CN114838400A - 一种发热墙板温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发热墙板温度控制系统，包括发热墙板组件和电源组件，所述的发热墙板组件包括发热膜阵列以及分别设置于发热膜阵列两侧的墙板面层，所述的发热膜阵列由多个发热膜单元按设定规则排列而成，所述的发热膜单元包括电极板、半导体发热层和封装层，所述的电源组件包括相互连接的供电电源和控制器，所述的供电电源分别与各发热膜单元的电极板连接，所述的控制器控制供电电源以不同的平均功率为各发热膜单元供电，使发热膜阵列沿纵向方向由低至高温度逐渐降低，与现有技术相比，本发明具有采暖效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及室内发热墙板采暖领域，尤其是涉及一种发热墙板温度控制系统。
背景技术
采暖装置是为了维持室内所需要的温度，向室内供给相应的热量的装置。采暖装置主要包括地暖及墙暖，墙暖可以通过在墙面安装发热墙板的方式，以墙面作为辐射面，释放温和的辐射热，从而达到温暖房间的效果。
室内人员活动多处于发热墙板中下部位置，而发热墙板在使用过程中，温度容易向顶部扩散，造成热量朝顶部散失，发热难以均匀，导致采暖效率低并使人体感觉不舒适，因此亟需一种能够合理控制发热墙板温度，防止热量朝顶部散失，提高人体取暖舒适度的发热墙板温度控制系统。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种发热墙板温度控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种发热墙板温度控制系统，包括发热墙板组件和电源组件，所述的发热墙板组件包括发热膜阵列以及分别设置于发热膜阵列两侧的墙板面层，所述的发热膜阵列由多个发热膜单元按设定规则排列而成，所述的发热膜单元包括电极板、半导体发热层和封装层，所述的电源组件包括相互连接的供电电源和控制器，所述的供电电源分别与各发热膜单元的电极板连接，所述的控制器控制供电电源以不同的平均功率为各发热膜单元供电，使发热膜阵列沿纵向方向由低至高温度逐渐降低。
进一步地，所述的发热膜阵列由四个发热膜单元从底部到顶部排列而成，依次为第一发热膜单元、第二发热膜单元、第三发热膜单元和第四发热膜单元，所述的第一发热膜单元设置于发热墙板底部0～30％的区域内，所述的第二发热膜单元设置于发热墙板底部30～60％的区域内，所述的第三发热膜单元设置于发热墙板底部60～80％的区域内，所述的第三发热膜单元设置于发热墙板底部80～100％的区域内，所述的供电电源在纵向方向上由低至高对各发热膜单元的输出功率密度逐步降低。
更进一步地，所述的控制器控制供电电源以不同的平均功率为各发热膜单元供电具体为：
供电电源对各发热膜单元的基数输出功率密度范围为200-2000W/平米，所述的控制器控制供电电源对第一发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的100％，控制供电电源对第二发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的80％，控制供电电源对第三发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的60％，控制供电电源对第四发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的40％。
进一步地，该温度控制系统还包括与控制器连接的温度传感器，所述的温度传感器设置多个且与发热膜单元一一对应，分别设置于各发热膜单元与墙板面层之间。
更进一步地，所述的控制器控制供电电源以不同的平均功率为各发热膜单元供电具体包括以下步骤：
S11：控制供电电源对各发热膜单元以额定功率供电；
S12：获取各发热膜单元对应温度传感器检测到的温度，判断各温度传感器检测到的温度是否高于对应发热膜单元的第一设定阈值，若是，则控制供电电源停止对该发热膜单元的供电，否则控制供电电源继续以额定功率供电；
S13：各温度传感器检测到的温度是否低于对应发热膜单元的第二设定阈值，若是，则控制供电电源重新开始对该发热膜单元以额定功率供电，否则控制供电电源保持停止供电；
S14：重复步骤S2-S3，实现供电电源对各发热膜单元供电功率的控制。
更进一步优选地，所述的第一发热膜单元的第一设定阈值为60℃，第二设定阈值为40℃，所述的第二发热膜单元的第一设定阈值为40℃，第二设定阈值为30℃，所述的第三发热膜单元的第一设定阈值为30℃，第二设定阈值为20℃，所述的第四发热膜单元的第一设定阈值为20℃，第二设定阈值为10℃。
进一步优选地，所述的温度传感器采用NTC温度传感器，设置于各发热膜单元的中心位置。
进一步地，所述的电极板设置于半导体发热层的两侧，所述的半导体发热层的发热材质为金属氧化物半导体制热材料。
更进一步地，所述的控制器控制供电电源以不同的平均功率为各发热膜单元供电具体包括以下步骤：
S21：控制供电电源对各发热膜单元以额定功率供电；
