CN108758776B - 一种基于水暖炕的供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基于水暖炕的供暖系统，该系统包括：热源、分集水器、水暖炕、散热器、室温传感器和炕表面温度传感器；所述热源即为散热器的热水来源，热源通过分集水器分别连接散热器和水暖炕的热水管管路，散热器和热水管管路与分集水器连接的进水管路上分别安装有散热器电动阀门和水暖炕电动阀门，散热器和热水管管路与分集水器连接的出水管上安装阀门，散热器电动阀门与安装在室内的室温传感器相连接，室温传感器具有温度调节按钮；所述炕面温度传感器安装在水暖炕的表面，具有温度调节按钮，炕表面温度传感器同时连接水暖炕电动阀门。该系统中加入水暖炕，在保证舒适性的情况下，降低室内平均温度，降低温差减少房间整体散热量，实现节能。

Description

一种基于水暖炕的供暖系统

技术领域

本发明涉及一种室内供暖系统，具体为一种基于水暖炕的供暖系统。

背景技术

对于同一建筑，墙体内外两侧温差越大，则热负荷越大，供暖耗能就越大，因此，在满足房间使用需求的情况下降低室温有利于节能，了解到夜间睡眠的热舒适性不完全由室内温度决定，还受床上被褥微气候的影响，在被褥有加热时，室内温度适当降低仍可保证热舒适性，据学者研究，被褥室内温度在10℃左右即可满足冬季夜间睡觉的供热需求，远低于冬季最低16℃的室内供暖温度标准，由于夜间人的活动范围仅在床上，因此，现有的供暖方式存在节能改进区间。

发明内容

为了降低冬季供暖能耗，本发明在以散热器为单一供热设备的房屋中加入水暖炕，提供了一种基于水暖炕的供暖系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于水暖炕的供暖系统，其特征在于该系统包括：热源、分集水器、水暖炕、散热器、室温传感器和炕表面温度传感器；所述热源即为散热器的热水来源，热源通过分集水器分别连接散热器和水暖炕的热水管管路，散热器和热水管管路与分集水器连接的进水管路上分别安装有散热器电动阀门和水暖炕电动阀门，散热器和热水管管路与分集水器连接的出水管上安装阀门，散热器电动阀门与安装在室内的室温传感器相连接，室温传感器具有温度调节按钮；所述炕面温度传感器安装在水暖炕的表面，具有温度调节按钮，炕表面温度传感器同时连接水暖炕电动阀门。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明基于水暖炕的供暖系统中加入水暖炕，在保证舒适性的情况下，降低室内平均温度，降低温差减少房间整体散热量(以天津为例，天津供暖室外计算温度为-7℃，室内设计温度取18℃，温差为25℃，则室内外温差每降低1℃，可节能4％)，实现节能目的。选用水暖炕，根据使用需求，可以自由选择所需数量炕板组装，轻便灵活，每个炕板可以设定不同的温度，满足个人实际需求。

本发明基于水暖炕的供暖系统采用多个温度传感器分别控制各条管路，可实现各管路的流量大小控制，在不同位置设置温度传感器，分别控制不同管路，可实现不同的控制要求，最终在保证人体热舒适性的前提下达到夜间室温较低温状态，降低整体建筑的供应能耗。

本发明的水暖炕装有炕表面温度传感器，根据炕面温度控制对应电动阀门，实现炕表面温度恒定，热源通过分集水器分别连接炕面热水管和散热器，利用室内温度传感器控制散热器管路中的电动阀门，以实现对室内温度的控制。同时炕面分区控制，可以实现局部炕面供暖。

本发明系统的热源即为散热器的热水来源，热源可以通过分集水器分别连接不同的散热器和水暖炕的热水管，散热器安装有的室内温度传感器，水暖炕安装有炕面温度传感器，分别控制对应调节阀门实现温控功能。根据人员作息习惯，夜间可利用室内空气温度传感器降低室内空气温度，适当实现炕面温度达到一定温度即可达到基本要求，实现系统运行节能的目的。由于炕面根据需求分别设置了不同的热水管管路，可以实现分别控制温度，既可以实现个人不同温度要求，又可以在人数不足时，只实现局部炕面供暖，精准地控制温度，能减少无用能源消耗。

附图说明

图1为本发明基于水暖炕的供暖系统示意图。

图2为本发明节能型水暖通风炕的横断面结构示意图。

图3为本发明中热回收层的立体结构示意图。

图4为本发明中空气隔热层的立体结构示意图。

图5为本发明中的热水管在炕中的安装位置示意图。

图6为本发明中炕表面温度经Fluent软件模拟后得到的图表，横坐标为距地面高度，纵坐标为开尔文温度(摄氏度＝开尔文温度-273.15)，床褥上表面高度为1m。

图中：1-热源、2-分集水器、3-水暖炕、4-散热器、5-散热器电动阀门、7-水暖炕电动阀门、6-室温传感器、8-炕表温度传感器。31-热回收层、32-找平层、33-浇筑层、34-热水管、35-传热层、311-热回收风道、312-风机、38-空气隔热层、39-挤塑板保温层、381-支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：

