CN106765516B - 一种碳纤维与供热管网耦合的智能限温供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维与供热管网耦合的智能限温供热系统，包括集中供热管网系统，还耦合有碳纤维供热系统，碳纤维供热系统由微电脑控制单元、执行单元和碳纤维供热模块组成，微电脑控制单元包括CPU、设置模块、无线通讯模块、显示模块、电源控制模块、温度传感器和信号转化模块，执行单元由电磁阀和碳纤维控制开关组成，碳纤维供热模块包括碳纤维墙壁供热模块和碳纤维地板供热模块，碳纤维地板供热模块由从上到下依次铺设的吸水材料、第一绝缘层、安全网、碳纤维、均热层、反射层和第二绝缘层构成。本发明系统基于微电脑控制单元和测温等控制模块可以很方便的应用于已经实现集中供暖的绝大部分地区，并实现室内供热的智能调控。

Description

一种碳纤维与供热管网耦合的智能限温供热系统

技术领域

本发明涉及一种面供暖系统，具体的说，是涉及一种碳纤维与传统供热管网耦合的智能限温供热系统。该供热系统适用于新建和既有建筑改造的住宅楼、高大空间的公建，特别适用于集中供暖无法达到预设地需求的边疆寒冷地区。

背景技术

我国近年来开始大力鼓励和发展集中供暖，这不仅是节能技改的重要手段，也是能源互联网实施的必然产物。我国北方地区绝大多数实现了集中供暖的供热形式，但是集中供热依然存在很多问题，主要包括：有些地区的集中供暖达不到用户的热需求，集中供暖的热需求是按照往年的供热效果的均值安排的，在实际运行过程中，存在误差，具体表现在供暖季总是存在供热温度过高或者过低的情况，针对这一情况，很多用户选择运用电暖器进行热量补偿，近年来，碳纤维供暖以热效率高、设计美观的优点，逐步代替传统的室内电暖器。

目前，存在多种集中供热的限温专利，例如专利CN201520268947.0，是结合温度控制模块与控制器系统实现的室内供热管网的温度智能控制；专利CN201410847579.5是根据温度感测器控制水泵电机的速度实现室内的温度智能控制；专利CN200820122869.3和专利CN201220202407.9是针对智能供热节能控制软件系统进行设计，并实现管网流量的智能监控。对于管网控制的电磁阀体，专利CN201520265886.2则阐述了一种可以根据温度自动调控的电磁阀，在一定上也提高了供热管网的智能控制程度，对于碳纤维电暖系统，也存在智能温控系统，例如专利CN201110392933.6阐述了一种智能薄膜型自限温电地暖系统，旨在利用温度传感模块的信息，指导调整碳纤维地暖的供热板块的运行与关闭，从而实现智能控制。专利CN201420749642.7也构建了一种安全节能的碳纤维电地暖温度控制系统，温度传感器可以准确控制地面温度，实现室内温度的智能控制；而专利CN201210457386.则是基于微点脑控制，设计了一种双管碳纤维远红外光波电暖器装置。

就目前的成果来看，很多专利仅仅是对于管网供热或者碳纤维供热的单一系统实现了智能限温系统的构建。但是，都没有提到智能限温的碳纤维与供热管网耦合供热系统的构建。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种碳纤维与供热管网耦合的智能限温供热系统，本发明供热系统将传统的集中供热管网系统和碳纤维供热系统进行耦合，实现了集中管网供热在特殊地区，特殊供热时期的热补偿问题，是集中管网供热的进一步扩展。本发明系统基于微电脑控制单元和测温等控制模块可以很方便的应用于已经实现集中供暖的绝大部分地区，并实现室内供热的智能调控。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种碳纤维与供热管网耦合的智能限温供热系统，包括集中供热管网系统，还耦合有碳纤维供热系统，所述碳纤维供热系统由微电脑控制单元、执行单元和碳纤维供热模块组成，所述微电脑控制单元包括CPU、设置模块、无线通讯模块、显示模块、电源控制模块、温度传感器和信号转化模块，温度传感器用于采集用户室内温度信号，所述信号转化模块将温度传感器输出的模拟信号转化为数字信号后发送至CPU，所述执行单元由电磁阀和碳纤维控制开关组成，所述碳纤维控制开关用于控制所述碳纤维供热模块的启停，所述电磁阀设置在所述集中供热管网系统进入用户室内的入口处，通过控制流入集中供热管网系统的工质流量大小以控制供热效果；

所述碳纤维供热模块包括碳纤维墙壁供热模块和碳纤维地板供热模块，所述碳纤维墙壁供热模块设置在墙壁上，所述碳纤维地板供热模块与集中供热管网系统内的供热管网成空间平行、高低相间布置；碳纤维地板供热模块由从上到下依次铺设的吸水材料、第一绝缘层、安全网、碳纤维、均热层、反射层和第二绝缘层构成。

