燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，屬于資源再利用和建筑節(jié)能【技術領域】的。其特征是該系統(tǒng)是以煙氣和水作為傳熱介質，燃池內的煙氣一方面通過加熱燃池蓋板以對流和輻射的方式向室內散熱，另一方面通過加熱燃池盤管內的水將熱量轉移到地熱盤管內，對建筑二層的地面進行加熱使得二層地面同樣以對流和輻射的方式對二層室內空氣加熱，最終共同實現(xiàn)對建筑上下層室內的同時供暖。本發(fā)明的效果和益處是改善了建筑二層室內的熱舒適性，實現(xiàn)了燃池內能量的梯級利用，解決了燃池蓋板的過熱和建筑上下層的溫差大而導致的熱不舒適問題，本系統(tǒng)采用的材料成本低、經(jīng)濟性好、對建筑的兩層室內的采暖效果好、易與建筑結合，適合大面積推廣。
【專利說明】燃池-地熱盤管輔合采暖系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于資源再利用和建筑節(jié)能【技術領域】，涉及一種燃池和地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，尤其涉及燃池蓋板的輻射傳熱，燃池盤管和地熱盤管之間的熱量轉移，地熱盤管的輻射和對流換熱。

【背景技術】
[0002]根據(jù)中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2012年數(shù)據(jù)顯示，我國農村地區(qū)的住宅總建筑面積逐年增長，在2010年農村住宅面積約為230億m2,約占全國總建筑面積的50%。據(jù)調查結果顯示，北方農村能源消耗占全國農村總能源消耗量的56%，且超過80%的農村能源消耗用于采暖需要，因此在我國北方地區(qū)最突出的建筑用能就是冬季采暖。北方農村地區(qū)的傳統(tǒng)采暖方式主要有炕、土暖氣、火爐等，其有著室內環(huán)境差、溫度波動大、采暖費用高等缺點，隨著生活水平的提高，農民對室內熱環(huán)境的舒適性要求更高，導致商品能的使用比例逐漸升高，使得能源的消耗更為嚴重。同時，農村地區(qū)每年都會產生大量的農作物廢棄物，而處理這些生物質燃料的方法大多為田間焚燒，導致焚燒過程中產生的一氧化碳、氮氧化物以及二氧化硫等有害氣體排入大氣，對環(huán)境產生污染，并且會存在火災和交通事故等危險的產生。因此，為了充分利用生物質能，降低我國的能源消耗，避免農村地區(qū)的可再生能源造成浪費，同時提高室內的熱環(huán)境和熱舒適性，需要提出采暖效果好、充分利用能量以及適用于推廣的技術手段。
[0003]隨著社會的不斷進步，農村地區(qū)的經(jīng)濟條件也得到了快速發(fā)展，在房屋方面都有所提高，農民開始建造兩層的房屋。然而，對于北方農村冬季來說，傳統(tǒng)采暖方式為炕、土暖氣等，這些采暖方式具有間歇性、室內溫度不穩(wěn)定等缺點，并且對于農村地區(qū)的兩層建筑來說很難采用現(xiàn)有的傳統(tǒng)采暖方式實現(xiàn)室內的熱舒適。
[0004]燃池一般建于一層地面以下，它是以秸桿、玉米芯等農作物廢棄物作為燃料進行壓實陰燃，充分利用了農村地區(qū)特有的生物質能源，使得燃池直接為一層建筑室內供暖，而對于目前的兩層建筑，只采用單獨燃池供暖不能保證建筑二層室內的熱環(huán)境，導致建筑上下之間存在較大溫差，造成人們的熱不舒適感，同時根據(jù)實測調查顯示一層地面以下的燃池蓋板的溫度分布不均勻，易出現(xiàn)局部過高，容易造成燙傷。因此，為了充分利用熱量，提高熱利用效率、室內空氣品質，改善兩層獨立式建筑的室內熱舒適，降低建筑上下層之間的溫差產生的影響，需要進一步優(yōu)化燃池和擴展燃池與其他采暖相結合，延長采暖周期，同時結合熱水盤管散熱均與及健康舒適的特點，改善室內熱舒適。然而，目前提升燃池技術，將燃池與其他供熱方式或系統(tǒng)相結合，改善供熱分布均勻性、提高熱量梯級利用、降低上下層室內的溫差的研究卻較少，該發(fā)明專利將燃池和盤管結合在一起，可應用到兩層以上的獨立式建筑中，即可充分利用生物質燃料，實現(xiàn)燃池供熱、地熱盤管輻射傳熱，有效改善室內環(huán)境。
