CN111121144A - 一种带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，包括用于储存液体的蓄热水箱和安装于蓄热水箱的侧壁、用于对液体进行加热的光波管组件，其中，光波管组件包括：光波管；套管，套管内部嵌套有石英玻璃管，石英玻璃管内充有卤族元素气体且设有钨灯丝；和固定座，固定座位于套管的两端，用于将光波管固定在套管的内部而不使光波管与套管直接接触，其中，卤族元素气体为溴甲烷和高纯氮。

Description

一种带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备

技术领域

本发明涉及环境温度调节控制技术领域，尤其涉及一种带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备。

背景技术

带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，主要是指对传统电热锅炉进行适当改进而获得的供暖设备，主要用于环境温度调节控制，它通常包括相互分离的蓄热水箱和加热装置。加热装置抽吸蓄热水箱中的水进行加热并将加热好的水循环回流到蓄热水箱，在蓄热水箱中设置温度传感器，温度传感器与加热装置的电源通过微处理器或控制电路板连锁，可以通过微处理器或控制电路板设置蓄热水箱的温度，当蓄热水箱的温度达到设定温度时，微处理器或控制电路板将加热装置的电源断开。与燃气锅炉相比，光电蓄热式电采暖装置在能源利用方面具有很大的优势。光电蓄热式电采暖设备是以电力为供应能源的供暖设备，其清洁环保能力强大。

目前，我国北方大部分城市冬季供暖过剩，如果广泛采用蓄热式锅炉技术，系统可以根据负荷预测设定不同的供水温度，并通过设定时间和温度系统进行调节。另外，光电蓄热式电采暖装置还能够在用电低谷时段加热电锅炉并予以保温，然后在用电高峰时段单方向输出热量。不难看出，光电蓄热式电采暖装置的供热机制既能够有效降低电锅炉运行所需的费用，还可以在一定程度上对电网的顺利运行起到了削峰填谷的积极作用。

当时间处于用电低谷时，系统根据时间设定自动进入蓄热加热状态，通过温度传感器给系统反馈温度使得蓄热水箱中的水始终保持在某个温度，夜间正常的供暖利用循环泵的间隙运行来完成；当时间处于白天时，系统进入放热状态，光波管停止加热，循环水泵将蓄热水箱中的水从出水口抽取，然后循环到整个循环系统，水通过回水口回到水箱，往复循环。当水箱内水温低于设定值时，系统启动光波管加热。

目前现有的光电蓄热式电采暖装置采用电阻式加热棒进行加热，电加热棒的加热原理是应用了电流的热效应，达到加热的目的。

现有的光电蓄热式电采暖装置具有如下不足：

加热装置和蓄热水箱分开布置导致与一体式设计的电锅炉相比造价成本高，且占用空间较大，加热装置和蓄热水箱的安装较为复杂，人工成本较高，加热装置将介质加热后循环到蓄热水箱过程中存在热量损耗。

蓄热水箱的加热元件一般为电阻式加热管，直接在水中加热，并未做到水电分离，存在漏电等安全隐患，且加热管一旦损坏，更换困难，水箱中的水较多，加热体更换首先要把水箱中的水全部排尽，然后才能进行更换，拆卸不方便，需要泄水维修，费时费力。

传统电锅炉使用时间久了加热棒表面结垢，热量无法散失，制热性能因水垢的堆积逐渐衰减，当加热棒表面的水垢达到一定程度后，电阻丝产生的热量无法散失，导致加热管温度过高出现“炸管”现象。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，其包括用于储存液体的蓄热水箱和安装于蓄热水箱的侧壁、用于对液体进行加热的光波管组件，其中，光波管组件包括：光波管；套管，套管内部嵌套有石英玻璃管，石英玻璃管内充有卤族元素气体且设有钨灯丝；和固定座，固定座位于套管的两端，用于将光波管固定在套管的内部而不使光波管与套管直接接触，其中，卤族元素气体为溴甲烷和高纯氮；设置在箱体内部的换热盘管，所述换热盘管的两端分别连接到出水口和进水口；用于覆盖所述光波管的电器盖，其设置所述侧壁上；所述侧壁上还设置有出水口、进水口和排空口。

