体或者三个加热体，以此来调整电加热采暖装置的功率，达到节约电能的目的。

如图3所示，多个加热体3分别设置有多个PTC发热体302以及包覆在多个PTC发热体302外部的多个导热管303，多个导热管303的内壁和外壁构成用于供水流通过的中空腔体，多个PTC发热体302与多个导热管303之间设置有绝缘装置304，多个PTC发热体两端设置有电极305，多个导热管303之间通过横向设置在加热体3上部及下部的导通板并联连接。

在实际应用中，绝缘装置304一般为云母片或石英片。加热体3通过管路连接有水泵，在高温时，用于对电加热装置进行超高温保护。

导热管303的内壁为三层结构，最内层为铜管3031，中间层为合金铝层3032，最外层为电气绝缘漆层。导热管增加合金铝层，增大传热速率，使得所有并联相同的导热管能在极短的时间内将管内的水加热到适当的温度。导热管的横截面为圆形、椭圆形、方形等适合的截面形状。

在每两个PTC陶瓷发热体302之间设置有电极305,电极305通过引线将所述PTC陶瓷发热体302分为三组，形成第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33，分别与三相交流电源板21电气连通构成回路，电源板21受控制模块22控制从而使得在适当的条件下PTC陶瓷发热体受控发热和停止发热，在具体实施过程中，多个PTC发热体302与多个导热管303之间设置有绝缘装置304，PTC发热体外部包覆有高温耐压膜和电气绝缘漆层304。导热管和PTC陶瓷发热体均设置电绝缘层，使得水电分离可靠，增加系统安全性和耐用性。

多根导热管17与多个PTC陶瓷发热体302的外周由铝合金保护罩306覆盖，在保护罩的内表面设置有保温层307。

加热体3的液体流出口301处设置有第一温度传感器51以及过温保护传感器52，第一温度传感器51以及过温保护传感器52通过电源线与电源板21连接。第一温度传感器51用于测量电加热采暖装置的实时温度，过温保护传感器52用于对电加热采暖装置进行超高温保护。

控制模块22通过第一温度传感器51采集加热体3的实时水温并根据预先设置的第一温度阈值对实时水温进行比较，判断是否开启超温保护，当实时水温超过第一温度阈值时，控制模块22控制过温保护传感器52切断电加热装置的电源，对电加热采暖装置进行超高温保护，并开启水泵，到达进一步降温的目的。

如图5所示，室内温度检测装置1将采集到的室内温度上传至远程控制器4，并且通讯模块23将采集到的实时水温上传至远程控制器4，远程控制器4根据预先设置的第二温度阈值与实时水温以及室内温度进行比较，判断是否开启防冻保护。

当第一温度传感器51采集到的实时水温超过第一温度阈值时，单片机221控制过温保护传感器52自动切断第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33的电源，并控制水泵进入工作状态，达到降温的目的，对电加热采暖装置进行超高温保护。

优选的，当室内温度检测装置1采集到的室内温度低于第二温度阈值并且第一温度传感器51采集到的实时水温也低于第二温度阈值时，无论电加热采暖装置是否处于开机状态，单片机221控制第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33进行加热，对电加热采暖装置进行防冻保护。

控制模块22内设置有第三温度阈值，用于与实时水温进行比较，当第一温度传感器51采集到的实时水温低于第三温度阈值时，如果加热体处于关机状态，控制模块22自动开启加热体3，使电加热采暖装置的实时水温维持在第三温度阈值以上。

下面对本发明的工作流程做进一步解释：

图6示出了本发明的采暖炉用于分户采暖时的工作管网示意图。其中电加热采暖装置101接收经过软化水装置100处理的水经过电加热后输送到管网中串联的多个暖气片300中，流经多个暖气片300的水逐渐降温，经水泵400泵送回到电加热采暖装置101。软化水装置100保证了采暖炉管网内长期加热不结垢，延长采暖炉的使用寿命。在管网中会有少量水流失，因此在水泵400上游设置膨胀水箱4作为补水装置。在采暖炉的出水口处设置有自动排气阀500，以自动控制采暖炉管网内的蒸汽压力处于合适的水平。采暖炉的出入水口外侧分别设置维修水阀600，用于在维修采暖炉时切断水流。

