CN208652679U - 一种太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，包括通过水管联通的太阳能热水器和磁波采暖炉，采暖炉系统通过水管和电磁阀与远端的暖气片相连通；所述的磁波采暖炉包括控制单元和通过水管和电磁阀连通的磁波加热单元、循环水泵和电热储水箱；所述的磁波加热单元包括主水道和实现主水道加热的感应线圈，所述的感应线圈分为若干只独立工作的线圈单元；所述的控制单元包括控制中枢、显示单元、无线模块、电磁驱动电路板和若干外围电器元件；本实用新型的磁波加热单元是对太阳能加热后的热水进行再加热，各个加热单元之间可以进行智能切换和人工切换，节约了能源消耗，降低了供热费用。

Description

一种太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统

技术领域

本实用新型属于采暖供暖技术领域，涉及一种农村用多功能供暖系统。

背景技术

现有农村的冬季采暖一般采用的几种方式：一是燃煤取暖，其优点是费用低，但是不符合环保要求，要有人员加煤拉灰太麻烦；二是天然气取暖，具有干净、环保、方便等特点，但缺点是农村大部分无天然气管道，即使有的地方也严重缺气，无法正常工作；三是普通电锅炉取暖，具有干净、环保、方便等特点，但是缺点太费电，费用使得农户难以承受。

申请号为200710042030.9的中国专利“太阳能、电磁加热一体化供热采暖系统”提供了一种太阳能、电磁加热一体化的供暖采暖系统，将太阳能得到的热水经电磁加热器再加热。其存在的问题是采用传统的电磁加热单元，没有对电磁辐射能进行最大限度的利用，热转换效率有待提高。

实用新型内容

本实用新型提出了一种集太阳能、电磁波加热为一体的采暖锅炉，并运用智能系统、手机远程控制系统实现太阳能和电磁波加热源之间智能切换，具有节能、环保、高效、智能、手机双向远程控制、全自动运行等特点。

本实用新型的技术方案如下：

一种太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，包括通过水管联通的太阳能热水器和磁波采暖炉，采暖炉系统通过水管和电磁阀与远端的暖气片相连通；所述的磁波采暖炉包括控制单元和通过水管和电磁阀连通的磁波加热单元、循环水泵和电热储水箱；

所述的磁波加热单元包括主水道和实现主水道加热的感应线圈，所述的感应线圈分为若干只独立工作的线圈单元；

所述的控制单元包括控制中枢、显示单元、无线模块、电磁驱动电路板和若干外围电器元件；所述的外围电器元件包括交流接触器、电磁阀继电器、水泵继电器和电磁驱动电路板；控制中枢获得温度传感器的参数，并控制交流接触器、电磁阀继电器和水泵继电器按照设定的程序运转；每只线圈单元与对应的电磁驱动电路板电联接，电磁驱动电路板通过交流接触器与控制中枢电联接；无线模块为GPRS或WiFi模块，与手机无线联接，实现采暖炉的智能控制。

进一步的，在磁波加热单元之前的水管处设置有太阳能温度传感器和第一电磁阀，与磁波加热单元成旁路的旁路水管上设置有第二电磁阀。

进一步的，所述的主水道外圈设置有绝缘套筒，感应线圈缠绕在绝缘套筒上，感应线圈外周设置有若干只旁路水道，主水道和旁路水道相连通，相临的旁路水道之间设置有金属密封板。

进一步的，所述主水道内部的侧壁上设置有若干只阻流板，使得从进水口流入的水沿S形通道由出水口流出。

进一步的，所述主水道内部设置有洗澡水管，洗澡水管在主水道内部呈螺旋或S形，其水管进口和水管出口设置在主水道外部。

进一步的，所述的旁路水道为U形结构，其进水和出口与主水道相连通。

进一步的，若干只旁路水道构成笼式结构，将感应线圈包围在笼体内部。

进一步的，电磁驱动电路板产生工作频率为20—25kHz的高频电压，驱动感应线圈产生高速变化的磁场。

进一步的，主水道为圆形横截面的不锈钢水管，旁路水道为异形横截面的不锈钢水管。

进一步的，所述的主水道的出水口附近的外壳上设置有热水温度传感器。

本实用新型具有的有益技术效果如下：

1、本实用新型将太阳能和磁波加热两种供热方式集成在采暖锅炉上，在天气条件允许的条件下充分利用太阳能加热循环水；在开机取暖时，首先开启太阳能供热的电磁阀，做到开机即有暖气，此时系统只有循环泵在工作，能耗极低。在太阳能水温降低到临界点时，切换电磁阀，启动磁波加热单元，系统水温达到设定温度，开启循环泵进入系统循环。磁波加热单元是对太阳能加热后的热水进行再加热，各个加热单元之间可以进行智能切换和人工切换，节约了能源消耗，降低了供热费用。