[0005]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn):專利號02210130.6公開了一種節(jié)能型日光溫室燃池供暖裝置，底板和蓋板呈T形狀，構成一個帶有內腔的T型燃池，并且燃池內部設有保溫襯，該裝置利用燃池與日光溫室相結合，一次點燃可以長達2-3個月向溫室供暖，能夠保證作物正常生長。專利號200420070368.7公開了一種日光溫室燃池地中熱交換供暖裝置，該裝置是在原有燃池內固定兩組橫向的集熱管，將集熱管與相鄰風室相同，能夠使得日光溫室內的地表土壤溫度受熱均勻，滿足了溫室作物對土壤地表面的要求。申請?zhí)?01110054921.2發(fā)明了一種基于燃池利用熱水采暖綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)在傳統(tǒng)燃池的基礎上增加了熱水管，將熱水管與散熱器相連接，熱水管內的水被加熱后進入散熱器內可將能量轉移再利用，有效地降低了燃池蓋板的局部溫度過高的現(xiàn)象。申請?zhí)?01220133794.5公開了一種架空地板型燃池輻射采暖裝置，該裝置以空氣為傳輸介質，通過燃池蓋板和薄金屬材料的輻射、導熱作用將其上方架空地板層內的空氣加熱，使得熱量能夠均勻的傳遞到整棟建筑的地板架空層內，減小了住宅室內相鄰房間的溫差。專利號200620021631.2公開了一種防水型地下燃池，該專利能夠有效地避免燃池外灌水和地下水深入池內，保證燃池的正常燃燒。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，對兩層獨立式建筑進行供暖，其分別以燃池內煙氣和盤管內水作為傳熱傳輸介質，地下燃池內的煙氣一方面通過加熱燃池蓋板使其以對流和輻射的方式向一層室內散熱，另一方面燃池內的煙氣通過加熱燃池盤管內的水將熱量轉移到建筑二層的地熱盤管內，對建筑二層的地面進行加熱使得二層地面同樣以對流和輻射的方式對室內空氣加熱，最終共同實現(xiàn)對建筑上下兩層的室內供暖和農村生物質能源的合理利用，解決了燃池利用效率低及建筑上下兩層之間的室內溫差大造成的熱不舒適感。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:一種燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括四部分:地下燃池層、一層供暖層、管道流動層、二層供暖層，其中地下燃池層包括進料口蓋板1、燃池池體2、通風管3、過濾裝置4、燃池盤管5、燃池蓋板6、煙? 9、封閉門22、進料池體23、進料口 24。一層供暖層包括一層填充層7、一層地面層8。管道流動層包括燃池盤管5、供水管16、回水管17、水泵18、調節(jié)閥19、膨脹水箱20、補水管21、分水器25、集水器26。二層供暖層包括二層樓板10、二層絕熱層11、二層填充層12、二層找平層13、二層裝飾層14、地熱盤管15。燃池池體2內部燃料陰燃燃燒將熱量傳給燃池蓋板6和一層填充層7進而傳入一層地面層8，其中燃池蓋板6位于燃池池體2上部，一層填充層7位于燃池蓋板6上部，一層地面層8位于一層填充層7上部，一層地面層8的熱量通過輻射和對流向建筑一層室內散熱，同時燃池內部的熱量加熱燃池蓋板6下部的燃池盤管5，以水為介質將熱量轉移到二層室內的地熱盤管15，其中地熱盤管15位于二層填充層12內部。
[0008]燃池盤管5位于燃池蓋板6下部，燃池蓋板6是由鋼筋混凝土預制板構成，燃池盤管5的燃池盤管出水口 5-1與分水器25 —端相連，燃池盤管5的燃池盤管進水口 5-2與集水器26 —端相連，分水器25另一端與地熱盤管15的地熱盤管進水口 15-1相連，地熱盤管15的地熱盤管出水口 15-2與集水器26另一端相連，燃池池體2內部燃料燃燒加熱的熱水通過燃池盤管5的燃池盤管出水口 5-1和供水管16進入分水器25內，之后進入地熱盤管15的地熱盤管進水口 15-1,熱水在地熱盤管15內循環(huán)流動進入地熱盤管15的地熱盤管出水口 15-2繼而進入集水器26，并通過回水管17進入燃池盤管5的燃池盤管進水口 5_2，在供水管16和回水管17上均設置調節(jié)閥19來調節(jié)熱水流量，并且在回水管17上設置水泵18和膨脹水箱20，以保證水循環(huán)的正常運行，膨脹水箱20的左側設置補水管21。
