CN209588172U - 一种供暖设备及高大空间建筑物供暖体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种供暖设备及高大空间建筑物供暖体系，包括设备外壳；安装于所述设备外壳内部的冷风供应机构；安装于所述设备外壳内部、并与所述冷风供应机构连通的换热机构；所述冷风供应机构为所述换热机构提供冷风、所述换热机构加热所述冷风并产生热风；所述设备外壳的上端形成有进风口，所述设备外壳的下部形成有出风口；所述热风通过所述出风口排放；所述设备外壳的出风口的出风向下或倾斜向下。本实用新型的供暖设备将原有的传统散热器自然散热改变为强制、指定方向散热，其能保证供暖实现“无温度梯度”变化的供暖环境，是传统供暖的一次颠覆。

Description

一种供暖设备及高大空间建筑物供暖体系

技术领域

本实用新型涉及采暖设备技术领域，具体涉及一种供暖设备及高大空间建筑物供暖体系。

背景技术

在我国建筑行业的暖通领域，建筑物供暖是建筑物关键环节。尤其是北方地区，高大空间建筑物的供暖效果，是设计院、科技工作者的一大难题，供暖设施形同虚设。

传统散热器在散热时，由于存在热气流上浮的自然规律。所以室内供暖时，具有热气流在上、冷气流在下的特点，存在供暖时地面温度低、而高空供暖温度高的现象，同时能源浪费严重，供需矛盾特别突出，而人员活动区域又恰恰在地面上。因此造成了“地面需要热的区域没有得到热、高空不需要热而温度过高”的自然现象，暖通术语叫“供暖温度梯度”现象。

自然形成供暖温度梯度现象，它会在房屋供暖时造成屋顶温度高、地面温度低的规律；所以供暖没有完成供暖目的，反而，造成能源浪费。它一直是困扰暖通领域的一大难题，至今没有满意的供暖方案及解决措施，此难题在我国及全世界的暖通领域，都是非常突出的问题。

首先，我们先了解一下暖通领域中几个基本术语：

高大空间建筑物：建筑物空间建筑高度大于5.0米，建筑物体积10000立方米以上的建筑物为高大空间建筑物；

供暖温度梯度：建筑物在供暖过程中，存在建筑物随着高度上升每一米，室内温度上升0.3℃以上的温度变化率。这种供暖温度变化，随着供暖热媒温度提高，室内温度上升的变化率会发生更大的变化，这种现象称谓供暖温度梯度。

相反，如果达到或完成建筑物在供暖过程中，高度上升每一米，室内温度变化率小于0.3℃，就是“微弱(无)温度梯度”供暖环境。

供暖烟囱效应：烟囱效应，是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。它会引起室内空气的加速流动，加快热气流向上，向建筑物的外面流失。

供暖值班温度：是指在建筑物供暖中，非工作时间或中断使用环境的时间内,为使建筑物室内保持最低室温要求而设置的采暖温度。其要求供暖环境温度均匀。

随着“中国制造”的现代化工业发展步伐加快，东北乃至全世界范围内，无数的“高大空间”建筑物拔地而起。在工业制造业厂房、化工、医药企业车间厂房、物流仓储业库房、飞机机库、无人机试飞车间、体育馆、花木大厅、阳光房、种植、养殖业建筑物中，处处可见。这些建筑物在冬季到来时，都需要供暖。

传统供暖方式一般有：暖气片自然对流散热器采暖、地面辐射采暖(地热管式)、燃气空中吊装辐射采暖、燃气热风采暖、通风风道加热采暖、吊顶风机及电热风幕采暖等等。

在这些建筑物在供暖过程中，高大空间建筑物无论采用上述那一种采暖方式，在高大空间建筑物中，都会存在供暖温度不均匀现象，不能满足使用者的均匀温度(无差异的温度)要求，都存在着供暖地面温度低、屋顶温度高，或者水平供暖温度不均匀的高低供暖温度波动现象，这是供暖环境普遍存在的现象。

