CN219222623U - 一种新型基于云平台控制的光醇供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型基于云平台控制的光醇供热系统。该系统包括：太阳能集热器(I)、醇基采暖炉(II)、储能水箱(III)、PLC控制系统装置(IV)、云平台终端装置(V)。醇基采暖炉采用新型醇基自气化燃烧装置，利用燃烧装置外壁面散失热量对醇基燃料进行预加热和气化。储能水箱可通过将太阳能集热器及醇基采暖炉所产热量有机结合，从而实现醇基‑光能利用方式的耦合。而PLC控制系统装置和云平台终端装置，可将本系统供热情况实时数字化，从而实现精细化燃烧控制和远程集中控制。本实用新型提供的新型基于云平台控制的光醇供热系统，应用过程安装简易，操作简单，其所使用的能源成本相较低廉，可满足冬季农村分散户家庭供暖的需求。

Description

一种新型基于云平台控制的光醇供热系统

技术领域

本实用新型涉及醇基供热领域，特别是涉及一种新型基于云平台控制的光醇供热系统。

背景技术

近年来，为降低农村供暖期间的污染，“煤改气”、“煤改电”在我国北方农村逐渐兴起。然而随之带来“气荒”、“电荒”，导致企业限产和拉闸限电等问题，影响正常生产和生活。因此，寻找新型能源用于冬季供暖，尤其是农村分户型供暖，成为当前摆在解决民生问题面前不可回避的问题。

醇基燃料作为化工行业生产过程的附属产品，具有热值高、污染少、运输安全等优点，但当前市面上的醇基燃料锅炉多配备基于雾化燃烧方式的燃烧机，须在送风机提供充足风量的前提，方有可能使燃料充分燃烧。此外，农村供暖锅炉多为单热源装置，并未进行多种热源系统的综合，当遇到突发问题时，农村供暖的安全稳定性不能得到保证。尤其是我国西北农村地区，其太阳能资源丰富，但由于设备技术等限制，使得太阳能无法得到有效利用。基于以上问题，为解决部分农村地区冬季清洁取暖、供暖成本高、部分地区太阳能资源浪费等一系列问题，实现高效开发太阳能集热器与醇基采暖炉进行耦合，迫切需要开发出一种新型基于云平台控制的光醇供热系统。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型基于云平台控制的光醇供热系统，结合云平台控制的PLC系统，提出醇基采暖炉-太阳能集热器联合供热方案，具备操作简单，成本低廉，应用过程安装简易的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种新型基于云平台控制的光醇供热系统，包括：太阳能集热器(I)、醇基采暖炉(II)、储能水箱(III)、PLC控制系统装置(IV)、云平台终端装置(V)。

所述醇基采暖炉，包括排烟管、锅炉台面、炉环(3)、输水管、进风孔、进水管、炉膛、醇基自气化燃烧器、温控器、水箱底座、炉排，其主要结构为水箱和醇基自气化燃烧器。所述水箱由内壁、外壁、保温水箱底座相围构成，水箱外壁上部与进水管相连，水箱外壁下部与输水管相连。所述水箱内壁与炉膛直接接触，可将醇基自气化燃烧所产生的热量通过热交换传导至水箱内壁，实现加热冷水的目的。所述醇基自气化燃烧器，利用燃烧装置外壁面散失热量对醇基燃料进行预加热和气化，同时锅炉底部实现空气的自卷吸，减少送风机的常规配置及外加热源。

所述太阳能集热器，包括输水管、进水管B、太阳能集热板、给水泵。当阳光照射太阳能集热器，所述太阳能集热板收集的热量，将通过热传导，加热由给水泵和进水管B共同作用运输上来的冷水。

所述储能水箱，包括输水管、电子进水阀、水位控制器、蓄热器、电辅加热设备、温度传感器；所述输水管，将太阳能集热器及醇基采暖炉所产热量有机结合，从而实现醇基-光能利用方式的耦合；所述电子进水阀、温度传感器、水位控制器、电辅加热设备均与外置电路进行电性连接；所述电辅加热设备中含有加热阻值块。

所述PLC控制系统装置，通过收集来自醇基采暖炉及储能水箱相关传感器上的参数，实时传输至云平台终端装置，将本系统供热情况实时数字化，从而实现精细化燃烧控制和远程集中控制。