[0009]燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的二層結構由二層樓板10、二層絕熱層11、二層填充層12、二層找平層13、二層裝飾層14、地熱盤管15組成，其中二層結構最下部設置二層樓板10，二層樓板10采用混凝土板，位于二層樓板10上部的是二層絕熱層11，二層絕熱層11的材料為聚苯乙烯泡沫塑料板，在二層絕熱層11上部設置二層填充層12，二層填充層12內部采用豆石混凝土，地熱盤管15固定于二層填充層12內部，地熱盤管15的材料為交聯(lián)聚乙烯管，二層填充層12上部依次設置二層找平層13和二層裝飾層14。
[0010]燃池池體2內部的燃料燃燒速度利用通風管3進行風量調節(jié)控制，其中通風管3一端位于進料池體23側面并與外部相通，另一端位于封閉門22上部并與燃池池體2內部相連，燃池池體2內部燃料燃燒產生的煙氣進入與燃池池體2側面相連的煙囪9內，經(jīng)過過濾裝置4過濾凈化后從煙囪9排出。
[0011]本發(fā)明的效果和益處:充分利用生物質能，將燃池與地熱盤管巧妙結合起來對兩層獨立式建筑進行供暖，其中燃池盤管的部分熱量對建筑一層的地面進行加熱，同時部分熱量通過二層地面的地熱盤管對建筑二層地面進行加熱，改善了建筑二層室內的熱舒適性，實現(xiàn)了燃池內能量的梯級利用，該技術解決了燃池蓋板的過熱和建筑上下層的溫差大而導致的熱不舒適問題，本系統(tǒng)采用的材料成本低、經(jīng)濟性好、對建筑的兩層室內的采暖效果好、易與建筑結合，適合大面積推廣。本發(fā)明的實施在農村能源利用與新農村建設中具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的系統(tǒng)結構示意圖。
[0013]圖2是燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的分解示意圖。
[0014]圖3是燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的燃池池體的A-A剖面示意圖。
[0015]圖4是燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的燃池池體的B-B剖面示意圖。
[0016]圖5是燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的二層結構的C-C剖面示意圖。
[0017]圖中:I進料口蓋板；2燃池池體；3通風管；4過濾裝置；5燃池盤管；5_1燃池盤管出水口 ；5-2燃池盤管進水口 ；6燃池蓋板；7 —層填充層；8 —層地面層；9煙?; 10 二層樓板；11 二層絕熱層；12 二層填充層；13 二層找平層；14 二層裝飾層；15地熱盤管；15_1地熱盤管進水口 ；15-2地熱盤管出水口 ；16供水管；17回水管；18水泵；19調節(jié)閥；20膨脹水箱；21補水管；22封閉門；23進料池體；24進料口 ；25分水器；26集水器。

【具體實施方式】
[0018]以下結合技術方案和【專利附圖】

【附圖說明】詳細敘述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0019]實施例1:
[0020]如圖1-5所示，該燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)包括四部分:地下燃池層、一層供暖層、管道流動層、二層供暖層，其中地下燃池層包括進料口蓋板1、燃池池體2、通風管3、過濾裝置4、燃池盤管5、燃池蓋板6、煙? 9、封閉門22、進料池體23、進料口 24，一層供暖層包括一層填充層7、一層地面層8，管道流動層包括燃池盤管5、供水管16、回水管17、水泵18、調節(jié)閥19、膨脹水箱20、補水管21、分水器25、集水器26，二層供暖層包括二層樓板10、二層絕熱層11、二層填充層12、二層找平層13、二層裝飾層14、地熱盤管15，燃池池體2位于建筑一層地面下，為矩形，深度為1.4米，進料口 24位于進料池體23上部，在進料口 24上部設有進料口蓋板I，在進入燃池池體2與進料口蓋板I下部之間設有封閉門22，便于燃料燃燒時減少熱量的散失，該封閉門22可以自由啟閉，燃池池體2內部的燃料燃燒速度利用通風管3進行風量調節(jié)控制，通過對風量的調節(jié)來控制進入燃池內的空氣量，空氣量的多少決定了燃燒速度的快慢。其中通風管3 —端位于進料池體23側面并與外部相通，另一端位于封閉門22上部并與燃池池體2內部相連，燃池池體2內部燃料燃燒產生的煙氣進入與燃池池體2側面相連的煙囪9內，經(jīng)過過濾裝置4過濾凈化后從煙囪9排出，減少了有害氣體對大氣的污染，其中燃池蓋板6位于燃池池體2上部。
[0021]實施例2:
[0022]如圖1、2所示，該燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)中的燃池蓋板6是由鋼筋混凝土預制板構成，在燃池蓋板6上部為一層填充層7，一層填充層7可以保證燃池內熱量均勻傳輸?shù)揭粚拥孛鎸?，同時還具有密封的作用，防止燃池煙氣泄露于室內，一層填充層7上部為一層地面層8，燃池池體2內部燃料經(jīng)過陰燃燃燒將熱量傳給燃池蓋板6和一層填充層7進而傳入一層地面層8,—層地面層8的熱量通過福射和對流向建筑一層室內散熱，同時燃池內部的熱量加熱燃池蓋板6下部的燃池盤管5，以水為介質將熱量轉移到二層室內的地熱盤管15，其中地熱盤管15位于二層填充層12內部。
[0023]實施例3:
[0024]如圖1、2所示，該燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)中的燃池盤管5固定于燃池蓋板6的下部，燃池內部的熱量加熱燃池蓋板6下部的燃池盤管5，燃池盤管5的燃池盤管出水口 5-1與分水器25 —端相連，燃池盤管5的燃池盤管進水口 5-2與集水器26 —端相連，分水器25另一端與地熱盤管15的地熱盤管進水口 15-1相連，地熱盤管15的地熱盤管出水口 15-2與集水器26另一端相連，燃池池體2內部燃料燃燒加熱的熱水通過燃池盤管5的燃池盤管出水口 5-1和供水管16進入分水器25內，之后進入地熱盤管15的地熱盤管進水口 15-1，熱水在地熱盤管15內循環(huán)流動進入地熱盤管15的地熱盤管出水口 15-2繼而進入集水器26，并通過回水管17進入燃池盤管5的燃池盤管進水口 5-2，在供水管16和回水管17上均設置調節(jié)閥19來調節(jié)熱水流量，并在回水管17上設置水泵18和膨脹水箱20，以保證水循環(huán)的正常運行，膨脹水箱20的左側設置補水管21，利用膨脹水箱20和補水管21來滿足壓強和水量的要求。
[0025]實施例4:
[0026]如圖1、2、5所示，該燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)中的二層供暖層由二層樓板10、二層絕熱層11、二層填充層12、二層找平層13、二層裝飾層14、地熱盤管15組成。其中，二層樓板10位于二層結構的最下方，二層樓板10采用混凝土板制成，在二層樓板10的正上方設置二層絕熱層11，二層絕熱層11所采用材料為聚苯乙烯塑料板，該絕熱層11是為了避免地熱盤管15的熱量向二層地面下部散熱，使得地面的熱量盡可能的向上輻射。二層絕熱層11上部設置二層填充層12，二層填充層12的內部采用豆石混凝土，地熱盤管15固定于二層填充層12內，地熱盤管15的材料為交聯(lián)聚乙烯管，二層填充層12的作用是固定地熱盤管15和增大熱阻，使得地熱盤管15內熱水所帶來的熱量為建筑二層的室內均勻提供所需的能量。二層填充層12的上部依次設置二層找平層13和二層裝飾層14，其中二層找平層13采用水泥砂漿進行抹平，二層裝飾層14可采用瓷磚或者其他裝飾材料進行裝飾。
