CN106996588A - 一种基于热管传热的地暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热管传热的地暖系统，其特在于：包括真空箱(1)、加热元件(3)及热管(4)；该真空箱(1)内装有传热介质(2)且该加热元件(3)用于传热介质(2)加热；该真空箱(1)内设有温度传感器(5)；该热管(4)首端开口且与真空箱(1)内连通且该热管(4)尾端封闭设置；该加热元件(3)和温度传感器(5)分别与温控器(6)电连接。本发明能实现高效传热，耗能低下、管线短，可减少维护且使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种地暖技术领域，特别涉及一种基于热管传热的地暖系统。
背景技术
热管是一种新型的高效传热元件,被誉之为超导热体,它的传热效率比优良导体铜要高几百倍。由于管内处于真空条件下的、依靠管内汽、液相变传热，热阻很小，它具有高效传热、不结垢、寿命长、尺寸紧凑、无可动部件、不需要任何维修等特点。
但是传统地暖方式采用管道加热炉并用水泵循环供热，由于管线长，存在耗能大、传热慢、废水多、维护困难及使用寿命短等不可克服的缺陷。
发明内容
有鉴于现有技术的上述的一个或多个缺陷，本发明提供一种基于热管传热的地暖系统，高效传热，耗能低下、管线短，可减少维护且使用寿命长。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于热管传热的地暖系统，其特在在于：包括真空箱(1)、加热元件(3)及热管(4)；该真空箱(1)内装有传热介质(2)且该加热元件(3)用于传热介质(2)加热；该真空箱(1)内设有温度传感器(5)；该热管(4)首端开口且与真空箱(1)内连通且该热管(4)尾端封闭设置；该加热元件(3)和温度传感器(5)分别与温控器(6)电连接。
采用上述方案，第一，该加热元件(3)将真空箱(1)内传热介质(2)加热汽化后，并经该热管(4)内腔进行液相变传热，由于该热管(4)的热阻很小，可实现高效传热；第二，由于该热管(4)没有形成循环回路，可大大减少管线长度，且布置方便，安装简单，节约成本；第三，该温度传感器(5)用于检测真空箱(1)内传热介质(2)的实际温度，并通过温控器(6)控制该加热元件(3)加热状态，当该传热介质(2)温度大于或等于设定的阈值时，该加热元件(3)停止加热，可避免温度继续上升，能将该真空箱(1)内温度控制在安全范围，因此不会产生高温及爆炸危险，可确保使用安全，同时保护民用建筑。
进一步地，该传热介质(2)液体体积与该真空箱(1)容积的比值为1/3—2/3。
进一步地，所述真空箱(1)内安装有防爆器(7)。
进一步地，所述热管(4)外壁上设有耐腐蚀层(41)，而所述热管(4)内壁上设有钝化层(42)。
进一步地，该热管(4)呈坡度安装且其坡角为3-6°。该热管(4)内传热介质(2)经冷凝变成液体后，可自动回流至该真空箱(1)内，而且在坡角为3-6时，该热管(4)安装高低两端之间的高度差在较小范围，也不会影响正常安装，角度更合理。
进一步地，所述热管(4)外壁上安装有消声器(8)，该消声器(8)靠近所述真空箱(1)设置。由于该真空箱(1)及该热管(4)首端在受热时，存在蒸汽异响的声音，该消声器(6)可减消该声音，同时不会对使用者造成恐惧心里。
进一步地，所述热管(4)呈S形分布。该热管(4)散热面积大，散热效果好。
进一步地，还包括用于热管(4)安装的辅助架(a)；该辅助架(a)包括间隔设置的两个插装坡板(a-1)，该插装坡板(a-1)斜边上间隔设置有若干卡槽(a-4)，该热管(4)插装于各卡槽(a-4)内。该两个插装坡板(a-1)间隔地对该热管(4)两侧定位，该热管(4)不会摇摆，同时热管(4)坡角与插装坡板(a-1)斜角完全一致，因此热管(4)插装在两个插装坡板(a-1)上后，可实现快速该热管(4)的坡度安装，且坡角精确控制，不需要额外的现场调整和借助角具等，因此安装方便，方便布管，效率块，另外该热管(4)安装后，不会随意移动，便于位置确定。