具体的以上述方式给供暖带来了很多的缺点：

1、供暖环境温度不均匀，同一处厂房凉、热不均。门口处冻冰，里面温度高；高空温度特别高，地面温度低；暖气片周围温度高、离开暖气片温度低。

2、由于供暖温度不均匀，导致人员活动区域温度低，造成生产力下降。人员活动区域是在地面上，而供暖的地面温度却很低，是供暖缺欠。由于受供暖温度不达标的影响，工作环境及工作时间无法保证，降低了生产效率。

3、由于供暖温度不均匀，导致生产工艺、生产设备无法正常使用。生产工艺往往与温度有关，生产设备更是受环境温度影响比较大，它会影响设备精度。同时供暖温度不均匀，会造成其它设施的冻坏现象。如消防管道。

4、地面占用面积大，在传统的供暖散热器使用中，一般都是安装在窗户下方，不能有物体遮挡，它非常占用地面使用面积。

5、传统供暖方式“供暖惰性大”，一般供暖水温温度满足要求后，室内温度几天后才能满足要求。当停止供暖水温时，它又不能及时冷却下来。

6、能源浪费严重，由于供暖产生“温度梯度”及“烟囱效应”，会造成供暖能源的流失。同时供暖温度低、就必须多加能源投入，供暖水温越高、温度梯度越大，产生的烟囱效应越足，能源浪费越严重。

7、热惰性大的同时，加上温度梯度现象，无法实现“供暖值班温度”。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构新颖、解决高大空间建筑物内供暖温度梯度问题的供暖设备及高大空间建筑物供暖体系。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型公开的一种供暖设备，该供暖设备主要包括：

设备外壳；

安装于所述设备外壳内部的冷风供应机构；

安装于所述设备外壳内部、并与所述冷风供应机构连通的换热机构；

所述供暖设备还包括为控制所述冷风供应机构工作的控制组件；以及集成于所述供暖设备上并为所述冷风供应机构和控制组件提供电能的电源组件；

所述冷风供应机构为所述换热机构提供冷风、所述换热机构加热所述冷风并产生热风；

所述设备外壳的上端形成有进风口，所述设备外壳的下部形成有出风口；

所述热风通过所述出风口排放；

所述设备外壳的出风口的出风向下或倾斜向下。

进一步的，所述冷风供应机构为离心风机，所述离心风机的进风端与所述设备外壳的进风口连通地将外部冷风引入离心风机；

所述换热机构为换热器，所述离心风机的出风端与所述换热器的壳程连通地将冷风引入换热器的壳程内；

所述热风通过所述离心风机的风压由所述出风口排放。

进一步的，所述换热器的两侧连通有集水器，且所述换热器内形成有换热管片，所述集水器内的热水通过外部动力设备提供动力地输入所述换热器的管程。

进一步的，所述设备外壳的出风口的倾斜角度0°～90°。

进一步的，所述控制组件包括集成于所述设备外壳上的温控器、以及与所述温控器电连接的温度传感器，所述温度传感器的探头置于设备外壳的外部，所述温控器接收所述温度传感器采集的温度信号控制所述冷风供应机构的工作。

进一步的，所述电源组件连接有置于设备外壳外部的电源线。

本实用新型公开的一种高大空间建筑物供暖体系，该供暖体系集成于高大空间内，所述供暖体系包括多个如上所述的供暖设备。

进一步的，所述供暖设备安装于墙体2.0～5.0m高度范围。

进一步的，所述设备外壳的背面形成有安装支架，该供暖设备通过安装支架与建筑物墙体安装固定。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种供暖设备及高大空间建筑物供暖体系，具有以下有益效果：