优选的，所述侧壁的外部包覆有保温层。

优选的，所述侧壁上设置有液位口，用于显示水箱中的液体的液位。

优选的，所述排空口设置有用于蓄热水箱的空气排空和安全泄压的排空防漏安全机构，所述排空防漏安全机构在蓄热水箱倾倒时能防止从排空口泄露液体。

优选的，所述排空防漏安全机构包括：活塞，在排空口内能气密性滑动；压盖，与蓄热水箱的箱体固定连接，在压盖与活塞之间设置排空弹簧和安全弹簧；初始状态下，排空弹簧将活塞压靠在排空口内侧，在蓄热水箱内部升温时，蓄热水箱内的空气通过箱体排空道和活塞排空道排至排空口外侧，同时蓄热水箱内压力升高将活塞向外侧推直至箱体排空道处在活塞排空道与活塞安全道之间，当蓄热水箱内压力过高时，蓄热水箱内的压力会将活塞继续向外侧推至箱体排空道与活塞安全道相通；在蓄热水箱发生倾斜或倾倒时，蓄热水箱内的液体将活塞推到箱体排空道与活塞安全道不相通状态，用于防止蓄热水箱内液体流出。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备的剖视图，其示出了蓄热水箱的内部结构和加热元件。

图2示出了根据本发明实施例的光波管及其与蓄热水箱之间的布置的示意图。

图3示出了根据本发明实施例的光波管与蓄热水箱的连接的示意图。

图4示出了根据本发明实施例的排空防漏安全机构的局部放大示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图做进一步的解释说明，但实施例并不构成对本发明的限定。

首先参照图1详细描述根据本发明实施例的带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备的具体结构。

如图1所示，本发明的带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备包括用于储存液体200的蓄热水箱100和设置在蓄热水箱100的相对的侧壁、用于对液体进行加热的光波管组件。

具体地，蓄热水箱100用于储存液体。储存的液体例如为水、超导液、导热油等。参照图1，蓄热水箱100通常被构造为立方体，储存容量可以达到例如200L甚至更多。蓄热水箱100主要用于在例如用电低谷时对其中的液体进行加热并保温。因此，蓄热水箱100的侧壁通常具有保温功能或者设置保温层15。在蓄热水箱100内部，水的蓄热温度可达85℃左右，超导液的蓄热温度可达120℃左右。此液体蓄热的方式改变了传统固体蓄热式电加热器储热容易而散热困难的问题，热量更容易释放，同时超导液也解决了冬季防冻问题。

蓄热水箱100包括：侧壁和由侧壁包围的内部空间。如图所示，侧壁包括相对的顶壁和底壁，以及相对的左壁和右壁，由此构成立方体结构。侧壁（具体为左壁和/或右壁）上设置有用于排出液体的出水口3和用于引入液体的进水口4。进一步地，侧壁（具体为左壁和/或右壁）的上方（高于出水口3和进水口4）还设置有排空口1，其用于排出多余空气。进一步地，侧壁（具体为左壁和/或右壁）上还设置有液位口2，用于显示蓄热水箱100中的液体200的液位。进一步地，侧壁（具体为左壁和/或右壁）的下方（低于出水口3和进水口4）还设置有排污口6。进一步地，侧壁的底部（具体为底壁）设置有底座7。进一步地，侧壁（具体为左壁和/或右壁）上还设置有电器盖5、10和14。

继续参照图1，蓄热水箱100的内部空间中设置有对储存的液体进行加热的加热元件。在一个实施例中，该加热元件例如为光波管组件。光波管组件优选地靠近蓄热水箱100的偏下方的位置（具体为左壁和/或右壁的下方）布置。

请参照图2和3，光波管组件包括光波管11、套管12和固定座9。光波管组件可以设置为多个，例如图1中所示的2个。

光波管11为管状器件。光波管11的两端设置有导线，一端的导线用于连接火线，另一端的导线用于连接零线。光波管11主要利用5um-15um不可见光部分，也就是红外线部分的光波。这部分光波渗透力和辐射力都极强，具有显著的温控效应和共振能力，可使液体分子（水分子）产生共振和活化，增强共分子间的结合力，使液体快速升温。这段光波在传播热的过程中损失极小，可以把热能直线辐射到被加热的液体（例如水）中。因为不存在传播界面，光波的辐射使热能在被加热的液体中更有效地利用，使光波增强了热能转换，显著提高了热效率。另外，从光波传导的原理上可知，波长越长，穿透物体的深度就越大，这部分光波不仅能把热能传播到物体的表面，而且还能把热能直接传播到液体的一定深度，可以显著提高加热效率。光辐射加热不同于现有的电阻式加热的最大之处在于：在相同耗电量的情况下，光辐射加热是把全部热能辐射到被加热的介质中，减少了通过介质热传导的过程，热损失少、热效率高。