进一步地，该两个插装坡板(a-1)两个端部之间均通过双头螺栓(a-2)连接；该双头螺栓(a-2)一端穿装于其中一个插装坡板(a-1)后再经两个螺母(a-3)配合锁紧，该双头螺栓(a-2)另一端穿装于另一个插装坡板(a-1)后且再经另外两个螺母(a-3)配合锁紧。该两个插装坡板(a-1)与该两个双头螺栓(a-2)呈矩形设置，该辅助架(a)强度可靠，另外该两个插装坡板(a-1)间距可调，操作简单，可满足不同热管的布置要求。
进一步地，所述插装坡板(a-1)包括分体设置的平板(a-11)和斜板(a-12)，该斜板(a-12)位于平板(a-11)上方，该斜板(a-12)低端与该平板(a-11)一端可转动连接，该斜板(a-12)高端穿装有螺钉(a-13)，该螺钉(a-13)螺杆端部向下穿出该斜板(a-12)后再与该平板(a-11)另一端抵接。该该斜板(a-12)低端与该平板(a-11)一端可转动连接，该斜板(a-12)可转动而调整角度方向；另外该平板(a-11)和斜板(a-12)之间还可加垫块而实现角度调整。
本发明的有益效果是：
第一，由于采用真空箱内传热介质受热汽化后，并经该热管液相变传热，传热介质在全封闭真空空间内通过蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、可实现远距离传热，具有高效传热、耗能低下、阻力损失小、结构紧凑、工作可靠和维护费用少等优点。
第二，由热管采用辅助架快速定位安装，便于地暖现场安装，且安装后角度精准，稳定可靠，该热管回流性好，能避免后期松动修护及造成房间的破坏，使用也更安全；
第三，采用真空箱内设置温度传感器和其上安装防爆器，可实现对该真空箱内的温度安全控制，且杜绝了该真空箱爆炸危险，可确保使用安全，保护民用建筑；
第四，由于该热管没有形成循环回路，可大大减少管线长度，布置方便，安装简单。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是辅助架的立体图。
图3是辅助架的剖面图。
图4是热管的一段剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参见图1-4，一种基于热管传热的地暖系统，包括真空箱1、加热元件3及热管4；该真空箱1内装有传热介质2且该加热元件3用于传热介质2加热；该真空箱1内设有温度传感器5；该热管4首端开口且与真空箱1内连通且该热管4尾端封闭设置；该加热元件3和温度传感器5分别与温控器6电连接。
该加热元件3安装于真空箱1内。具体地，该加热元件3可为发热丝、发热膜、发热片、发热圈等采用电加热的电气元件。
该热管4可采用金属材质如钢材、铜材等。优选地，为了节约成本，可采用不锈钢管。
该热管4一端开口并伸入该真空箱1内，而其另一端可通过碳素钢焊接封闭设置。
另外，为了防止传热介质2与该热管4高温化学反应，该热管4内壁设有钝化层42，可减少内壁消蚀而减少管壁厚度，可延长使用寿命，以解决该热管4使用寿命问题，可几十年不更换。
另外，所述热管4外壁上设有耐腐蚀层41，可减少热管4外壁腐蚀，外壁由于不会存在沟槽，进而避免热管开裂现象。
优选地，该热管4内壁经酸洗去锈后，然后冲洗得到内壁清洁表面，再经铬酸盐溶液反应而得到钝化层42。
优选地，该热管4外壁可经磷化处理而得到磷化层。由于热管4不存在泄漏的问题，在安装后，不需要后期的维护、可避免维护对房间造成的破坏。
优选地，该热管4首端开口为喇叭口40且朝下，因此汽化后传热介质2可快速集中后沿热管尾端扩散，同时也便于尾端传热介质2冷凝液后可快速回流并滴入该真空箱1内。
其中该真空箱1可采用保温材质，可减少热量损耗。
该真空箱1为密闭箱体，该真空箱1上开设有一个该热管4首端密封穿入的供热口。在使用前，该真空箱1和热管4内要求抽为真空状态。