所述CPU由DSP处理器、单片机或ARM处理器构成。

所述显示模块和设置模块由LCD屏幕控制单元与遥控器相互配合完成信息的设置。

所述信号转化模块由ADS信号转换器构成。

所述安全网由刚性材料和弹性材料构成。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.将传统的集中供热管网系统和碳纤维供热系统两个系统有机结合，实现了在特殊地区、特殊时间段的集中供热热需求不达标的情况下的热补偿。

2.基于微电脑控制单元与动作执行单元的配合，实现了本发明供热系统的智能限温控制。

3.对碳纤维地板供热模块中的碳纤维包裹材料改造为半圆形间断包裹，不仅节省了碳纤维包裹材料的使用量，而且提高了本发明供热系统的供热效果。

4.碳纤维地板供热模块的碳纤维供热丝的上方铺设安全网、第一绝缘层和吸水材料，安全网有利于减少碳纤维及其包裹材料的磨损程度，并有效提高碳纤维供热模块的使用寿命；绝缘层是防止由于碳纤维供热模块意外漏电造成的用户损伤，进一步提高系统的安全性能；吸水材料是能吸收地板表面的水分，保持地板一定的湿润度，防止地板开裂。

附图说明

图1是本发明的室内布置结构示意图。

图2是微电脑控制单元与执行单元的交互原理图。

图3是碳纤维地板供热模块与集中供热管网系统的供热管网布置示意图。

图4碳纤维地板供热模块的结构示意图。

图5是本发明供热系统的控制流程示意图。

附图标记：1-集中供热管网系统，2-碳纤维墙壁供热模块，3-碳纤维底板供热模块，4-微电脑控制单元，5-碳纤维控制开关，6-电磁阀，7-碳纤维，8-安全网，9-第一绝缘层，10-吸水材料，11-均热层，12-反射层，13-第二绝缘层

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1所示，一种碳纤维与供热管网耦合的智能限温供热系统，包括集中供热管网系统1，集中供热管网系统1由用户原先室内设计的供热管网组成，无需另行施工。还耦合有碳纤维供热系统，所述碳纤维供热系统由微电脑控制单元4、执行单元和碳纤维供热模块组成，碳纤维供热模块包括碳纤维墙壁供热模块2和碳纤维地板供热模块3。

如图2所示，微电脑控制单元4是一个集成模块，包括CPU、设置模块、无线通讯模块、显示模块、电源控制模块、温度传感器和信号转化模块等，在用户侧只需要以支架的形式搭设并与电源对接即可；CPU是指DSP处理器、单片机或者ARM处理器，在写入相应的控制指令之后得到。显示模块和设置模块由LCD屏幕控制单元与遥控器相互配合完成信息的设置，用户可以设置自己需求的室内温度；信号转化模块由ADS信号转换器构成，温度传感器主要是采集室内的温度信号并由ADS信号转换器将温度传感器输出的模拟型号转化为数字信号，并发送至CPU。

电磁阀6与碳纤维控制开关5是微电脑控制单元4的动作执行单元，也是控制本发明耦合的智能限温供热系统运转的关键部件，电磁阀6需要在用户供热管网的进水口进行安装，而其他管网部分不需要进行施工，并与微电脑控制单元4进行接口对接。碳纤维控制开关5和微电脑控制单元4与碳纤维供热模块进行对接。其控制思路如图2所示，碳纤维控制开关5的主要功能是控制墙体和地板不同区域的碳纤维供热模块的启停；电磁阀6主要架设在集中供热管网系统进入室内的入口处，通过控制流入室内管网的工质流量的大小，来控制集中供热管网不同的供热效果。

对于碳纤维墙壁供热模块2来说，可以选择市场上的碳纤维供热材料或可移动式墙壁碳纤维板块进行使用，特别地，对于碳纤维地板供热模块3主要是由碳纤维及其附属机构组成的，需要在得知用户地板下供热管网的分布另行设计铺设方式，主要是由碳纤维控制开关5控制其不同部位的发热单元。碳纤维地板供热模块3与供热管网成空间平行、高低相间布置，如图3所示，这样布置的优点是确保供热管网有足够的散热空间，最大程度的发挥供热管网与碳纤维联合的供热效果。