【權利要求】
1.一種燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，包括進料口蓋板(I)、燃池池體(2)、燃池盤管(5)、燃池蓋板￠)、一層填充層(7)、一層地面層(8)、二層樓板(10)、二層絕熱層(11)、二層填充層(12)、二層找平層(13)、二層裝飾層(14)、地熱盤管(15)、供水管(16)、回水管(17)、分水器(25)、集水器(26)，其特征在于:燃池池體(2)內部燃料通過陰燃燃燒將熱量通過燃池蓋板(6)和一層填充層(7)傳入一層地面層(8)，其中燃池蓋板(6)位于燃池池體(2)上部，一層填充層(7)位于燃池蓋板(6)上部，一層地面層(8)位于一層填充層(7)上部，一層地面層(8)的熱量通過輻射和對流向建筑一層室內散熱，同時燃池內部的熱量加熱燃池蓋板(6)下部的燃池盤管(5)，以水為介質將熱量轉移到建筑二層室內的地熱盤管(15)，其中地熱盤管(15)位于二層填充層(12)內部。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，其特征在于:燃池盤管(5)位于燃池蓋板(6)下部，燃池蓋板(6)是由鋼筋混凝土預制板構成，燃池盤管(5)的燃池盤管出水口(5-1)與分水器(25)相連，燃池盤管(5)的燃池盤管進水口(5-2)與集水器(26)相連，分水器(25)與地熱盤管(15)的地熱盤管進水口(15-1)相連，地熱盤管(15)的地熱盤管出水口(15-2)與集水器(26)相連，分水器(25)和集水器(26)分別連接多個房間地熱盤管；燃池池體(2)內部燃料燃燒加熱的熱水通過燃池盤管(5)的燃池盤管出水口(5-1)和供水管(16)進入分水器(25)內，之后進入地熱盤管(15)的地熱盤管進水口(15-1)，熱水在地熱盤管(15)內循環(huán)流動進入地熱盤管(15)的地熱盤管出水口(15-2)繼而進入集水器(26)，并通過回水管(17)進入燃池盤管(5)的燃池盤管進水口(5-2)，在供水管(16)和回水管(17)上均設置調節(jié)閥(19)，并在回水管(17)上設置水泵(18)和膨脹水箱(20)，膨脹水箱(20)的左側設置補水管(21)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，其特征在于:該燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)的二層結構由二層樓板(10)、二層絕熱層(11)、二層填充層(12)、二層找平層(13)、二層裝飾層(14)、地熱盤管(15)組成，其中二層結構最下部設置二層樓板(10)，位于二層樓板(10)上部的是二層絕熱層(11)，二層絕熱層(11)的材料為聚苯乙烯塑料板，在二層絕熱層(11)上部設置二層填充層(12)，二層填充層(12)的內部采用豆石混凝土，地熱盤管(15)處于二層填充層(12)內部，地熱盤管(15)的材料為交聯(lián)聚乙烯管，二層填充層(12)上部依次設置二層找平層(13)和二層裝飾層(14)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種燃池-地熱盤管耦合采暖系統(tǒng)，其特征在于:燃池池體(2)內部的燃料燃燒速度利用通風管(3)進行風量調節(jié)控制，其中通風管(3) —端位于進料池體(23)的側面并與外部相通，另一端位于封閉門(22)上部并與燃池池體(2)內部相通，燃池池體⑵內部燃料燃燒產生的煙氣進入與燃池池體⑵側面相連的煙囪(9)內，經(jīng)過過濾裝置(4)過濾凈化后從煙囪(9)排出。
【文檔編號】F24D19/02GK104266253SQ201410466213
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權日:2014年9月12日
【發(fā)明者】張寶剛, 劉鳴, 袁鵬麗, 樊新穎, 劉興山, 杜廣文, 郝文剛 申請人:大連理工大學