CN113877651A - 一种模拟地面辐射供暖的电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，包括可拆卸连接的若干组加热模块组件，每组加热模块组件包括若干组通过电加热的地热模块，地热模块包括壳体，壳体内部固定设置有电热膜和保温层，电热膜设置在保温层上部；本发明直接电控温效率高，响应速度快，多组独立控温设计，可以很大程度上避免加热模块内产生温度梯度差，提高整体温度的一致性和均匀性；而且装置整体安装拆卸方便，只需要断开电源和信号线就可以移除设备，模块化设计容易扩展，可以方便的增加模块数量。

Description

一种模拟地面辐射供暖的电加热装置

技术领域

本发明涉及地热技术领域，特别是涉及一种模拟地面辐射供暖的电加热装置。

背景技术

现有的环境舱(气候箱)是人为设计建造一个能模拟室内真实空间环境，并能通过相关技术手段控制其温度、湿度、气流速度、换气次数等环境因素，具有一定体积的测试设备。在室内装饰装修材料释放甲醛检测方面能够最大程度的反应其向周围环境释放甲醛的特性，因此环境舱(气候箱)法是检测人造板及其制品释放甲醛最权威的一种方法。但现有的国家标准、美国标准、欧洲标准及国际标准中采用的环境舱(气候箱)法都只适用于常温状态下甲醛释放量检测，而地采暖环境下，木质地板是在一个加热的环境下使用，使用环境温度升高会加速木质地板内甲醛释放，还会促进胶黏剂分解释放更多的甲醛；现有的检测方法并不适用于地采暖环境下木质地板甲醛释放量检测；

现有的地面辐射供暖装置以水为热媒，管道连接口、球阀较多，如果装置密闭性不好很容易导致环境舱内相对湿度失控，同时加热板共三层，影响环境舱内气流正常流通，亟需一种模拟地面辐射供暖的电加热装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，以解决上述现有技术存在的问题，使其能够安装在环境舱(气候箱)内，与环境舱(气候箱)内地面结合为模拟地采暖环境的地采暖环境模拟舱，使得每块地热模块可以任意组合，使用时可以根据实际需要开启相应的模块数量，实现灵活的调节。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，包括可拆卸连接的若干组加热模块组件，每组所述加热模块组件包括若干组通过电加热的地热模块，所述地热模块包括壳体，所述壳体内部固定设置有电热膜和保温层，所述电热膜设置在所述保温层上部；本装置通过电控地热模块进行温控，不仅实现好了模块化，便于根据不同的室内布局进行选择性的铺设，而且结构简单，部件少，可靠性高，没有水循环装置，没有管路、阀门等连接件，不会发生漏水，内部残余空气等故障，也能够快速的实现升温降温，实现灵活的控制温度，提高试验的准确性。

优选的，所述壳体为空心长方体，所述电热膜固设在所述保温层与所述壳体的内壁上方之间，所述电热膜上固定连接有第一温度传感器；地热模块的规格为0.96×0.96m，厚度为50mm，功率400W，发热体为石墨烯碳纤维电热膜，加热效率好，响应快；而且在底部保温材质采用XPS挤塑保温板，能够使热量单向传导，导线采用耐高温硅胶电缆；温度传感器为贴片式的温度传感器，能够实时测量温度，每组地热模块均有独立的控制系统，便于实时调控组地热模块的发热量，使得模拟实验所得数据更加真实，所得结果更加贴近现实生活。

优选的，所述壳体的下方固定设置有用于单向导热的盖板(5)，所述盖板与所述壳体的底面相适配。

所述壳体为不锈钢材质；所述电热膜为石墨烯碳纤维材质；外壳高效导热的同时，能够起到良好的支撑效果，提升地热模块的稳定性，电热膜采用石墨烯碳纤维材质，不仅加热效果好，而且结实耐用。

优选的，所述地热模块组件安装在环境舱内，所述环境舱内的下部沿竖直方向分为地面层和架空层；所述地面层铺设有与所述环境舱内的地面固定连接的若干组所述加热模块组件，所述架空层位于所述地面层的正上方，所述架空层铺设有若干组与所述地面层滑动连接的地热模块；所述墙壁内部填充有保温材料；地热模块为一个个独立的模块，可以灵活组合，在高度方向设置有两层，地面层和架空层总共15块地热模块，地面层共铺设三组加热模块组件，共9个地热模块，架空层设置在室内墙壁的左右两侧，每侧3块，共6块，距离地面高度0.7m，架空层能增加可试验的面积，能够用于大承载率测试；保温材料有利于室内保温，间接的节省了电力，也有效减轻装置持续加热的压力。

