CN117308168B - 一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于地暖装置技术领域，提供了一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置，包括热源设备、控制器、混水装置以及分集水装置，所述分集水装置内设置有供热温度计以及回水温度计，分集水装置与地暖的输出端连通，所述混水装置以及分集水装置的管路上均设置有保温套、并共同连通有排水组件，所述排水组件内设置有电磁阀以及自动控制组件，所述电磁阀与自动控制组件分别实现通电与断电情况下排水组件的启闭，所述排水组件通过负压装置与室内排水系统相连通，该装置解决了电控防冻结构在断电状态下无法启动，而断电自动防冻结构在外界环境不致结冻的情况下也会启动防冻，导致水源浪费的问题，无论是否接通电源，均能在低温时实现自动防冻。

Description

一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置

技术领域

本发明涉及地暖装置技术领域，更具体地说，它涉及一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置。

背景技术

地暖即地板辐射供暖，是以温度不高于60℃的热水作为热源，在埋置于地板下的盘管系统内循环流动，加热整个地板，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种供暖方式。地暖装置需要一些特定零件参与运作，在室内温度过低的情况下，可能造成内部水冻结而撑坏装置，因此，地暖防冻的实现是保证长期安全使用的重要功能。

目前，市场上的地暖装置，有人工和自动两种防冻方式，人工防冻需要用户手动开启排水装置，通过将地暖中的存水排出而实现防冻，若出现用户遗忘的情况，则极有可能造成地暖装置冻裂；

自动防冻通过设置在装置内部及外部的各个温度传感器实时监测温度变化，在温度达到预设低值时启动水泵或热水系统，通过控制内部循环水流动或对其进行加热实现防冻，但该种方式需要地暖装置保持通水、通电、通气的状态，当出现供源中断时，则不能保证防冻功能的正常实现，且室内长期无人的情况下保证电器通水、通电、通气存在相当程度的安全风险；

自动防冻还有通过在排水口处设置断电时自动导通的电磁阀，在断电时即排出地暖装置内的循环水，但是在误操作或供电异常导致断电，而装置本身不存在冻结风险时，也会开启防冻排出循环水，造成能源及水源的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种更节约水源，且无论是否接通电源均能保证在低温环境时自动实现防冻的地暖装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置，包括热源设备以及控制器，所述热源设备上连通有混水装置，所述混水装置上连通有分集水装置，所述分集水装置与地暖的输出端连通，所述分集水装置内设置有供热温度计以及回水温度计，所述混水装置以及分集水装置的管路上均设置有保温套、并共同连通有排水组件，所述控制器与地暖装置的各部分电连接，所述排水组件内设置有电磁阀以及自动控制组件，所述电磁阀与自动控制组件分别实现通电与断电情况下排水组件的启闭，所述排水组件通过负压装置与室内排水系统相连通；负压装置内气压较低，电磁阀开启时，地暖装置内的循环水在虹吸的作用下通过负压装置能够便捷地排入排水系统中；通电状态下，若回水温度计检测到循环水的温度较低，可能引起结冰时，控制器控制电磁阀开启，排出循环水实现装置防冻；而断电状态下，自动控制组件在外界温度低至能引起结冰时，带动电磁阀开启，排出循环水实现自动防冻。

本发明进一步设置为：所述电磁阀为常闭状态、包括电磁阀阀体以及阀芯，所述控制器通过控制电磁阀的启闭实现通电情况下的排水组件的启闭。

在一个实施例中，所述自动控制组件包括转接机构，所述转接机构的输出端与阀芯相连接、并可以带动阀芯控制电磁阀启闭，所述转接机构的输入端设置有驱动机构；断电状态下，外界温度降低至能够引起地暖装置内循环水冻结时，驱动机构自动带动电磁阀开启，实现排水防冻；

进一步设置为：所述转接机构包括安装座，所述安装座上固定有转轴，所述转轴上转动连接有转板，所述转板呈四边形，所述转轴设置在转板的一个角上、为旋转中心，所述转板上与旋转中心相邻的两个角分别安装有滑杆以及转动连接有拉杆，所述滑杆与安装座滑动连接，所述拉杆的另一端转动连接有联动杆，所述联动杆沿阀芯的运动方向同向设置、并固定在阀芯上；通过转接机构实现了驱动机构位移的转向，便于排水组件整体的排布，并通过输入端与输出端不同力矩的设置，提高了输出端的拉力大小，保证了电磁阀的开启；

