CN104808712B - 一种多功率地暖加热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多功率地暖加热系统，包括温度控制器和与温度控制器连接的发热电缆，所述发热电缆内至少设有两根发热丝，并且不同发热丝的每米功率相同或者不同；所述温度控制器包括MCU单元以及与MCU单元连接的电源模块、按键输入模块、温度采集模块、单片机时钟模块、数据存储模块、实时时钟模块、显示模块和继电器输出模块，继电器输出模块至少包括两个独立的输出回路；所述继电器输出模块与地暖发热电缆连接。本发明实现了根据不同地区不同时间段的室内外温差情况以及房间的散热速度合理的调节加热功率，从而达到地暖加热时间与用电量之间的完美平衡，减少不必要的能源浪费，达到节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及地暖技术领域，具体涉及一种可以根据一天内不同时间段气温自动调节功率的多功率地暖加热系统。
背景技术
电地暖是最为科学的取暖方式之一，符合人体的足热而顶凉要求的特点。它具有易于控制，免维护，操作简单，节能，环保等优点。电地暖正在被越来越多的消费者接受。
采暖设计热负荷指标:在采暖室外计算温度条件下，为保持室内设计温度，单位建筑面积在单位时间内需由锅炉房或其他供热设施供给的热量。若室外气温-30度和室外气温0度时，需要达到相同的室内设计温度，单位面积供给的热量是不一样的。室外气温变低，与室内温差变大，所以传热速度和散热速度均加快，供给热量必须相应增加才能达到室内设计温度；反之亦然，室外气温升高，与室内温差变小，所以传热速度和散热速度均变慢，供给热量不用那么多就能达到室内设计温度。所以这是一个不断变化的动态，而不是固定不变的值。这也是有些供暖设施在气温较高时可以让室内温度达到要求；而一旦气温下降后室内温度远远达不到设计要求的温度的原因。
现有的电地暖加热系统，米电阻稳定，一旦通电工作是恒功率进行加热，其功率不会因为温度、环境的变化而改变。因此，当室内外温差小时，地暖系统相对来说发热功率过大，产生相对热量大，虽然比较容易达到室内设计温度，但耗电耗能较多；当室内外温差大时，地暖系统相对来说发热功率过小，产生相对热量小，始终达不到室内设定温度，所以一直不停的通电加热，既达不到设计温度又耗能耗电。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供可以根据一天内不同时间段气温自动调节功率的多功率地暖加热系统。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种多功率地暖加热系统，包括温度控制器和与温度控制器连接的发热电缆，所述发热电缆内至少设有两根发热丝，并且不同发热丝的每米功率相同或者不同；所述温度控制器包括
MCU单元以及与MCU单元相应接口连接的电源模块、按键输入模块、用于采集室内温度的温度采集模块、单片机时钟模块、数据存储模块、用来提供实时时间数据的实时时钟模块、显示模块和用来控制不同发热电缆回路通断的继电器输出模块，所述继电器输出模块至少包括两个独立的输出回路；所述继电器输出模块与地暖发热电缆连接。
所述发热电缆由外到内包括外护套、屏蔽层、接地层和发热丝，所述发热丝外表面设有绝缘层；所述发热丝至少为两根，每根发热丝外表面各自设有绝缘层，所述发热丝平行排列于电缆内部，并且不同发热丝的每米功率相同或者不同。
所述发热丝可以为两根，且每米功率比为9:1至1:1。
所述两根发热丝的功率比为9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1或1:1等。
所述发热丝可以为三根，且每米功率比为7:2:1、6:2:1、5:2:1、4:2:1、7:1.5:1.5、6:2.5:1.5或5:2.5:1.5等。
所述发热丝可以为四根，且每米功率比为所述发热丝为四根，且每米功率比为7:1:1:1、6:2:1:1、5:3:1:1、4:3:2:1、7:1.5:1.5:1、6:2.5:1.5:1或5:2.5:1.5:1等。
所述MCU单元还连接有单片机复位模块。
温度控制器根据预设的参数、实时时钟模块获取的实时时间数据以及从温度采集模块获得的室内温度信息通过控制继电器输出模块来控制发热电缆内不同发热丝回路组合接通，达到最佳的加热功率。
本发明的有益效果是：温度控制器根据预设的参数、实时时钟模块获取的实时时间数据以及从温度采集模块获得的室内温度信息通过控制继电器输出模块来控制发热电缆内不同发热丝回路组合接通，达到最佳的加热功率。实现了根据不同地区不同时间段的室内外温差情况以及房间的散热速度合理的调节加热功率，从而达到地暖加热时间与用电量之间的完美平衡，减少不必要的能源浪费，达到节能效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明发热电缆两根发热丝的结构示意图；
图2为本发明发热电缆三根发热丝的结构示意图；
图3为本发明发热电缆四根发热丝的结构示意图；
图4为本发明的结构原理图。
图中所示：1、MCU单元，2、电源模块，3、按键输入模块，4、温度采集模块，5、单片机复位模块，6、单片机时钟模块，7、数据存储模块，8、实时时钟模块，9、显示模块，10、继电器输出模块，11、外护套，12、接地层，13、发热丝，14、屏蔽层，15、绝缘层，16、发热电缆，17、温度控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示的一种多功率地暖加热系统，包括温度控制器17和与温度控制器17连接的发热电缆16，所述发热电缆16内设有两根发热丝13，并且两根发热丝13的每米功率不同；所述温度控制器17包括MCU单元1以及与MCU单元1相应接口连接的电源模块2、按键输入模块3、用于采集室内温度的温度采集模块4、单片机时钟模块6、数据存储模块7、用来提供实时时间数据的实时时钟模块8、显示模块9、用来控制不同发热电缆16的回路通断的继电器输出模块10和用于恢复MCU单元1初始设置的单片机复位模块5，所述继电器输出模块10包括两个分别与两根发热丝13连接的输出回路。
