CN210921543U - 双热源顶板辐射采暖系统 - Google Patents

Abstract

双热源顶板辐射采暖系统，包括分油器、集油器、辐射板、压差旁通装置、电动三通阀、三通接头、太阳能集热器、电锅炉、循环油泵及膨胀油箱。本实用新型采用太阳能集热器和电锅炉联合供热，结合了太阳能供热节能环保和电能供热效率高的优点，即充分利用了日间充分的太阳能资源以减少日间高品位电能的使用，又能在光照不足的夜间保证供暖需求，具有调峰蓄能，节能环保的特点。

Description

双热源顶板辐射采暖系统

技术领域

本实用新型涉及采暖系统领域，特别是一种双热源顶板辐射采暖系统。

背景技术

《2018中国建筑能耗研究报告》显示，我国建筑能耗占全国能耗消费总量的比重在18%～23%左右，常规能源已难以满足建筑可持续发展的要求，迫切需要大力发展可再生能源技术。

对于高大空间而言，常见的采暖系统有热水采暖系统、蒸汽采暖系统和热风采暖系统。

热水采暖系统的热水管网在输送过程中存在较大的热损失，并且，在冬季寒冷地区，当热水采暖系统停止运行时常常出现管道冻裂的情况。

蒸汽采暖系统的介质为蒸汽，管道内压力相对较大，且蒸汽在输送过程中容易出现跑气、泄漏的现象。

热风采暖系统消耗电力驱动热风机制热供暖，一方面，其运行过程中风机噪声较大；另一方面，热风机扰动气流，在室内易产生空气扬尘；再一方面，热风采暖时，热量大部分集中于室内上部区域，而下部工作区域的温度就相对较低，即存在室内温度不均匀，垂直温度梯度大的问题，其实际供热效果不佳反而增加了能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种双热源顶板辐射采暖系统，它解决了现有的高大空间应用热水采暖系统时，热量损失大及管道在低温环境下易冻裂的问题；解决了现有的高大空间应用蒸汽采暖系统时，管道容易出现跑气、泄漏的问题；还解决了现有的高大空间应用热风采暖系统时，风机噪声大、室内易产生空气扬尘及室内下部工作区域的温度相对较低的问题。

本实用新型的技术方案是：双热源顶板辐射采暖系统，包括分油器、集油器、辐射板、压差旁通装置、电动三通阀、三通接头、太阳能集热器、电锅炉、循环油泵及膨胀油箱；

分油器上设有一个进油口A和多个出油口A，每个出油口A上均设有一个阀门A；集油器上设有一个出油口B和多个进油口B；分油器与集油器之间通过多条管路连通，每条管路一端连接在分油器的一个出油口A上，另一端连接在集油器的一个进油口B上；

辐射板安装在分油器与集油器之间的一条或多条管路上；

压差旁通装置安装在分油器与集油器之间的管路上，且压差旁通装置不与辐射板安装在同一条管路上；

电动三通阀上设有第一端头、第二端头和第三端头，电动三通阀的第三端头通过管道与分油器的进油口A连通；

三通接头上设有一号口、二号口和三号口，三通接头的三号口通过管道与集油器的出油口B连通；

太阳能集热器上设有总出油口A和总进油口A，总出油口A通过管道与电动三通阀的第一端头连通，总进油口A通过管道与三通接头的一号口连通；

电锅炉上设有总出油口B和总进油口B，总出油口B通过管道与电动三通阀的第二端头连通，总进油口B通过管道与三通接头的二号口连通；

循环油泵安装在电动三通阀的第三端头与分油器的进油口A之间的管路上；

膨胀油箱安装在之间太阳能集热器的总出油口与电动三通阀的第一端头之间的管路上。

本实用新型进一步的技术方案是：其还包括蒸汽产出装置；蒸汽产出装置安装在分油器与集油器之间的一条或多条管路上，且蒸汽产出装置不与压差旁通装置安装在同一管路上。

本实用新型再进一步的技术方案是：蒸汽产出装置包括管壳式换热器和蒸汽缓冲箱；蒸汽缓冲箱上设有进水口和出蒸汽口，出蒸汽口上设有阀门B；管壳式换热器上设有壳程进口、壳程出口、管程进口和管程出口，管壳式换热器通过壳程出口和壳程入口安装在分油器与集油器之间的管路上，管壳式换热器的管程进口通过管道与水源连通，管壳式换热器的管程出口通过管道与蒸汽缓冲箱的进水口连通。