2、本实用新型在磁波加热单元设计中，主水道的进水口和出水口之间设置了若干阻流板，使得循环水流动中形成S形的通道，减缓了水流，增加了电磁波发热面积，可在不增大线圈功率和体积条件下有效提高了出水温度和热转换效率。

3、本实用新型在磁波加热单元中设计中，水箱内腔中设置了S形洗澡水管道，采用水箱中的热水对洗澡水管道进行加热，且洗澡水管道中的水独立供应，与供暖系统中的循环水相区分，确保了洗澡水的洁净。

4、本实用新型的磁波加热单元设计中，在线圈外部的区域内设置了与内部水箱相连通的多根旁路水道，相邻的旁路水道之间通过密封板联接，一方面将线圈外部泄露的电磁波进行充分利用，同时水道和密封板形成封闭结构，将线圈辐射的电磁包围，避免了对外部电路器件的电磁干扰，提高了系统的工作可靠性和稳定性。

5、本实用新型的在管路中设置了多个温度传感器和电磁阀，方便了对特定暖气片供暖的开启和关闭，适应了农村房间多，需要对房间暖气进行单独控制的需求，在一定程度上节约了能源。

6、本实用新型的磁波加热单元采用了多个供电模块分时控制的方法，为了降低涌浪电流对设备和电网的冲击，在第一模块工作平稳后迟滞一定时间再接通第二模块，依次类推。在供暖系统达到设定温度时，系统自动测定维持温度需要的工作模块，切断其他模块的电源，达到节能节电目的。

7、本实用新型针对供暖系统设置了手机APP控制单元，主人在自己的手机上可以随时看到家内的温度及系统的工作状态，并且随时切换工作模式，切实做到节能、环保、方便、智能取暖。

附图说明

图1为本实用新型单一模式的智能磁波采暖炉原理示意图；

图2为本实用新型磁波加热单元原理示意图；

图3为图2磁波加热单元A-A截面剖视图；

图4为本实用新型控制单元原理示意图；

图5为本实用新型太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统原理示意图。

附图标记为：

1—太阳能热水器；2—磁波采暖炉；3—磁波加热单元；5—进水管；6—出水管；7—暖气片；9—太阳能储水箱；13—太阳能温度传感器；14—热水温度传感器；15—循环水泵；16—控制单元；17—发射天线；18—手机；21—主水道；22—感应线圈；23—进水口；24—出水口；25—洗澡水管；26—水管进口；27—水管出口；28—旁路水道；29—阻流板；30—绝缘套筒；31—密封板；101—第一电磁阀；102—第二电磁阀；103—第三电磁阀；110—电磁驱动电路板；111—第一接触器；112—第二接触器；113—第三接触器；114—第四接触器；115—温度传感器；116—电磁阀继电器；117—水泵继电器；118—控制中枢；119—显示单元；120—无线模块。

具体实施方式

如图1-4所示，本实用新型的第一种智能磁波采暖炉是采用单一模式的电热供暖系统，其包括控制单元16和通过水管和电磁阀连通的磁波加热单元3、循环水泵15和电热储水箱4，磁波采暖炉通过水管和电磁阀与远端的暖气片7相连通。电热储水箱4用于采暖炉中热水的存储，循环水泵15则用于热水在管路中的循环热交换。主水道21的出水口24附近的外壳上设置有热水温度传感器14，控制单元16采集温度传感器14的温度值，实现采暖炉的自动控制。

如图2和图3所示，磁波加热单元3包括主水道21和感应线圈22，主水道21外圈设置有绝缘套筒30，感应线圈22缠绕在绝缘套筒30上，其中主水道21为圆形横截面的不锈钢水管。磁波加热的原理是利用电磁感应原理，将感应线圈22的电能转换为磁热能。驱动电路板中由整流电路将50/60Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为20—25kHz的高频电压，高速度变化的电流通过线圈会产生高速度的磁场，当磁场内部的磁力线通过金属的水管时，金属水管内产生无数的小涡流，使通过管路中的水自行高速发热，然后再将供给远端的暖气片7。

