CN1789826A - 主动式热水循环供暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的主动式热水循环供暖系统，包括位于热水锅炉上方的水箱；水箱内设垂向隔板将水箱隔成热水室和冷水室；冷水室内设与热水室相通并控制其内水位的水位控制装置，顶部设排气管；换热器与热水锅炉间的连接管路上设单向阀组件；单向阀组件的三通分别与入口单向阀、入口单向阀和平衡管相连通；平衡管与冷水室下端相通；热水锅炉与水箱下端相通；换热器一端与水箱下端相通；另一端依次通过回水管、单向阀组件和进水管与热水锅炉相通。该系统在供热负荷较低时采用自循环，负荷较大时采用强制循环，循环方式随负荷变化而自动切换；管路及热水锅炉布置灵活，供暖范围大，采暖效果好，故障率低；投资和维护成本低；节水、结垢少，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于热水循环供热系统，特别涉及一种主动式热水循环供暖系统
背景技术
热水供暖系统主要有自然循环供暖系统和强制循环供暖系统两种。自然循环供暖系统如图2所示，该系统包括热水锅炉1，位于热水锅炉1上方的水箱4和换热器14；其循环动力小，不适于较大的供热网，且管线布置受限制较多；强制循环供暖系统如图3所示，在换热器14与热水锅炉1的连接管道上安装循环泵，通过循环泵增强循环动力，布置管线灵活，适用于较大的供热网，但其投入和维护成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能利用供暖系统自身的能量自动调节热水循环动力的主动式热水循环供暖系统，该系统同时具有自然循环系统和强制循环系统特性，可根据热水循环供暖要求在这两种循环方式间自动切换。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的主动式热水循环供暖系统，包括：
一热水锅炉1；
一位于热水锅炉1上方的水箱4；
一换热器14；以及
安装在换热器14与热水锅炉1之间的连接管路上的单向阀组件19；所述单向阀组件19包括一三通17和与之相连通的入口单向阀16、入口单向阀18和平衡管13；所述平衡管13另一端与冷水室12下端相连通；
热水锅炉1通过出水管2与水箱4的下端相连通；所述换热器14的一端通过供热水管3与水箱4的下端相连通；另一端依次通过回水管15、单向阀组件19和进水管20与热水锅炉1相连通；
其特征在于，还包括设置在所述水箱4内的一垂向隔板6，该垂向隔板6将水箱4分隔为热水室5和冷水室12；所述冷水室12顶部设有与大气相通的排气管8；其内设有与热水室5相连通并控制其内水位的水位控制装置。
所述的水位控制装置为U型水封装置7，该U型水封装置7的下降管10的上端穿过垂向隔板6与热水室5上部相通，U型水封装置7的上升管11的上端与顶部开口的水封装置储水盒9下部相通。所述U型水封装置7的储水盒9容积等于其上升管11与下降管10的总容积，水封装置储水盒9横向截面面积大于上升管11和下降管10的横向截面积。
所述的水位控制装置可由电磁阀间断启闭阀或机械间断启闭阀与水位传感器连接组成；在所述热水室5内的锅炉出水管2上端安装有消音器。所述三通单向阀组件19内设易于清理的滤网。
本发明提供的主动式热水循环供暖系统，具有以下特点：
该系统综合了自然循环系统和强制循环系统的特点，供热负荷较低时采用自然循环方式，负荷较大时可采用强制循环方式，两种循环方式间可平稳地随负荷变化而自动切换，因而称为主动式热水循环供暖系统。
由于具有强制循环的特征，因而与传统自然循环供热系统相比，该系统管路及热水锅炉的布置灵活性大为增强，供暖范围增大，采暖效果改善，故障率降低。
