CN109579295B - 一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，包括蒸汽锅炉、蒸汽出口管、液体回流管和换热机构，蒸汽锅炉内部安装有电加热板，蒸汽锅炉顶端安装蒸汽出口管而下端安装液体回流管，电加热板加热预装在蒸汽锅炉内部的液态换热介质，液态换热介质沸腾产生蒸汽，蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管进入换热机构的蒸汽换热芯体内腔，蒸汽将热量传递给换热芯体管壁并传导给换热翅片，室内冷空气接触换热翅片不断被加热升温，热蒸汽经换热后形成冷凝水经倾斜的换热扁管到达集流管，最终经液体回流管循环回流到蒸汽锅炉内，循环往复将电加热板的热量强制对流并快速传递给室内空气，达到室内取暖的目的，绿色环保、保护环境，非常适用于家庭供暖使用。

Description

一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置
技术领域
本发明涉及供暖领域，具体涉及一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置。
背景技术
目前，国际、国内家居热水需求、采暖供冷需求所采用的室内取暖设施，出于对电能资源、天然气资源节能环保的考量，大都采用电暖气取暖、天然气壁挂炉取暖、地热供暖(热水、发热电缆)、中央暖空调电热(水、油、汽)供暖、油酊供暖、空气能及地热能热泵供暖、太阳能热水+热泵(或壁挂炉)供暖、移动式供暖等多种供暖模式；总揽这些供暖模式的特征，主要分为以下几类，第一类是以壁挂炉、微型锅炉为热源的模式：这类由热水锅炉提供热水的自然对流采暖模式，在家居房间内使用时需要铺设管道及地热管道、固定式暖器模组、阀门、水泵等诸多零部件，不方便保养维修，占地面积及空间较多；第二类是单体可移动纯电加热模式：如石英管、油酊、电热电缆、电热瓷砖、电热地板等，这类纯电加热自然对流采暖模式，室内温升缓慢、电耗高；第三类是以压缩机为核心部件的强制性对流换热的冷暖空调模式，包括复合的空气能、地热能、太阳能等辅助传统的空调模组，主要目的是节约空调耗能；但该类空调装备部件多、占地空间大、售价成本高、使用过程维修需要专业技术等特征，低收入家庭难于企及。
目前，我国北方地区以天然气为能源发展起来的分散式以户为单位的燃气壁挂炉或热水锅炉采暖模式，“以气代煤”减少雾霾等空气污染的现状。新能源太阳能、热泵的开发利用，以及传统资源的高效利用，各种节能技术、节能产品的的成熟推广，都为采暖行业的发展增加了动力；但是以天然气为燃料分散式如同蜘蛛网般密集的地下管道连接千家万户，也同时形成了巨大的安全隐患；由于小规模热水锅炉的能效无法与规模性的燃气锅炉相比拟，且一段时间后地下天然气管道的维护费用将大幅攀升，这将导致民用天然气成本逐渐提高。同时，大城市及城市周边人口相对密集的农村城镇，大都同时作息，从早、晚餐几乎同时升起炉灶，天然气的燃烧将会释放出大量水蒸气在空中飘浮，遇上干旱的含尘空气，尘粒会快速溶于水蒸气、汽车尾气中，形成雾霾，这也是为什么京津冀地区煤改气后，雾霾仍然没有缓和趋势的原因之一。
因此由前述可知，天然气虽然具有着环保低碳，燃烧过程中能够最大限度的发挥热能效，大大降低了对环境的污染的优点；但若将其分散且统一作息时间千家万户厨房、取暖燃烧天然气，会弥漫性产生大量的水蒸气，对于环境的污染则不可小觑，壁挂炉采暖、燃气灶餐饮所造成的间接性助力“雾霾”的产生，正是利用了天然气的这一性能和特点，所以分散式大面积同一作息时间使用天然气取暖、厨房能源“环保”理念似乎不妥。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种液、汽真空循环可快速加热供暖装置，其采用电热陶瓷板加热微型锅炉内的液态换热介质，在真空腔体内产生70℃以下的蒸汽温度，加热换热扁管管壁和换热翅片，而后可据高温蒸汽冷凝回水的温度、室内空气温度数据整合后，调整风扇的风量，达到最大限度利用电能采暖的目的，具体技术方案如下：