本实用新型更进一步的技术方案是：辐射板包括热辐射屏蔽层、阻燃保温层、均热板层、非金属传热层、辐射金属板、导热油盘管及支撑件；热辐射屏蔽层、阻燃保温层、均热板层、非金属传热层及辐射金属板从上至下依次叠加而形成辐射板的主体，导热油盘管为设置在阻燃保温层内的往复U形盘管，其两端从阻燃保温层中伸出而位于辐射板外部，支撑件设置在非金属传热层内，其一端与均热板层相抵，另一端与辐射金属板相抵。

本实用新型更进一步的技术方案是：其还包括照度传感器、显示单元及控制芯片；控制芯片的信号输入端口与照度传感器电连接，信号输出端口分别与显示单元、电动三通阀、太阳能集热器及电锅炉电连接。

本实用新型更进一步的技术方案是：均热板层包括中空的外壳、设在外壳内腔顶壁上的液态工质吸收层、设在外壳内腔底面上的气态工质吸收层、设在外壳内腔侧壁上的毛细连接层、设在气态工质吸收层与液态工质吸收层之间的支撑柱，液态工质吸收层与气态工质吸收层与毛细连接层合围形成容纳相变传热工质的容腔，相变传热工质填充在容腔内。

本实用新型更进一步的技术方案是：压差旁通装置包括压差控制器、电动二通阀、限位开关A及限位开关B；压差控制器一端通过管道与分油器上的一个出油口A连通，另一端通过管道与集油器上的一个进油口B连通，压差控制器与电动二通阀、限位开关A及限位开关B电连接；电动二通阀一端通过管道与分油器上的一个出油口A连通，另一端通过管道与集油器上的一个进油口B连通；限位开关A设在电动二通阀与分油器出油口A之间的管道上，以及电动二通阀与集油器进油口B之间的管道上；限位开关B设在压差控制器与分油器出油口A之间的管道上，以及压差控制器与集油器进油口B之间的管道上。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、采用太阳能集热器和电锅炉联合供热，结合了太阳能供热节能环保和电能供热效率高的优点，即充分利用了日间充分的太阳能资源以减少日间高品位电能的使用，又能在光照不足的夜间保证供暖需求，整体具有调峰蓄能，节能环保的特点。

2、具有智能且有效的双热源启动/切换机制，可根据太阳照度变化自动启动/切换供热热源，以达到在太阳光照强时自动运行太阳能集热器，在太阳光照弱时同时运行电锅炉和太阳能集热器，在无太阳光照时自动运行电锅炉的效果，从而保证了室内的全天供暖需求。

3、采用导热油作为循环热媒，导热油在常压下热媒温度较高(可达340℃)、凝固点低(在-80℃以下)、传热效果好、加热均匀的特性，且辐射板采用热辐射的方式向室内下方工作区供热，物体直接接收来自(相对高温的)辐射板的辐射热，而非对流换热，不受空气密度差的影响，故室内下部工作区的温度相比对流换热温度更高。使整个采暖系统具备了防冻、升温快、热舒适性好、温度分度均匀的优点，适应于高大空间的室内供暖需求。

4、导热油在管道内的运行压力低于蒸汽采暖系统和热水采暖系统的管道内压力，输送过程中相较上述两种采暖系统不容易出现泄漏的现象，可靠性有保证，对泵的功率要求也相对更低，降低了能耗。相较热风采暖系统无噪音，且不会产生扬尘。