该系统采用系统自身的水及蒸汽作为工作介质，实现了使热能直接转化为动能的功能。由于无需外来动力设备增强和调节循环，主动式热水循环供暖系统的投资和维护成本均很低。
由于本系统的排气经过了冷水室12的冷却，大部分蒸汽得到了冷凝，因而既可节水，又可减小补充生水带入的Ca、Mg离子，减少了结垢，提高了锅炉的使用寿命。
附图说明
附图1为本发明一实施例的结构示意图；
附图2为已有技术中的热水自循环供暖系统的结构示意图；
附图3为已有技术中的热水强制循环供暖系统的结构示意图；
附图4为水位控制装置由电磁阀间断启闭阀或机械间断启闭阀与水位传感器连接组成时的示意图。
具体实施方式
实施例1
附图1为本发明一实施例的结构示意图；由图可知，本发明提供的主动式热水循环供暖系统，包括：
一热水锅炉1；
一位于热水锅炉1上方的水箱4；所述水箱4内设有一垂向隔板6，该垂向隔板6将水箱4分隔为热水室5和冷水室12；所述冷水室12内设有与热水室5相连通并控制其内水位的水位控制装置，冷水室12顶部还设有与大气相通的排气管8；
一换热器14；以及
安装在换热器14与热水锅炉1之间的连接管路上的单向阀组件19；所述单向阀组件19包括一三通17和与之相连通的入口单向阀16、入口单向阀18和平衡管13；所述平衡管13另一端与冷水室12下端相连通；入口单向阀16和出口单向阀18只允许水流从换热器14向热水锅炉1方向流动，反向则不通。
热水锅炉1通过出水管2与水箱4的下端相连通；所述换热器14的一端通过供热水管3与水箱4的下端相连通；另一端依次通过回水管15、单向阀组件19和进水管20与热水锅炉1相连通。
本实施例的水位控制装置可以为U型水封装置7，该U型水封装置7的下降管10的上端穿过垂向隔板6与热水室5上部相通，U型水封装置7的上升管11的上端与顶部开口的水封装置储水盒9下部相通。所述U型水封装置7的储水盒9容积等于其上升管11与下降管10的总容积，水封装置储水盒9横向截面面积大于上升管11和下降管10的横向截面积。U型水封装置的储水盒9容积等于U型水封装置的上升管11与下降管10的总容积，这样可确保在热水室5内的压力升高时，U型水封装置的下降管10内的水排至储水盒9存留，在热水室5内的压力降低时，U型水封装置的储水盒9有足够存留的水返回U型水封管内，重新形成水封。储水盒9水平截面积远大于水封管的截面积，这样可确保下降管10内的水排至储水盒9时，储水盒9内的水位增加较小，并能充分得到冷水室12的冷却，避免过量蒸发，储水减少。本系统通过设定热水室5间断排气的压力和水位，从而可确定每次热水强制循环的流量。U型水封装置7的长度越长，则上升管11与下降管10的水位差可越大，热水室5排气时的压力越大，每次热水强制循环的流量越大。
其工作过程如下：
在热水锅炉1点火、加热的初期，随着水温的提高，循环系统内水溶解的不凝气体逐渐析出，先后通过锅炉出水管2、热水室5、U型水封装置7、冷水室12及排气管8排至大气。锅炉1内的水温进一步提高到接近沸点温度后，产生大量水蒸气进入U型水封装置7。由于冷水室12内低温水的冷却，蒸汽被凝结在U型水封装置7内，逐渐形成了U型水封。
若供热负荷要求不高，锅炉1产生的水蒸气较少，并且水蒸气在进入热水室5后已全部凝结，则此时的热水循环系统相当于自然循环方式。
供热负荷提高后，热水锅炉1内产生大量的汽水混合物经锅炉出水管2进入热水室5。由于三通单向阀组件19中出口单向阀18的作用，热水室5内压力增高，使U型水封装置7的水封装置下降管10中的水位下降，水封装置上升管11的水位上升，在热水室5内形成的压力等同于上升管11与下降管10的水位差的压差。在此压力作用下，热水室5内的热水经供热水管3流入换热器14，降温后先后经回水管15、三通单向阀组件19的入口单向阀16和平衡管13进入水箱4的冷水室12，使冷水室12的水位升高。