S22：获取各发热膜单元对应温度传感器检测到的温度，判断各温度传感器检测到的温度是否达到对应发热膜单元的设定温度值，若是，则控制供电电源以设定输出比例对该发热膜单元供电，并执行步骤S23，否则控制供电电源继续以额定功率供电；
S23：获取各发热膜单元对应温度传感器检测到的温度，判断各温度传感器检测到的温度是否高于对应发热膜单元的第一设定阈值，若是，则控制供电电源停止对该发热膜单元的供电，否则控制供电电源继续以设定输出比例供电；
S24：获取各温度传感器检测到的温度是否低于对应发热膜单元的第二设定阈值，若是，则控制供电电源重新开始对该发热膜单元以额定功率供电，否则控制供电电源继续以设定输出比例供电；
S25：重复步骤S23-S24，实现供电电源对各发热膜单元供电功率的控制。
其中，第一发热膜单元的设定温度值为50℃，设定输出比例为100％，第二发热膜单元的设定温度值为35℃，设定输出比例为80％，第三发热膜单元的设定温度值为25℃，设定输出比例为60％，第四发热膜单元的设定温度值为15℃，设定输出比例为40％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明通过设置发热膜阵列，由多个发热膜单元排列而成，并通过控制器控制供电电源对各发热膜单元的平均输出功率，发热膜单元由底部到顶部依次排列，控制供电电源平均输出功率由底部到顶部逐渐减小，实现了底部温度高，顶部温度低，沿纵向方向向上逐步减小，解决了人体感觉不舒服及热量朝顶部散失的问题，提高采暖取暖效率；
2)本发明对供电电源平均输出功率的控制可通过三种方式实现，第一种通过控制供电电源对不同发热膜单元的输出功率比例，可以直接实现各发热膜单元的温度由底部到顶部逐渐减小，简单方便，且通过控制输出功率密度，可以适合不同尺寸的发热墙板；第二种通过设置温度传感器和控制供电电源供电时间，可以根据当前温度反馈对各发热膜单元的温度进行控制，控制精度高具有实时性，且结构简单；第三种结合前面两种方式，通过温度反馈、时间控制和功率输出比例控制共同控制，温度控制稳定，不易受外部环境影响，控制精度高具有实时性，且无需频繁对供电电源进行断电和通电。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
图2为图1中A部的放大图；
图3为本发明实施例2中控制方法的流程示意图；
图4为本发明实施例3中控制方法的流程示意图。
其中，1、发热膜阵列，11、发热膜单元，111、电极板，112、半导体发热层，113、封装层，2、墙板面层，3、供电电源，4、控制器，5、温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示，本发明提供一种发热墙板温度控制系统，包括发热墙板组件和电源组件，发热墙板组件包括发热膜阵列1以及分别设置于发热膜阵列1两侧的墙板面层2，发热膜阵列1由多个发热膜单元11按设定规则排列而成，发热膜单元11包括电极板111、半导体发热层112和封装层113，电源组件包括相互连接的供电电源3和控制器4，供电电源3分别与各发热膜单元11的电极板111连接，控制器4控制供电电源3以不同的平均功率为各发热膜单元11供电，使发热膜阵列1沿纵向方向由低至高温度逐渐降低。
其中，发热膜阵列1由四个发热膜单元11从底部到顶部排列而成，依次为第一发热膜单元、第二发热膜单元、第三发热膜单元和第四发热膜单元，第一发热膜单元设置于发热墙板底部0～30％的区域内，第二发热膜单元设置于发热墙板底部30～60％的区域内，第三发热膜单元设置于发热墙板底部60～80％的区域内，第三发热膜单元设置于发热墙板底部80～100％的区域内。第一发热膜单元主要位于人体下半身的范围内，第二发热膜单元主要位于人体上半身范围内，第三发热膜单元主要位于人体头部和头顶以上的范围，第四发热膜单元则是房间顶部范围。从下至上设置四个发热膜单元，每个发热膜单元之间相互独立，获得供电电源不同的平均输出功率，且供电电源在纵向方向上由低至高对各发热膜单元的输出功率密度逐步降低，使四个发热莫单元分别保持在不同的温度范围内，实现底部温度高，顶部温度低，沿纵向方向向上逐步减小，解决了人体感觉不舒服及热量朝顶部散失的问题，其中纵向方向指从墙面底部至顶部的方向。
本实施例中，控制器4通过功率输出比例控制来实现控制供电电源3以不同的平均功率为各发热膜单元11供电，具体为：
供电电源3对各发热膜单元的基数输出功率密度范围为200-2000W/平米，所述的控制器4控制供电电源3对第一发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的100％，控制供电电源3对第二发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的80％，控制供电电源3对第三发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的60％，控制供电电源3对第四发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的40％。输出功率密度是输出功率与对应发热膜单元面积的比值，根据实际发热膜单元的面积，利用输出功率密度可以计算得到各发热膜单元所需供电电源的输出功率大小，按照以上输出功率进行输出，可以使第一发热膜单元的温度保持在40-60℃，第二发热膜单元的温度保持在30-40℃，第三发热膜单元的温度保持在20-30℃，第四发热膜单元的温度保持在10-20℃。