5、在分油器和集油器之间设置压差旁通装置，以调节回油流量及平衡供、回油管压差。当采暖负荷减小时，分油器上的部分阀门A关闭，通过集油器返回的油量大幅减少，压差旁通装置自动启动，使系统热源侧油量按定流量运行，以保证太阳能集热器和电锅炉的正常工作。

6、设计了余热利用功能，通过冷水与导热油在管壳式换热器内换热，可制备高温蒸汽。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为辐射板的立体结构图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为均热板的剖视结构图；

图5为压差旁通装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-5所示，双热源顶板辐射采暖系统，包括分油器1、集油器2、辐射板3、压差旁通装置4、电动三通阀5、三通接头6、太阳能集热器7、电锅炉8、循环油泵91、膨胀油箱92及蒸汽产出装置。

分油器1上设有一个进油口A11和多个出油口A12，每个出油口A12上均设有一个阀门A121。集油器2上设有一个出油口B21和多个进油口B22。集油器2与分油器1之间通过多条管路连通，每条管路一端连接在分油器1的一个出油口A12上，另一端连接在集油器2的一个进油口B22上。

辐射板3安装在分油器1与集油器2之间的一条或多条管路上。辐射板3包括热辐射屏蔽层31、阻燃保温层32、均热板层33、非金属传热层34、辐射金属板35、导热油盘管36及支撑件37。热辐射屏蔽层31、阻燃保温层32、均热板层33、非金属传热层34及辐射金属板35从上至下依次叠加而形成辐射板3的主体，导热油盘管36为设置在阻燃保温层32内的往复U形盘管，其两端从阻燃保温层32中伸出而位于辐射板3外部，支撑件37设置在非金属传热层34内，其一端与均热板层33相抵，另一端与辐射金属板35相抵。

压差旁通装置4安装在分油器1与集油器2之间的管路上，用于平衡不同管路之间的压力差及流量差，且压差旁通装置4不与辐射板3安装在同一条管路上。

压差旁通装置4包括压差控制器41、电动二通阀42、限位开关A43及限位开关B44。压差控制器41一端通过管道与分油器1上的一个出油口A12连通，另一端通过管道与集油器2上的一个进油口B22连通，压差控制器41与电动二通阀42、限位开关A43及限位开关B44电连接。电动二通阀42一端通过管道与分油器1上的一个出油口A12连通，另一端通过管道与集油器2上的一个进油口B22连通。限位开关A43设在电动二通阀42与分油器1出油口A12之间的管道上，以及电动二通阀42与集油器2进油口B22之间的管道上。限位开关B44设在压差控制器41与分油器1出油口A12之间的管道上，以及压差控制器41与集油器2进油口B22之间的管道上。当采暖系统处在低负荷时(当采暖系统中任一辐射板3或任一蒸汽产出装置不工作即为低负荷)，压差控制器41控制电动二通阀42、限位开关A43及限位开关B44开启，以调节回油流量及平衡供、回油管压差。当采暖系统正常负荷时(当采暖系统中所有的辐射板3和蒸汽产出装置均处在工作状态即为正常负荷)，限位开关A43及限位开关B44关闭，压差旁通装置4不工作。

