本實用新型涉及利用太陽能耦合排煙余熱的水床墊供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提取農(nóng)村爐火排煙余熱并配合太陽能向水床墊供熱。

背景技術(shù)：

我國寒冷地區(qū)冬季氣溫較低,城市集中供暖可以滿足城市居民冬季室內(nèi)采暖的需求,而在廣大農(nóng)村地區(qū),由于受采暖技術(shù)落后、經(jīng)濟發(fā)展水平較低、農(nóng)民收入不高等因素的制約,農(nóng)居室內(nèi)的熱舒適度普遍較差,火炕成為北方農(nóng)村居民過冬不可缺少的重要采暖設(shè)施，它能有效的解決北方農(nóng)村建筑的采暖問題，改善室內(nèi)熱環(huán)境提高室內(nèi)熱舒適性。但是，隨著社會的進(jìn)步，這種傳統(tǒng)的取暖方式已逐漸不能滿足人們冬季對熱舒適的要求。首先，火炕以燃燒秸稈的方式作為熱源使得它難以調(diào)節(jié)溫度，經(jīng)常出現(xiàn)過熱或溫度不足的情況；另外，直接燃燒秸稈的取暖方式，燃料燃燒不充分，熱效率低，高溫?zé)煔鈹y帶的大量熱量未經(jīng)充分換熱便排出室外，造成了能源的極大浪費；同時，燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵和灰燼導(dǎo)致環(huán)境污染，不但影響生態(tài)環(huán)境，還給農(nóng)村室內(nèi)衛(wèi)生狀況帶來諸多不利影響；此外，火炕系統(tǒng)的大量煙道占用了相當(dāng)多的室內(nèi)空間，減少了建筑使用面積。目前，各地在新農(nóng)村建設(shè)中都積極尋求新的能源技術(shù)如沼氣(秸稈汽化等來替代秸稈直接燃燒)，農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整更使得傳統(tǒng)火炕失去了原有的作用和意義?？傊?，由于其具有溫度難以控制、燃料消耗過大、污染環(huán)境、煙道占用室內(nèi)空間和搭建技術(shù)落后等弊端,更不能適應(yīng)“建設(shè)社會主義新農(nóng)村”的要求，因此，對傳統(tǒng)火炕進(jìn)行改造優(yōu)化是個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型擬解決的技術(shù)問題是，提供一種太陽能耦合排煙余熱的水床墊供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了利用農(nóng)村爐火排煙余熱配合太陽能向鋪設(shè)在床墊中的橡膠水管供暖，并將爐火的排煙進(jìn)行了凈化處理再排放，克服了農(nóng)村用戶冬季燃燒煤、秸稈等燃料產(chǎn)生的排煙的余熱不能被充分利用，而且排煙不被處理就直接排到大氣中污染環(huán)境的缺陷，解決了由傳統(tǒng)農(nóng)村火炕難以調(diào)節(jié)溫度，經(jīng)常出現(xiàn)過熱或溫度不足同時造成室內(nèi)衛(wèi)生狀況不佳的現(xiàn)象。該系統(tǒng)還能利用太陽能作為熱源為水床墊加熱，既節(jié)約了能源又保護(hù)了環(huán)境，對生態(tài)發(fā)展有很大的積極影響。

本實用新型解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：提供一種太陽能耦合排煙余熱的水床墊供暖系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括煙氣處理裝置、水床墊、電動比例調(diào)節(jié)閥、儲熱水箱、平板集熱器、電磁閥、控制器、電動三通閥(S1、S2)以及水泵(P1、P2、P3)；

所述水床墊包括橡膠水管、橡膠定位卡、填充棉和外殼；所述外殼為木質(zhì)外殼，所述填充棉填充在外殼內(nèi)，且填充棉與外殼之間用絕熱隔板隔開；所述橡膠水管由橡膠定位卡固定在填充棉的上表面；橡膠水管引出橡膠水管進(jìn)水口和橡膠水管出水口；

所述煙氣處理裝置包括煙氣格柵、活性炭吸附層、油煙凈化器、排煙換熱器和排煙風(fēng)機，煙氣格柵、活性炭吸附層、油煙凈化器、排煙換熱器和排煙風(fēng)機順著煙氣流向依次布置在煙道上；排煙換熱器上連接排煙換熱器出水管和排煙換熱器進(jìn)水管；

所述平板集熱器的出水端通過電磁閥、集熱器出水管與儲熱水箱的進(jìn)水端連接，平板集熱器的進(jìn)水端通過集熱器進(jìn)水管、水泵(P3)與儲熱水箱的出水端連接；所述儲熱水箱還設(shè)有電加熱、補水口、進(jìn)水口和出水口，該出水口通過儲熱水箱出水管經(jīng)水泵(P2)與電動三通閥(S2)的一端連接，電動三通閥(S2)的第二端通過水床墊進(jìn)水管經(jīng)電動比例調(diào)節(jié)閥與水床墊的橡膠水管進(jìn)水口連接，電動三通閥(S2)的第三端與排煙換熱器出水管連接；