本发明采用的电热膜单元11中半导体发热层112为纳米级半导体发热薄膜，以磁控溅射法溅射于封装层113表面，其厚度为50-800纳米，发热材质为金属氧化物半导体制热材料，如氧化铟锡、氧化锡锑、氧化锌镓、氧化铟镓锌、氧化锌锡和铟锌氧化物中的一种或者多种，半导体发热层。在保证发热量的基础上，半导体发热层112膜层较薄、发热均匀，易于设置在发热装置内部。电极板111设置于半导体发热层112的两侧，其通过银胶与半导体发热层112连接，银胶具有粘接强度高，导电性优、电阻低、耐高温的优点，从而使得半导体发热层2与电极层3之间的接触电阻较小，达到更优的导电效果。封装层113采用柔性PET制成。
实施例2
如图1-图3所示，本实施例中，通过各发热膜单元11的温度反馈和控制通电时长来实现控制供电电源3以不同的平均功率为各发热膜单元11供电，此时本发明的温度控制系统还包括与控制器4连接的温度传感器5，温度传感器5设置多个且与发热膜单元11一一对应，分别设置于各发热膜单元11与墙板面层2之间，其他与实施例1相同。
控制步骤具体包括：
S11：控制供电电源3对各发热膜单元11以额定功率供电；
S12：获取各发热膜单元11对应温度传感器5检测到的温度，判断各温度传感器5检测到的温度是否高于对应发热膜单元11的第一设定阈值，若是，则控制供电电源3停止对该发热膜单元11的供电，否则控制供电电源3继续以额定功率供电；
S13：各温度传感器5检测到的温度是否低于对应发热膜单元11的第二设定阈值，若是，则控制供电电源3重新开始对该发热膜单元11以额定功率供电，否则控制供电电源3保持停止供电；
S14：重复步骤S12-S13，实现供电电源3对各发热膜单元11供电功率的控制。
其中，第一发热膜单元的第一设定阈值为60℃，第二设定阈值为40℃，第二发热膜单元的第一设定阈值为40℃，第二设定阈值为30℃，第三发热膜单元的第一设定阈值为30℃，第二设定阈值为20℃，第四发热膜单元的第一设定阈值为20℃，第二设定阈值为10℃。温度传感器5采用NTC温度传感器，设置于各发热膜单元11的中心位置。
其中，额定功率根据发热膜单元11的面积决定，本实施例中，设定额定功率密度为200-2000W/平米。
实施例3
本实施例中，通过温度反馈、时间控制和功率输出比例控制来实现控制供电电源3以不同的平均功率为各发热膜单元11供电。
控制步骤具体包括：
S21：控制供电电源3对各发热膜单元11以额定功率供电；
S22：获取各发热膜单元11对应温度传感器5检测到的温度，判断各温度传感器5检测到的温度是否达到对应发热膜单元11的设定温度值，若是，则控制供电电源3以设定输出比例对该发热膜单元11供电，并执行步骤S23，否则控制供电电源3继续以额定功率供电；
S23：获取各发热膜单元11对应温度传感器5检测到的温度，判断各温度传感器5检测到的温度是否高于对应发热膜单元11的第一设定阈值，若是，则控制供电电源3停止对该发热膜单元11的供电，否则控制供电电源3继续以设定输出比例供电；
S24：获取各温度传感器5检测到的温度是否低于对应发热膜单元11的第二设定阈值，若是，则控制供电电源3重新开始对该发热膜单元11以额定功率供电，否则控制供电电源3继续以设定输出比例供电；
S25：重复步骤S23-S24，实现供电电源3对各发热膜单元11供电功率的控制。
其中，第一发热膜单元的设定温度值为50℃，设定输出比例为100％，第二发热膜单元的设定温度值为35℃，设定输出比例为80％，第三发热膜单元的设定温度值为25℃，设定输出比例为60％，第四发热膜单元的设定温度值为15℃，设定输出比例为40％，其余实施例2相同。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，包括发热墙板组件和电源组件，所述的发热墙板组件包括发热膜阵列(1)以及分别设置于发热膜阵列(1)两侧的墙板面层(2)，所述的发热膜阵列(1)由多个发热膜单元(11)按设定规则排列而成，所述的发热膜单元(11)包括电极板(111)、半导体发热层(112)和封装层(113)，所述的电源组件包括相互连接的供电电源(3)和控制器(4)，所述的供电电源(3)分别与各发热膜单元(11)的电极板(111)连接，所述的控制器(4)控制供电电源(3)以不同的平均功率为各发热膜单元(11)供电，使发热膜阵列(1)沿纵向方向由低至高温度逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的发热膜阵列(1)由四个发热膜单元(11)从底部到顶部排列而成，依次为第一发热膜单元、第二发热膜单元、第三发热膜单元和第四发热膜单元，所述的第一发热膜单元设置于发热墙板底部0～30％的区域内，所述的第二发热膜单元设置于发热墙板底部30～60％的区域内，所述的第三发热膜单元设置于发热墙板底部60～80％的区域内，所述的第三发热膜单元设置于发热墙板底部80～100％的区域内，所述的供电电源(3)在纵向方向上由低至高对各发热膜单元的输出功率密度逐步降低。
