CN108253620B - 一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统，包括电磁加热设备、蓄热水箱、换热器，蓄热水箱与电磁加热设备连接，蓄热水箱与换热器连接，电磁加热设备包括电绝缘的两端封闭的内胆、外胆、螺旋铜线圈，螺旋铜线圈设于内胆与外胆之间的轴向间隙内，内胆分别与内胆进水口、内胆出水口连接，铜线圈与高频电源连接，高频电源与控制器连接，内胆腔体设有内侧加热管，内胆进水口分别与内部腔体、外部腔体连接，外胆分别设有外胆进水口、外胆出水口，在外胆密封空间设有外侧加热管，水泵电机与控制器连接；控制器通过WiFi与远程控制设备连接，控制器上设有时间控制器。本发明热效率高，利于节能降耗，降低使用和维护成本，设备安全可靠性高。

Description

一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统

技术领域

本发明涉及电磁加热设备技术领域，尤其涉及一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统。

背景技术

现有技术的水电磁加热结构有多种结构和利用形式，比如作为循环取暖供热的热介质、提供热水使用，人工和智能控制功能少，不方便加热时间的控制，比如有些地区白天高峰期用量大、电价高，夜间用电量少、电价低，而水电磁加热结构也在该时段加热和使用，而且有时候设定的加热温度比较高、由于不在家或者不方便进行调整和关闭电源从而使得电源一直处于开启的加热状态，从而增加的电能消耗和使用成本，也存在安全隐患，同时有时候只有老人或者小孩在家，不能安全方便地对水电磁加热结构进行使用和操作，也会影响正常的安全使用。

另外，现有技术中采用的水电磁加热装置，水在电磁加热管内与换热管的热交换效率较低，不但增加了电能消耗、使用成本高，而且容易造成换热管局部的长时间过热和高温从而产生设备故障，容易产生安全隐患，同时容易造成周围近距离的电磁感应线圈具备过热、散热差，加大了电磁感应线圈电阻，加剧电磁感应线圈的过热，不利于设备的节能降耗及安全运行。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统；本发明通过控制器、WiFi与手机或者电脑服务器等远程控制设备连接，控制器与时间控制器连接，通过时间控制器控制在夜间及白天的用电低谷时定时对水进行加热，实现了人工智能自动控制加热和系统工作的开启和停机，能够智能化处理各种温度信息，方便地实现远程控制，解决了现有技术的存在的电能消耗、使用成本高的问题，以及换热管局部过热和高温引起的设备故障和安全隐患。

本发明解决技术问题的技术方案是：

一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统，包括电磁加热设备、蓄热水箱、换热器，所述蓄热水箱的下部出水口通过水泵一及管道一与电磁加热设备的下部进水口连接，所述蓄热水箱的上部进水口与电磁加热设备的上部出水口通过管道二连接，所述蓄热水箱的下部进水口通过管道三与换热器的回水管道连接，所述蓄热水箱的上部出水口与换热器的上部进水口通过水泵二及管道四连接；所述电磁加热设备包括电绝缘的两端封闭的内胆、外胆、螺旋铜线圈，内胆同轴套装在外胆的内腔中，螺旋铜线圈设于内胆与外胆之间的轴向间隙内，内胆一端与内胆进水口连接、另一端与内胆出水口连接，内胆进水口与水泵一通过管道连接，铜线圈通过导线与高频电源连接，高频电源与控制器连接，高频电源通过冷却结构散热；在内胆腔体设有内侧加热管，内侧加热管将内胆的腔体分割成内部腔体、外部腔体，内胆进水口分别与内部腔体、外部腔体连接，所述外胆在与内胆进水口的同侧一端设有外胆进水口、在另一端设有外胆出水口，外胆出水口通过管道与蓄热水箱连接，在外胆密封空间设有外侧加热管，外胆进水口与水泵一通过管道连接；所述水泵一、水泵二、水泵三的水泵电机通过电磁开关与控制器连接；所述控制器通过WiFi与远程控制设备连接，控制器上设有时间控制器，通过时间控制器控制在夜间及白天的用电低谷时定时对水进行加热。