优选的，所述储能水箱及PLC控制系统装置内置蓄电池和小型数据存储模块，储能水箱(III)内置电池与特制电辅助加热模块相连。

优选的，所述太阳能集热器及醇基采暖炉的进水管配备智能给水泵。

优选的，所述醇基采暖炉还包括炉具、基台；所述炉具设置在炉膛上方；所述基台位于所述锅炉的底部。

优选的，所述醇基采暖炉的排烟管外壁设置特殊水流管路；所述特殊水流管路用于吸收排烟管中的烟气热量。

优选的，所述醇基采暖炉根据醇基燃烧特点，针对性设计其炉膛容积，安装鼓风机，并由鼓风机将液态醇基燃料送入醇基自气化燃烧器中，发生气-气均相反应。

优选的，所述醇基采暖炉及储能水箱内置温度传感器、风速传感器、水位传感器等，其传感器所产生数据实时传到至PLC控制系统装置。

优选的，所述储能水箱进行针对性系统产热体量评判设计，蓄热器更换为相变蓄热器。其中优选的相变蓄热器相较普通蓄热器原理如下：

相变储能水箱中换热过程较为复杂，为简化计算提出如下几点假设，进行建模。

(a)除密度外，其它物性参数不随温度变化，如比热容、导热系数等。

(b)相变过程发生在一个温度区间内。

(c)满足Boussinesq假设，即只在浮力项中考虑密度的变化，浮力项中密度随温度线性变化。

(d)相变材料是均匀且各向同性的。

(e)储热水箱外表面绝热，没有热损失。

对于水箱内水的控制方程见式(a)～式(e)。

连续方程：

在x、y、z方向上的动量守恒方程为：

能量守恒方程为：

相变材料的相变过程采用焓法来求解，焓法模型为

其中

H＝h+ΔH (7)

ΔH＝βL (9)

对相变储能水箱和普通水箱的释能过程进行数值模拟，将模拟结果进行对比分析表明，加入相变材料能使储热水箱储热总量提升4.5％。释能过程中，相变储能模块的堆积起到了散流的作用，降低了进口冷水造成的扰动；同时相变储能模块对冷水有一定的加热作用。从模拟结果中可以看出流量为5L/min时，释能过程相变储能水箱保持良好的温度分层，减少了冷热水的混合，提高了水箱的释能性能。

优选的，所述云平台终端装置(V)包括移动设备终端和PC终端；所述云平台终端装置(V)与PLC控制系统装置(IV)数据传输之间，内置服务器防火墙。

根据本实用新型提供的具体实施案例，其有益技术效果如下：醇基采暖炉采用新型醇基自气化燃烧装置，利用燃烧装置外壁面散失热量对醇基燃料进行预加热和气化，使汽化室内形成的可燃气体均匀分布于燃烧器的出口，同时锅炉底部实现空气的自卷吸，减少送风机的常规配置及外加热源。储能水箱可通过将太阳能集热器及醇基采暖炉所产热量有机结合，从而实现醇基-光能利用方式的耦合。而PLC控制系统装置和云平台终端装置，可将本系统供热情况实时数字化，从而实现精细化燃烧控制和远程集中控制。本实用新型提供的新型基于云平台控制的光醇供热系统，应用过程安装简易，操作简单，其所使用的能源成本相较低廉，可满足农村冬季分散户家庭供暖的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些图获得其他的图。

图1本发明的系统总图；

图2醇基采暖炉的结构示意图；

图3太阳能集热器的结构示意示意图；

图4储能水箱结构示意图；

该发明包括太阳能集热器(I)、醇基采暖炉(II)、储能水箱(III)、PLC控制系统装置(IV)、云平台终端装置(V)。

图标记说明：

I-太阳能集热器；II-醇基采暖炉；III-储能水箱；IV-PLC控制系统装置；V-云平台终端装置；1-排烟管；2-锅炉台面；3-炉环；4-输水管；5-进风孔；6-进水管A；7-炉膛；8-醇基自气化燃烧器；9-温控器；10-保温水箱底部；11-炉排；12-太阳能集热板；13-进水管B；14-给水泵；15-电子进水阀；16-水位控制器；17-蓄热器；18-电辅加热设备；19-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种新型基于云平台控制的光醇供热系统，结合云平台控制的PLC系统，提出醇基采暖炉-太阳能集热器联合供热方案，具备操作简单，成本低廉，应用过程安装简易的优点。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种新型基于云平台控制的光醇供热系统，该系统中由太阳能集热器(I)、醇基采暖炉(II)、储能水箱(III)、PLC控制系统装置(IV)、云平台终端装置(V)五大部分组合构成。