在平衡状态下，冷水室12与热水室5内的水位之差最终等于上升管11与下降管10的水位差。随着热水室5内压力的进一步升高，上升管11与下降管10的水位差加大，当下降管10内水位低于水封装置7的最低位置时，热水室5内的气体穿过上升管11内的水柱进入冷水室12，一部分气体冷凝在冷水室12内，未凝结部分气体通过排气管8排出冷水室12。由于上升管11内的水柱混入大量气体，密度大幅度降低，因而加速了热水室5内的气体排入冷水室12，使热水室5内的压力迅速下降。热水室5内的压力下降后，冷水室12与热水室5内的水位差使得冷水室12内的冷水经过平衡管13、出口单向阀18和锅炉进水管20进入热水锅炉1，使热水锅炉出水管2的汽水混合物温度降低。另外，热水室5内的压力下降后，水封装置储水盒9内的水再次流回并充满水封装置下降管10，重新形成U型水封。之后，随着热水锅炉1的加热，锅炉出水管2产生的蒸汽增多，再次使热水室5内的压力升高，开始再一次的强制热水循环。
所述的水位控制装置可由电磁阀间断启闭阀或机械间断启闭阀与水位传感器连接组成，如图4所示，当左侧热水室5的水位达到A点时，水位传感器21控制电磁阀间断启闭阀(或机械间断启闭阀)(21)开启，热水室5和冷水室12连通，热水室5内气体压力将会降低，直至与冷水室12相同，达到大气压。当热水室5水位回升到B点时，电磁阀间断启闭阀关闭，热水室5和冷水室12相互独立，热水室5内气体压力逐渐增加，水位逐步下降，当达到A点时，电磁阀间断启闭阀关闭又开启，重复以上过程。
为了减少蒸汽在锅炉出水管2进入热水室5时的噪声，还可在出水管2上端安装有消音器。还可以在三通单向阀组件19内设易于清理的滤网，以防止杂物堵塞、破坏三通单向阀组件19的流通。
Claims (6)
1、一种主动式热水循环供暖系统，包括：
一热水锅炉(1)；
一位于热水锅炉(1)上方的水箱(4)；
一换热器(14)；以及
安装在换热器(14)与热水锅炉(1)之间的连接管路上的单向阀组件(19)；所述单向阀组件(19)包括一三通(17)和与之相连通的入口单向阀(16)、入口单向阀(18)和平衡管(13)；所述平衡管(13)另一端与冷水室(12)下端相连通；
热水锅炉(1)通过出水管(2)与水箱(4)的下端相连通；所述换热器(14)的一端通过供热水管(3)与水箱(4)的下端相连通；另一端依次通过回水管(15)、单向阀组件(19)和进水管(20)与热水锅炉(1)相连通；
其特征在于，还包括设置在所述水箱(4)内的一垂向隔板(6)，该垂向隔板(6)将水箱(4)分隔为热水室(5)和冷水室(12)；所述冷水室(12)顶部设有与大气相通的排气管(8)；其内设有与热水室(5)相连通并控制其内水位的水位控制装置。
2、按权利要求1所述的主动式热水循环供暖系统，其特征在于，所述的水位控制装置为U型水封装置(7)，该U型水封装置(7)的下降管(10)的上端穿过垂向隔板(6)与热水室(5)上部相通，U型水封装置(7)的上升管(11)的上端与顶部开口的水封装置储水盒(9)下部相通。
3、按权利要求1所述的主动式热水循环供暖系统，其特征在于，所述的水位控制装置由电磁阀间断启闭阀或机械间断启闭阀与水位传感器连接组成。
4、按权利要求2所述的主动式热水循环供暖系统，其特征在于，所述U型水封装置(7)的储水盒(9)容积等于其上升管(11)与下降管(10)的总容积，水封装置储水盒(9)横向截面面积大于上升管(11)和下降管(10)的横向截面积。
5、按权利要求1所述的主动式热水循环供暖系统，其特征在于，在所述热水室(5)内的锅炉出水管(2)上端安装有消音器。
6、按权利要求1所述的主动式热水循环供暖系统，其特征在于，所述三通单向阀组件(19)内设易于清理的滤网。
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