一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，包括蒸汽锅炉、蒸汽出口管、液体回流管和换热机构，蒸汽锅炉内部安装有电加热板，蒸汽锅炉顶端安装蒸汽出口管而下端安装液体回流管，电加热板加热预装在蒸汽锅炉内部的液态换热介质，液态换热介质沸腾产生蒸汽，蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管进入换热机构，热蒸汽在换热机构内加热冷空气并换热形成冷凝液体，冷凝液体经液体回流管循环回流到蒸汽锅炉。
作为本发明的一种优选方案，所述换热机构包括外框、换热扁管、换热翅片、蒸汽换热芯体和集流管，外框内安装多块换热扁管，相邻两块换热扁管之间相隔开用于安装换热翅片，换热翅片有多块呈波浪形排列，蒸汽换热芯体安装在换热翅片中部，蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管进入蒸汽换热芯体，热蒸汽将热量传递给换热芯体管壁并传导给换热翅片，室内冷空气通过换热翅片不断被加热升温，外框左右两端安装集流管，集流管用于收集换热后形成的冷凝液体。
作为本发明的一种优选方案，所述换热扁管两端通过钎焊连接集流管，换热扁管与左右集流管呈“之”字形排列结构，换热扁管倾斜与水平夹角≤5°便于冷凝液体进入集流管，集流管低端连通液体回流管。
作为本发明的一种优选方案，所述蒸汽换热芯体的内腔体几何形状为多层级回转，换热扁管设有多个等距离排列的空腔，空腔内设有微型翅状凸点，热蒸汽经多层级回转及不断与换热扁管的微型翅状凸点碰撞，快速相变为液态工质。
作为本发明的一种优选方案，所述换热扁管、换热翅片、蒸汽换热芯体采用铝合金材料制成。
作为本发明的一种优选方案，所述蒸汽锅炉由厚壁高强防腐的铝合金材料制成，蒸汽锅炉的几何形状为上、下两端均为半球腔体而中间为圆柱状腔体，电加热板安装于圆柱状腔体中。
作为本发明的一种优选方案，所述换热机构还包括换热风扇，换热风扇安装在外框前方，换热风扇驱动室内冷空气强制通过换热翅片外表面并被加热。
作为本发明的一种优选方案，还包括检测回流冷凝液体温度的回流温度传感器、实时检测室内空气温度的室温测试仪、检测换热风扇出风处温度的出风温度传感器、控制电加热板发热功率的电源控制器，回流温度传感器将检测到的回流冷凝液体温度数值输送到电源控制器，室温测试仪将实时检测到的室内空气温度数值输送到电源控制器，出风温度传感器将检测到的换热风扇出风处温度输送到电源控制器，电源控制器根据接收到的温度数据控制调整电加热板发热功率大小。
作为本发明的一种优选方案，还包括远程控制电源控制器的遥控器。
作为本发明的一种优选方案，所述电加热板为陶瓷电加热板。
本发明的有益效果：蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管进入换热机构的蒸汽换热芯体内腔，热蒸汽将热量传递给换热芯体管壁并传导给换热翅片，室内冷空气接触换热翅片不断被加热升温，热蒸汽经换热后形成冷凝水经倾斜的换热扁管到达集流管，最终经液体回流管循环回流到蒸汽锅炉内，循环往复将电加热板的热量强制对流并快速传递给室内空气，达到室内取暖的目的，避免了城市空间及城市周边乡镇在相同的作息时间内，大面积的、千家万户规模的燃烧天然气而使得城市上空水蒸气比重骤然增大，致使干燥的空气中漂浮的的尘粒、汽车尾气燃烧不完全的油气尘粒，与水蒸气碰撞相容形成雾霾，绿色环保、保护环境，非常适用于家庭供暖使用。
附图说明
图1是本发明从前方所视的结构示意图；
图2是本发明从后方所视的结构示意图；
图3是本发明的蒸汽锅炉的结构示意图；
图4是本发明的换热扁管、换热翅片、蒸汽换热芯体的结构示意图。