电动三通阀5上设有第一端头51、第二端头52和第三端头53，电动三通阀5的第三端头53通过管道与分油器1的进油口A11连通。

三通接头6上设有一号口61、二号口62和三号口63，三通接头6的三号口63通过管道与集油器2的出油口B21连通。

太阳能集热器7上设有总出油口A71和总进油口A72，总出油口A71通过管道与电动三通阀5的第一端头51连通，总进油口A72通过管道与三通接头6的一号口61连通。

电锅炉8上设有总出油口B81和总进油口B82，总出油口B81通过管道与电动三通阀5的第二端头52连通，总进油口B82通过管道与三通接头6的二号口62连通。

循环油泵91安装在电动三通阀5的第三端头53与分油器1的进油口A11之间的管路上。

膨胀油箱92安装在之间太阳能集热器7的总出油口A71与电动三通阀5的第一端头51之间的管路上，其用于平衡管路内的油压。

蒸汽产出装置安装在分油器1与集油器2之间的一条或多条管路上，且蒸汽产出装置不与压差旁通装置4安装在同一管路上。蒸汽产出装置包括管壳式换热器101和蒸汽缓冲箱102。蒸汽缓冲箱102上设有进水口1021和出蒸汽口1022，出蒸汽口1022上设有阀门B1023。管壳式换热器101上设有壳程进口1011、壳程出口1012、管程进口1013和管程出口1014，管壳式换热器101通过壳程出口1012和壳程进口1011安装在分油器1与集油器2之间的管路上，管壳式换热器101的管程进口1013通过管道与水源连通，管壳式换热器101的管程出口1014通过管道与蒸汽缓冲箱102的进水口1021连通。

优选，双热源顶板辐射采暖系统还包括有照度传感器103、显示单元104及控制芯片105。控制芯片105的信号输入端口与照度传感器103电连接，控制芯片105的信号输出端口分别与显示单元104、电动三通阀5、太阳能集热器7及电锅炉8电连接。显示单元104用于显示当前环境中的光照强度值及各部件(所述各部件包括电动三通阀5、太阳能集热器7及电锅炉8)的运行状态。

优选，热辐射屏蔽层31的材料为铝箔，其作用是阻止辐射板3的无效辐射(即朝向天花板方向的辐射)，形成向辐射区的单向辐射。

优选，阻燃保温层32的材料为岩棉或玻璃棉。

优选，均热板层33包括中空的外壳331、设在外壳331内腔顶壁上的液态工质吸收层332、设在外壳331内腔底面上的气态工质吸收层333、设在外壳331内腔侧壁上的毛细连接层334、设在气态工质吸收层333与液态工质吸收层332之间的支撑柱335，液态工质吸收层332与气态工质吸收层333与毛细连接层334合围形成容纳相变传热工质(优选丙酮)的容腔336，相变传热工质填充在容腔336内。外壳331采用传热性能优良的金属材质，例如铜、铝或不锈钢。液态工质吸收层332采用具有多干道三维形状的铜质丝网烧结结构(CMVC)。气态工质吸收层333采用铜质丝网烧结结构(CMVC)或泡沫铜烧结结构(CFVC)。毛细连接层采用铜质丝网烧结结构(CMVC)。

均热板层33的工作原理是：储存在液态工质吸收层332内的相变传热工质吸收来自导热油盘管36的热量而蒸发，变成气态工质充填进容腔336内，气态工质在气态工质吸收层333发生冷凝，变成液态工质，并将热量传递至非金属传热层34，然后液态工质在毛细连接层334内部毛细管的毛细力的作用下向上流动，返回液态工质吸收层332，从而实现相变传热工质在均热板33内的循环。

均热板层33利用相变传热的原理，具有散热快、温差小、换热效率高的传热特点，因其安装在辐射板3内部，还兼有薄型化、轻量化和抗压强度较高的优点。

优选，非金属传热层34为日晒盐或导热油，具有温度分布均匀，传热快的优点。

优选，辐射金属板35为铜板，其在背向非金属传热层34的一面设有红外辐射涂层，以加强辐射金属板35的热辐射强度，采暖系统安装完成后，红外辐射涂层朝向地面。

优选，导热油盘管36为铜管，具有优良的热传导性。

优选，导热油盘管36在阻燃保温层32内的管段上设有传热鳍片361，传热鳍片361与均热板层33相接触并固定连接。传热鳍片361为铜材质，一方面增加了导热油盘管36与阻燃保温层32及均热板层33的换热效率，另一方面提升了导热油盘管36的结构稳定性及连接牢固性。

优选，支撑件37为不锈钢或铝合金柱状制件，具有优良的热传导性和结构强度。

简述本实用新型的应用：采暖系统适应于高大空间的采暖需求，辐射板3的安装高度距离地面10m为宜，照度传感器103安装在可充分接受太阳光照，且全天不会被周边物体影子遮挡的位置，为防止其落灰，可在照度传感器103外部安装透明防护罩。