本实用新型的供暖设备将原有的传统散热器自然散热改变为强制、指定方向散热，其能保证供暖实现“无温度梯度”变化的供暖环境，是传统供暖的一次颠覆。

本实用新型供暖设备可以解决供暖的“供需矛盾”问题、可以实现供暖的值班温度、改变传统供暖的热惰性问题，实现快捷供暖方式。供暖时，其本质是根据环境温度要求而实现的供暖方式，有需求就有供应、无需求不供应的理念完成的“行为节能”设计。其特点在于散热与热媒是“分离”关系，也就是说：在热媒存在条件下，散热是可控的，需要时散热、不需要时热媒回流，不浪费能源。

另外，本实用新型的供暖设备为高大空间供暖单元，侧向吹风系统的应用和推广中，编制国家图集，提供基础条件。

本实用新型的供暖设备节能行为的理论支持：

其节能原理为：Q＝K·F·△T(T室内-T外温)；其中，对于一个固定建筑物而言，K·F是一个定值，对一个地区而言，T室外计算温度也是一个固定值，只有“T室内温度”是一个变化量(因为有温度梯度产生，屋顶温度高，地面温度低)，有计算式：T室内屋顶≥T室内计算温度，所以，有Q屋顶≥Q室内计算。综上所述，本实用新型的产品属于节能产品。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种高大空间建筑物供暖体系用供暖设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种高大空间建筑物供暖体系用供暖设备的设备独立控制功能结构原理简图；

图3为本实用新型实施例提供的一种高大空间建筑物供暖体系用供暖设备的设备控制原理简图。

附图标记说明：

1、设备外壳；2、离心风机；3、换热器；4、控制组件；5、温度传感器；6、电源组件；7、水温传感器；

101、进风口；102、出风口。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图1～图3所示，本实用新型实施例提供的高大空间建筑物供暖体系用供暖设备及高大空间建筑物供暖体系，其中，上述的供暖设备主要包括：

设备外壳1；

安装于设备外壳1内部的冷风供应机构；

安装于设备外壳1内部、并与冷风供应机构连通的换热机构；

供暖设备还包括为控制冷风供应机构工作的控制组件4；以及

集成于供暖设备上并为冷风供应机构和控制组件4提供电能的电源组件6；

冷风供应机构为换热机构提供冷风、换热机构加热冷风并产生热风；

设备外壳1的上端形成有进风口101，设备外壳1的下部形成有出风口102；

热风通过出风口102排放；

设备外壳1的出风口102的出风向下或倾斜向下。

具体的，本实施例主要公开了一种结构新颖的供暖设备，该供暖设备主要是安装于高大空间建筑物室内，本实施例的高大空间建筑物在上文已经有所解释，因此，这里不再赘述；首先，为了区别于传统散热器的自然散热，本实施例的供暖设备采用强制对流热辐射的形式将建筑物室内上部的冷空气抽入设备内，然后在冷风供应机构的加压下形成高压气流，并将高压冷风输入换热机构内，在换热机构内形成强制对流，并且换热机构内的高温热媒将热量以热传递/热辐射的形式传递给冷风，由此，冷风被加热为热风，同时，产生的热风会在冷风供应机构的风压下由设备外壳1下部的出风口102排放至地面附近；需要说明的是：本实用新型的一个主要实用新型点在于热风是朝向下方或者倾斜向下排放的，目的是能够将热风引流至地面，以加热地面空气，随着上部抽风，下部送风的逐渐进行，来减少温度梯度，供暖效果优于现有技术中任何一款散热设备。同时，本实施例的供暖设备还集成有控制组件4和电源组件6，电源组件6主要为内部功能部件提供电能，而控制组件4是控制内部功能部件工作的组件，因此，在事先程序的设定下，能够在需要加热能够启动装置工作，而在无需加热时停止工作，实现了自动控制和节约能源，属于节能产品。

优选的，上述的冷风供应机构为离心风机2，离心风机2的进风端与设备外壳1的进风口101连通地将外部冷风引入离心风机2；另外，上述的换热机构为换热器3，离心风机2的出风端与换热器3的壳程连通地将冷风引入换热器3的壳程内；热风通过离心风机2的风压由出风口102排放。