进一步设置为：所述驱动机构包括水箱，所述水箱的一侧设置有开口、并连接有套筒，所述水箱与套筒之间密封连接有封膜，所述封膜为弹性模，所述水箱与封膜之间为水，所述套筒内滑动连接有顶杆，所述顶杆沿垂直于阀芯运动的方向设置，所述顶杆的一端与封膜相贴合、另一端与转板远离旋转中心的一角相贴合，所述套筒内安装有复位弹簧，所述复位弹簧的自由端指向封膜、并与顶杆相连接；水箱体积不大且外侧不设置任何保温措施，在温度降至冰点时，水箱内的水先于地暖装置内的循环水结冰，体积膨胀后通过封膜推动顶杆克服复位弹簧移动，从而通过转接机构带动电磁阀开启，通过机械联动实现了断电状态下的自动防冻。

本发明进一步设置为：所述负压装置包括壳体，所述壳体设置有三个开口，所述壳体的一个开口与电磁阀的出水端相连通、另两个开口分别安装有止回阀一以及止回阀二，所述止回阀一的出口端连通有气泵，所述止回阀二的出口端与室内排水系统相连通，所述电磁阀、止回阀一以及止回阀二之间形成负压腔，所述负压腔内设置有压力传感器；通电且电磁阀闭合时，气泵对壳体内进行抽气，壳体的出水端通过止回阀二实现了密封，至壳体内气压降低至一定值时，气泵停止，止回阀一使得壳体的抽气口密封，从而形成了负压腔，利用虹吸作用，便于装置内循环水的排出。

本发明进一步设置为：所述热源设备上设置有供暖进水管与供暖回水管，所述混水装置包括耦合罐，所述耦合罐上设置有热源侧进水口、热源侧出水口、用户侧出水口以及用户侧进水口，所述热源侧进水口内设置有供热温度计、并与供暖进水管相连通，所述热源侧出水口与供暖回水管相连通，所述耦合罐上安装有排气阀以及排水口，所述排水口与排水组件相连通；排气阀能够平衡地暖装置内外气压，保证循环水能够排出。

本发明进一步设置为：所述分集水装置包括分水器以及集水器，所述用户侧出水口上连通有循环泵，所述循环泵的出水口与分水器的总线相连通，所述集水器的总线内设置有回水温度计、并与用户侧进水口相连通；通电状态下，回水温度计实时检测回水温度，供暖时便于控制器调控混水的比例，非供暖时控制器据此控制电磁阀的通断。

本发明进一步设置为：所述混水装置以及分集水装置外共同包裹有保温箱，所述驱动机构安装在保温箱外侧；在供暖侧结构的外围增设保温箱，延缓了循环水的结冰，使得驱动机构能够在循环水冻结前驱动电磁阀打开，保证了防冻的时效性。

本发明的优点是：

1、在地暖装置内设置有回水温度计，回水温度计所测得的地暖装置内循环水温度低于预设值时，控制器控制电磁阀开启，排出地暖装置内的存水，从而在通电状态下实现防冻；

2、在电磁阀阀芯上连接有自动控制组件，自动控制组件的驱动机构设置在保温箱外侧，水箱体积较小，且直接暴露在室内空气中，使得水箱中的水先于地暖装置中的循环水冻结，从而推动顶杆带动阀芯移动，开启电磁阀，通过机械联动在断电状态下实现防冻；

3、在电磁阀的出水口设置有负压装置，负压装置的三个开口端分别与电磁阀、止回阀一以及止回阀二相连通，在通电状态下，电磁阀关闭时，气泵对壳体内进行抽气，使得止回阀二关闭，壳体内气压降低至预设值时，气泵停止，止回阀一关闭，从而使得壳体内密封，形成负压腔，在后续电磁阀开启时，地暖装置内的存水在压力作用下进入负压腔通过止回阀二排出、并形成虹吸现象，保证地暖装置内的存水能够自动通过排水组件排出，保证防冻功能的实现。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图一；