操作按键包括开/关键、设置键、上/下键、运行模式选择键，以及保存键，用户通过操作按键对电加热采暖装置进行设置，用户能够对开机时间和关机时间进行设置，在全天24小时内分时段设置开机状态，分时段设置的具体运行时段可以由用户自行设定，例如用户为上班族，可根据中午在家和不在家的情况设置不同加热时段，前者可以为4:00-7:00,16：00-20:00,23:00-0:00,后者则可以为3:00-7:00,10:00-12:00,17:00-21:00。并且可以根据需要设置该时段内的水温要求，单片机221根据该水温要求设置第三温度阈值，当第一温度传感器51采集到的实时水温低于第三温度阈值时，控制模块22控制加热体3进入工作状态，对电加热采暖装置进行加热，使电加热采暖装置的实时水温保持在用户设置的第三温度阈值以上。

用户也可以选择全天开机模式，在此模式下，加热体3一直处于工作状态，控制模块22通过第一温度传感器51采集加热体3的实时水温并根据预先设置的第一温度阈值对实时水温进行比较，当第一温度传感器51采集到的实时水温超过第一温度阈值时，单片机221控制过温保护传感器52自动切断第一加热体31、第二加热体32以及第三加热体33的电源，并控制水泵进入工作状态，对电加热供暖装置进行超高温保护。在实际应用中，第一温度阈值一般为85度，当第一温度传感器51采集到的实时水温超过85度时，过温保护传感器301进行超高温保护，加热体3控制过温保护传感器52切断电加热装置的加热电源，同时水泵开始运行以加快散热，对电加热采暖装置进行超高温保护，第一温度传感器51采集到的实时水温低于65度时，控制模块22控制电加热采暖装置进入正常工作状态。

室内温度检测装置1实时采集室内的温度，并将采集到的室内温度上传至远程控制器4，通讯模块23也将采集到的实时水温上传至远程控制器4，远程控制器4根据预先设置的第二温度阈值与实时水温以及室内温度分别进行比较，当室内温度检测装置1采集到的室内温度低于第二温度阈值并且第一温度传感器51采集到的实时水温也低于第二温度阈值时，无论电加热采暖装置是否处于开机状态，单片机221控制加热体进行加热，直到实时温度以及室内温度达到第二温度阈值，在实际应用中，第二温度阈值一般为5度，当室内温度检测装置1采集到的室内温度低于5度时并且第一温度传感器51采集到的实时水温也低于5度时，加热体3进行加热，当第一温度传感器51采集到的实时水温达到10度以上时，单片机221控制加热体停止加热。

本发明的另一个目的在于提供一种电加热供暖系统，如图8所示，其包括电加热采暖装置以及散热装置7，电加热采暖装置的出水口连接散热装置7的进水口，散热装置7的出水口处设置有第二温度传感器71，用于采集散热装置7的实时水温。

第二温度传感器71将测得的散热装置7的实时水温上传至远程控制器4，远程控制器4对实时水温与其内部设置的第三温度阈值进行比较，当实时水温低于所述第三温度阈值时，如果加热体处于关机状态，控制模块22自动开启所述加热体。用户可根据需要设置第三温度阈值，使电加热供暖系统处于恒温状态。

图7示出了一种电加热供暖系统的实施例，散热装置7为暖气片，设置有中央控制中心40对多个电加热供暖系统进行管理，中央控制中心40通过以太网401连接多个电加热供暖系统的远程控制器4，中央控制中心40对多个远程控制器4进行控制，并采集多个电加热采暖装置的实时温度，了解多个电加热采暖装置的采暖效果，并根据采暖效果，计算需要工作的加热体个数，对多个电加热采暖装置进行统一控制，并对电加热采暖装置的工作进行远程监控，保证多个电加热采暖装置的正常工作，并达到节省电能的目的。

图8示出了电加热供暖系统的实施方式，其为蓄热式地盘管采暖方式，散热装置7为蓄热水箱，在散热装置7的出水口710处设置有第二温度传感器，用于采集散热装置的实时水温。电加热采暖装置101对加热体进行加热，加热后的生活用水经过导管进入蓄热水箱进行存储，供用户使用。

当本电加热采暖装置用于改造传统形式的燃煤供暖锅炉房时，通常多台采暖炉串联并联使用，进一步增加出水量，形成集中采暖系统。采暖炉配备的数量根据采暖面积来确定，也与采暖区域的房屋保温性能有关。大致来讲，每平米采暖面积需要配备60w采暖设备。一台本采暖炉的额定功率为15-40kw。本电加热采暖装置可借助于快速支架或立地支架实现壁挂式或落地式安装。

