CN209744494U - 一种地板辐射采暖系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出了一种地板辐射采暖系统,其中,所述地板辐射采暖系统包括:太阳能集热系统,其包括太阳能集热器,储热器,所述太阳能集热器与所述储热器进行热交换以对所述储热器加热;加热器,其与所述太阳能集热器并联设置并与所述储热器进行热交换以对所述储热器加热;地板采暖系统,其包括多根间隔设置的埋藏于地板中的盘管,所述储热器与所述盘管进行热交换以对盘管加热。本实用新型的地板辐射采暖系统该种采暖方式是利用太阳能作为热源,它不仅可以节约煤、石油、天然气等非可再生的常规能源,还能减少甚至杜绝因使用常规能源而造成的各种污染。

Description

一种地板辐射采暖系统
技术领域
本实用新型涉及采暖技术领域,尤其涉及一种地板辐射采暖系统。
背景技术
空气源热泵采用逆卡诺原理,以极少的电能,吸收空气中大量的低位热能,通过压缩机的压缩变为高位热能,并传输给其它介质,有着能耗低、效率高、安全性好、环保性强等优点。但空气源热泵也存在一定的限制性因素,比如环境适应性问题。每到冬季,我国大部分地区就会出现冰冻、雨雪天气,空气源热泵的蒸发器表面会在低温环境下结霜,影响机组的整体运行,从而大大降低热泵的制热效果,甚至导致系统无法正常运行。传统的空气源热泵中所采用的除霜技术有:热电除霜、水力除霜、气动除霜、以及四通阀换向除霜等。
热电除霜通过电阻丝通电发热除霜,能耗较大;水力除霜除霜后蒸发器周围空气含湿量太高,容易再次结霜,且需要设置独立的水系统,投资相对较大;气动除霜利用压缩空气产生高速射流直接吹除霜层,使蒸发器表面始终保持无霜状态,但是压缩空气需要增加额外功耗,整机的造价成本也较高;四通阀换向除霜通过四通阀改变工质的流向,将制热工况与制冷工况相互转换,从而达到除霜目的,但由于除霜过程中系统从室内吸收热量,室内环境无法保证,影响了其稳定性和用户的舒适性。
此外,太阳能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到人们的关注,很多发达国家将发展光伏光热技术作为可持续发展的重要途径。在我国,光伏光热技术作为一种能源替代技术已经成为新能源发展规划的重要组成部分,它的商业化开发和利用是重要的发展方向。
地板辐射采暖和传统的供暖方式相比,具有舒适、健康、使用寿命长、节能等优点。传统地板辐射采暖的热源一般来自城市集中供热热水,现有集中供热系统还不能完全做到绿色环保,这也是导致京津冀地区雾霾严重的主要原因之一;其次集中供热热水的温度较高,既影响居住舒适度又存在热能浪费,水管的使用寿命也大大缩短;在维护成本方面,水地暖在使用过程中容易出现漏水故障,处理起来十分麻烦,长期运行后,水管内壁会出现大量污垢,后期维护成本比较高。
利用太阳能作为低温热源供地板辐射采暖系统是节能减排的一个有效途径,但是由于太阳能本身的不稳定性,易受季节、地点、气候等多种因素影响,现有光热地板辐射采暖系统需要借助其他方式解决光源不足的问题。现有技术中已有采用交流发热电缆进行采暖的系统,其交流发热电缆通常需要AC220V供电,通过温控器控制室内温度,当室内温度不能达到设定值时,交流发热电缆上电发热,当室内温度高于一定温度时,停止发热。这种温度控制方式精度不高,并且控制交流发热电缆启停的开关会经常动作,降低了开关的使用寿命。此外,现有的交流发热电缆产生的电池波会对人体健康产生影响。
此外,常规的散热器是以对流式散热为主,其采暖效果不够理想,舒适性和卫生条件欠佳。此外它还需要消耗煤,石油,天然气等常规不可再生能源,造成资源消耗的同时也相应地不可避免地造成环境污染,温室效应等环境问题。
太阳能地板辐射采暖是一种利用通过某种装置收集到的太阳能量作为高温介质,并通过“埋藏”于地板中的盘管加热地面从而达到升高房间温度的目的。该系统是把整个地面作为散热面,其辐射换热量约占总换热量的2/3。因此,太阳能地板辐射采暖越来越受到人们的关注,尤其是在北美及欧洲的发达国家地板辐射采暖更得到了广泛的使用。此外,地板辐射采暖与人们的生活习惯以及居住方式相协调。据悉韩国和日本以“榻榻米”居住方式为主,故而在这两个国家地板辐射采暖尤为被重视和青睐。
