專利名稱：主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)，特別涉及一種主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)背景技術(shù)熱水供暖系統(tǒng)主要有自然循環(huán)供暖系統(tǒng)和強(qiáng)制循環(huán)供暖系統(tǒng)兩種。自然循環(huán)供暖系統(tǒng)如圖2所示，該系統(tǒng)包括熱水鍋爐1，位于熱水鍋爐1上方的水箱4和換熱器14；其循環(huán)動(dòng)力小，不適于較大的供熱網(wǎng)，且管線布置受限制較多；強(qiáng)制循環(huán)供暖系統(tǒng)如圖3所示，在換熱器14與熱水鍋爐1的連接管道上安裝循環(huán)泵，通過循環(huán)泵增強(qiáng)循環(huán)動(dòng)力，布置管線靈活，適用于較大的供熱網(wǎng)，但其投入和維護(hù)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能利用供暖系統(tǒng)自身的能量自動(dòng)調(diào)節(jié)熱水循環(huán)動(dòng)力的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時(shí)具有自然循環(huán)系統(tǒng)和強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)特性，可根據(jù)熱水循環(huán)供暖要求在這兩種循環(huán)方式間自動(dòng)切換。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，包括一熱水鍋爐1；一位于熱水鍋爐1上方的水箱4；一換熱器14；以及安裝在換熱器14與熱水鍋爐1之間的連接管路上的單向閥組件19；所述單向閥組件19包括一三通17和與之相連通的入口單向閥16、入口單向閥18和平衡管13；所述平衡管13另一端與冷水室12下端相連通；熱水鍋爐1通過出水管2與水箱4的下端相連通；所述換熱器14的一端通過供熱水管3與水箱4的下端相連通；另一端依次通過回水管15、單向閥組件19和進(jìn)水管20與熱水鍋爐1相連通；
其特征在于，還包括設(shè)置在所述水箱4內(nèi)的一垂向隔板6，該垂向隔板6將水箱4分隔為熱水室5和冷水室12；所述冷水室12頂部設(shè)有與大氣相通的排氣管8；其內(nèi)設(shè)有與熱水室5相連通并控制其內(nèi)水位的水位控制裝置。
所述的水位控制裝置為U型水封裝置7，該U型水封裝置7的下降管10的上端穿過垂向隔板6與熱水室5上部相通，U型水封裝置7的上升管11的上端與頂部開口的水封裝置儲(chǔ)水盒9下部相通。所述U型水封裝置7的儲(chǔ)水盒9容積等于其上升管11與下降管10的總?cè)莘e，水封裝置儲(chǔ)水盒9橫向截面面積大于上升管11和下降管10的橫向截面積。
所述的水位控制裝置可由電磁閥間斷啟閉閥或機(jī)械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成；在所述熱水室5內(nèi)的鍋爐出水管2上端安裝有消音器。所述三通單向閥組件19內(nèi)設(shè)易于清理的濾網(wǎng)。
本發(fā)明提供的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)該系統(tǒng)綜合了自然循環(huán)系統(tǒng)和強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)，供熱負(fù)荷較低時(shí)采用自然循環(huán)方式，負(fù)荷較大時(shí)可采用強(qiáng)制循環(huán)方式，兩種循環(huán)方式間可平穩(wěn)地隨負(fù)荷變化而自動(dòng)切換，因而稱為主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)。
由于具有強(qiáng)制循環(huán)的特征，因而與傳統(tǒng)自然循環(huán)供熱系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)管路及熱水鍋爐的布置靈活性大為增強(qiáng)，供暖范圍增大，采暖效果改善，故障率降低。
該系統(tǒng)采用系統(tǒng)自身的水及蒸汽作為工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了使熱能直接轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的功能。由于無需外來動(dòng)力設(shè)備增強(qiáng)和調(diào)節(jié)循環(huán)，主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)的投資和維護(hù)成本均很低。
由于本系統(tǒng)的排氣經(jīng)過了冷水室12的冷卻，大部分蒸汽得到了冷凝，因而既可節(jié)水，又可減小補(bǔ)充生水帶入的Ca、Mg離子，減少了結(jié)垢，提高了鍋爐的使用壽命。


附圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為已有技術(shù)中的熱水自循環(huán)供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為已有技術(shù)中的熱水強(qiáng)制循環(huán)供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為水位控制裝置由電磁閥間斷啟閉閥或機(jī)械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1附圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；由圖可知，本發(fā)明提供的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，包括
一熱水鍋爐1；一位于熱水鍋爐1上方的水箱4；所述水箱4內(nèi)設(shè)有一垂向隔板6，該垂向隔板6將水箱4分隔為熱水室5和冷水室12；所述冷水室12內(nèi)設(shè)有與熱水室5相連通并控制其內(nèi)水位的水位控制裝置，冷水室12頂部還設(shè)有與大氣相通的排氣管8；一換熱器14；以及安裝在換熱器14與熱水鍋爐1之間的連接管路上的單向閥組件19；所述單向閥組件19包括一三通17和與之相連通的入口單向閥16、入口單向閥18和平衡管13；所述平衡管13另一端與冷水室12下端相連通；入口單向閥16和出口單向閥18只允許水流從換熱器14向熱水鍋爐1方向流動(dòng)，反向則不通。
熱水鍋爐1通過出水管2與水箱4的下端相連通；所述換熱器14的一端通過供熱水管3與水箱4的下端相連通；另一端依次通過回水管15、單向閥組件19和進(jìn)水管20與熱水鍋爐1相連通。
本實(shí)施例的水位控制裝置可以為U型水封裝置7，該U型水封裝置7的下降管10的上端穿過垂向隔板6與熱水室5上部相通，U型水封裝置7的上升管11的上端與頂部開口的水封裝置儲(chǔ)水盒9下部相通。所述U型水封裝置7的儲(chǔ)水盒9容積等于其上升管11與下降管10的總?cè)莘e，水封裝置儲(chǔ)水盒9橫向截面面積大于上升管11和下降管10的橫向截面積。U型水封裝置的儲(chǔ)水盒9容積等于U型水封裝置的上升管11與下降管10的總?cè)莘e，這樣可確保在熱水室5內(nèi)的壓力升高時(shí)，U型水封裝置的下降管10內(nèi)的水排至儲(chǔ)水盒9存留，在熱水室5內(nèi)的壓力降低時(shí)，U型水封裝置的儲(chǔ)水盒9有足夠存留的水返回U型水封管內(nèi)，重新形成水封。儲(chǔ)水盒9水平截面積遠(yuǎn)大于水封管的截面積，這樣可確保下降管10內(nèi)的水排至儲(chǔ)水盒9時(shí)，儲(chǔ)水盒9內(nèi)的水位增加較小，并能充分得到冷水室12的冷卻，避免過量蒸發(fā)，儲(chǔ)水減少。本系統(tǒng)通過設(shè)定熱水室5間斷排氣的壓力和水位，從而可確定每次熱水強(qiáng)制循環(huán)的流量。U型水封裝置7的長度越長，則上升管11與下降管10的水位差可越大，熱水室5排氣時(shí)的壓力越大，每次熱水強(qiáng)制循環(huán)的流量越大。
其工作過程如下在熱水鍋爐1點(diǎn)火、加熱的初期，隨著水溫的提高，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)水溶解的不凝氣體逐漸析出，先后通過鍋爐出水管2、熱水室5、U型水封裝置7、冷水室12及排氣管8排至大氣。鍋爐1內(nèi)的水溫進(jìn)一步提高到接近沸點(diǎn)溫度后，產(chǎn)生大量水蒸氣進(jìn)入U(xiǎn)型水封裝置7。由于冷水室12內(nèi)低溫水的冷卻，蒸汽被凝結(jié)在U型水封裝置7內(nèi)，逐漸形成了U型水封。
若供熱負(fù)荷要求不高，鍋爐1產(chǎn)生的水蒸氣較少，并且水蒸氣在進(jìn)入熱水室5后已全部凝結(jié)，則此時(shí)的熱水循環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于自然循環(huán)方式。
供熱負(fù)荷提高后，熱水鍋爐1內(nèi)產(chǎn)生大量的汽水混合物經(jīng)鍋爐出水管2進(jìn)入熱水室5。由于三通單向閥組件19中出口單向閥18的作用，熱水室5內(nèi)壓力增高，使U型水封裝置7的水封裝置下降管10中的水位下降，水封裝置上升管11的水位上升，在熱水室5內(nèi)形成的壓力等同于上升管11與下降管10的水位差的壓差。在此壓力作用下，熱水室5內(nèi)的熱水經(jīng)供熱水管3流入換熱器14，降溫后先后經(jīng)回水管15、三通單向閥組件19的入口單向閥16和平衡管13進(jìn)入水箱4的冷水室12，使冷水室12的水位升高。在平衡狀態(tài)下，冷水室12與熱水室5內(nèi)的水位之差最終等于上升管11與下降管10的水位差。隨著熱水室5內(nèi)壓力的進(jìn)一步升高，上升管11與下降管10的水位差加大，當(dāng)下降管10內(nèi)水位低于水封裝置7的最低位置時(shí)，熱水室5內(nèi)的氣體穿過上升管11內(nèi)的水柱進(jìn)入冷水室12，一部分氣體冷凝在冷水室12內(nèi)，未凝結(jié)部分氣體通過排氣管8排出冷水室12。由于上升管11內(nèi)的水柱混入大量氣體，密度大幅度降低，因而加速了熱水室5內(nèi)的氣體排入冷水室12，使熱水室5內(nèi)的壓力迅速下降。熱水室5內(nèi)的壓力下降后，冷水室12與熱水室5內(nèi)的水位差使得冷水室12內(nèi)的冷水經(jīng)過平衡管13、出口單向閥18和鍋爐進(jìn)水管20進(jìn)入熱水鍋爐1，使熱水鍋爐出水管2的汽水混合物溫度降低。另外，熱水室5內(nèi)的壓力下降后，水封裝置儲(chǔ)水盒9內(nèi)的水再次流回并充滿水封裝置下降管10，重新形成U型水封。之后，隨著熱水鍋爐1的加熱，鍋爐出水管2產(chǎn)生的蒸汽增多，再次使熱水室5內(nèi)的壓力升高，開始再一次的強(qiáng)制熱水循環(huán)。