通过本实施例的描述，可以得出，上述实施方式中的冷风供应机构为离心风机，而换热机构为换热器3；其中，离心风机2在控制组件4的控制下能够自由调整风量和风速，能够确保该供暖设备能够应对不同的室温环境，而换热器3是最常见的换热设备，其一般包括壳程和管程，其中，壳程和管程能够将两种流体形成对流或者顺流，以完成两种流体的热传导；其中，本实施例所涉及的两种流体分别为由离心风机2提供的冷风，以及由外部热媒供应设备输送来的热媒，其中，冷风输入至换热器3的壳程内，而热媒输入至换热器3的管程内，两者形成强制对流，强制对流也是通过离心风机2实现，在对流中两种流体进行热传导，从而加热冷风，使得冷风变成热风，最终排放至外部。

更为具体的，上述的换热器3的两侧连通有集水器(未示出)，且换热器3内形成有换热管片，集水器内的热水通过外部动力设备提供动力地输入换热器3的管程。

本实施例仅以热媒为热水来进行原理的详细描述，其中，外部的集水器是一种能够储存热水的容器，其多件为卧式容器，而通过管路的连通以及泵机的作用，将集水器内部热水不断输入至换热器3的管程内，而管道之间的连接也可以直接利用法兰，拆装便捷；而上述提到的换热管片是一种散热翅片，其能够增大换热面积，目的是加快热传导的效率以及提高能源利用率，加快了冷风变成热风的速率。

当然，本实施例的换热器3不单单能够使用热媒进行热传导，本实施例的换热器3还可以是在内部集成电加热组件，如电加热管等，然后通过控制组件4控制开关以及通过电源组件6提供电能。

本实施例的供暖设备采用热水(或电加热体)作为能源传递，采用强制对流原理，让离心风机2作为空气循环动力，依靠电脑计算(手动)处理，匹配设备出风口102风速与供暖热媒温度的综合体，来实现室内供暖的系统。简单地说就是供暖热媒温度越高，风量就会随着增大，反之风速就变小，风机的工作风量是依靠电脑计算(手动调节)后，做出的指令的。

上述的高大空间供暖系统智能温控散热器的散热功率是可变功率，是在额定散热功率15—100％的散热量调整。这一参数是保障供暖系统实现“无温度梯度”的供暖指标基础，采用热媒温度在30—95℃范围时，完成出风口温度在20—50℃范围内变化，才能实现建筑体的供暖室内温度无温度梯度，才能达到满足用户使用目的。

其原理依靠热力学第二定律：

被加热的热空气分子内能Q(内热)＝空气原有能量Q(空气)+空气获得热能量Q(获得)

热空气向下移动的能量Q(势能)＝离心风机输出能量Q(输出)

平衡方程为：热空气产生的浮力F＝离心风机的离心力F。

本实施例的供暖设备的使用条件：

第一、在室外温度为-50℃～50℃以内，需要供暖环境中使用；在采暖有供暖热水，且水温度高于30℃时、环境相对湿度小于85％、建筑体宽度、长度、高度不限条件下使用。

第二、使用本系统供暖一般采用“上供上回式”、“上供下回式”结构，特殊条件下采用“下供下回式”结构时，必须分单元安装排气阀、必须安装在建筑物的外墙体的内侧(内墙体特殊条件下也可以安装)、安装高度必须控制在2.0～5.0米范围内。

另外，上述的设备外壳1的出风口102的倾斜角度0°～90°。

优选的，本实施例中控制组件4包括集成于设备外壳1上的温控器、以及与温控器电连接的温度传感器5，温度传感器5的探头置于设备外壳1的外部，温控器接收温度传感器5采集的温度信号控制冷风供应机构的工作。其中，上述的电源组件6连接有置于设备外壳1外部的电源线。