为克服现有技术的缺陷,有必要提出一种新的地板辐射采暖系统。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷,本实用新型的目的在于利用可再生能源-太阳能作为热源,该种采暖方式不但节约了常规能源,而且避免了使用常规能源所带来的污染。对太阳能地板辐射采暖系统的发展具有一定的指导意义。
此外,本实用新型的目的在于利用水源热泵-太阳能地板辐射采暖,该种采暖方式是利用太阳能作为热源,它不仅可以节约煤、石油、天然气等非可再生的常规能源,还能减少甚至杜绝因使用常规能源而造成的各种污染,是一种完全可以称之为"绿色"的采暖方式。
为实现上述目的,本实用新型提出了一种地板辐射采暖系统,其中,所述地板辐射采暖系统包括:
太阳能集热系统,所述太阳能集热系统包括太阳能集热器;
储热器,所述太阳能集热器与所述储热器进行热交换以对所述储热器加热;
加热器,所述加热器与所述太阳能集热器并联设置并与所述储热器进行热交换以对所述储热器加热;
地板采暖系统,所述地板采暖系统包括多根间隔设置的埋藏于地板中的盘管,其中,所述储热器与所述盘管进行热交换以对盘管加热。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,所述太阳能集热器内通过传热介质作为循环工质,以传递热量。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,所述传热介质为防冻液。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,储热器为储热水箱,所述所述加热器为电锅炉。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,所述太阳能集热器通过换热器与所述储热水箱进行热交换。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,还包括控制器,
其中,当所述储热水箱中的水的温度低于采暖所需的进水温度时,所述控制器启动所述电锅炉,以对所述储热水箱中的水加热至所需的进水温度;当所述储热水箱中的水的温度不低于采暖所需的进水温度时,所述控制器关闭所述电锅炉。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,所述太阳能集热器与所述换热器之间的循环管路上设有第一泵。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,所述换热器与所述储热水箱之间的循环管路上设有第二泵。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,
相邻两根所述盘管之间的距离为40cm至50cm。
如上所述的地板辐射采暖系统,其中,所述控制器还能够控制所述第一泵和所述第二泵,所述电锅炉与所述储热水箱之间的循环管路上设有第三泵,所述储热水箱与所述地板采暖系统之间的管路上设有第四泵,所述第四泵与所述地板采暖系统之间的管路上设有三通阀,所述三通阀的一开口与所述储热水箱相连通。
本实用新型的地板辐射采暖系统属于一种水源热泵-太阳能地板辐射采暖,该种采暖方式是利用太阳能作为热源,它不仅可以节约煤、石油、天然气等非可再生的常规能源,还能减少甚至杜绝因使用常规能源而造成的各种污染,是一种完全可以称之为"绿色"的采暖方式。
此外,本实用新型的地板辐射采暖系统是利用可再生能源-太阳能作为热源,该种采暖方式不但节约了常规能源,而且避免了使用常规能源所带来的污染。对太阳能地板辐射采暖系统的发展具有一定的指导意义。本实用新型的地板辐射采暖系统采暖效果理想、舒适性以及卫生条件优异。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的地板辐射采暖系统的原理图。
在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
1-太阳能集热系统;
10-太阳能集热器;
2-地板采暖系统;
