CN105465871A - 空气能辅助预热的供暖方法及其热水机组 - Google Patents

空气能辅助预热的供暖方法及其热水机组 Download PDF

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Abstract

本发明属于供暖技术领域，具体涉及一种空气能辅助预热的供暖方法及其热水机组供暖方法，其特征在于利用供暖***中的循环水通过小型水力发电机进行发电，利用水力发电机所产生的电能来预热空气，并将产生的热空气与水箱中的水进行混合，对水进行预热，预热的水通过电磁加热或石英管加热进一步升温后进入供暖循环管网进行供暖，供暖后循环水降温，流回水箱重新进行预热、加热循环使用。本发明具有使用安全环保、能耗低、热效率高的优点。本发明利用电磁加热或石英管加热替代燃煤加热，不会产生大气污染物，对环境无污染，利用热空气对水进行预热，大大降低加热机组的能耗。本发明可以应用于集中供暖或分户供暖，是目前燃煤热水供暖***的完美替代技术。

Description

空气能辅助预热的供暖方法及其热水机组
技术领域
本发明属于供暖技术领域，具体涉及一种空气能辅助预热的供暖方法及其热水机组。
背景技术
在我国北方，冬季比较寒冷，为了满足人们的生活需求，必须进行供暖，我国南方对于供暖的呼声也越来越高，供暖***的社会需求非常大。目前的供暖***按照热媒的不同可以分为：热水供暖***、蒸汽供暖***、热风采暖***，由于热水供暖***的热能利用率高，输送时无效热损失较小，散热设备不易腐蚀，使用周期长，且散热设备表面温度低，符合卫生要求，***操作方便，运行安全，易于实现供水温度的集中调节，***蓄热能力高，散热均匀，适于远距离输送。因此目前热水供暖***是应用最广泛的，目前的热水供暖***普遍采用燃煤锅炉对水进行加热，其在燃煤过程中可产生多种大气污染物，主要包括总悬浮颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、多环芳烃类物质、重金属元素(如汞、镉、铅)以及氟和砷等，威胁公众健康；同时燃煤锅炉还存在能耗高、热效率低的缺陷。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术热水供暖***采用燃煤锅炉对水进行加热，存在大气污染严重、能耗高、热效率低的缺陷，提供一种空气能辅助预热的供暖方法及其热水机组，其采用电磁加热石英管加热的方式对水进行加热，同时利用循环水进行发电，将电能用于加热空气，并利用热空气对循环水进行预热，降低能耗，提高热效率。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
即一种空气能辅助预热的供暖方法，其特征在于利用供暖***中的循环水通过小型水力发电机进行发电，利用水力发电机所产生的电能来预热空气，并将产生的热空气与水箱中的水进行混合，对水进行预热，预热的水通过电磁加热或石英管加热进一步升温后进入供暖循环管网进行供暖，供暖后循环水降温，流回水箱重新进行预热、加热循环使用。
本发明的水箱分为高位水箱、中位水箱和低位水箱，中位水箱中的水通过其内部的加速循环泵给水箱一侧管道中的水加速，水流带动水力发电机进行发电。中位水箱一侧管道高速流动的循环水会造成管道中产生一定的负压，此负压将预热的空气自动吸入高位水箱里面，对循环水进行预热。
本发明的加速循环泵位于中位水箱中，工作时产生的热量用于预热循环水。
加速循环泵位于中位水箱中，既可以有效的降温，又不会浪费产生的热量，一举两得。
当本发明采用石英管加热时，石英管工作时，会将周围的空气加热，上述加热的空气也用于预热循环水。由于石英管加热的特性，其会发出远红外线，将其附近的空气一并加热，因此将此部分热空气也用于预热循环水，更加节能。
一种空气能辅助预热的供暖热水机组，其特征在于包括水箱、加热机组、循环管网和散热设备，所述水箱为3个，包括高位水箱、中位水箱和低位水箱，所述3个水箱依次连接，高位水箱上部进水端与循环管网的回水端连接，低位水箱底部出水端与加热机组的进水端连接，中位水箱上端与高位水箱的出水端连接，下端与低位水箱的进水端连接，加热机组的出水端与循环管网的进水端连接，所述循环官网中设有多个散热设备，中位水箱的一侧设有循环管路，循环管路上设有增压潜水泵、水力发电机以及空气预热装置及进气口，高位水箱的上端设有自动补水装置和进气装置。
作为本发明的一个方案：本发明的加热机组为电磁加热机组，电磁加热机组包括多个并联的电磁加热管，所述电磁加热管包括中空的输水管和缠绕在输水管外部的电磁线圈，每根电磁加热管上均设有阀门和电磁控制开关。
作为本发明的另一个方案：本发明的加热机组为石英管加热机组，石英管加热机组包括多个并联的石英管加热管，所述石英管加热管包括中空的输水管和分布在输水管外部的石英管，每根石英管加热管上均设有阀门和石英管控制开关，所述整个石英管加热机组外部设有机壳，机壳通过热空气输送管与高位水箱连接。
低位水箱的上部设有排气管，排气管的另一端与高位水箱相连。