所述内侧加热管壁上设有多个向内凸出的内凸起，在相邻的两个内凸起之间设有将内胆的内部腔体、外壁腔体相连通的加热管连接孔，所述内胆的外部腔体出水口端密封，内胆的外部腔体进水口通过管道与水泵一出水口连接，多个所述的连接孔的截面积之和小于外部腔体截面积。

所述连接孔为垂直轴向的径向通孔或者与水流方向成锐角的倾斜孔，所述连接孔为外大内小的锥形孔。

所述冷却结构包括板式换热器，所述高频电源与板式换热器连接，板式换热器的进水口通过水泵三与换热器出水口连接，板式换热器的出水口与换热器进水口连接。

所述外胆包括内壁、外壁，内壁与外壁的两端封闭形成外胆密封空间；所述内胆和外胆采用不导电的绝缘玻璃钢管。

所述管道一在蓄热水箱一侧设有阀门一，在电磁加热设备一侧设有过滤器一、阀门二，在管道二上设有阀门三，在管道三上分别设有阀门四、阀门五，在阀门四、阀门五之间设有过滤器二，在管道四的换热器与水泵二之间设有阀门六，在水泵二与蓄热水箱之间设有阀门七。

所述内胆、外胆底部分别设有排污口，排污口外设有排污阀。

所述内侧加热管、外侧加热管采用铁素体不锈钢管。

在外壁的外侧设有保温层。

本发明的有益效果：

1.本发明通过控制器、WiFi与手机或者电脑服务器等远程控制设备连接，控制器与时间控制器连接，通过时间控制器控制在夜间及白天的用电低谷时定时对水进行加热，实现了人工智能自动控制加热和系统工作的开启和停机，手机或者电脑服务器通过wifi信号控制着控制器与时间控制器的动作，能够智能化处理各种温度信息，达到全自动化运行的水平，方便地实现手机运行界面APP远程控制。同时使用方便，能随时随地更加灵活、合理的调节设备参数，达到无人值守亦可正常运行热源系统的智能化控制方式。适应了先阶段我国有些地区白天高峰期用量大、电价高，夜间用电量少、电价低的现状，用户通过调整负荷用电时段得到相应经济补偿、降低用电成本。另外通过手机APP能够实时控制温度，更加有利于满足家里老人和孩子的生活及取暖需要。

2发明采用内胆和外胆的双胆加热和水换热结构，螺旋铜线圈双面加热、内胆和外胆中的水对电磁热充分吸收，能够增加水与加热管的接触和吸热效果，电热转换效率高，同时降低螺旋铜线圈的温度、避免过热，降低了使用维护成本，利于设备的节能降耗及安全运行，解决了现有技术的存在的电能消耗、使用成本高的问题，以及换热管局部过热和高温引起的设备故障和安全隐患。

3.由于在内侧加热管壁上设有内凸起，在内凸起之间设有加热管连接孔，多个所述的连接孔的截面积之和小于外部腔体截面积，连接孔为垂直轴向的径向通孔或者与水流方向成锐角的倾斜孔，所述连接孔为外大内小的锥形孔。外部腔体中水流速加快从连接孔中向内部腔体流动，从而加大内部腔体内水的紊流效果，加快水与加热管壁的换热速度，提高换热效率，节能效果显著，减少换热器和螺旋铜线圈过热带来的损坏和安全隐患。同时水的流速加快及水的紊流减少了水中杂质的沉积于加热管的内表面，减少了管壁的结垢，也减少了因管壁结垢带来的导热和散热效果差、换热效率低而增加电力能耗的问题；另外，同时减轻了热量传递给螺旋铜线圈、引起螺旋铜线圈的过热带来的电阻增加使得螺旋铜线圈本身的电能消耗和过热的恶性循环的问题，避免由于螺旋铜线圈过热造成的安全隐患及使用故障。