儲熱水箱的進(jìn)水口通過儲熱水箱進(jìn)水管與電動三通閥(S1)的一端連接，電動三通閥(S1)的第二端通過水床墊出水管與水床墊的橡膠水管出水口連接，電動三通閥(S1)的第三端經(jīng)水泵(P1)與排煙換熱器進(jìn)水管連接；

所述控制器與上述的水泵(P1、P2)、電動三通閥(S1、S2)和電動比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行電連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型同時設(shè)置煙氣處理裝置吸收排煙廢熱和平板集熱器吸收太陽能熱量，大大提高了廢熱和太陽能的利用，進(jìn)而降低了電能等其它能源的消耗，對生態(tài)發(fā)展有很大的積極影響。該系統(tǒng)實現(xiàn)了利用農(nóng)村爐火排煙余熱配合太陽能向鋪設(shè)在床墊中的橡膠水管供暖，并將爐火的排煙進(jìn)行了凈化處理再排放，克服了農(nóng)村用戶冬季燃燒煤、秸稈等燃料產(chǎn)生的排煙的余熱不能被充分利用，而且排煙不被處理就直接排到大氣中污染環(huán)境的缺陷，解決了由傳統(tǒng)農(nóng)村火炕難以調(diào)節(jié)溫度，經(jīng)常出現(xiàn)過熱或溫度不足同時造成室內(nèi)衛(wèi)生狀況不佳的現(xiàn)象。

實驗表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對排煙余熱和太陽能的充分利用，相對于市面上單純依靠電能進(jìn)行取暖的設(shè)備來說，能夠顯著降低電能的能源消耗，節(jié)能效果顯著，從根本上實現(xiàn)節(jié)能減排。

本實用新型在保持原有火炕風(fēng)貌的同時大大提高了火炕的舒適度，方便使用，大大提高了能源使用效率，適應(yīng)農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)的變化發(fā)展，改善了農(nóng)村居民的衛(wèi)生條件，擴大了建筑使用空間，可實施性強，能夠更好地滿足農(nóng)村供熱及生活需求。

附圖說明

圖1是本實用新型太陽能耦合排煙余熱的水床墊供暖系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型中的煙氣處理裝置1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型中的水床墊2的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1煙氣處理裝置、2水床墊、3電動比例調(diào)節(jié)閥、4金屬軟管接頭、5儲熱水箱、6電加熱、7補水口、8平板集熱器、9電磁閥、10控制器；101煙氣格柵、102活性炭吸附層、103油煙凈化器、104排煙換熱器、105排煙風(fēng)機、201橡膠水管、202橡膠定位卡、203橡膠水管進(jìn)水口、204橡膠水管出水口、205填充棉、206外殼；A1排煙換熱器進(jìn)水管、A2排煙換熱器出水管、B1儲熱水箱進(jìn)水管、B2儲熱水箱出水管、C1水床墊進(jìn)水管、C2水床墊出水管、D1集熱器進(jìn)水管、D2集熱器出水管、S1～S2電動三通閥、P1～P3水泵。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖進(jìn)一步敘述本實用新型，但并不以此作為對本申請權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定。

本實用新型太陽能耦合排煙余熱的水床墊供暖系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng)，參見圖1-3)包括煙氣處理裝置1、水床墊2、電動比例調(diào)節(jié)閥3、儲熱水箱5、平板集熱器8、電磁閥9、控制器10、電動三通閥(S1、S2)以及水泵(P1、P2、P3)；

所述水床墊2(參見圖3)包括橡膠水管201、橡膠定位卡202、填充棉205和外殼206；所述外殼206為木質(zhì)外殼，所述填充棉205填充在外殼206內(nèi)，且填充棉與外殼之間用絕熱隔板隔開；外殼206的四周邊的高度高出填充棉表面3cm,采用這種凹形設(shè)計，有利于放置被褥或毛毯，且不易滑落；所述橡膠水管201由橡膠定位卡202固定在填充棉205的上表面，橡膠水管201上可以直接與用戶的床單或毛毯相接觸，更加利于傳熱，也可以設(shè)置在橡膠水管201上表面沿水床墊的整體尺寸鋪設(shè)一層防水保護(hù)層，該防水保護(hù)層可以與人體直接接觸傳熱；橡膠水管201引出橡膠水管進(jìn)水口203和橡膠水管出水口204；

所述煙氣處理裝置1包括煙氣格柵101、活性炭吸附層102、油煙凈化器103、排煙換熱器104和排煙風(fēng)機105，煙氣格柵101、活性炭吸附層102、油煙凈化器103、排煙換熱器104和排煙風(fēng)機105順著煙氣流向依次布置在煙道上；所述油煙凈化器為采用高壓靜電工作原理的油煙凈化器，能有效處理油煙；排煙換熱器104上連接排煙換熱器出水管A2和排煙換熱器進(jìn)水管A1；