套管12被布置在蓄热水箱100的内部空间，其周围被液体200包围。套管12的两端穿过侧壁而固定到蓄热水箱上，具体地，套管12的两端通过铜螺母8固定在蓄热水箱上。套管12例如由304不锈钢等耐腐蚀材料制成。套管12的内部嵌套有石英玻璃管，石英玻璃管内充有卤族元素气体且设有钨灯丝。卤族元素气体例如为溴甲烷和高纯氮，其中溴甲烷占90%-95%且高纯氮占5%-10%。

最佳参照图3，套管12的两端连接有固定座9，其用于将光波管11固定在套管12的中间（内部）而不使光波管11与套管12直接接触。固定座9例如可以由耐高温硅橡胶等材料制成。上述光波管的导线穿过固定座9向外延伸。

在光波管11被损坏需要维修或更换的情况下，将电加热器断电，将电器盖5（图1所示，电器盖5用于覆盖固定座9而使光波管与环境隔开）打开，将光波管11两端的导线断开，将固定座9从光波管11上取下，然后将光波管11从套管12中取出。维修好的光波管或新的光波管用固定座9固定好后，插入套管12中，再将光波管两侧的导线与火线端及零线端重新连接好，最后盖上电器盖5。由此可见，本发明的光波管真正实现水电分离，不需要通过泄水来更换光波管。

蓄热水箱100的内部空间中还设置有换热盘管13，所述换热盘管13的两端分别连接到出水口3和进水口4。换热盘管13的加入使得在满足供暖的同时，又能提供生活热水，满足用户的不同需求。

在蓄热水箱100中设置温度传感器，系统可以通过温度传感器获取蓄热水箱的温度，当蓄热水箱100的温度达到设定温度时，系统将加热装置的电源断开。

举例说明本发明带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备的工作模式如下：

当时间处于晚上20点到早上8点期间，系统自动进入蓄热加热状态，光波管将蓄热水箱中的水加热到85℃，到早上8点前始终保持水箱中的水温在80-85℃，夜间正常的供暖利用循环泵的间隙运行来完成，循环管道中的水流经盘管经过盘管的换热作用换取水箱中水的热量来完成供暖，在循环管道回水管装有温度探头用来探测回水管道温度，回水温度大于50℃水泵不转，回水温度低于35℃水泵一直转，35℃到50℃则水泵按转三分钟停七分钟运转。

当时间处于早上8点到晚上20点期间，系统进入放热状态，光波管停止加热，循环水泵将蓄热水箱中的水从出水口抽取，然后循环到整个循环系统，水通过回水口回到水箱，往复循环。水箱内水温低于40℃时，系统启动光波管加热，水温低于50℃时光波管停止加热，回水温度大于50℃水泵不转，回水温度低于35℃水泵一直转，35℃到50℃则水泵按转三分钟停七分钟运转。

蓄热式电采暖炉加热装置与蓄热水箱采用一体式设计，内装载光波管加热装置、盘管，水箱内加热光源的光辐射可被水箱内的水媒全部吸收，热损失少，由此在供热的同时通过水媒实现蓄热储存，电高峰端使用时，将蓄热释放出，缓解峰谷差，降低燃煤污染。

光波管的应用取代传统水箱加热的电阻式加热棒，真正实现水电分离，加热元件损坏无需泄水操作，断电即可更换，省时省力。同时，避免了电阻式加热棒易爆管，制热衰减的问题。

蓄热水箱介质可采用水、超导液、导热油等，不同介质将蓄热温度提高，提高了蓄热能力，降低运行费用。

蓄热水箱内装有换热盘管，在满足供暖的同时，又能提供生活热水，满足用户的不同需求。

光波管外不锈钢管采用免焊接工艺，省时省力，相比于焊接工艺，生产更方便，更容易降低生产成本。

在蓄热水箱100的侧壁（具体为左壁和/或右壁）的上方（高于出水口3和进水口4）设置有排空口1，其用于排出多余的空气；为了能减少蓄热水箱100内液体的蒸发，应当设置机构保证在能够排出多余的空气的同时又能减少蓄热水箱100内的损耗，而且蓄热水箱100在外力碰触下发生倾倒时，蓄热水箱100内的液体容易从排空口1内流出。