4.内侧加热管、外侧加热管采用铁素体不锈钢管，导热性好，提高发热效率，耐腐蚀，抗老化，延长加热器的使用寿命；采用玻璃钢管做隔热层，耐腐蚀，防漏电，增加了安全性。

5.本发明由于使用电磁感应加热技术，加热过程中生成磁化水，水中钙、镁等离子被软化，不易附着在加热体表面，从而沉淀于设备底部，通过排污口排出，维护清理方便。

6.通过高频电源与板式换热器连接，板式换热器的进水口通过水泵三与换热器的冷却水出水管道连接，板式换热器的出水口通过管道与换热器回水口连接，能够保证冷却水对板式换热器的可靠散热，保证电源变频核心部件散热良好、避免高温烧坏带来的经济损失。

7.本发明通过控制器与时间控制器连接，通过时间控制器控制在夜间及白天的用电低谷时定时对水进行加热，实现在用电低谷时间段定时加热、其他时段放热供暖，特别适用于实行居民峰谷电价的地区以及所有实行峰谷电价的地区和场所，可以充分利用峰谷电价，比如通过设定出水温度75°，回水设定在45°，平均下来蓄热温度为60°，显著降低用电和使用成本。

8.采用高频电磁感应螺旋铜线圈加热的清洁能源，加热过程中无化学反应，无噪音、无异味、无扬尘、无污染，环保型好。

9.通过在管道上分别设有过滤器一、过滤器二，保证及时过滤掉管路中的杂质和污垢，减少杂质和污垢沉积，保证管道畅通和散热效果，减少使用和维护成本。

附图说明

图1本发明结构示意图，

图2为电磁加热设备结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为图3的局部放大图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

结合图1至图4，一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统，包括电磁加热设备1、蓄热水箱2、换热器3，所述蓄热水箱2的下部出水口通过水泵一6及管道一与电磁加热设备1的下部进水口连接，所述蓄热水箱2的上部进水口与电磁加热设备1的上部出水口通过管道二连接，所述蓄热水箱2的下部进水口通过管道三与换热器3的回水管道连接，所述蓄热水箱2的上部出水口与换热器3的上部进水口通过水泵二7及管道四连接。

所述电磁加热设备包括电(电磁)绝缘防腐的两端封闭的内胆26、外胆24、电磁加热用的螺旋铜线圈21，内胆26同轴套装在外胆24的内腔中，螺旋铜线圈21设于内胆26与外胆24之间的轴向间隙内，内胆26一端与内胆进水口261连接、另一端与内胆出水口262连接，内胆进水口与水泵一6出水口通过管道连接，内胆26中通入被加热水，在内胆外壁沿轴向包覆螺旋铜线圈21，铜线圈21通过导线30与高频电源4连接，高频电源与控制器连接，高频电源4与板式换热器23连接，板式换热器23的进水口通过水泵三31与换热器出水口连接，板式换热器的出水口与换热器进水口连接，在内胆腔体设有与内胆轴线同轴布置的内侧加热管22，内侧加热管22将内胆26的腔体分割成内部腔体27、外部腔体28，内胆进水口分别与内部腔体27、外部腔体28连接，在内侧加热管22壁上设有将内部腔体、外壁腔体连通的连接孔222，所述外胆24包括内壁241、外壁242，内壁25与外壁26的两端封闭形成外胆密封空间29，内胆26位于外胆内壁的内侧空间，所述外胆在与内胆进水口的同侧一端设有外胆进水口243、在另一端即内胆出水口同侧设有外胆出水口244，外胆出水口244通过管道与蓄热水箱2连接，外胆进水口243与水泵一6出水口通过管道连接，在外胆密封空间设有与内胆轴线同轴布置的外侧加热管25。外胆24中通入被加热水，加热后通过外胆出水口244与内胆出水口262合并输出至蓄热水箱2、也可以进入板式换热器23对高频电源4的热源进行冷却。内胆和外胆可以采用不导电的绝缘玻璃钢管作为与水的隔热层，具有耐腐蚀、防漏电效果，增加安全可靠性。在外壁的外侧设有保温层。