根据感应线圈工作原理可知，在加电情况下，会在线圈内部和外部产生闭合的磁力线，为了对感应线圈22外部的泄露磁场进行利用，本实用新型的在感应线圈22外周设置了若干只旁路水道28，旁路水道28为U形结构，若干只旁路水道28构成笼式结构，将感应线圈22包围在笼体内部。其进水和出口与主水道21相连通，旁路水道28采用异形横截面的不锈钢水管制成，相临的旁路水道28之间设置有金属密封板31。一方面将线圈外部泄露的电磁波进行充分利用，达到节能的目的；同时水道和密封板形成封闭结构，将线圈辐射的电磁包围，避免了对外部电路器件的电磁干扰，提高了取暖系统电路工作的可靠性和稳定性。

图2中主水道21的内部相对的侧壁上设置有若干只阻流板29，图中箭头表示水流方向，该设计使得水从进水口23沿S形通道向出水口24流动。其中主水道21采用304不锈钢焊制，阻流板29焊接在水箱21的内部侧壁上形成S形的水流通道，用于减缓水流提高电磁发热面积，从而在不增大系统体积的条件下，提高热效率。

进一步的，主水道21内部设置有洗澡水管25，洗澡水管25在主水道21内部呈螺旋或S形，其水管进口26和水管出口27设置在主水道21外部。异形结构增加了受热面积，洗澡水管25的洗澡水进口26接外部干净水源，与主水道21内部的循环水相独立，洗澡水出口27与浴室热水管联接，在供应暖气的同时，具备了洗澡功能。

进一步的，感应线圈22分为若干只独立工作的线圈单元，每只线圈单元与对应的电磁驱动电路板110电联接，便于根据温度参数，对线圈进行整体或局部单元的供电。

如图4所示，本实用新型的控制单元16包括控制中枢118、显示单元119、无线模块120、电磁驱动电路板110和若干外围电器元件。无线模块120采用GPRS或WiFi模块，通过天线17与手机无线连接，通过手机APP实现了对锅炉的智能化管理，包括供暖房间的选择、磁波采暖炉开启关闭控制、室内温度的升降等，显示单元则用于上述参数及状态的显示。

外围电器元件包括交流接触器、电磁阀继电器116、水泵继电器117和电磁驱动电路板110；控制中枢118获得温度传感器115的参数，并控制交流接触器、电磁阀继电器116和水泵继电器117按照设定的程序运转；每只线圈单元与对应的电磁驱动电路板110电联接，电磁驱动电路板110通过交流接触器与控制中枢118电联接，实现线圈单元的独立供电；无线模块120为GPRS或WiFi模块，与手机无线联接，实现采暖炉的智能控制。

本实用新型的感应线圈22分成4组，每组线圈通过对应的交流接触器独立供电，图4中，当电热单元启动时，控制中枢118每隔几分钟依次启动第一接触器111、第二接触器112、第三接触器113和第四接触器114加电，进而带动4组感应线圈依次供电，这是为了适应农村电网电压不稳、负载能力较差的现状，同时降低涌浪电流对设备和电网的冲击，在前一个供电模块工作平稳后再接通下一个模块，当磁波加热单元工作平稳后，可以只给其中的部分模块进行供电，维持持续电加热即可，同时可达到节电的目的。同时由于农村住宅大小区别很大，这种方式满足了电磁线圈22在高频供电条件下的功率控制，一定程度上达到了节电的效果。

如图5所示，本实用新型第二种集成了太阳能和电热两种类型热源的智能采暖炉系统，包括通过水管联通的太阳能热水器1和磁波采暖炉2，采暖炉系统通过水管和电磁阀与远端的暖气片7相连通。太阳能热水器1的水经过出水管6流进磁波采暖炉2，经过磁波加热单元3的加热后，分别流进不同房间安装的暖气片7，在循环水泵15的驱动下，经过进水管5流进磁波采暖炉2的太阳能储水箱9。