3-储热器;
4-加热器;
5-换热器;
6-第一泵;
7-第二泵;
8-第三泵;
9-第四泵;
11-水阀。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例及相应的附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型的地板辐射采暖系统的原理图,现结合图1对本实用新型的地板辐射采暖系统进行详细地说明,以使本实用新型清楚。
此外,还需说明地是,在本实用新型中,“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”等术语仅仅是用于表示部件的顺序,并不是对部件进行限定,如第一泵、第二泵、第三泵以及第四泵是表示四个泵,在此,“第二”、“第三”以及“第四”仅仅是对四个泵中的各个泵部件进行区分,并非对泵的限制。
如图1所示,本实用新型提出了一种地板辐射采暖系统,其中,所述地板辐射采暖系统包括:
相连通的太阳能集热系统1、地板采暖系统2、储热器3以及加热器4;
其中,所述太阳能集热系统1包括太阳能集热器10,储热器3与太阳能集热器10进行热交换以对储热器3加热;
加热器4与太阳能集热器10并联设置并与储热器3进行热交换以对储热器3加热,地板采暖系统2包括多根间隔设置的埋藏于地板中的盘管(图中未具体地示出),储热器3与盘管进行热交换以对盘管加热,从而实现采暖的效果。
本实用新型的地板辐射采暖系统属于一种水源热泵-太阳能地板辐射采暖,该种采暖方式是利用太阳能作为热源,它不仅可以节约煤、石油、天然气等非可再生的常规能源,还能减少甚至杜绝因使用常规能源而造成的各种污染,是一种完全可以称之为"绿色"的采暖方式。
此外,本实用新型的地板辐射采暖系统是利用可再生能源-太阳能作为热源,该种采暖方式不但节约了常规能源,而且避免了使用常规能源所带来的污染。对太阳能地板辐射采暖系统的发展具有一定的指导意义。本实用新型的地板辐射采暖系统采暖效果理想、舒适性以及卫生条件优异。
在一具体实施例中,所述太阳能集热器10内通过传热介质作为循环工质,以传递热量,从而实现将太阳能集热器10所收集的热量稳定地传递至地板采暖系统2,以实现将太阳能集热器10所收集的热量得到充分地利用。
在一具体实施例中,所述传热介质为防冻液,从而防止在冷环境下传热介质发生冻结而影响传热的缺陷,从而能够将本实用新型的地板辐射采暖系统应用到东北寒冷的地区,使本实用新型的地板辐射采暖系统应用范围更为广阔,即其市场应用更为广阔。
在一具体实施例中,储热器3为储热水箱,所述太阳能集热器10通过储热水箱与所述地板采暖系统2相连通,从而实现将太阳能集热系统1所收集的热量先存储至储热水箱中,然后再传递至地板采暖系统2中,更为具体地,然后将热量传递至各根间隔设置的埋藏于地板中的盘管,这样可以实现将太阳能集热系统1所收集的热量存储至储热器3中,避免当太阳能集热系统1所收集的热量得到持续稳定地利用。具体地,如太阳能集热系统1所收集的热量有富余时(即除了满足地板采暖系统2使用外,还有剩余的热量),此时可以将多余/富余的热量存储至储热器3中,从而使太阳能集热系统1所收集的热量得到全面地利用。
进一步地,在本实用新型的所述地板辐射采暖系统中,加热器4为电锅炉,其与所述储热器3相连通,具体地,当储热水箱内的水的温度低于采暖所需进水温度时,启动电锅炉,将储热器3中的水加热到设定温度,从而满足用户的需求,避免本实用新型的地板辐射采暖系统发生供热不足的缺陷发生。
在本实用新型的地板辐射采暖系统的一具体实施例中,所述太阳能集热系统1通过换热器5与所述储热器3进行热交换,以将太阳能集热系统1收集的热量供地板辐射采暖使用。
进一步地,在本实用新型的地板辐射采暖系统中,该地板辐射采暖系统还包括控制器(图中未示出),
其中,当所述储热器3中的水的温度低于采暖所需的进水温度时,所述控制器启动所述加热器4,以对所述储热器3中的水加热至所需的进水温度;当所述储热器3中的水的温度不低于采暖所需的进水温度时,所述控制器关闭所述电锅炉。通过控制器可以实现自动地控制加热器4开启与关闭,具体地,所述储热器3中的水的温度低于采暖所需的进水温度时,所述控制器自动地启动所述加热器4,当所述储热器3中的水的温度不低于采暖所需的进水温度时,所述控制器关闭所述加热器4,从而实现在保证供热温度的前提下降低能源的消耗。