所述控制器通过WiFi与手机、电脑服务器等远程控制设备如连接，控制器上设有时间控制器，通过时间控制器控制在夜间及白天的用电低谷时定时对水进行加热。所述控制器可以采用AVR单片机,也可以采用Motorola单片机,具有高频噪声低、抗干扰能力强的优点，适合高温的恶劣工作环境。

所述水泵一6、水泵二7、水泵三31的水泵电机通过电磁开关与控制器5连接。通过控制器、水泵电机的电磁开关控制水泵一6、水泵二7、水泵三31的电机启停。控制器采用微电脑芯片，支持wifi远程控制。

所述管道一在蓄热水箱一侧设有阀门一9，在电磁加热设备一侧设有过滤器一10、阀门二8，在管道二上设有阀门三11，在管道三上分别设有阀门四12、阀门五13，在阀门四12、阀门五13之间设有过滤器二14，在管道四的换热器与水泵二7之间设有阀门六15，在水泵二7与蓄热水箱之间设有阀门七16。

所述内侧加热管22壁上设有多个向内凸出的内凸起221，在相邻的两个内凸起之间设有将内胆的内部腔体、外壁腔体相连通的加热管连接孔222，所述连接孔222为垂直轴向的径向通孔或者与水流方向成锐角的倾斜孔，所述连接孔为外大内小的锥形孔；所述内胆的外部腔体28出水口端密封，内胆的外部腔体28进水口245通过管道与水泵一6出水口连接，水泵一6进水口与通过管道与蓄热水箱2的下部出水口连接，多个所述的连接孔的出水的截面积之和小于外部腔体28出水的截面积，由于多个连接孔的截面积之和小于外部腔体28截面积，使得水在每个连接孔的出口位置的流速加快，外壁腔体内水的压强大于内部腔体内水的压强，从连接孔流出的水对内部腔体内流动的水进行扰动增强紊流从而加大内部腔体内水与管壁的接触的机会、减少水在隔壁表面的停留时间从而增加换热效果，再加上内侧加热管22壁上向内凸出的内凸起形成的扰动，更增加了内部腔体内流动的水的紊流，更加大了内部腔体内水的换热效果，提高换热效率，节能效果显著。

由于在内凸起、内凸起与管道表面过渡位置及连接孔断面位置产生的热量多，通过紊流的作用更能够增加内部腔体内水的换热效果，提高换热效率。也可以在内侧加热管22壁上设有多个向外凸出的外凸起。太阳能够增加外部腔体内流动的水的紊流，更加大了外部腔体内水的换热效果，提高换热效率，节能效果显著。

所述内胆26、外胆24底部分别设有排污口32，排污口32外设有排污阀。

所述内侧加热管、外侧加热管采用铁素体不锈钢管。

通过采用循环水式的板式换热器23将冷却水输送到高频电源4的发热源进行冷却，冷却效果好，将被加热的冷却水输入到蓄热水箱2混合后输送到换热器3放热冷却后再次进入蓄热水箱2作为补充热水使用，在保证冷却效果的前提下，对冷却水进行充分利用。可以在板式换热器23回水侧设有温度传感器32，温度传感器32与高频电源的控制器连接，对高频电源4的发热源冷却情况进行监测，避免发热源温度过高引起的高频电源4的损坏和安全隐患。

通过采用内胆和外胆同时加热的腹式加热技术，使得电磁线圈双面加热，内胆和外胆中的水对电磁热充分吸收，导热性好，提高热利用效率，同时减少内胆与外胆之间的螺旋铜线圈21安装空间的传热，避免螺旋铜线圈21温度过高引起的线圈损坏，同时内侧加热管22、外侧加热管25采用铁素体不锈钢管，耐腐蚀，抗老化，延长加热器的使用寿命；内胆和外胆采用不导电的绝缘玻璃钢管作为与水的隔热层，具有耐腐蚀、防漏电效果，增加安全可靠性。