优选的，所述架空层包括移动支架以及与移动支架固定连接的地热模块，所述移动支架包括用于固定地热模块的固定座，所述固定座远离所述地热模块的一端固定设置有支腿，所述支腿固定连接有万向轮，所述万向轮与所述地面层的加热模块组件相接触；架空层采用移动支架，移动层可拆卸，有万向轮便于任意移动，提高地热模块的灵活性。

优选的，所述加热模块组件连接有温度控制系统，所述壳体的外侧固定设置有用于测控室内温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述温度控制系统电性连接，第二温度传感器用于监测室内温度，实时将室内的温度发送到温控器，便于操作人员及时对温度进行调控，而且每个地热模块上均单独设置有一组第二温度传感器，能够有效地控制室内局部区域的温度。

优选的，所述温度控制系统包括温控器，所述温控器电性连接有加热控制线和温度信号线，所述加热控制线远离所述温控器的一端与电热膜电性连接，所述温度信号线远离所述温控器的一端均与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电性连接；温度信号线和加热控制线均采用面高温硅橡胶电缆，防止温度过高对线体产生过大的影响能够有效地提高装置的实用性和安全性。

优选的，所述加热模块组件包括不少于两组的地热模块，所述地面层的相邻加热模块组件之间开设有空档，同一所述加热模块组件内部的地热模块固定连接；所述架空层的地热模块安装在所述室内的两侧，每相邻两组地热模块之间设置有空档，空档用于走线，导线布置在空档内部，避免因为挤压或者高温导致导线出现断裂的情况，而且导线整齐的分布在室内，便于操作人员后期进行检测和维修。

本发明公开了以下技术效果：

(1)本发明针对现有的模拟地面辐射供暖装置的技术缺点：以水为热媒，管道连接口、球阀较多，如果密闭性不好很容易导致室内相对温度失控，同时加热板共三层，影响室内气体正常，本发明将加热方式改为电加热，改善了现有技术中影响室内相对湿度的问题，同时将加热板置于室内地面上，结构简化为两层，减少对气流的影响，有利于在室内模拟地采暖环境，将地板等人造板制品加装有地面辐射供暖装置的室内，有利于更为准确的量化地采暖环境下地板等人造板制品的甲醛释放量；

(2)本发明采用模块化方式，不仅布局灵活、扩展简单，而且具有极高的可靠性，并且后期的维护方便；电热效率高，升温速度快，稳定时间短，结构简单体积小，杜绝了传统加热装置的漏水隐患；采用大面积红外辐射电热膜，发热面积大，均匀性好，能量转换效率高；地热模块内部的电加热膜下面部分用隔热材料进行绝热处理，让热量单向传输，提高了能量的利用率和系统的控制效率；

(3)本发明主要分成五个地热模块组件，地热的工作面积可以按照5倍率调节，通过控制开启单元的数量，实现负荷的动态调节；

(4)本发明不仅拆卸维护方便，而且每个模块断开电缆连接后就可以取下来，维护维修方便，架空层的支架有脚轮，便于架空层在室内移除或者移动位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明地热模块内部结构示意图；

图2为本发明单个地热模块机构示意图；

图3为本发明地热模块控制图；

图4为本发明地热模块地面层俯视图；

图5为本发明地热模块架空层俯视图；

图6为本发明地热模块触点示意图；

其中：1、壳体；2、电热膜；3、第一温度传感器；4、保温层；5、盖板；7、温控器；8、万向轮；9、支腿；10、加热控制线；11、温度信号线；12、地面层；13、架空层；14、空档；15、移动支架；16、地热模块；17、第二温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图1-5，本实施例提供一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，室内可拆卸连接有若干组通过电加热的加热模块组件，每组加热模块组件包括若干组地热模块16；室内外部设置有温度控制系统，温度控制系统与每组地热模块16均电性连接，室内的墙壁内部填充有保温材料。