本发明提供的电加热采暖装置能够对电加热实现智能控制，能够实现恒温加热，加热速度快、效率高、使用寿命长，能够对温度进行自动控制，实现防漏电、防高温、防干烧、防冻等自动保护，并且能够根据需要对加热时间进行设置，达到省电节约能量的目的。

用户能够根据需要设置温度阈值以及时间，使电加热采暖装置分时段进行加热，满足不同家庭的需要。电加热采暖装置设置有温度阈值，在检测到温度低于温度阈值时，无论电加热采暖装置处于开机状态或关机状态，控制模块控制加热体进行加热，对电加热采暖装置进行防冻保护。

电加热采暖装置设置有温度阈值，在检测到温度高于温度阈值时，控制模块切断加热体电源，对电加热采暖装置进行防高温保护。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：其包括室内温度检测装置、箱体、加热体以及远程控制器，所述加热体设置在所述箱体内部，所述箱体和所述室内温度检测装置分别与所述远程控制器之间通过网络远程通讯连接；

所述加热体包括第一加热体、第二加热体以及第三加热体，所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体的外部设置有液体流进口以及液体流出口，所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体通过管路并联设置；

所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体每一个均包括多个PTC发热体以及包覆在所述多个PTC发热体外部的多个导热管，由所述多个导热管的内壁和外壁构成用于供液体流过的中空腔体，所述多个PTC发热体与所述多个导热管之间设置有绝缘装置，所述多个PTC发热体的两端设置有电极，所述多个导热管之间通过横向设置在所述加热体的上部和下部的导通板并联连接；

所述箱体内部设置有电源板、控制模块以及通讯模块，所述箱体的外表面设置有操作面板以及显示屏；

所述加热体的液体流出口处设置有第一温度传感器以及过温保护传感器，所述第一温度传感器以及过温保护传感器通过电源线与所述电源板连接；

所述控制模块通过所述第一温度传感器采集所述加热体的实时水温并根据预先设置的第一温度阈值对实时水温进行比较，判断是否开启超温保护；以及

所述室内温度检测装置将采集到的室内温度上传至所述远程控制器，并且所述通讯模块将采集到的实时水温上传至所述远程控制器，所述远程控制器根据预先设置的第二温度阈值与实时水温以及室内温度进行比较，判断是否开启防冻保护。

2.根据权利要求1所述的基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：所述绝缘装置为云母片或石英片。

3.根据权利要求1所述的基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：所述箱体设置有水泵、软化水装置以及膨胀水箱，所述水泵设置在所述箱体内部，所述软化水装置设置在液体流入口处，所述膨胀水箱通过水管连通所述软化水装置。

4.根据权利要求3所述的基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：所述控制模块包括单片机以及时钟芯片。

5.根据权利要求3所述的基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：所述箱体外部设置有蜂鸣器，所述操作面板上设置有操作按键，当用户通过操作按键进行操作时，所述蜂鸣器发出蜂鸣提示。

6.根据权利要求4所述的基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：当所述第一温度传感器采集到的实时水温超过第一温度阈值时，所述单片机控制过温保护传感器自动切断所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体的电源，并控制所述水泵进入工作状态。

7.根据权利要求4所述的基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：当所述温度检测装置采集到的室内温度低于第二温度阈值并且所述第一温度传感器采集到的实时水温也低于第二温度阈值时，所述单片机控制所述第一加热体、第二加热体以及第三加热体进行加热。

8.根据权利要求4所述的基于通讯平台的电加热采暖装置，其特征在于：所述控制模块内设置有第三温度阈值，用于与所述实时水温进行比较，当所述第一温度传感器采集到的实时水温低于所述第三温度阈值时，如果加热体处于关机状态，所述控制模块自动开启所述加热体。

9.一种包括权利要求1-4之一所述的基于通讯平台的电加热采暖装置的电加热供暖系统，其特征在于：其包括电加热采暖装置以及散热装置，所述电加热采暖装置的出水口连接所述散热装置的进水口，所述散热装置的出水口处设置有第二温度传感器，用于采集所述散热装置的实时水温，以及

所述第二温度传感器将测得的散热装置的实时水温上传至所述远程控制器，所述远程控制器对所述实时水温与其内部设置的第三温度阈值进行比较，当实时水温低于所述第三温度阈值时，如果加热体处于关机状态，所述控制模块自动开启所述加热体。