采暖系统启动后，照度传感器103实时检测环境光度并传递检测数据至控制芯片105，控制芯片105根据其内设的设定值控制电动三通阀5、太阳能集热器7及电锅炉8的状态。阀门A121为非电动阀门，每一个阀门A121控制分油器1与集油器2之间的一条管路的连通或封闭，由用户根据需要选择性的打开或关闭一个或多个阀门A121，在采暖系统运行时，压差旁通装置4所在管路的阀门A121常开。

所述设定值包括上限设定值和下限设定值，上限设定值为10kLx，下限设定值为1kLx。

当环境中的光照强度高于上限设定值时，控制芯片105控制电动三通阀5的第二端头52关闭，第一端头51和第三端头53打开，再控制电锅炉8关闭，太阳能集热器7启动。管路内的导热油在循环油泵91的驱动下全部流经太阳能集热器7，由太阳能集热器7单独为系统供热。导热油循环路线为：太阳能集热器7-电动三通阀5-循环油泵91-分油器1-分油器1与集油器2之间的管路-集油器2-太阳能集热器7。

当环境中的光照强度低于下限设定值时，控制芯片105控制电动三通阀5的第一端头51关闭，第二端头52和第三端头53打开，再控制太阳能集热器7关闭，电锅炉8启动。管路内的导热油在循环油泵91的驱动下全部流经电锅炉8，由电锅炉8单独为系统供热。导热油循环路线为：电锅炉8-电动三通阀5-循环油泵91-分油器1-分油器1与集油器2之间的管路-集油器2-电锅炉8。

当环境中的光照强度处在上限设定值和下限设定值之间时，控制芯片105控制电动三通阀5的第一端头51、第二端头52和第三端头53均打开，再控制太阳能集热器7和电锅炉8启动。管路内的导热油在循环油泵91的驱动下流经电锅炉8和太阳能集热器7，由电锅炉8和太阳能集热器7共同为系统供热。

Claims (7)

1.双热源顶板辐射采暖系统，其特征是：包括分油器(1)、集油器(2)、辐射板(3)、压差旁通装置(4)、电动三通阀(5)、三通接头(6)、太阳能集热器(7)、电锅炉(8)、循环油泵(91)及膨胀油箱(92)；

分油器(1)上设有一个进油口A(11)和多个出油口A(12)，每个出油口A(12)上均设有一个阀门A(121)；集油器(2)上设有一个出油口B(21)和多个进油口B(22)；分油器(1)与集油器(2)之间通过多条管路连通，每条管路一端连接在分油器(1)的一个出油口A(12)上，另一端连接在集油器(2)的一个进油口B(22)上；

辐射板(3)安装在分油器(1)与集油器(2)之间的一条或多条管路上；

压差旁通装置(4)安装在分油器(1)与集油器(2)之间的管路上，且压差旁通装置(4)不与辐射板(3)安装在同一条管路上；

电动三通阀(5)上设有第一端头(51)、第二端头(52)和第三端头(53)，电动三通阀(5)的第三端头(53)通过管道与分油器(1)的进油口A(11)连通；

三通接头(6)上设有一号口(61)、二号口(62)和三号口(63)，三通接头(6)的三号口(63)通过管道与集油器(2)的出油口B(21)连通；

太阳能集热器(7)上设有总出油口A(71)和总进油口A(72)，总出油口A(71)通过管道与电动三通阀(5)的第一端头(51)连通，总进油口A(72)通过管道与三通接头(6)的一号口(61)连通；

电锅炉(8)上设有总出油口B(81)和总进油口B(82)，总出油口B(81)通过管道与电动三通阀(5)的第二端头(52)连通，总进油口B(82)通过管道与三通接头(6)的二号口(62)连通；