本发明通过电加热的方式来模拟地采暖，通过加装在环境舱内实现检测室装修材料释放甲醛的目的，传统的由循环水加热的方法不仅装置复杂，而且不容易操控；本发明通过电加热的方式，实现了高效控温，实时检测；通过多组单独设置的地热模块16，既可以实现对室内整体加热升温，也可以通过调节单独的模块实现室内局部的升降温，提高试验装置的灵活性；而且直接使用电加热，不仅装置整体机构简单，只需要若干组地热模块16即可，杜绝了传统水循环加热结构的复杂，使用时需要大量铺设管道的情况。地热模拟设备安装在室内地面位置，采用多组电热模块组合而成；为室内提供洁净的空间，控制室内的温度、湿度、风速、相对压力、换气率等指标模拟出室内环境。地热模块16每组有独立的温度传感器3、电热膜2、温度控制器，可以独立运行控制，温度可以在一定的范围内自由设定，可以模拟出多种负荷下的各种工况。

地热模块16包括壳体1，壳体1为空心长方体，壳体1内部设置有保温层4，保温层4与壳体1的上侧壁之间设置有电热膜2，电热膜2上固定设置有第一温度传感器3，第一温度传感器3通过导线与温度控制系统电性连接；温度控制系统包括温控器7，温控器7电性连接有加热控制线10和温度信号线11，加热控制线10远离温控器7的一端与电热膜2电性连接，温度信号线11远离温控器7的一端均与第一温度传感器3和第二温度传感器17电性连接；壳体1的下方固定设置有盖板5，盖板5与壳体1的底面相适配；壳体1的外侧固定设置有用于测控室内部温度的第二温度传感器17，第二温度传感器17与温度控制系统电性连接；壳体1为不锈钢材质；电热膜2为石墨烯碳纤维材质。

温度控制系统采用自动控温的模块，使得地热的温度范围可自由设定，盖板5在增强壳体1强度的情况下，还可以保证电热膜2产生的温度不会从盖板5处流失，有效地为保温层4积蓄了大量的热量，减轻了地热模块16电加热的压力，有利于实现节能减排的效果，采用不锈钢的内表面贴合红外辐射电加热膜，膜的表面贴合保温材料，在电热膜2和钢板之间设有贴片温度传感器，实时反馈温度信号。电热膜2通电以后，将热量传导到不锈钢表面，电热膜2的另一面为保温材料，可以阻挡热量流失，使热量单向传导，提高能源利用率，配合电热反应灵敏的特点，实现温度快速灵敏的控制。网格化、模块化特点，将电热模拟装置制成一个个独立的标准模块，然后拼合成需要的面积和组合，每个模组可以自行控制。可以实现地热面积自由组合，地热温度自由组合，结合自动控制程序，还可以丝线温度定时开关升降功能。独立、组合控制方式，每组地热模块16有独立的控制线路和仪表，可以独立运行，也可以组合平行运行，温度分别各自设定，可以定时开关机，定时设定温度变化等。

室内沿地面竖直方向分为地面层12和架空层13，地面层12铺设有与地面固定连接的若干组加热模块组件，架空层13位于地面层12的正上方，架空层13铺设有若干组与地面层12滑动连接的地热模块16；架空层13包括移动支架15以及与移动支架15固定连接的地热模块16，移动支架15包括用于固定地热模块16的固定座，固定座远离地热模块16的一端固定设置有支腿9，支腿9固定连接有万向轮8，万向轮8与地面层12的加热模块组件相接触；加热模块组件包括不少于两组的地热模块16，地面层12的相邻加热模块组件之间开设有空档14，同一加热模块组件内部的地热模块16固定连接；架空层13的地热模块16安装在室内的两侧，每相邻两组地热模块16之间设置有空档14；用来走电缆、信号线等，空档14之间加盖不锈钢板，避免集纳异物。地热模块16为一个个独立的模块，可以灵活组合，在高度方向设置有两层，地面层12和架空层13总共15块地热模块16，地面层12共铺设三组加热模块组件，共9个地热模块16，架空层13设置在室内进门的左右两侧，每侧3块，共6块，距离地面高度0.7m，架空层13能增加可试验的面积，能够用于大承载率测试；架空层13采用移动支架15，移动层可拆卸，有万向轮8便于任意移动，提高地热模块16的灵活性。