图中，1—蒸汽锅炉，2—蒸汽出口管，3—液体回流管，4—电加热板，5—液态换热介质，6—外框，7—换热扁管，71—微型翅状凸点，8—换热翅片，9—蒸汽换热芯体，10—集流管，11—换热风扇，12—回流温度传感器，13—室温测试仪，14—出风温度传感器，15—电源控制器，16—遥控器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和2所示，一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，包括蒸汽锅炉1、蒸汽出口管2、液体回流管3和换热机构，蒸汽锅炉1内部安装有电加热板4，电加热板为陶瓷电加热板，蒸汽锅炉1顶端安装蒸汽出口管2而下端安装液体回流管3，电加热板4加热预装在蒸汽锅炉1内部的液态换热介质5，液态换热介质5沸腾产生蒸汽，蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管2进入换热机构，热蒸汽在换热机构内加热冷空气并换热形成冷凝液体，冷凝液体经液体回流管3循环回流到蒸汽锅炉1，蒸汽锅炉1再次加热液体，周而复始循环工作，不断对周围空气进行加热，降低能耗，节能环保。
具体的，换热机构包括外框6、换热扁管7、换热翅片8、蒸汽换热芯体9和集流管10，外框6内安装多块换热扁管7，相邻两块换热扁管7之间相隔开用于安装换热翅片8，换热翅片8有多块呈波浪形排列方便大面积接触空气能更好的加热空气，蒸汽换热芯体9安装在换热翅片8中部，热蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管2进入蒸汽换热芯体9，热蒸汽将热量传递给换热芯体9管壁并传导给换热翅片8，当室内冷空气通过接触换热翅片8时会不断被加热升温，而外框6左右两端安装集流管10，集流管10用于收集换热后蒸汽换热芯体9、换热翅片8、换热扁管7之间形成的冷凝液体，冷凝液体经集流管10收集后在重力作用下流到底部的液体回流管3进行回流。
具体的，换热扁管7两端通过钎焊连接集流管10，换热扁管7与左右集流管10呈“之”字形排列结构，导致每块换热扁管7倾斜与水平夹角≤5°，相邻两块换热扁管7的倾斜方向相反包装都能进入两端集流管10，当冷凝液体产生后，在倾斜的换热扁管7引导作用下冷凝液体会流到两端的集流管10，集流管10底端连通液体回流管3，液体可不断往返于微型蒸汽锅炉2腔体内。
具体的，蒸汽换热芯体9的内腔体几何形状为多层级回转蛇形，如图4所示，换热扁管7设有多个等距离排列的空腔，空腔内设有微型翅状凸点71，当热蒸汽在换热芯体9、换热翅片8、换热扁管7之间时，热蒸汽经多层级回转及不断与换热扁管的微型翅状凸点71碰撞，能够快速散发热量加热换热翅片8、换热扁管7，从而快速相变为液态工质实现回流。
具体的，换热扁管7、换热翅片8、蒸汽换热芯体9采用铝合金材料制成，铝合金质量轻、不会生锈，使用寿命长、导热性好，能够满足供暖装置需求。
如图3所示，蒸汽锅炉1由厚壁高强度、防腐的铝合金材料制成，蒸汽锅炉1的几何形状为上、下两端均为半球腔体而中间为圆柱状腔体，蒸汽出口管2一端连通蒸汽锅炉1上端中心处；另一端连通蒸汽换热芯体9，液体回流管3一端连通蒸汽锅炉1下端侧方，另一端连通集流管10下方，电加热板4安装于圆柱状腔体中，电加热板4加热圆柱状腔体中的液态换热介质5。
具体的，换热机构还包括换热风扇11，换热风扇11安装在外框6前方，换热风扇11驱动室内冷空气强制通过换热翅片8外表面，冷空气被加热，强制对流加热冷空气，加速升温速度。
供暖装置还包括检测回流冷凝液体温度的回流温度传感器12、实时检测室内空气温度的室温测试仪13、检测换热风扇11出风处温度的出风温度传感器14、控制电加热板4发热功率的电源控制器15，回流温度传感器12将检测到的回流冷凝液体温度数值输送到电源控制器15，室温测试仪13将实时检测到的室内空气温度数值输送到电源控制器15，出风温度传感器14将检测到的换热风扇出风处温度输送到电源控制器15，电源控制器15的数据接收方式可以是有线或无需的，电源控制器15根据接收到的众多温度数据控制调整电加热板4发热功率大小，以有效控制室内空气温度，并达到生态智能化节能目标，另外，供暖装置还包括远程控制电源控制器的遥控器16，无需人近距离操作，非常方便。