所述换热器3的回水管道、蓄热水箱2、电磁加热设备1分别设有温度传感器，每个所述的温度传感器与高频电源的控制器5连接。其中，电磁加热设备1内设有温度传感器18，能够防能够防高温，电磁干烧；通过蓄热水箱2内设有温度传感器19，控制储水温度，使温度≤95℃；回水管道出水口设有温度传感器17，通过控制热泵流量，对采暖水温度精确调整，防止浪费。

本发明通过增加储热水箱，除了满足同步取暖外，还能进行蓄热，保持室内温度，可放置于厨房或卫生间、设备间内，占地很小就解决家庭冬季供暖的实际问题。采用高温水(≤95℃)蓄热方式，比常规的低温水(45-60℃)方案，蓄热能力大大提升，能够降低蓄热水的容积1/2-2/3，节约占地空间和装置成本及施工成本。

由于控制器可以通过WiFi与手机、电脑服务器等远程控制设备如连接，控制器与时间控制器连接，通过时间控制器控制在夜间及白天的用电低谷时定时对水进行加热。通过本发明配套有智能控制系统，支持wifi开启关闭，智能化处理各种温度信息，达到全自动化运行的水平，方便地实现手机运行界面APP远程控制。例如可以设定蓄热水箱2给换热器的供水的出水温度设为75°，回水温度在45°，平均下来蓄热温度为60°。适应了先阶段我国有些地区白天高峰期用量大、电价高，夜间用电量少、电价低的现状，用户通过调整负荷用电时段得到相应经济补偿、降低用电成本。另外通过手机APP能够实时控制温度，更加有利于满足家里老人和孩子的生活及取暖需要。使用方便，能随时随地更加灵活、合理的调节设备参数，达到无人值守亦可正常运行热源系统的智能化控制的效果。

本发明采用高频电磁感应加热，使用能源为清洁能源电能，加热过程中无任何化学反应，无噪音、无异味、无扬尘、不会产生任何污染，环保性能好。

电热转换效率更高。由于内侧加热管22、外侧加热管25采采用波比金属管结构，展开面积远高于同等功率的普通电加热器，所以将电能转换成的热能更多节能效果显著。

本发明采用电磁线圈双面加热，内胆、外胆双水套中的水对电磁热充分吸收；采用铁素体不锈钢管，导热性好，提高发热效率，耐腐蚀，抗老化，延长加热器的使用寿命；采用玻璃钢管做隔热层，耐腐蚀，防漏电，增加了安全性。

另外，本发明由于使用电磁感应加热技术，加热过程中生成磁化水，水中钙、镁等离子被软化，不易附着在加热体表面，从而沉淀于设备底部，通过排污系统排出设备，降低了使用维护成本，甚至能够做到内部的免维护。

本发明工作过程说明如下

打开电源开关后：设定室温和出口水的温度，打开进水阀门，加热后的热水进入蓄热水箱2，接通电磁阀动作对房间暖气片进行加热，设备自动运行，手机下载APP,调试远程控制，设定峰谷启停时间。本发明特别适用于在实行了居民峰谷电价的地区，以及所有实行峰谷电价的地区和场所，本发明可以充分利用峰谷电价，通过时间控制器定时在用电低谷时间段加热、其他时段放热供暖，出水温度设定75°，回水设定在45°，平均下来蓄热温度为60°，实现非常明显的节能目标，取得节能增效，降低用电和供热成本。通过实际使用，室温18°、出水温度设定在75°，回水设定在45°，采暖效果好，无噪音，无污染。

另外，由于蓄热水箱比较大，可以充分的蓄能,时间控制器定时加热，出水温度设定在75°，回水设定在45°,平均下来蓄热温度为60°；也可以采用室温、水温双控对水泵的启停工作进行控制，如水温设定在50-55°、温差5°。这样就避免了上午时间段水温过度消耗。由于有室温控制，室温设定18°，室温达到18°循环水泵也会停，室温低于16-17°(温差可设定)循环泵再次启动，以达到最佳节能目的。另外，整个采暖季蓄热的温度设定可以不必调整，每天蓄热前的剩余水温在50-65°之间(受气温影响，冷天剩余水温低，暖天剩余水温高)。