本发明一种基于水暖炕的供暖系统(简称系统，参见图1)包括：热源1、分集水器2、水暖炕3、散热器4、室温传感器6、炕表面温度传感器8；所述热源1即为散热器4的热水来源，热源1通过分集水器2分别连接散热器4和水暖炕3的热水管34管路，散热器4和热水管34管路与分集水器2连接的进水管路上分别安装有散热器电动阀门5和水暖炕电动阀门7，散热器4和热水管34管路与分集水器2连接的出水管上安装阀门(常用阀门，如：球阀，用于人力控制管路开断，比如停止某散热器供暖，或是散热器出现故障需要维修可借助此阀门关断水流)，散热器电动阀门5与安装在室内的室温传感器6相连接，受室温传感器6的控制，室温传感器6具有温度调节按钮，根据用户的设定温度来调节与散热器4相连的散热器电动阀门5的打开程度，进而调节进入散热器4的流量，实现对室内实际温度的控制；所述炕面温度传感器8安装在水暖炕的表面，炕表面温度传感器8同时连接水暖炕电动阀门7，根据人员作息习惯，夜间时，水暖炕电动阀门7开启，散热器4的流量降低，在保证夜间供暖需求的前提下降低室内空气的平均温度，实现节能目的，由于水暖炕的设置，使水暖炕周围温度较高，仍能保证夜间睡眠时的舒适性。

本发明中所述的水暖炕可以为市面上的普通水暖炕板，该水暖炕为在现有火炕的基础上铺设一层水暖炕板构成。每一块水暖炕板的面积可以为一个人的床位面积大小，整个水暖炕中可以铺设多个这种单人床位面积大小的水暖炕板，每个炕板中均设置有热水管，与散热器共用热源，且与散热器并联。

本发明还保护一种水暖炕，结构如图2-5所示，整体由砖砌成，底部设置空气隔热层38，空气隔热层38中设置多个支撑柱381，多个支撑柱381之间具有空气流通间隔，多个支撑柱381上端在同一平面内，在支撑柱381上端平面内铺设热回收层31，热回收层31内分区设置热回收风道311，每个分区的区域面积能供一个使用者躺下；每个热回收风道311都具有一个入口和一个出口，在热回收风道311上安装风机312；在热回收层31上端铺设传热层35，在传热层35的上表面铺设挤塑板保温层39，在挤塑板保温层上表面对应热回收层31的分区铺设多组热水管34，热水管34的组数与分区的区数相同；每组热水管34的进出口连接分集水器2的相应进出水管，且在热水管34的进口上均安装有水暖炕电动阀门7；在挤塑板保温层39上浇筑浇筑层33，对热水管34进行固定；浇筑层33上铺设找平层32，找平层32上在每个分区附近均设置有一个炕表面温度传感器8；每个炕表面温度传感器8均连接相应分区的热水管34进口上的水暖炕电动阀门7，该炕表面温度传感器8具有温度调节按钮，以更好的控制炕表面的温度。

所述热回收风道呈蛇形，出口及入口均设置在远离墙面的一侧的通风炕侧面上，一个分区中设置一个热回收风道，将热水管向下散出的热量吹入室内，将散失的热量有效的回收利用，对应的水管分区供热，则热回收风道中的相应风机开启，既能减少总能量的输出，又能将散失的热量回收。对于不是三面都面对墙设置的通风炕，热回收风道可以设置成一侧为出口，一侧为入口，即出口和入口不在同一侧，一个分区中可以设置多个热回收风道，每个热回收风道中均需要安装一个风机，风机安装在热回收风道入口附近时，则风机朝向炕内吹风，风机安装在热回收风道出口附近时，则风机朝向炕外吹风，风机的风速较低，不会给使用者带来不适感。

所述空气隔热层中支撑柱的形状为四棱柱，相邻支撑柱之间的间距相等。

所述传热层、热回收层、空气隔热层之间的高度比为1:2:1。

每个分区的宽度为0.8～1m，长度为1.8～2.2m。

本发明基于水暖炕的供暖系统的运行方式是：白天用散热器4单独为室内供暖，保持正常供暖温度；晚上用水暖炕与散热器4共同供暖，通过室温传感器6控制散热器电动阀门5来控制流量，使得室内平均温度低于散热器4单独供暖时的温度，考虑不同人对温度高低需求不同，具体室温可以由用户根据需求设定，有水暖炕时的室温一定是可以低于无水暖炕加热时的室温，能够实现节能目的，通过炕表面温度传感器控制水暖炕电动阀门7来控制热水管中的热水流量，使得炕面温度能满足使用者热舒适性要求，炕表面温度传感器温度设定的大小由使用者根据自身需要自行设定。