所述的水位控制裝置可由電磁閥間斷啟閉閥或機(jī)械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成，如圖4所示，當(dāng)左側(cè)熱水室5的水位達(dá)到A點(diǎn)時(shí)，水位傳感器21控制電磁閥間斷啟閉閥(或機(jī)械間斷啟閉閥)(21)開啟，熱水室5和冷水室12連通，熱水室5內(nèi)氣體壓力將會(huì)降低，直至與冷水室12相同，達(dá)到大氣壓。當(dāng)熱水室5水位回升到B點(diǎn)時(shí)，電磁閥間斷啟閉閥關(guān)閉，熱水室5和冷水室12相互獨(dú)立，熱水室5內(nèi)氣體壓力逐漸增加，水位逐步下降，當(dāng)達(dá)到A點(diǎn)時(shí)，電磁閥間斷啟閉閥關(guān)閉又開啟，重復(fù)以上過程。
為了減少蒸汽在鍋爐出水管2進(jìn)入熱水室5時(shí)的噪聲，還可在出水管2上端安裝有消音器。還可以在三通單向閥組件19內(nèi)設(shè)易于清理的濾網(wǎng)，以防止雜物堵塞、破壞三通單向閥組件19的流通。
權(quán)利要求
1.一種主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，包括一熱水鍋爐(1)；一位于熱水鍋爐(1)上方的水箱(4)；一換熱器(14)；以及安裝在換熱器(14)與熱水鍋爐(1)之間的連接管路上的單向閥組件(19)；所述單向閥組件(19)包括一三通(17)和與之相連通的入口單向閥(16)、入口單向閥(18)和平衡管(13)；所述平衡管(13)另一端與冷水室(12)下端相連通；熱水鍋爐(1)通過出水管(2)與水箱(4)的下端相連通；所述換熱器(14)的一端通過供熱水管(3)與水箱(4)的下端相連通；另一端依次通過回水管(15)、單向閥組件(19)和進(jìn)水管(20)與熱水鍋爐(1)相連通；其特征在于，還包括設(shè)置在所述水箱(4)內(nèi)的一垂向隔板(6)，該垂向隔板(6)將水箱(4)分隔為熱水室(5)和冷水室(12)；所述冷水室(12)頂部設(shè)有與大氣相通的排氣管(8)；其內(nèi)設(shè)有與熱水室(5)相連通并控制其內(nèi)水位的水位控制裝置。
2.按權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述的水位控制裝置為U型水封裝置(7)，該U型水封裝置(7)的下降管(10)的上端穿過垂向隔板(6)與熱水室(5)上部相通，U型水封裝置(7)的上升管(11)的上端與頂部開口的水封裝置儲(chǔ)水盒(9)下部相通。
3.按權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述的水位控制裝置由電磁閥間斷啟閉閥或機(jī)械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成。
4.按權(quán)利要求2所述的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述U型水封裝置(7)的儲(chǔ)水盒(9)容積等于其上升管(11)與下降管(10)的總?cè)莘e，水封裝置儲(chǔ)水盒(9)橫向截面面積大于上升管(11)和下降管(10)的橫向截面積。
5.按權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，在所述熱水室(5)內(nèi)的鍋爐出水管(2)上端安裝有消音器。
6.按權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述三通單向閥組件(19)內(nèi)設(shè)易于清理的濾網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的主動(dòng)式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，包括位于熱水鍋爐上方的水箱；水箱內(nèi)設(shè)垂向隔板將水箱隔成熱水室和冷水室；冷水室內(nèi)設(shè)與熱水室相通并控制其內(nèi)水位的水位控制裝置，頂部設(shè)排氣管；換熱器與熱水鍋爐間的連接管路上設(shè)單向閥組件；單向閥組件的三通分別與入口單向閥、入口單向閥和平衡管相連通；平衡管與冷水室下端相通；熱水鍋爐與水箱下端相通；換熱器一端與水箱下端相通；另一端依次通過回水管、單向閥組件和進(jìn)水管與熱水鍋爐相通。該系統(tǒng)在供熱負(fù)荷較低時(shí)采用自循環(huán)，負(fù)荷較大時(shí)采用強(qiáng)制循環(huán)，循環(huán)方式隨負(fù)荷變化而自動(dòng)切換；管路及熱水鍋爐布置靈活，供暖范圍大，采暖效果好，故障率低；投資和維護(hù)成本低；節(jié)水、結(jié)垢少，使用壽命長。
文檔編號F24D19/10GK1789826SQ20041009860
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者郝江平, 何京東, 宋文立, 高士秋, 董利, 李靜海 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所