图3为本发明的内部结构示意图二；

图4为本发明的负压装置结构示意图；

图5为沿图4所示的A-A线剖面图；

图6为本发明的自动控制组件结构示意图；

图7为沿图6所示的B-B线剖面图；

图8为非低温状态时的自动控制组件结构示意图；

图中：1、热源设备；11、供暖进水管；12、供暖回水管；2、混水装置；21、耦合罐；22、排水口；23、排气阀；24、热源侧进水口；25、热源侧出水口；26、用户侧出水口；27、用户侧进水口；3、循环泵；4、控制器；5、分水器；6、集水器；7、排水组件；71、电磁阀；711、电磁阀阀体；712、阀芯；72、自动控制组件；721、转接机构；7211、联动杆；7212、拉杆；7213、转板；7214、安装座；7215、转轴；7216、滑杆；722、驱动机构；7221、水箱；7222、封膜；7223、套筒；7224、顶杆；7225、复位弹簧；73、负压装置；731、壳体；732、气泵；733、负压腔；734、止回阀一；735、压力传感器；74、止回阀二；75、水；8、保温箱；9、供热温度计；10、回水温度计。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1-8，本发明提供以下技术方案：

一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置，包括热源设备1以及控制器4，热源设备1通过空气源或天然气等对水源进行加热、并通过此热水对室内进行供暖，控制器4与地暖装置的各结构电连接，从各结构处接收信息反馈、并据此实时调控各结构的启停，热源设备1上连通有混水装置2，混水装置2上连通有分集水装置，分集水装置与地暖的输出端相连通，分集水装置内设置有供热温度计9以及回水温度计10，控制器4根据两个温度计所检测到的热源设备1加热后的水温以及散热供暖后的回水温度，控制混水装置2的浑水比例，保证通过分集水装置流入地暖输出端的循环水温度适宜；

混水装置2以及分集水装置的管路上均设置有保温套，而地暖输出端的管路本身设置在地板下且外侧覆盖有保温层，这些保温结构延缓了地暖装置内循环水的冻结速度，保证了防冻功能启动时内部的水能够顺利排出；

混水装置2以及分集水装置共同连通有排水组件7，排水组件7包括电磁阀71，电磁阀71上连接有自动控制组件72，通电情况下，控制器4根据回水温度计10检测到的循环水的温度控制电磁阀71的开启，温度低于5℃时排出地暖装置内的存水，实现防冻；断电状态下，自动控制组件72根据外界环境温度控制电磁阀71的开启，实现防冻；

电磁阀71的出水端连接有负压装置73，负压装置73与室内排水系统相连通，电磁阀71打开时，循环水在压力的作用下进入负压装置73、再进入室内排水系统，进入排水系统的水流出口处地势较地暖输出端更低，从而在装置整体管路内形成虹吸现象，便于循环水的自动排出，节约了能源，且无论是否接通电源均能实现防冻功能。

本发明设置为，电磁阀71为常闭状态、包括电磁阀阀体711以及阀芯712，在未断电的状态下，控制器4根据循环水自身的温度状况控制电磁阀71实现排水组件7的开启，确保了在预测装置可能结冻的情况下提前排出内部存水，避免管路冻坏；

自动控制组件72包括转接机构721，转接机构721的输出端与阀芯712相连接、并可以带动阀芯712移动使得电磁阀71开启，转接机构721的输入端设置有驱动机构722，驱动机构722通过机械联动、在外界环境温度降低至冰点时通过转接机构721控制电磁阀71实现排水组件7的自动开启，在断电状态下也能保证及时启动防冻排水功能，通过设置电气及机械并联控制排水组件7的开启，确保了防冻功能的实现，而不受能源或人工操作的影响，同时节约了水源。

转接机构721包括安装座7214，安装座7214用于固定安装转接机构721，安装座7214上固定有转轴7215，转轴7215上转动连接有转板7213，转板7213呈四边形，转轴7215设置在转板7213的一个角上、为旋转中心，转板7213上与旋转中心相邻的两个角分别安装有滑杆7216以及转动连接有拉杆7212，滑杆7216与安装座7214滑动连接，为转板7213提供了额外支撑，使得转板7213能够维持水平状态而不晃动，转板7213连接拉杆7212的一角为输出端，拉杆7212的另一端转动连接有联动杆7211，联动杆7211沿阀芯712的运动方向同向设置、并固定在阀芯712上，转板7213远离旋转中心的一个角为转接机构721的输入端，输入端到旋转中心的距离大于输出端到旋转中心的距离，降低了带动阀芯712移动所需的力，便于开启电磁阀71，且通过四边形转板7213的设置，改变了开启电磁阀71所需施力的方向，便于排水组件7整体结构的排布；