所述太阳能集热器(I)，如图3所示，包括输水管(4)、进水管B(13)、太阳能集热板(12)、给水泵(14)。当阳光照射太阳能集热器(I)，太阳能集热板(12)收集的热量，通过热传导加热由给水泵(14)和进水管B(13)共同作用运输上来的冷水中；所述输水管(4)将产生的热水实时运输至储能水箱(III)中进行保温储存。

所述醇基采暖炉(II)，如图2所示，包括排烟管(1)、锅炉台面(2)、炉环(3)、输水管(4)、进风孔(5)、进水管A(6)、炉膛(7)、醇基自气化燃烧器(8)、温控器(9)、保温水箱底座(10)、炉排(11)；所述醇基采暖炉(II)的醇基自气化燃烧器(8)，主要由气化装置和均布燃烧装置通过可拆卸性连接组装构成，其产生的热量一部分作用于炉膛(7)，一部分作用于自身的气化装置，实现利用燃烧装置外壁面散失热量对醇基燃料进行预加热和气化，同时锅炉底部实现空气的自卷吸，减少送风机的常规配置及外加热源；所述醇基采暖炉(II)的冷水源由给水泵(14)提供动力，经过进水管A(7)运输至水箱上部，其冷水通过水箱内壁与炉膛(7)接触发生热交换，实现冷水至热水的转换，最后经过输水管(4)运输至储能水箱(III)中。

其中，本实例还包含例如温度传感器、水位传感器、压力传感器、温度传感器等一系列传感器作用于醇基采暖炉(II)和储能水箱(III)中，用于实时监控该系统的相关参数。所产生的相关参数汇集于PLC控制系统装置(IV)和云平台终端装置(V)中，达到该系统的供热情况实时数字化，进一步实现精细化燃烧控制和远程集中控制。

Claims (6)

1.一种新型基于云平台控制的光醇供热系统，其特征在于，主要包括：太阳能集热器(I)、醇基采暖炉(II)、储能水箱(III)、PLC控制系统装置(IV)、云平台终端装置(V)；所述醇基采暖炉(II)，其主要结构为水箱和醇基自气化燃烧器(8)；所述水箱由内壁、外壁、保温水箱底座(10)相围构成，水箱内壁与炉膛(7)直接接触，水箱外壁上部与进水管A(6)相连，水箱外壁下部与输水管(4)相连；所述太阳能集热器(I)，由太阳能集热板(12)收集热量，再通过热传导，加热由给水泵(14)和进水管B(13)共同作用运输上来的冷水；所述太阳能集热器(I)及醇基采暖炉(II)，均通过输水管(4)将产生的热水实时运输至储能水箱(III)中进行保温储存；所述醇基采暖炉(II)和储能水箱(III)均设有传感器信号输出电路，分别与PLC控制系统装置(IV)相连。

2.根据权利要求1所述的新型基于云平台控制的光醇供热系统，其特征在于，所述醇基自气化燃烧器(8)上方为炉膛(7)，其燃烧所产生热量一部分作用于炉膛(7)，炉膛(7)通过与水箱内壁进行热交换，实现加热冷水的目的；所述炉膛(7)上方为排烟管(1)、锅炉台面(2)。

3.根据权利要求1所述的新型基于云平台控制的光醇供热系统，其特征在于，所述储能水箱(III)包括电子进水阀(15)、水位控制器(16)、蓄热器(17)及电辅加热设备(18)，所述电辅加热设备(18)中含有加热阻值块。

4.根据权利要求3所述的新型基于云平台控制的光醇供热系统，其特征在于，所述系统的太阳能集热器(I)和醇基采暖炉(II)均设有输水管(4)与储能水箱(III)进行管道连接。

5.根据权利要求4所述的新型基于云平台控制的光醇供热系统，其特征在于，所述系统还包括例如温度传感器、水位传感器、压力传感器、温度传感器，分别作用于醇基采暖炉(II)和储能水箱(III)中，其实时监控产生的系统相关参数与PLC控制系统装置(IV)进行电性连接。

6.根据权利要求1所述的新型基于云平台控制的光醇供热系统，其特征在于，所述系统的PLC控制系统装置(IV)与云平台终端装置(V)之间进行电性连接。

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