为了解决上述技术问题，在排空口1设置排空防漏安全机构；用于蓄热水箱的空气排空和安全泄压，所述排空防漏安全机构在蓄热水箱倾倒时能防止从排空口泄露液体。

参照图4，排空防漏安全机构包括：活塞1a、箱体排空道100a、活塞排空道1a1、活塞安全道1a2、压盖1b、排空弹簧1c和安全弹簧1d。

活塞1a的外形与排空口1的形状相配合，活塞1a在排空口1内能气密性的滑动，一般情况下，排空口1设置成圆孔状，而活塞1a的外形大体为圆柱形，活塞1a的圆周与排空口1的内孔通过动密封圈连接；活塞1a在排空口1内侧的部分为实心的，在活塞1a靠外侧部分从外至内设置有活塞排空道1a1和活塞安全道1a2，活塞排空道1a1和活塞安全道1a2将活塞1a的圆周与活塞1a的外侧连通；压盖1b，与蓄热水箱100的箱体固定连接，在压盖1b与活塞1a之间设置排空弹簧1c和安全弹簧1d；

初始状态下，排空弹簧1c将活塞1a压靠在排空口1的内侧，此时箱体排空道100a和活塞排空道1a1是连通的。

当蓄热水箱100内部开始升温时，蓄热水箱100内的空气通过箱体排空道100a和活塞排空道1a1排至排空口1外侧，同时蓄热水箱内压力升高将活塞1a向外侧推，此时活塞1a压缩排空弹簧1c但还未与安全弹簧1d接触，直至箱体排空道100a处在活塞排空道1a1与活塞安全道1a2之间，此时，蓄热水箱100内部不能通过排空口1与外界连通。

蓄热水箱100内继续升温，活塞1a开始与安全弹簧1d接触。

当蓄热水箱100内由于温度过高使得压力过高时，蓄热水箱100内的压力会将活塞1a继续向外侧推至箱体排空道100a与活塞安全道1a2相通，此时通过活塞安全道1a2泄压。

当泄压后，活塞1a在安全弹簧1d的回弹力作用下向内侧推动，从而使得箱体排空道100a处在活塞排空道1a1与活塞安全道1a2之间。

在蓄热水箱100发生倾斜或倾倒时，蓄热水箱100内的液体将活塞1a推到安全弹簧1d的最大压缩量，使得箱体排空道100a与蓄热水箱无法相通，从而阻止蓄热水箱内液体流出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，其特征在于，包括用于储存液体的蓄热水箱和安装于蓄热水箱的侧壁、用于对液体进行加热的光波管组件，

其中，光波管组件包括：

光波管；

套管，套管内部嵌套有石英玻璃管，石英玻璃管内充有卤族元素气体且设有钨灯丝；和固定座，固定座位于套管的两端，用于将光波管固定在套管的内部而不使光波管与套管直接接触，其中，卤族元素气体为溴甲烷和高纯氮；

设置在箱体内部的换热盘管，所述换热盘管的两端分别连接到出水口和进水口；

用于覆盖所述光波管的电器盖，其设置所述侧壁上；

所述侧壁上还设置有出水口、进水口和排空口。

2.根据权利要求1所述的带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，其特征在于，所述侧壁的外部包覆有保温层。

3.根据权利要求1所述的带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，其特征在于，所述侧壁上设置有液位口，用于显示水箱中的液体的液位。

4.根据权利要求1所述的带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，其特征在于，所述排空口设置有用于蓄热水箱的空气排空和安全泄压的排空防漏安全机构，所述排空防漏安全机构在蓄热水箱倾倒时能防止从排空口泄露液体。

5.根据权利要求4所述的带有温控功能的光电蓄热式电采暖设备，其特征在于，所述排空防漏安全机构包括：

活塞，在排空口内能气密性滑动；

压盖，与蓄热水箱的箱体固定连接，在压盖与活塞之间设置排空弹簧和安全弹簧；

初始状态下，排空弹簧将活塞压靠在排空口内侧，在蓄热水箱内部升温时，蓄热水箱内的空气通过箱体排空道和活塞排空道排至排空口外侧，同时蓄热水箱内压力升高将活塞向外侧推直至箱体排空道处在活塞排空道与活塞安全道之间，当蓄热水箱内压力过高时，蓄热水箱内的压力会将活塞继续向外侧推至箱体排空道与活塞安全道相通；

在蓄热水箱发生倾斜或倾倒时，蓄热水箱内的液体将活塞推到箱体排空道与活塞安全道不相通状态，用于防止蓄热水箱内液体流出。

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