在本实用新型的地板辐射采暖系统的一具体实施例中,所述太阳能集热器10与所述换热器5之间的循环管路上设有第一泵6;所述换热器5与所述储热器3之间的循环管路上设有第二泵7。通过设置第一泵6和第二泵7,可以实现循环介质的综合利用,并能够保证热量高效地得到传递。具体地,当太阳能集热系统1所收集的热量较高甚至有富余时(即除了满足地板采暖系统2使用外,还有剩余的热量),此时可以将需要将收集的热量快速地存储至储热器3中,此时,可以调整第一泵6的流量,增加传热介质的流量,从而可以快速且高效地将太阳能集热系统1所收集的热量存储至储热器3中;当太阳能集热系统1所收集的热量较少时,此时不需要高流量的传热介质,此时,可以调整第一泵6的流量,降低传热介质的流量,从而可以在快速且高效地将太阳能集热系统1所收集的热量存储至储热器3中的前提下,降低传热介质的流量,从而降低能耗。
进一步地,相邻两根所述盘管之间的距离为40cm至50cm,这可以保证辐射传热较高的前提下减少盘管的数量,即若相邻两根所述盘管之间的距离过小,则不会对辐射传热的效率产生实质的影响,但若相邻两根所述盘管之间的距离过大,则辐射传热的效率较低,很难满足供热的要求。
进一步地,所述控制器还能够控制所述第一泵6和所述第二泵7,所述加热器4与所述储热器3之间的循环管路上设有第三泵8,所述储热器3与所述地板采暖系统2之间的管路上设有第四泵9,所述第四泵9与所述地板采暖系统之间的管路上设有水阀11,所述水阀11的一开口与所述储热器3相连通。在本实用新型的一实施例中,水阀11为一三通阀,该三通阀的第一开口与第四泵9相连通,该三通阀的第二开口与地板采暖系统2相连通,该三通阀的第三开口所述储热器3相连通。
现结合图1对本实用新型的地板辐射采暖系统进行详细地描述。图1所示是地板辐射采暖系统运行原理图,太阳能集热系统与地板采暖系统分别是两个独立的闭式循环系统,集热系统内以防冻液作为循环工质,采用温差循环控制,集热系统采集到的热量通过换热器交换给储热水箱,以供地板辐射采暖用。当储热水箱(也可简称为水箱)内的温度低于采暖所需进水温度时,自动启动电锅炉,将储水箱中的水加热到设定温度。
当太阳能集热系统所收集的热量的温度T高于50℃时,控制器就启动第一泵和/或第二泵,水进入集热器进行加热,并将集热器的热水压入水箱,水箱上部温度高,下部温度低,下部冷水再进入集热器加热,构成一个循环;当温度T小于40℃,第一泵和/或第二泵停止工作;当水箱内的温度大于45℃时可开启第三泵进行采暖循环,此处的温度只是说明性的作用,并非用于限制本实用新型,也可以设定其他温度。
太阳能地板辐射采暖系统在设计计算时要注意:为节约热能,并保证白天工作时间室内有足够高的温度,在控制程序中分时段设置室内温控温度,控制白天室温为16℃以上,夜间温度应为14℃以上,这样既可以减少白天太阳能的储热用量,也可以减少电锅炉的启动时间,节省电能。具体地,如果可以利用太阳能,而建筑物不需要热量,则把即日起得到的能量加到蓄热水箱中去;如果可利用太阳能,而建筑物不需要热量,把从集热器得到的热量用于地板辐射采暖;如果不可利用太阳能,建筑物需要热量,而蓄热水箱中以储存足够的能量,则将储存的能量用于地板辐射采暖;如果不可利用太阳能,而建筑物又需要热量,且蓄热水箱中的能量已经用尽,则打开三通阀,利用辅助能耗对水进行加热,用于地板辐射采暖,当蓄热水箱存贮足够的能量,但不需要采暖,集热器又得到的能量;控制程序分时段设置室内温控温度是同时控制第一泵和第二泵的流量。
此外,太阳能地板辐射采暖系统的设计时应该:
(1)该系统中管距相当且管材合理利用。管距是地板内铺设的加热盘管中的管距,管距应以40-50cm为宜;该系统在设计的时候尽量被动化,也就是说会尽量减少辅助热源,热水所需热量均来自太阳能,从而会减少采暖运行所需的常规能源,进而会克服现有技术中的常规的散热器是以对流式散热为主,其采暖效果不够理想,舒适性和卫生条件欠佳缺陷。
(2)系统减少辅助热源热水所需热量均来自太阳能,从而减少采暖运行所需的常规能源。