工作过程：首先安装地面层12的加热模块组件(以三组为例)，地面层12上铺设有三组加热模块组件，每组加热模块组件由三组地热模块组成，三组单独设置的地热模块16彼此紧靠布置，在相邻两组加热模块组件之间留有空档14，每组地热模块16与室外温控器7连接的导线军铺设在空档14中，将导线铺设好后，空档14上加盖有与空档14上相适配的不锈钢条；当地面层12的地热模块16铺设好后，将第二层的地热模块16通过移动支架15推入到室内部的架空层13上，布置在室内进门的左右两侧，每侧3块，共6块，架空层13距离地面高度0.7m，全部安装完毕后，通过温控器7控制电热膜2对地热模块16进行升温，控制室内温度保持在65℃左右，通过每组地热模块16安装的温度传感器，实时测量温度。

实施例二：本实施例提供一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，本实施例与实施例一的区别：温度控制系统中，地热模块16温度控制系统与温度控制系统相互独立设置，但是地热模块16温度控制系统与温度控制系统均连接在同一温控器7上，便于操控；而且室内采用大功率的制冷压缩机组来平衡地热热量对箱体温度控制的影响；温度控制系统还包括触摸屏、PLC控制器，温控器7，中间继电器，固态继电器、接触器和温度传感器，上述仪表均带你性连接，实现自由控制设定温度范围，减少控制温度时所需要的操作，提高装置的实用性和操作步骤的简化。

实施例三：参照图6，本实施例提供一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，本实施例与实施例一的区别：

地面层的每组地热模块均与地面卡接，地面开设有卡槽，地热模块上固定连接有卡块，安装时，只需将地热模块与室内地面的卡槽对齐按压即可；而且每块地热模块之间设置两个触点，每组加热模块组件之间相邻的两组地热模块可以通过触点电性连接，安装时，相邻两组地热模块之间的触点相对应，两组地热模块通过触点相互并联或者串联，最边缘的地热模块的触点电性连接有加热控制线和温度信号线；每组加热模块组件使用同一组线路连接温控器，温控器可以按照加热模块组件控制升降温；不仅简化了线路，而且能够实现室内局部的统一控温。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，而不是指示或暗示所指的装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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：包括可拆卸连接的若干组加热模块组件，每组所述加热模块组件包括若干组通过电加热的地热模块(16)，所述地热模块(16)包括壳体(1)，所述壳体(1)内部固定设置有电热膜(2)和保温层(4)，所述电热膜(2)设置在所述保温层(4)上部。

2.根据权利要求1所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述壳体(1)为空心长方体，所述电热膜(2)固设在所述保温层(4)与所述壳体(1)的内壁上方之间，所述电热膜(2)上固定连接有第一温度传感器(3)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述壳体(1)的下方固定设置有用于单向导热的盖板(5)，所述盖板(5)与所述壳体(1)的底面相适配。

4.根据权利要求2所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述壳体(1)为不锈钢材质；所述电热膜(2)为石墨烯碳纤维材质。

5.根据权利要求1所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述地热模块组件安装在室内，所述室内的地面沿竖直方向分为地面层(12)和架空层(13)；所述地面层(12)铺设有与所述室内的地面固定连接的若干组所述加热模块组件，所述架空层(13)位于所述地面层(12)的正上方，所述架空层(13)铺设有若干组与所述地面层(12)滑动连接的地热模块(16)；所述墙壁内部填充有保温材料。

6.根据权利要求5所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述架空层(13)包括移动支架(15)，所述移动支架(15)包括用于固定地热模块(16)的固定座，所述固定座远离所述地热模块(16)的一端固定设置有支腿(9)，所述支腿(9)固定连接有万向轮(8)，所述万向轮(8)与所述地面层(12)相接触。

7.根据权利要求5所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述加热模块组件连接有温度控制系统，所述壳体(1)的外侧固定设置有用于测控室内温度的第二温度传感器(17)，所述第二温度传感器(17)与所述温度控制系统电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述温度控制系统包括温控器(7)，所述温控器(7)电性连接有加热控制线(10)和温度信号线(11)，所述加热控制线(10)远离所述温控器(7)的一端与电热膜(2)电性连接，所述温度信号线(11)远离所述温控器(7)的一端与两组温度传感器均电性连接。

9.根据权利要求5所述的一种模拟地面辐射供暖的电加热装置，其特征在于：所述加热模块组件包括不少于两组的地热模块(16)，所述地面层(12)的相邻加热模块组件之间开设有空档(14)，同一所述加热模块组件内部的地热模块(16)固定连接；所述架空层(13)的地热模块(16)安装在所述墙壁的两侧，每相邻两组地热模块(16)之间设置有空档(14)。

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