虽然本发明已示出和描述了本发明实施例，对本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，都属于本发明的上述权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统，其特征是，包括电磁加热设备、蓄热水箱、换热器，所述蓄热水箱的下部出水口通过水泵一及管道一与电磁加热设备的下部进水口连接，所述蓄热水箱的上部进水口与电磁加热设备的上部出水口通过管道二连接，所述蓄热水箱的下部进水口通过管道三与换热器的回水管道连接，所述蓄热水箱的上部出水口与换热器的上部进水口通过水泵二及管道四连接；所述电磁加热设备包括电绝缘的两端封闭的内胆、外胆、螺旋铜线圈，内胆同轴套装在外胆的内腔中，螺旋铜线圈设于内胆与外胆之间的轴向间隙内，内胆一端与内胆进水口连接、另一端与内胆出水口连接，内胆进水口与水泵一通过管道连接，铜线圈通过导线与高频电源连接，高频电源与控制器连接，高频电源通过冷却结构散热；在内胆腔体设有内侧加热管，内侧加热管将内胆的腔体分割成内部腔体、外部腔体，内胆进水口分别与内部腔体、外部腔体连接，所述外胆在与内胆进水口的同侧一端设有外胆进水口、在另一端设有外胆出水口，外胆出水口通过管道与蓄热水箱连接，在外胆密封空间设有外侧加热管，外胆进水口与水泵一通过管道连接；所述水泵一、水泵二、水泵三的水泵电机通过电磁开关与控制器连接；所述控制器通过WiFi与远程控制设备连接，控制器上设有时间控制器，通过时间控制器控制在夜间及白天的用电低谷时定时对水进行加热；

所述内侧加热管壁上设有多个向内凸出的内凸起，在相邻的两个内凸起之间设有将内胆的内部腔体、外壁腔体相连通的加热管连接孔，所述内胆的外部腔体出水口端密封，内胆的外部腔体进水口通过管道与水泵一出水口连接，多个所述的连接孔的截面积之和小于外部腔体截面积；

所述连接孔为垂直轴向的径向通孔或者与水流方向成锐角的倾斜孔，所述连接孔为外大内小的锥形孔；

多个连接孔的截面积之和小于外部腔体截面积，使得水在每个连接孔的出口位置的流速加快，外壁腔体内水的压强大于内部腔体内水的压强，从连接孔流出的水对内部腔体内流动的水进行扰动增强紊流从而加大内部腔体内水与管壁的接触的机会、减少水在隔壁表面的停留时间从而增加换热效果，加上内侧加热管壁上向内凸出的内凸起形成的扰动，增加内部腔体内流动的水的紊流，加大内部腔体内水的换热效果，提高换热效率；

在内侧加热管壁上设有多个向外凸出的外凸起，增加外部腔体内流动的水的紊流，加大外部腔体内水的换热效果；

所述冷却结构包括板式换热器，所述高频电源与板式换热器连接，板式换热器的进水口通过水泵三与换热器出水口连接，板式换热器的出水口与换热器进水口连接；

所述外胆包括内壁、外壁，内壁与外壁的两端封闭形成外胆密封空间；所述内胆和外胆采用不导电的绝缘玻璃钢管；

所述内侧加热管、外侧加热管采用铁素体不锈钢管。

2.如权利要求1所述的一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统，其特征是，所述管道一在蓄热水箱一侧设有阀门一，在电磁加热设备一侧设有过滤器一、阀门二，在管道二上设有阀门三，在管道三上分别设有阀门四、阀门五，在阀门四、阀门五之间设有过滤器二，在管道四的换热器与水泵二之间设有阀门六，在水泵二与蓄热水箱之间设有阀门七。

3.如权利要求1所述的一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统，其特征是，所述内胆、外胆底部分别设有排污口，排污口外设有排污阀。

4.如权利要求1所述的一种基于互联网+的节能安全环保水电磁热源系统，其特征是，在外壁的外侧设有保温层。

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