循环油泵(91)安装在电动三通阀(5)的第三端头(53)与分油器(1)的进油口A(11)之间的管路上；

膨胀油箱(92)安装在之间太阳能集热器(7)的总出油口A(71)与电动三通阀(5)的第一端头(51)之间的管路上。

2.如权利要求1所述的双热源顶板辐射采暖系统，其特征是：其还包括蒸汽产出装置；蒸汽产出装置安装在分油器(1)与集油器(2)之间的一条或多条管路上，且蒸汽产出装置不与压差旁通装置(4)安装在同一管路上。

3.如权利要求2所述的双热源顶板辐射采暖系统，其特征是：蒸汽产出装置包括管壳式换热器(101)和蒸汽缓冲箱(102)；蒸汽缓冲箱(102)上设有进水口(1021)和出蒸汽口(1022)，出蒸汽口(1022)上设有阀门B(1023)；管壳式换热器(101)上设有壳程进口(1011)、壳程出口(1012)、管程进口(1013)和管程出口(1014)，管壳式换热器(101)通过壳程出口(1012)和壳程进口(1011)安装在分油器(1)与集油器(2)之间的管路上，管壳式换热器(101)的管程进口(1013)通过管道与水源连通，管壳式换热器(101)的管程出口(1014)通过管道与蒸汽缓冲箱(102)的进水口(1021)连通。

4.如权利要求1-3中任一项所述的双热源顶板辐射采暖系统，其特征是：辐射板(3)包括热辐射屏蔽层(31)、阻燃保温层(32)、均热板层(33)、非金属传热层(34)、辐射金属板(35)、导热油盘管(36)及支撑件(37)；热辐射屏蔽层(31)、阻燃保温层(32)、均热板层(33)、非金属传热层(34)及辐射金属板(35)从上至下依次叠加而形成辐射板(3)的主体，导热油盘管(36)为设置在阻燃保温层(32)内的往复U形盘管，其两端从阻燃保温层(32)中伸出而位于辐射板(3)外部，支撑件(37)设置在非金属传热层(34)内，其一端与均热板层(33)相抵，另一端与辐射金属板相抵。

5.如权利要求4所述的双热源顶板辐射采暖系统，其特征是：其还包括照度传感器(103)、显示单元(104)及控制芯片(105)；控制芯片(105)的信号输入端口与照度传感器(103)电连接，信号输出端口分别与显示单元(104)、电动三通阀(5)、太阳能集热器(7)及电锅炉(8)电连接。

6.如权利要求5所述的双热源顶板辐射采暖系统，其特征是：均热板层(33)包括中空的外壳(331)、设在外壳(331)内腔顶壁上的液态工质吸收层(332)、设在外壳(331)内腔底面上的气态工质吸收层(333)、设在外壳(331)内腔侧壁上的毛细连接层(334)、设在气态工质吸收层(333)与液态工质吸收层(332)之间的支撑柱(335)，液态工质吸收层(332)与气态工质吸收层(333)与毛细连接层(334)合围形成容纳相变传热工质的容腔(336)，相变传热工质填充在容腔(336)内。

7.如权利要求6所述的双热源顶板辐射采暖系统，其特征是：压差旁通装置(4)包括压差控制器(41)、电动二通阀(42)、限位开关A(43)及限位开关B(44)；压差控制器(41)一端通过管道与分油器(1)上的一个出油口A(12)连通，另一端通过管道与集油器(2)上的一个进油口B(22)连通，压差控制器(41)与电动二通阀(42)、限位开关A(43)及限位开关B(44)电连接；电动二通阀(42)一端通过管道与分油器(1)上的一个出油口A(12)连通，另一端通过管道与集油器(2)上的一个进油口B(22)连通；限位开关A(43)设在电动二通阀(42)与分油器(1)出油口A(12)之间的管道上，以及电动二通阀(42)与集油器(2)进油口B(22)之间的管道上；限位开关B(44)设在压差控制器(41)与分油器(1)出油口A(12)之间的管道上，以及压差控制器(41)与集油器(2)进油口B(22)之间的管道上。

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