碳纤维地板供热模块3一般由从上到下依次铺设的吸水材料10、第一绝缘层9、安全网8、碳纤维7供热丝、均热层11、反射层12和第二绝缘层13构成，本发明对碳纤维地板供热模块3的结构进行了改造，如图4所示，将传统碳纤维供热模块内包裹碳纤维7的均热层11、反射层12、第二绝缘层13由平行连续包裹改造为半圆形间断包裹，这样设置的主要优点有两个：(1)节省了均热层、反射层、绝缘层的包裹材料；(2)增大供热管网的有效散热区域并有利于进一步提高本耦合供热系统中供热管网的供热效果。在碳纤维7的上方铺设有安全网8、第一绝缘层9和纤维性的吸水材料10，安全网8由刚性材料和弹性材料构成，三者的作用如下：安全网8有利于减少碳纤维7及其包裹材料的磨损程度，并有效提高碳纤维供热模块的使用寿命；绝缘层9是防止由于碳纤维供热模块意外漏电造成的用户损伤，进一步提高系统的安全性能；吸水材料10是能吸收地板表面的水分，保持地板一定的湿润度，防止地板开裂。

当本发明供热系统架设完毕后，系统可以实现智能自限温控制，智能限温的控制思路可如图5所示，具体表现在：

当室内温度高于设定温度时，温度传感器将温度的模拟信号传送至微电脑控制单元内的信号转化模块变为数字信号，电源控制模块根据数字信号控制碳纤维控制开关，在碳纤维供热模块未全部关闭时，逐步关闭碳纤维供热模块的数量，在此过程中室内温度若降低至设定温度，则动作执行结束；若碳纤维供热模块全部关闭，室内温度仍然没有达到设定温度，则需要进一步将电磁阀的阀门关小，直至调制室内温度到设定温度。

当室内温度低于设定温度时，温度传感器将温度的模拟信号传送至微电脑控制单元内的信号转化模块变为数字信号，电源控制模块根据数字信号控制电磁阀阀门，在电磁阀阀门未打开至最大时，逐步调大电磁阀阀门，在此过程中室内温度若升高至设定温度，则动作执行结束；若电磁阀阀门调至最大进水量，室内温度仍然没有达到设定温度，则需要进一步启用碳纤维供热模块，直至使得室内温度到达设定温度。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种碳纤维与供热管网耦合的智能限温供热系统，包括集中供热管网系统，其特征在于，还耦合有碳纤维供热系统，所述碳纤维供热系统由微电脑控制单元、执行单元和碳纤维供热模块组成，所述微电脑控制单元包括CPU、设置模块、无线通讯模块、显示模块、电源控制模块、温度传感器和信号转化模块，温度传感器用于采集用户室内温度信号，所述信号转化模块将温度传感器输出的模拟信号转化为数字信号后发送至CPU，所述执行单元由电磁阀和碳纤维控制开关组成，所述碳纤维控制开关用于控制所述碳纤维供热模块的启停，所述电磁阀设置在所述集中供热管网系统进入用户室内的入口处，通过控制流入集中供热管网系统的工质流量大小以控制供热效果；

所述碳纤维供热模块包括碳纤维墙壁供热模块和碳纤维地板供热模块，所述碳纤维墙壁供热模块设置在墙壁上，所述碳纤维地板供热模块与集中供热管网系统内的供热管网成空间平行、高低相间布置；碳纤维地板供热模块由从上到下依次铺设的吸水材料、第一绝缘层、安全网、碳纤维、均热层、反射层和第二绝缘层构成，所述CPU由DSP处理器、单片机或ARM处理器构成；所述显示模块和设置模块由LCD屏幕控制单元与遥控器相互配合完成信息的设置；所述信号转化模块由ADS信号转换器构成；所述安全网由刚性材料和弹性材料构成；

碳纤维供热模块内包裹碳纤维的均热层、反射层、第二绝缘层由平行连续包裹改造为半圆形间断包裹；

当室内温度高于设定温度时，温度传感器将温度的模拟信号传送至微电脑控制单元内的信号转化模块变为数字信号，电源控制模块根据数字信号控制碳纤维控制开关，在碳纤维供热模块未全部关闭时，逐步关闭碳纤维供热模块的数量，在此过程中室内温度若降低至设定温度，则动作执行结束；若碳纤维供热模块全部关闭，室内温度仍然没有达到设定温度，则需要进一步将电磁阀的阀门关小，直至调制室内温度到设定温度；

当室内温度低于设定温度时，温度传感器将温度的模拟信号传送至微电脑控制单元内的信号转化模块变为数字信号，电源控制模块根据数字信号控制电磁阀阀门，在电磁阀阀门未打开至最大时，逐步调大电磁阀阀门，在此过程中室内温度若升高至设定温度，则动作执行结束；若电磁阀阀门调至最大进水量，室内温度仍然没有达到设定温度，则进一步启用碳纤维供热模块，直至使得室内温度到达设定温度。

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