所述平板集熱器8的出水端通過電磁閥9、集熱器出水管D2與儲熱水箱5的進(jìn)水端連接，平板集熱器8的進(jìn)水端通過集熱器進(jìn)水管D1、水泵P3與儲熱水箱5的出水端連接；所述儲熱水箱5還設(shè)有電加熱6、補水口7、進(jìn)水口和出水口，出水口供水床墊2供熱使用，該出水口通過儲熱水箱出水管B2經(jīng)水泵P2與電動三通閥S2的一端連接，電動三通閥S2的第二端通過水床墊進(jìn)水管C1經(jīng)電動比例調(diào)節(jié)閥3與水床墊2的橡膠水管進(jìn)水口203連接，電動三通閥S2的第三端與排煙換熱器出水管A2連接；

儲熱水箱的進(jìn)水口通過儲熱水箱進(jìn)水管B1與電動三通閥S1的一端連接，電動三通閥S1的第二端通過水床墊出水管C2與水床墊2的橡膠水管出水口204連接，電動三通閥S1的第三端經(jīng)水泵P1與排煙換熱器進(jìn)水管A1連接；

所述控制器10與上述的水泵(P1、P2)、電動三通閥(S1、S2)和電動比例調(diào)節(jié)閥3進(jìn)行電連接；通過控制器10控制排煙換熱器進(jìn)水管A1上的水泵P1和儲熱水箱出水管B2上的水泵P2的啟/停，并控制兩個電動三通閥(S1、S2)的連接方式和電動比例調(diào)節(jié)閥3的開度；

所述橡膠水管進(jìn)水口203和橡膠水管出水口204分別與水床墊進(jìn)水管C1和水床墊出水管C2通過金屬軟管接頭4相連接。

本實用新型太陽能耦合排煙余熱的水床墊供暖系統(tǒng)主要有兩種工作形式：排煙余熱循環(huán)模式和太陽能循環(huán)模式。

排煙余熱循環(huán)模式：冬季農(nóng)村用戶燒燃煤爐取暖時，可以通過控制器10控制，將電動三通閥S1連通排煙換熱器進(jìn)水管A1和水床墊出水管C2，將電動三通閥S2連通排煙換熱器出水管A2和水床墊進(jìn)水管C1，啟動水泵P1，關(guān)閉水泵P2。水泵P1將循環(huán)水通過排煙換熱器進(jìn)水管A1、排煙換熱器104與處理過的煙氣進(jìn)行充分換熱，然后被加熱的循環(huán)水依次流經(jīng)排煙換熱器出水管A2、電動三通閥S2、水床墊進(jìn)水管C1、電動比例調(diào)節(jié)閥3和金屬軟管接頭4后，通過橡膠水管進(jìn)水口203進(jìn)入橡膠水管201進(jìn)行放熱。放熱完成后，循環(huán)水再通過橡膠水管出水口204依次流經(jīng)金屬軟管接頭4、電動三通閥S1和排煙換熱器進(jìn)水管A1回到水泵P1繼續(xù)完成排煙余熱循環(huán)模式。

太陽能循環(huán)模式：當(dāng)冬季農(nóng)村用戶沒有燃燒煤爐或者排煙溫度不足以維持用戶供暖需求時，需開啟太陽能循環(huán)模式。開啟水泵P3，將儲熱水箱5的冷水儲存腔內(nèi)的冷水通過集熱器進(jìn)水管D1送入平板集熱器8，冷水在平板集熱器8內(nèi)被太陽能加熱后通過電磁閥9和集熱器出水管D2進(jìn)入儲熱水箱10熱水儲存腔內(nèi)。然后通過控制器10控制，將電動三通閥S2連通儲熱水箱出水管B2和水床墊進(jìn)水管A1，將電動三通閥S1連通水床墊出水管C2和儲熱水箱進(jìn)水管B1，啟動水泵P2。水泵P2將儲熱水箱10熱水儲存腔內(nèi)的熱水依次流經(jīng)儲熱水箱出水管B2、電動三通閥S2、水床墊進(jìn)水管C1、電動比例調(diào)節(jié)閥3和金屬軟管接頭4，通過橡膠水管進(jìn)水口203進(jìn)入橡膠水管201進(jìn)行放熱。放熱完成后，循環(huán)水再通過橡膠水管出水口204依次流經(jīng)金屬軟管接頭4、電動三通閥S1和儲熱水箱進(jìn)水管B1回到儲熱水箱繼續(xù)完成太陽能循環(huán)模式。

當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)水流量不足時，可以通過儲熱水箱5上的補水口7對系統(tǒng)進(jìn)行補水，當(dāng)陰雨天時，平板集熱器8收集的太陽能較少、水溫不能達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時，則開啟儲熱水箱10上的電加熱6，用電能來提供熱水，保證儲熱水箱的水溫不低于預(yù)設(shè)溫度。

以上兩種循環(huán)過程中，可通過控制器10控制電動比例調(diào)節(jié)閥3的開度，控制循環(huán)水的流量，從而控制水床墊2表面的換熱溫度，解決了由傳統(tǒng)農(nóng)村火炕難以調(diào)節(jié)溫度的缺陷。

本實用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。