发热电缆16，由外到内包括外护套11、屏蔽层14、接地层12和发热丝13，所述发热丝13外表面设有绝缘层15，所述发热丝13为两根，每根发热丝13外表面各自设有绝缘层15，所述发热丝13平行排列于发热电缆内部；接地层12由一束接地线构成；发热电缆17总功率是2000瓦，发热丝13的功率比可以为9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1；总得每米功率为20瓦(国家标准规定每米功率不能超过20瓦)，每条发热丝13的每米功率比值分别可以为:9:1、8:1、7:1、6:15:1、4:1、3:1、2:1、1:1。
实施例二
如图2所示的一种多功率地暖加热系统，发热电缆16的发热丝13为三根，他们的长度相同，平行排列在整个发热电缆16中，构成三个发热回路。发热电缆16总功率是2000瓦，三根发热丝13的功率比分别可以为7:2:1、6:2:1、5:2:1、4:2:1、7:1.5:1.5、6:2.5:1.5、5:2.5:1.5等。总得每米功率为20瓦(国家标准规定米功率不能超过20瓦)，每条发热丝3的每米功率比值分别可以为7:2:16:2:1、5:2:1、4:2:1、7:1.5:1.5、6:2.5:1.5、5:2.5:1.5等；温度控制器17的继电器输出模块10包括三个分别与三根发热丝连接的回路。本实施例其他技术特征与实施例一相同。
工作原理及过程:
发热电缆16内设有三根发热丝，发热丝的功率比值为6:2.5:1.5，对应由三个继电器a、b、c控制通断。
A.外界温度达到温度控制器设定的加热条件时，三个继电器依次开启，间隔时间10秒，相当于总功率的100％运行。
B.到达设定温度时，首先关闭继电器c,此时相当于总功率的85％运行。
C.温度采集模块4持续采集温度变化趋势，持续一段时间(10分钟)，若温度保持不变或者继续上升，继电器b关闭，开启继电器c，相当于总功率的75％运行。
D.再持续一段时间(10分钟)，若温度保持不变或者继续上升，继电器c关闭,相当于总功率的60％运行。
E、再持续一段时间(10分钟)，若温度保持不变或者继续上升，继电器a关闭，开启继电器b和c,相当于总功率的40％运行。
F、再持续一段时间(10分钟)若温度保持不变或者继续上升，继电器a、b和c均关闭，停止加热。
上述中的持续时间可根据需要通过按键输入模块3进行输入设置。
如果温度有下降的趋势，则功率调节就向总功率的比例大的方向依次调节：功率调节转换为继电器开闭的顺序为：只开启继电器b和c；只开启继电器a；只开启继电器a和c；开启继电器a、b和c。
另外，设置采集的室内温度>设定温度1℃时，三个继电器立即关闭，室内温度<设定温度2℃时，三个继电器立即开启。
实施例三
如图3所示的一种多功率地暖加热系统，发热电缆16总功率是2000瓦，有四条独立的发热丝13组成，他们的长度相同，平行排列在整个电缆中，构成四个发热回路，四根发热丝3的功率比分别可以为7:1:1:1、6:2:1:1、5:3:1:1、4:3:2:1、7:1.5:1.5:1、6:2.5:1.5:1、5:2.5:1.5:1等，总得每米功率为20瓦(国家标准规定米功率不能超过20瓦)，每条发热丝13的每米功率比值分别可以为7:1:1:1、6:2:1:1、5:3:1:1、4:3:2:1、7:1.5:1.5:1、6:2.5:1.5:1或5:2.5:1.5:1等；温度控制器17的继电器输出模块10包括四个分别与四根发热丝13连接的回路。本实施例其他技术特征与实施例一相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (6)
1.一种多功率地暖加热系统，包括温度控制器和与温度控制器连接的发热电缆，其特征在于：所述发热电缆内至少设有两根发热丝，并且不同发热丝的每米功率相同或者不同；所述温度控制器包括MCU单元以及与MCU单元相应接口连接的电源模块、按键输入模块、用于采集室内温度的温度采集模块、单片机时钟模块、数据存储模块、用来提供实时时间数据的实时时钟模块、显示模块和用来控制不同发热电缆回路通断的继电器输出模块，所述继电器输出模块至少包括两个独立的输出回路；所述继电器输出模块与地暖发热电缆连接，所述发热电缆由外到内包括外护套、屏蔽层、接地层和发热丝，所述发热丝外表面设有绝缘层；每根发热丝外表面各自设有绝缘层，所述发热丝平行排列于电缆内部。
2.根据权利要求1所述的一种多功率地暖加热系统，其特征在于：所述发热丝为两根，且每米功率比为9:1至1:1。
3.根据权利要求2所述的一种多功率地暖加热系统，其特征在于：所述两根发热丝的功率比为9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1或1:1。
4.根据权利要求1所述的一种多功率地暖加热系统，其特征在于：所述发热丝为三根，且每米功率比为7:2:1、6:2:1、5:2:1、4:2:1、7:1.5:1.5、6:2.5:1.5或5:2.5:1.5。
5.根据权利要求1所述的一种多功率地暖加热系统，其特征在于：所述发热丝为四根，且每米功率比为7:1:1:1、6:2:1:1、5:3:1:1、4:3:2:1、7:1.5:1.5:1、6:2.5:1.5:1或5:2.5:1.5:1。
6.根据权利要求1所述的一种多功率地暖加热系统，其特征在于：所述MCU单元还连接有单片机复位模块。
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