实施例1

本实施例基于水暖炕的供暖系统包括：热源1、分集水器2、水暖炕3、散热器4、室温传感器6、炕表面温度传感器8；所述热源1即为散热器4的热水来源，热源1通过分集水器2分别连接散热器4和水暖炕3的热水管34管路，散热器4和热水管34管路与分集水器2连接的进水管路上分别安装有散热器电动阀门5和水暖炕电动阀门7，散热器4和热水管34管路与分集水器2连接的出水管上安装阀门，散热器电动阀门5与安装在室内的室温传感器6相连接，受室温传感器6的控制，室温传感器6具有温度调节按钮；所述炕面温度传感器8安装在水暖炕的表面，炕表面温度传感器8同时连接水暖炕电动阀门7。

本实施例热源1可提供55℃热水通过分集水器2分别输配到散热器和水暖炕。每一个支路都安装有电动阀门，用户根据自身要求设定室内温度，安装在墙上的室温传感器6通过比较实际室温与设定室温的大小，控制散热器电动阀门5的开大与关小。同时，水暖炕内的每个热水管路均连接分集水器2，如图所示，假定水暖炕为两个分区，每个分区分别连接分集水器2的进出水管，其中一支路通过对应区域的炕表面温度传感器8控制该支路的水暖炕电动阀门7，另外一支路通过对应区域的炕表面温度传感器10控制该支路的水暖炕电动阀门，最终实现不同区域炕面温度分别达到该区域的炕面温度传感器的设定温度的目的。炕的分区数量可以根据实际情况设定，本实施例设定为2个。

图6为本实施例中炕表面温度经Fluent软件模拟后得到的图表，横坐标为距地面高度，纵坐标为开尔文温度(摄氏度＝开尔文温度-273.15)，床褥上表面高度为1m，从图中可以看出，床褥上表面温度29℃，房间内最低温度设定为10℃，可得到高于床褥上表面0.7m处(距地1.7m处)的温度为18℃左右，这完全能满足夜间睡眠需求。如果没有加入水暖炕，则在室温为10℃时难以保证热舒适性，会有明显冷感。本申请在保证热舒适性的前提下，显著降低了能耗，更加节能环保。

本发明未述及之处适用于现有技术，所涉及的元器件均可通过商购获得。

Claims (5)

1.一种基于水暖炕的供暖系统，其特征在于该系统包括：热源、分集水器、水暖炕、散热器、室温传感器和炕表面温度传感器；所述热源即为散热器的热水来源，热源通过分集水器分别连接散热器和水暖炕的热水管管路，散热器和热水管管路与分集水器连接的进水管路上分别安装有散热器电动阀门和水暖炕电动阀门，散热器和热水管管路与分集水器连接的出水管上安装阀门，散热器电动阀门与安装在室内的室温传感器相连接，室温传感器具有温度调节按钮；所述炕面温度传感器安装在水暖炕的表面，具有温度调节按钮，炕表面温度传感器同时连接水暖炕电动阀门；

所述水暖炕底部设置空气隔热层，空气隔热层中设置多个支撑柱，多个支撑柱之间具有空气流通间隔，多个支撑柱上端在同一平面内，在支撑柱上端平面内铺设热回收层，热回收层内分区设置热回收风道；每个热回收风道都具有一个入口和一个出口，在热回收风道上安装风机；在热回收层上端铺设传热层，在传热层的上表面铺设挤塑板保温层，在挤塑板保温层上表面对应热回收层的分区铺设多组热水管，热水管的组数与分区的区数相同；每组热水管的进出口连接分集水器的相应进出水管，且在热水管的进口上均安装有水暖炕电动阀门；在挤塑板保温层上浇筑浇筑层，对热水管进行固定；浇筑层上铺设找平层，找平层上在每个分区附近均设置有一个炕表面温度传感器；每个炕表面温度传感器均连接相应分区的热水管进口上的水暖炕电动阀门；

所述的水暖炕为在火炕的基础上铺设一层水暖炕板构成，每一块水暖炕板的面积为一个人的床位面积大小。

2.根据权利要求1所述的基于水暖炕的供暖系统，其特征在于所述热回收风道呈蛇形，出口及入口均设置在远离墙面的一侧的通风炕侧面上，一个分区中设置一个热回收风道。

3.根据权利要求1所述的基于水暖炕的供暖系统，其特征在于所述空气隔热层中支撑柱的形状为四棱柱，相邻支撑柱之间的间距相等。

4.根据权利要求1所述的基于水暖炕的供暖系统，其特征在于所述传热层、热回收层、空气隔热层之间的高度比为1:2:1。

5.根据权利要求1所述的基于水暖炕的供暖系统，其特征在于该系统的运行方式是：白天用散热器单独为室内供暖，保持正常供暖温度；晚上用水暖炕与散热器共同供暖，通过室温传感器控制散热器电动阀门来控制流量，使得室内平均温度低于散热器单独供暖时的温度，通过炕表面温度传感器控制水暖炕电动阀门来控制热水管中的热水流量，使得炕面温度能满足使用者热舒适性要求。