驱动机构722包括水箱7221，水箱7221朝向转接机构721的一侧设置有开口、并连接有套筒7223，套筒7223用于驱动机构722的安装与固定，水箱7221与套筒7223之间密封连接有封膜7222，封膜7222为弹性模，水箱7221与封膜7222之间为水75，套筒7223内滑动连接有顶杆7224，顶杆7224沿垂直于阀芯712运动的方向设置，顶杆7224的一端与封膜7222相贴合、另一端与转板7213远离旋转中心的一角相贴合，套筒7223内安装有复位弹簧7225，复位弹簧7225的自由端指向封膜7222、并与顶杆7224相连接；

常态下，封膜7222在水75的引力作用下向水箱7221内侧凹陷，顶杆7224在复位弹簧7225的推力作用下与左侧的封膜7222相贴合；

外界温度达到水的冰点时，水75凝结为固体，体积膨胀，并使得封膜7222向水箱7221的外侧凸起，推动顶杆7224克服复位弹簧7225向右移动，从而推动转板7213转动，通过机械联动带动电磁阀71开启，实现了断电情况下的自动防冻。

负压装置73包括壳体731，壳体731设置有三个开口，壳体731的一个开口与电磁阀71的出水端相连通、另两个开口分别安装有止回阀一734以及止回阀二74，止回阀一734的出口端连通有气泵732，止回阀二74的出口端与室内排水系统相连通，电磁阀71、止回阀一734以及止回阀二74之间形成负压腔733，负压腔733内设置有压力传感器735；

地暖装置通电时，若电磁阀71处于关闭状态，则开启气泵732，气泵732对壳体731内进行抽气，使得止回阀二74关闭，至压力传感器735检测到壳体731内气压达到预设低值时，关闭气泵732，此时止回阀一734在气压作用下闭合，使得壳体731的三个开口均闭合，形成密封的负压腔733。

热源设备1上设置有供暖进水管11与供暖回水管12，混水装置2包括耦合罐21，耦合罐21上设置有热源侧进水口24、热源侧出水口25、用户侧出水口26以及用户侧进水口27，热源侧进水口24内设置有供热温度计9、并与供暖进水管11相连通，热源侧出水口25与供暖回水管12相连通，耦合罐21上安装有排气阀23以及排水口22，排气阀23用于在供暖时排出装置内的空气，保证供暖效果，同时在开启排水时平衡装置内部气压，保证存水的排出，排水口22与排水组件7相连通；

分集水装置包括分水器5以及集水器6，用户侧出水口26上连通有循环泵3，循环泵3的出水口与分水器5的总线相连通，集水器6的总线内设置有回水温度计10、并与用户侧进水口27相连通，排水时，地暖装置内的存水通过集水器6的总线流入耦合罐21，再通过耦合罐21的排水口22与排水组件7连通。

混水装置2以及分集水装置外共同包裹有保温箱8，驱动机构722安装在保温箱8外侧，进一步延缓了地暖装置内存水的结冰速度，确保了驱动装置722内的水75在地暖装置内存水之前结冰，保证了断电时开启排水组件7的时效性，实现了低温环境的自动防冻。

本发明的工作原理如下：

地暖装置通电时，电磁阀71将通断信息反馈给控制器4，电磁阀71开启时即为排水状态，电磁阀71关闭时即为正常状态，正常状态下，开启气泵732，对壳体731内进行抽气，气流推动止回阀二74关闭，至压力传感器735检测到预设低压，气泵732停止，止回阀一734关闭，从而使壳体731内形成负压腔733；

工况一：在通电状态下，回水温度计10将所检测的地暖装置内存水的温度反馈给控制器4，温度低于5℃时，控制器4控制电磁阀71开启，地暖装置的管路与负压腔733相连通，地暖装置内的存水在压力的作用下流入负压腔733、并打开止回阀二74排入室内排水系统，从而形成虹吸，并通过虹吸作用迅速排净地暖装置内的存水，实现自动防冻；

工况二：在断电状态下，若室内温度降低至水的冰点，可能造成地暖装置内存水冻结时，驱动机构722内的水75先于地暖装置内的存水冻结，从而推动顶杆7224带动转板7213转动，转板7213通过拉杆7212以及联动杆7211向外拉动阀芯712，从而打开电磁阀71，实现地暖装置内存水的排出。

具体地，通过设置电磁阀71，在通电状态下能够根据检测温度控制排水组件7的开启，在电磁阀71上增设自动控制组件72，在断电状态下根据外界环境温度控制排水组件7的开启，通过电气与机械的并联控制，保证了低温状态下防冻功能的自动开启，且防冻功能仅在低温状态下开启，节约了水资源；