进一步地，该传热介质2液体体积与该真空箱1容积的比值为1/3—2/3。该传热介质2有效利用率较高，可达到节能降耗和降低成本的目的。最佳地，该比值为5/2。
进一步地，所述真空箱1内安装有防爆器7。
进一步地，该热管4呈坡度安装且其坡角为3-6°。该热管4内传热介质2经冷凝变成液体后，可自动回流至该真空箱1内，而且在坡角为3-6时，该热管4安装高低两端之间的高度差在较小范围，也不会影响正常安装，角度更合理。
进一步地，所述热管4外壁上安装有消声器8，该消声器8靠近所述真空箱1设置。由于该真空箱1及该热管4首端在受热时，存在蒸汽异响的声音，该消声器6可减消该声音，同时不会对使用者造成恐惧心里。
进一步地，所述热管4呈S形分布。该热管4散热面积大，散热效果好。
另外，还设有用于热管4安装的辅助架a；该辅助架a包括间隔设置的两个插装坡板a-1，该插装坡板a-1斜边上间隔设置有若干卡槽a-4，该热管4插装于各卡槽a-4内。该两个插装坡板a-1间隔地对该热管4两侧定位，该热管4不会摇摆或晃动；同时可确保该热管4坡角与插装坡板a-1斜角完全一致，因此热管4插装在两个插装坡板a-1上后，可实现快速该热管4的坡度安装，且其坡角被精确控制，不需要在现场角度调节和借助角具辅助安装，因此安装方便，方便布管，安装效率快，同时该热管4采用定位安装后，不会随意移动，便于位置确定，以使热管安装后，安全定位，角度精准，使用性时稳定、该热管4内汽体冷凝后可稳定回流。
进一步地，该两个插装坡板a-1两个端部之间均通过双头螺栓a-2连接；该双头螺栓a-2一端穿装于其中一个插装坡板a-1后再经两个螺母a-3配合锁紧，该双头螺栓a-2另一端穿装于另一个插装坡板a-1后且再经另外两个螺母a-3配合锁紧。该两个插装坡板a-1与该两个双头螺栓a-2呈矩形分布，因此当该辅助架a装配锁紧后，其强度可靠，另外该两个插装坡板a-1间距可调，操作简单，可满足不同热管宽度或长度的布置要求。
进一步地，所述插装坡板a-1包括分体设置的平板a-11和斜板a-12，该斜板a-12位于平板a-11上方，该斜板a-12斜边设置在上侧，该斜板a-12低端与该平板a-11一端可转动连接，本实施例中，其通过转轴a-15铰接；该斜板a-12高端设有螺纹通孔a-14，该螺纹通孔a-14内穿装有螺钉a-13，该螺钉a-13旋钮时，会在螺纹通孔a-14内螺纹配合而上下调节，由于该斜板a-12受自身重力作用，该螺钉a-13螺杆端部受到重力下压而与该平板a-11另一端抵接；该螺钉a-13螺杆端部向下穿出该斜板a-12时，可外撑该平板a-11，并使该斜板a-12转动一定角度夹角，进而调整斜板a-12的倾角或坡度。另外该平板a-11和斜板a-12之间可增加垫块，也可调整其夹角。
该平板a-11两侧部还开设有供所述双头螺栓a-2穿过的穿孔，该双头螺栓a-2两端均设置螺纹段，该螺纹段穿过该穿孔后再两边经两个螺母a-3配合被紧。而由于该两个螺母a-3在螺纹段上的位置可调，进而该两个平板a-11的间隔可自由调节。
其中，该温度传感器5用于采集该真空箱1内传热介质2的温度，并将该温度信号发送至温控器6，当该温度传感器5采集到的温度值大于或等于设定的传热介质温度阈值，该加热元件3停止加热；当该温度传感器5低于的热管温度阈值，该加热元件3将继续加热。该温度传感器5用于保证该真空箱1内传热介质2保持在合理温度范围，可防止其内温度太高，以避免温度继续上升，因此真空箱1不会产生高温而不存在爆炸危险，可确保使用安全，同时保护民用建筑。
其中，该热管4尾部或靠近尾部处还安装有第二温度传感器9，该第二温度传感器9用于采集该热管4尾部处的温度，并将该第二温度传感器9信号发送至温控器6，当该第二温度传感器9采集到的温度值大于或等于设定的热管温度阈值，该加热元件3停止加热；当该第二温度传感器9低于热管温度阈值，该加热元件3可继续加热，同时兼具有双保险作用。
另外，优先级要求，该第二温度传感器9优于温度传感器5。因此在设定热管温度阈值和传热介质温度阈值时，该传热介质温度阈值可要求高于该热管温度阈值10-20℃，