在磁波加热单元3之前的水管处设置有太阳能温度传感器13和第一电磁阀101，与磁波加热单元3成旁路的旁路水管上设置有第二电磁阀102。太阳能温度传感器13主要是测量太阳能输出的水温，如果水温满足暖气供热要求，则控制单元16直接控制第一电磁阀101关闭，第二电磁阀102打开，直接采用太阳能进行暖气供热；如果太阳能温度传感器13监测的水温无法满足暖气供热要求，则控制单元16控制第一电磁阀101打开，第二电磁阀102关闭，热水经过磁波加热单元3进行再加热，并由电热温度传感器14对电加热的水温进行监测，达到设定温度后，停止加热。在通向每个暖气片7的管路上设置有第二电磁阀103，可通过控制单元16将任意的一只电磁阀进行关闭和打开，适应了农村房屋多，需要对房间暖气进行单独控制的要求。上述控制功能均可以通过手机18安装的APP来执行操作，方便了锅炉的远程控制。本实用新型的控制单元16内置GPRS或WIFI无线模块，通过手机对锅炉的热源进行选择，并可实现炉温的监测，以及多个电磁阀的开关控制。

实际应用过程中，控制中枢118的主要功能有：

一、控制中枢118根据用户的要求以及温度传感器13监测的太阳能水温的情况，开启电磁阀继电器116，控制电磁阀101、电磁阀102、电磁阀103、电磁阀104、电磁阀105，实现对电热器的选择，同时对供暖的暖气片即房间进行选择。

二、控制中枢118根据温度传感器14监测的电加热水温，控制电源通过接触器111、第二接触器112、第三接触器113和第四接触器114给感应线圈22的4个模块独立供电。

三、控制中枢118给水泵继电器117施加电压脉冲，控制循环水泵15工作，实现管路热水循环。

本实用新型实现了太阳能和电磁波加热源之间智能切换，具有节能、环保、高效、智能、手机双向远程控制、全自动运行等特点，具有重要的推广价值。

Claims (9)

1.一种太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，包括通过水管联通的太阳能热水器(1)和磁波采暖炉(2)，采暖炉系统通过水管和电磁阀与远端的暖气片(7)相连通，其特征在于：

所述的磁波采暖炉(2)包括控制单元(16)和通过水管和电磁阀连通的磁波加热单元(3)、循环水泵(15)和电热储水箱(4)；

所述的磁波加热单元(3)包括主水道(21)和实现主水道(21)加热的感应线圈(22)，所述的感应线圈(22)分为若干只独立工作的线圈单元；

所述的控制单元(16)包括控制中枢(118)、显示单元(119)、无线模块(120)、电磁驱动电路板(110)和若干外围电器元件；所述的外围电器元件包括交流接触器、电磁阀继电器(116)、水泵继电器(117)和电磁驱动电路板(110)；控制中枢(118)获得温度传感器(115)的参数，并控制交流接触器、电磁阀继电器(116)和水泵继电器(117)按照设定的程序运转；每只线圈单元与对应的电磁驱动电路板(110)电联接，电磁驱动电路板(110)通过交流接触器与控制中枢(118)电联接；无线模块(120)为GPRS或WiFi模块，与手机无线联接，实现采暖炉的智能控制；在磁波加热单元(3)之前的水管处设置有太阳能温度传感器(13)和第一电磁阀(101)，与磁波加热单元(3)成旁路的旁路水管上设置有第二电磁阀(102)。

2.根据权利要求1所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：所述的主水道(21)外圈设置有绝缘套筒(30)，感应线圈(22)缠绕在绝缘套筒(30)上，感应线圈(22)外周设置有若干只旁路水道(28)，主水道(21)和旁路水道(28)相连通，相临的旁路水道(28)之间设置有金属密封板(31)。

3.根据权利要求1所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：所述主水道(21)内部的侧壁上设置有若干只阻流板(29)，使得从进水口(23)流入的水沿S形通道由出水口(24)流出。

4.根据权利要求1所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：所述主水道(21)内部设置有洗澡水管(25)，洗澡水管(25)在主水道(21)内部呈螺旋或S形，其水管进口(26)和水管出口(27)设置在主水道(21)外部。

5.根据权利要求2所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：所述的旁路水道(28)为U形结构，其进水和出口与主水道(21)相连通。

6.根据权利要求2所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：若干只旁路水道(28)构成笼式结构，将感应线圈(22)包围在笼体内部。

7.根据权利要求1所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：电磁驱动电路板(110)产生工作频率为20—25kHz的高频电压，驱动感应线圈(22)产生高速变化的磁场。

8.根据权利要求2所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：主水道(21)为圆形横截面的不锈钢水管，旁路水道(28)为异形横截面的不锈钢水管。

9.根据权利要求1所述的太阳能和磁波集成式智能采暖炉系统，其特征在于：所述的主水道(21)的出水口(24)附近的外壳上设置有热水温度传感器(14)。