本实施例的供暖设备设计参数如下表：

优选的，本实施例中设备外壳1的背面形成有安装支架，该供暖设备通过安装支架与建筑物墙体安装固定。

该处主要介绍了供暖设备的安装方式，为了适应安装高度以及安装的基础，本实施例的设备外壳1的背面集成有安装支架，而本实施例的安装支架可以以锚栓的形式与墙体锚固。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种高大空间建筑物供暖体系用供暖设备，具有以下有益效果：

本实用新型的供暖设备将原有的传统散热器自然散热改变为强制、指定方向散热，其能保证供暖实现“无温度梯度”变化的供暖环境，是传统供暖的一次颠覆。

本实用新型供暖设备可以解决供暖的“供需矛盾”问题、可以实现供暖的值班温度、改变传统供暖的热惰性问题，实现快捷供暖方式。

另外，本实用新型的供暖设备为高大空间供暖单元，侧向吹风系统的应用和推广中，编制国家图集，提供基础条件。

本实用新型的供暖设备节能行为的理论支持：

其节能原理为：Q＝K·F·△T(T室内-T外温)；其中，对于一个固定建筑物而言，K·F是一个定值，对一个地区而言，T室外计算温度也是一个固定值，只有“T室内温度”是一个变化量(因为有温度梯度产生，屋顶温度高，地面温度低)，有计算式：T室内屋顶≥T室内计算温度，所以，有Q屋顶≥Q室内计算。综上所述，本实用新型的产品属于节能产品。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种供暖设备，其特征在于，该供暖设备主要包括：

设备外壳(1)；

安装于所述设备外壳(1)内部的冷风供应机构；

安装于所述设备外壳(1)内部、并与所述冷风供应机构连通的换热机构；

所述供暖设备还包括为控制所述冷风供应机构工作的控制组件(4)；以及

集成于所述供暖设备上并为所述冷风供应机构和控制组件(4)提供电能的电源组件(6)；

所述冷风供应机构为所述换热机构提供冷风、所述换热机构加热所述冷风并产生热风；

所述设备外壳(1)的上端形成有进风口(101)，所述设备外壳(1)的下部形成有出风口(102)；

所述热风通过所述出风口(102)排放；

所述设备外壳(1)的出风口(102)的出风向下或倾斜向下。

2.根据权利要求1所述的供暖设备，其特征在于，所述冷风供应机构为离心风机(2)，所述离心风机(2)的进风端与所述设备外壳(1)的进风口(101)连通地将外部冷风引入离心风机(2)；

所述换热机构为换热器(3)，所述离心风机(2)的出风端与所述换热器(3)的壳程连通地将冷风引入换热器(3)的壳程内；

所述热风通过所述离心风机(2)的风压由所述出风口(102)排放。

3.根据权利要求2所述的供暖设备，其特征在于，所述换热器(3)的两侧连通有集水器，且所述换热器(3)内形成有换热管片，所述集水器内的热水通过外部动力设备提供动力地输入所述换热器(3)的管程。

4.根据权利要求1所述的一种供暖设备，其特征在于，所述设备外壳(1)的出风口(102)的倾斜角度0°～90°。

5.根据权利要求1所述的供暖设备，其特征在于，所述控制组件(4)包括集成于所述设备外壳(1)上的温控器、以及与所述温控器电连接的温度传感器(5)，所述温度传感器(5)的探头置于设备外壳(1)的外部，所述温控器接收所述温度传感器(5)采集的温度信号控制所述冷风供应机构的工作。

6.根据权利要求5所述的供暖设备，其特征在于，所述电源组件(6)连接有置于设备外壳(1)外部的电源线。

7.一种高大空间建筑物供暖体系，该供暖体系集成于高大空间内，其特征在于，所述供暖体系包括多个如权利要求1至6中任一项所述的供暖设备。

8.根据权利要求7所述的高大空间建筑物供暖体系，其特征在于，所述供暖设备安装于墙体2.0～5.0m高度范围。

9.根据权利要求8所述的高大空间建筑物供暖体系，其特征在于，所述设备外壳(1)的背面形成有安装支架，该供暖设备通过安装支架与建筑物墙体安装固定。