正常情况下，该第二温度传感器9的温度会优先达到阈值，但是当热管损坏时，该温度传感器5可能会存在会优先达到阈值，此时温控器将自动控制加热元件3停止加热，以保障使用安全。
由于该第二温度传感器9用于保证该热管4进入室内的问题在合理温度范围，可提高使用舒适度，并控制要求使用温度的具体数值，以避免温度太低或者太高。
该加热元件3的工作状态采用PID闭环控制方法，以实现对该加热元件3加热的节能控制。具体地，可该温控器上安装PID控制器/PID功能模块。
在使用时，由于该加热元件3将真空箱1内传热介质2加热汽化后，并经该热管4内腔进行液相变传热，由于该热管4的热阻很小，可实现高效传热；同时，由于该热管4没有形成循环回路，可大大减少管线长度，且布置方便，安装简单，节约成本；
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于热管传热的地暖系统，其特在在于：包括真空箱(1)、加热元件(3)及热管(4)；该真空箱(1)内装有传热介质(2)且该加热元件(3)用于传热介质(2)加热；该真空箱(1)内设有温度传感器(5)；该热管(4)首端开口且与真空箱(1)内连通且该热管(4)尾端封闭设置；该加热元件(3)和温度传感器(5)分别与温控器(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：该传热介质(2)液体体积与该真空箱(1)容积的比值为1/3—2/3。
3.根据权利要求1所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：所述真空箱(1)内安装有防爆器(7)。
4.根据权利要求1所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：所述热管(4)外壁上设有耐腐蚀层(41)，而所述热管(4)内壁上设有钝化层(42)。
5.根据权利要求1所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：该热管(4)呈坡度安装且其坡角为3-6°。
6.如权利要求1所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：所述热管(4)外壁上安装有消声器(8)，该消声器(8)靠近所述真空箱(1)设置。
7.如权利要求1-6中任一项所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：所述热管(4)呈S形分布。
8.如权利要求7所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：还包括用于热管(4)安装的辅助架(a)；该辅助架(a)包括间隔设置的两个插装坡板(a-1)，该插装坡板(a-1)斜边上间隔设置有若干卡槽(a-4)，该热管(4)插装于各卡槽(a-4)内。
9.如权利要求8所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：该两个插装坡板(a-1)两个端部之间均通过双头螺栓(a-2)连接；该双头螺栓(a-2)一端穿装于其中一个插装坡板(a-1)后再经两个螺母(a-3)配合锁紧，该双头螺栓(a-2)另一端穿装于另一个插装坡板(a-1)后且再经另外两个螺母(a-3)配合锁紧。
10.如权利要求8或9所述的一种基于热管传热的地暖系统，其特征在于：所述插装坡板(a-1)包括分体设置的平板(a-11)和斜板(a-12)，该斜板(a-12)位于平板(a-11)上方，该斜板(a-12)低端与该平板(a-11)一端可转动连接，该斜板(a-12)高端穿装有螺钉(a-13)，该螺钉(a-13)螺杆端部向下穿出该斜板(a-12)后再与该平板(a-11)另一端抵接。
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