3.根据权利要求2所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的控制器(4)控制供电电源(3)以不同的平均功率为各发热膜单元(11)供电具体为：
供电电源(3)对各发热膜单元的基数输出功率密度范围为200-2000W/平米，所述的控制器(4)控制供电电源(3)对第一发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的100％，控制供电电源(3)对第二发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的80％，控制供电电源(3)对第三发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的60％，控制供电电源(3)对第四发热膜单元的输出功率密度为基数输出功率密度的40％。
4.根据权利要求2所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，该温度控制系统还包括与控制器(4)连接的温度传感器(5)，所述的温度传感器(5)设置多个且与发热膜单元(11)一一对应，分别设置于各发热膜单元(11)与墙板面层(2)之间。
5.根据权利要求4所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的控制器(4)控制供电电源(3)以不同的平均功率为各发热膜单元(11)供电具体包括以下步骤：
S11：控制供电电源(3)对各发热膜单元(11)以额定功率供电；
S12：获取各发热膜单元(11)对应温度传感器(5)检测到的温度，判断各温度传感器(5)检测到的温度是否高于对应发热膜单元(11)的第一设定阈值，若是，则控制供电电源(3)停止对该发热膜单元(11)的供电，否则控制供电电源(3)继续以额定功率供电；
S13：各温度传感器(5)检测到的温度是否低于对应发热膜单元(11)的第二设定阈值，若是，则控制供电电源(3)重新开始对该发热膜单元(11)以额定功率供电，否则控制供电电源(3)保持停止供电；
S14：重复步骤S12-S13，实现供电电源(3)对各发热膜单元(11)供电功率的控制。
6.根据权利要求5所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的第一发热膜单元的第一设定阈值为60℃，第二设定阈值为40℃，所述的第二发热膜单元的第一设定阈值为40℃，第二设定阈值为30℃，所述的第三发热膜单元的第一设定阈值为30℃，第二设定阈值为20℃，所述的第四发热膜单元的第一设定阈值为20℃，第二设定阈值为10℃。
7.根据权利要求4所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的控制器(4)控制供电电源(3)以不同的平均功率为各发热膜单元(11)供电具体包括以下步骤：
S21：控制供电电源(3)对各发热膜单元(11)以额定功率供电；
S22：获取各发热膜单元(11)对应温度传感器(5)检测到的温度，判断各温度传感器(5)检测到的温度是否达到对应发热膜单元(11)的设定温度值，若是，则控制供电电源(3)以设定输出比例对该发热膜单元(11)供电，并执行步骤S23，否则控制供电电源(3)继续以额定功率供电；
S23：获取各发热膜单元(11)对应温度传感器(5)检测到的温度，判断各温度传感器(5)检测到的温度是否高于对应发热膜单元(11)的第一设定阈值，若是，则控制供电电源(3)停止对该发热膜单元(11)的供电，否则控制供电电源(3)继续以设定输出比例供电；
S24：获取各温度传感器(5)检测到的温度是否低于对应发热膜单元(11)的第二设定阈值，若是，则控制供电电源(3)重新开始对该发热膜单元(11)以额定功率供电，否则控制供电电源3继续以设定输出比例供电；
S25：重复步骤S23-S24，实现供电电源(3)对各发热膜单元(11)供电功率的控制。
8.根据权利要求7所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的第一发热膜单元的设定温度值为50℃，设定输出比例为100％，所述的第二发热膜单元的设定温度值为35℃，设定输出比例为80％，所述的第三发热膜单元的设定温度值为25℃，设定输出比例为60％，所述的第四发热膜单元的设定温度值为15℃，设定输出比例为40％。
9.根据权利要求4所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的温度传感器(5)采用NTC温度传感器，设置于各发热膜单元(11)的中心位置。
10.根据权利要求1所述的一种发热墙板温度控制系统，其特征在于，所述的电极板(111)设置于半导体发热层(112)的两侧，所述的半导体发热层(112)的发热材质为金属氧化物半导体制热材料。
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