低位水箱排出的排气管仍然带有一定热量，如直接排空，会造成能源浪费，将其连接到高位水箱的上部一侧，使这部分排出的气体重新回到高位水箱，对高位水箱内的水进行预热。
本发明利用电磁加热或石英管加热的方式对供暖循环水进行加热，相对于目前的燃煤锅炉，具有升温快、无污染、节能、热效率高的优点。
本发明的电磁加热机组或石英管加热机组包括多个并联的加热管，可以根据情况合理的选择全部使用或部分使用加热管。
本发明的水力发电机为普通的小型水轮发电机，其产生的电能可以直接用于中位水箱管道外部的电加热装置，也可以储存在蓄电池中，由蓄电池对电加热装置进行供电。
本发明的中位水箱内的水流速度快，高位水箱中位于出水端的水会被快速的抽入中位水箱，这样就会在高位水箱内形成一定的高、低液位，从而在高位水箱中产生一定的负压，热空气会在此负压的作用源源不断的进入高位水箱中，与高位水箱内的水混合，对水进行预热，部分空气会依次进入中位水箱和低位水箱，最终在低位水箱中被排空(即低位水箱的上端会设置排气管)，以防止控制进入循环管网，影响供暖。
本发明利用热空气对水箱中的水进行预热，可以大幅减少加热机组的能耗。
本发明的电加热装置为电热管或电阻丝，其缠绕在进气管的外壁，对空气进行预热，进气管的长度较长，利用对空气充分预热。
本发明的散热设备，可以采用现有技术已知的任何一种设备或多种设备的组合，如暖气片、地暖管道等。
本发明具有使用安全环保、能耗低、热效率高的优点。本发明利用电磁加热或石英管加热替代燃煤加热，不会产生大气污染物，对环境无污染，利用热空气对水进行预热，大大降低加热机组的能耗。本发明可以应用于集中供暖或分户供暖，是目前燃煤热水供暖***的完美替代技术。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明空气预热管的结构示意图；
图3为本发明电磁加热管的结构示意图；
图4为本发明实施例2的结构示意图。
如图中所示：1.高位水箱；2.中位水箱；3.低位水箱；4.循环泵；5.电磁加热机组；5-1.电磁加热管控制阀门；5-2.输水管；5-3.电磁线圈；5-4.电磁线圈控制开关；6.循环管网；7.散热设备；8.排气管；9.水力发电机；10.加速循环泵；11.空气预热管；11-1.进气管；11-2.电加热装置；12.石英管加热机组；13.机壳；14.热空气输送管。
具体实施方式
实施例1
下面以电磁加热机组为例详述本发明的技术方案。
如图1、图2、图3所示：水箱由高位水箱1、中位水箱2、低位水箱3组成，高位水箱1底部的出水端与中位水箱2上端的进水端相通，中位水箱2底部的出水端与低位水箱3上端的进水端相通，低位水箱底部的出水端通过管路与电磁加热机组5的进水端连接，电磁加热机组5由多根电磁加热管组成，每根电磁加热管由输水管5-2、电磁线圈5-3、电磁加热管控制阀门5-1和电磁线圈控制开关5-4组成，电磁加热机组5的出水端与循环管网6的进水端连接，循环管网上连接有多种多个散热设备7，循环管网6的回水端与高位水箱1的上端进水端连接，至此，所有设备连接成一个循环回路。高位水箱1的上端还插有多根空气预热管11，空气预热管11由进气管11-1和电加热装置11-2组成(电阻丝、电加热棒等)，进气管11-1***高位水箱1中，中位水箱2的一侧设有循环管，循环管上设置水力发电机9和加速循环泵10，水力发电机9的输出端与电加热装置11-2连接。
使用时，循环泵4启动，将水箱中的水送入电磁加热机组中加热，加热初始，所有的电磁加热管全部启动，以尽快提高水温，加热的水流经循环管网6、散热设备7再回到水箱，形成一个循环，在此过程中，启动中位水箱2的加速循环泵10，加快中位水箱2中的水的流速，水力发电机9发电，在上述过程中，高位水箱1内会在负压的作用下形成高、低液位，会通过进气管源源不断的将空气吸入高位水箱1中，并与水混合，水力发电机9所发的电能输送到高位水箱1上端的空气预热管11中，通过电加热装置11-2预热进气管11-1中的空气，热空气与高位水箱1内的水混合后，对水进行预热，混合空气的预热水流入低位水箱3后，气液分离后，仍然残存热量的空气通过排气管8回到高位水箱1中，继续与水混合，对水进行预热，经过多次循环，当循环水的温度升到一定温度后，可以关闭部分电磁加热管，降低能耗。加速循环泵运转时产生的热量也正好用来对中位水箱中的循环水进行预热，进一步提高循环水的温度。
实施例2
下面以石英管加热机组为例详述本发明的技术方案
如图4所示：加热机组为石英管加热机组12，其同样也是由多根并联的石英管加热管组成，每根石英管加热包括中空的输水管和分布在输水管外部的石英管，每根石英管加热管上均设有阀门和石英管控制开关，所述整个石英管加热机组12外部设有机壳13，机壳13通过热空气输送管14与高位水箱1连接。其他同实施例1。
本实施例相对于实施例1，石英管加热机组12工作时，会产生大量的热空气，将这些热空气通过热空气输送管14送入高位水箱1中对循环水进行预热，可以大大提高循环水预热的温度，降低石英管加热机组12的能耗。