(3)在采暖期较长的地方使用太阳能地板辐射采暖系统。
本实用新型的地板辐射采暖系统属于一种水源热泵-太阳能地板辐射采暖,该种采暖方式是利用太阳能作为热源,它不仅可以节约煤、石油、天然气等非可再生的常规能源,还能减少甚至杜绝因使用常规能源而造成的各种污染,是一种完全可以称之为"绿色"的采暖方式。
此外,本实用新型的地板辐射采暖系统是利用可再生能源-太阳能作为热源,该种采暖方式不但节约了常规能源,而且避免了使用常规能源所带来的污染。对太阳能地板辐射采暖系统的发展具有一定的指导意义。本实用新型的地板辐射采暖系统采暖效果理想、舒适性以及卫生条件优异。
以上所述仅为本实用新型的实施例而已,并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种地板辐射采暖系统,其特征在于,包括:
太阳能集热系统,所述太阳能集热系统包括太阳能集热器;
储热器,所述太阳能集热器与所述储热器进行热交换以对所述储热器加热;
加热器,所述加热器与所述太阳能集热器并联设置并与所述储热器进行热交换以对所述储热器加热;
地板采暖系统,所述地板采暖系统包括多根间隔设置的埋藏于地板中的盘管,其中,所述储热器与所述盘管进行热交换以对盘管加热。
2.根据权利要求1所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,所述太阳能集热器内通过传热介质作为循环工质,以传递热量。
3.根据权利要求2所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,所述传热介质为防冻液。
4.根据权利要求1所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,所述储热器为储热水箱,所述加热器为电锅炉。
5.根据权利要求4所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,所述太阳能集热器通过换热器与所述储热水箱进行热交换。
6.根据权利要求5所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,还包括控制器,
其中,当所述储热水箱中的水的温度低于采暖所需的进水温度时,所述控制器启动所述电锅炉,以对所述储热水箱中的水加热至所需的进水温度;当所述储热水箱中的水的温度不低于采暖所需的进水温度时,所述控制器关闭所述电锅炉。
7.根据权利要求6所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,所述太阳能集热器与所述换热器之间的循环管路上设有第一泵。
8.根据权利要求7所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,所述换热器与所述储热水箱之间的循环管路上设有第二泵。
9.根据权利要求1所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,
相邻两根所述盘管之间的距离为40cm至50cm。
10.根据权利要求8所述的地板辐射采暖系统,其特征在于,所述控制器还能够控制所述第一泵和所述第二泵,所述电锅炉与所述储热水箱之间的循环管路上设有第三泵,所述储热水箱与所述地板采暖系统之间的管路上设有第四泵,所述第四泵与所述地板采暖系统之间的管路上设有三通阀,所述三通阀的一开口与所述储热水箱相连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110986137A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 西安建筑科技大学 一种分布式太阳能供热系统与方法
CN110986138A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 西安建筑科技大学 一种分散式太阳能供热系统与方法

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