同时通过在通电时预设的负压腔733产生虹吸现象，从而保证了地暖装置内存水的排出，而不需要额外的驱动力，无论是否接通电源时均能实现排水防冻功能，保证了防冻功能的稳定实现。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

Claims (4)

1.一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置，包括热源设备（1）以及控制器（4），所述热源设备（1）上连通有混水装置（2），所述混水装置（2）上连通有分集水装置，所述分集水装置与地暖的输出端连通，其特征在于：所述分集水装置内设置有供热温度计（9）以及回水温度计（10），所述混水装置（2）以及分集水装置的管路上均设置有保温套并共同连通有排水组件（7），所述控制器（4）与地暖装置的各部分电连接，所述排水组件（7）内设置有电磁阀（71）以及自动控制组件（72），所述电磁阀（71）与自动控制组件（72）实现断电情况下排水组件（7）的启闭，所述电磁阀（71）为常闭状态，所述电磁阀（71）包括电磁阀阀体（711）以及阀芯（712），所述控制器（4）通过控制电磁阀（71）的启闭实现通电情况下的排水组件（7）的启闭，所述自动控制组件（72）包括转接机构（721），所述转接机构（721）的输出端与阀芯（712）相连接、并可以带动阀芯（712）控制电磁阀（71）启闭，所述转接机构（721）包括安装座（7214），所述安装座（7214）上固定有转轴（7215），所述转轴（7215）上转动连接有转板（7213），所述转板（7213）呈四边形，所述转轴（7215）设置在转板（7213）的一个角上、为旋转中心，所述转板（7213）上与旋转中心相邻的两个角分别安装有滑杆（7216）以及转动连接有拉杆（7212），所述滑杆（7216）与安装座（7214）滑动连接，所述拉杆（7212）的另一端转动连接有联动杆（7211），所述联动杆（7211）沿阀芯（712）的运动方向同向设置、并固定在阀芯（712）上，所述转接机构（721）的输入端设置有驱动机构（722），所述驱动机构（722）包括水箱（7221），所述水箱（7221）的一侧设置有开口、并连接有套筒（7223），所述水箱（7221）与套筒（7223）之间密封连接有封膜（7222），所述封膜（7222）为弹性模，所述水箱（7221）与封膜（7222）之间为水（75），所述套筒（7223）内滑动连接有顶杆（7224），所述顶杆（7224）沿垂直于阀芯（712）运动的方向设置，所述顶杆（7224）的一端与封膜（7222）相贴合、另一端与转板（7213）远离旋转中心的一角相贴合，所述套筒（7223）内安装有复位弹簧（7225），所述复位弹簧（7225）的自由端指向封膜（7222）、并与顶杆（7224）相连接，所述排水组件（7）通过负压装置（73）与室内排水系统相连通，所述负压装置（73）包括壳体（731），所述壳体（731）设置有三个开口，所述壳体（731）的一个开口与电磁阀（71）的出水端相连通、另两个开口分别安装有止回阀一（734）以及止回阀二（74），所述止回阀一（734）的出口端连通有气泵（732），所述止回阀二（74）的出口端与室内排水系统相连通，所述电磁阀（71）、止回阀一（734）以及止回阀二（74）之间形成负压腔（733），所述负压腔（733）内设置有压力传感器（735）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置，其特征在于：所述热源设备（1）上设置有供暖进水管（11）与供暖回水管（12），所述混水装置（2）包括耦合罐（21），所述耦合罐（21）上设置有热源侧进水口（24）、热源侧出水口（25）、用户侧出水口（26）以及用户侧进水口（27），所述热源侧进水口（24）内设置有供热温度计（9），所述热源侧进水口（24）与供暖进水管（11）相连通，所述热源侧出水口（25）与供暖回水管（12）相连通，所述耦合罐（21）上安装有排气阀（23）以及排水口（22），所述排水口（22）与排水组件（7）相连通。

3.根据权利要求2所述的一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置，其特征在于：所述分集水装置包括分水器（5）以及集水器（6），所述用户侧出水口（26）上连通有循环泵（3），所述循环泵（3）的出水口与分水器（5）的总线相连通，所述集水器（6）的总线内设置有回水温度计（10），所述集水器（6）的总线与用户侧进水口（27）相连通。

4.根据权利要求1-3中任意一个所述的一种适用于低温环境自动防冻的地暖装置，其特征在于：所述混水装置（2）以及分集水装置外共同包裹有保温箱（8），所述驱动机构（722）安装在保温箱（8）外侧。