Claims (8)

1.一种空气能辅助预热的供暖方法，其特征在于利用供暖***中的循环水通过小型水力发电机进行发电，利用水力发电机所产生的电能来预热空气，并将产生的热空气与水箱中的水进行混合，对水进行预热，预热的水通过电磁加热或石英管加热进一步升温后进入供暖循环管网进行供暖，供暖后循环水降温，流回水箱重新进行预热、加热循环使用。
2.根据权利要求1所述的空气能辅助预热的供暖方法，其特征在于水箱分为高位水箱、中位水箱和低位水箱，中位水箱中的水通过其内部的加速循环泵给水箱一侧管道中的水加速，水流带动水力发电机进行发电。中位水箱一侧管道高速流动的循环水会造成管道中产生一定的负压，此负压将预热的空气自动吸入高位水箱里面，对循环水进行预热。
3.根据权利要求1所述的空气能辅助预热的供暖方法，其特征在于加速循环泵位于中位水箱中，工作时产生的热量用于预热循环水。
4.根据权利要求1所述的空气能辅助预热的供暖方法，其特征在于采用石英管加热时，石英管工作时，会将周围的空气加热，上述加热的空气也用于预热循环水。
5.一种空气能辅助预热的供暖热水机组，其特征在于包括水箱、加热机组、循环管网和散热设备，所述水箱为3个，包括高位水箱、中位水箱和低位水箱，所述3个水箱依次连接，高位水箱上部进水端与循环管网的回水端连接，低位水箱底部出水端与加热机组的进水端连接，中位水箱上端与高位水箱的出水端连接，下端与低位水箱的进水端连接，加热机组的出水端与循环管网的进水端连接，所述循环官网中设有多个散热设备，中位水箱的一侧设有循环管路，循环管路上设有增压潜水泵、水力发电机以及空气预热装置及进气口，高位水箱的上端设有自动补水装置和进气装置。
6.根据权利要求1所述的空气能辅助预热的供暖热水机组，其特征在于加热机组为电磁加热机组，电磁加热机组包括多个并联的电磁加热管，所述电磁加热管包括中空的输水管和缠绕在输水管外部的电磁线圈，每根电磁加热管上均设有阀门和电磁控制开关。
7.根据权利要求1所述的空气能辅助预热的供暖热水机组，其特征在于加热机组为石英管加热机组，石英管加热机组包括多个并联的石英管加热管，所述电磁加热管包括中空的输水管和分布在输水管外部的石英管，每根石英管加热管上均设有阀门和石英管控制开关，所述整个石英管加热机组外部设有机壳，机壳通过热空气输送管与高位水箱连接。
8.根据权利要求1所述的空气能辅助预热的供暖热水机组，其特征在于低位水箱的上部设有排气管，排气管的另一端与高位水箱相连。
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