工作原理：电源控制器15控制电加热板4通电启动，电加热板4加热蒸汽锅炉1内部的液态换热介质5，蒸汽锅炉1内部为真空状态，液态换热介质5沸腾后会产生热蒸汽，热蒸汽上升经蒸汽出口管2流向进入蒸汽换热芯体9，热蒸汽将热量传递给换热芯体9管壁并传导给换热翅片8，当室内冷空气通过接触换热翅片8时会不断被加热升温，而热蒸汽在换热芯体9、换热翅片8、换热扁管7之间，热蒸汽经多层级回转及不断与换热扁管的微型翅状凸点71碰撞冷凝变成冷凝液体，冷凝液体呈“之”字形排列、倾斜与水平夹角≤5°的换热扁管引导下进入集流管10，再经集流管10流到下方的液体回流管3，最后经液体回流管3循环回流到蒸汽锅炉1中，不断循环加热空气，起到供暖升温的目的，更集中、高效的利用资源，同时也可避免了城市空间及城市周边乡镇在相同的作息时间内，大面积的、千家万户规模的燃烧天然气，使得城市上空水蒸气比重骤然增大，致使干燥的空气中漂浮的的尘粒、汽车尾气燃烧不完全的油气尘粒，与水蒸气碰撞相容形成雾霾，绿色环保，保护生态环境。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，其特征在于：包括蒸汽锅炉、蒸汽出口管、液体回流管和换热机构，蒸汽锅炉内部安装有电加热板，蒸汽锅炉顶端安装蒸汽出口管而下端安装液体回流管，电加热板加热预装在蒸汽锅炉内部的液态换热介质，液态换热介质沸腾产生蒸汽，蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管进入换热机构，热蒸汽在换热机构内加热冷空气并换热形成冷凝液体，冷凝液体经液体回流管循环回流到蒸汽锅炉，所述换热机构包括外框、换热扁管、换热翅片、蒸汽换热芯体和集流管、换热风扇，换热风扇安装在外框前方，换热风扇驱动室内冷空气强制通过换热翅片外表面并被加热，外框内安装多块换热扁管，相邻两块换热扁管之间相隔开用于安装换热翅片，换热翅片有多块呈波浪形排列，蒸汽换热芯体安装在换热翅片中部，蒸汽在真空条件下沿蒸汽出口管进入蒸汽换热芯体，热蒸汽将热量传递给换热芯体管壁并传导给换热翅片，室内冷空气通过换热翅片不断被加热升温，外框左右两端安装集流管，集流管用于收集换热后形成的冷凝液体，所述换热扁管两端通过钎焊连接集流管，换热扁管与左右集流管呈“之”字形排列结构，换热扁管倾斜与水平夹角≤5°便于冷凝液体进入集流管，集流管低端连通液体回流管，所述蒸汽换热芯体的内腔体几何形状为多层级回转，换热扁管设有多个等距离排列的空腔，空腔内设有微型翅状凸点，热蒸汽经多层级回转及不断与换热扁管的微型翅状凸点碰撞，快速相变为液态工质。
2.根据权利要求1所述的一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，其特征在于：所述换热扁管、换热翅片、蒸汽换热芯体采用铝合金材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，其特征在于：所述蒸汽锅炉由厚壁高强防腐的铝合金材料制成，蒸汽锅炉的几何形状为上、下两端均为半球腔体而中间为圆柱状腔体，电加热板安装于圆柱状腔体中。
4.根据权利要求1所述的一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，其特征在于：还包括检测回流冷凝液体温度的回流温度传感器、实时检测室内空气温度的室温测试仪、检测换热风扇出风处温度的出风温度传感器、控制电加热板发热功率的电源控制器，回流温度传感器将检测到的回流冷凝液体温度数值输送到电源控制器，室温测试仪将实时检测到的室内空气温度数值输送到电源控制器，出风温度传感器将检测到的换热风扇出风处温度输送到电源控制器，电源控制器根据接收到的温度数据控制调整电加热板发热功率大小。
5.根据权利要求4所述的一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，其特征在于：还包括远程控制电源控制器的遥控器。
6.根据权利要求1所述的一种液、汽真空循环可快速加热的供暖装置，其特征在于：所述电加热板为陶瓷电加热板。
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