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自然旋转对流式供暖系统

阅读:922发布:2020-05-11

专利汇可以提供自然旋转对流式供暖系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种自然旋转 对流 式供暖系统,该供暖系统通过简单的结构实现了根据诸如地板和 天花 板的 位置 的 温度 偏差几乎没有的室内供暖,容易施工,便于维护和管理,能够提供优异的热效率和使用方便性,并且包括:安装柱(100),其具有多个以一定间隔竖直布置而形成的托架(110),并且靠近 建筑物 的内壁以一定间隔安装在建筑物的底表面上;加热元件(200),其设置成被保持在每个托架(110)上使得加热元件布置成沿建筑物的内壁连接;以及主控制单元(300),其用于向加热元件(200)施加电 力 并且控制加热元件(200)的加热操作。,下面是自然旋转对流式供暖系统专利的具体信息内容。

1.一种自然旋转对流式供暖系统,包括:
安装柱(100),其靠近建筑物的内壁以规定间隔安装在所述建筑物的底表面上,并且具有以规定间隔竖直布置于所述安装柱(100)上的多个托架(110);
加热元件(200),其通过被放置在所述多个托架(110)的每一个上而沿所述建筑物的内壁连续地布置;和
主控制单元(300),其被配置为向所述加热元件(200)施加电并且控制所述加热元件(200)的加热操作;
其中随着由所述加热元件(200)加热的空气朝向所述加热元件的上方向上移动并且周围环境冷空气被引入到所述加热元件的下部,实现自然旋转对流效应以执行对所述建筑物内部的供暖。
2.根据权利要求1所述的自然旋转对流式供暖系统,其中所述加热元件(200)包括:
管(210),其具有封闭的两个端部以将内部空间保持在真空状态;
加热丝(220),其被容纳在所述管(210)中以通过电传导来辐射热量;
导线(230),其电连接到所述加热丝(220);和
连接线(240),其连接到所述导线(230)并且供应电力。
3.根据权利要求1所述的自然旋转对流式供暖系统,其中所述主控制单元(300)包括:
供电单元(310),其被配置为从外部电源接收电力并且向所述加热元件(200)供电;
温度控制单元(320),其被配置为设定通过所述加热元件(200)进行加热的供暖温度;
时间控制单元(330),其被配置为设定通过所述加热元件(200)进行加热的供暖时间;
显示器(340),其被配置为显示由所述温度控制单元(320)设定的温度和由所述时间控制单元(330)设定的时间;
传感器单元(351,352),其被配置为分别检测所述供电单元(310)的温度和所述建筑物内部的温度;和
微型计算机(360),其被配置为根据由所述温度控制单元(320)、所述时间控制单元(330)和所述传感器单元(351,352)提供的信号来控制由所述供电单元(310)执行的供电。

说明书全文

自然旋转对流式供暖系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自然旋转对流式供暖系统,更具体地说,涉及一种可以使用电加热器通过诱导空气的方向性以使空气在对流时在室内空间中旋转的自然旋转对流方式实现对建筑物的室内供暖的自然旋转对流式供暖系统,从而几乎消除了根据包括室内空间的上下侧在内的位置温度偏差,并且通过不需要用于热空气的强制循环设备或用以减少上下侧的温度偏差的单独的空调的简单结构,使得能够实现容易的施工、方便的维护和管理、优异的热效率和可用性。

背景技术

[0002] "Ondol(暖炕)",也被称为Banggoodeul(火炕),是指韩国传统的地板供暖系统。换句话说,Hanok(韩屋),作为韩国典型的老房子,具有Agungi(用来生火的壁炉),并且当从Agungi产生的热烟气从Gudeuljang(铺在房间地板上的底板)下通过时进行供暖。烟气最终通过位于Gudeuljang端部的烟囱排出。这种供暖方式是Ondol供暖方式。
[0003] Ondol供暖方式的优点在于,在将直接热源从Agungi移除后,会将Gudeuljang的热量保持相对较长的时间。相反,如果Gudeul(房间的地板)开裂或破裂,烟气可能进入房间,引起一中毒。此外,不方便地是,为了用在睡觉前生火时的余热过夜,不必要地进行过度供暖。Ondol的结构缺点是,在地板的较暖部和炕尾之间产生温差。特别地,由于Ondol主要对人体在睡觉时所接触的地板表面进行供暖且空气供暖效率低,因此需要并用火盆。
[0004] 为了改进传统的Ondol供暖方式,已经开发了热锅炉。经过现代化改造后,大多数建筑物诸如公寓或房屋迄今都采用了热水Ondol供暖方式来代替Agungi和Gudeuljang,热水Ondol供暖方式在房间的地板中嵌入一种盘管式管道,并且使由锅炉加热的热水通过房间地板中的管道进行循环供暖。
[0005] 同时,对于市中心的公寓或普通房屋这样的建筑物来说,作为用于加热Ondol供暖用水的锅炉燃料、石油或燃气的供应是稳定的;但在山区或岛区,作为锅炉燃料的石油或燃气的供应是不稳定的。因此,在山区或岛区,仍然经常安装使用Agungi的传统Ondol供暖系统。
[0006] 然而,即使在传统的Ondol供暖系统的情况下,由于用于保护自然的各种规定,并不容易像过去那样以低成本获得主要用作供暖燃料的树木,使得供暖燃料的供应不稳定。
[0007] 此外,通常需要对诸如房屋、公寓和商业建筑物的一般建筑物以及诸如棚、温室、塑料大棚(vinyl house)和工厂的各种建筑物进行供暖。对于除房屋以外的建筑物,由于规模、结构特征和环境因素,在Ondol供暖系统的安装期间,可能会产生大量施工成本,并且增加施工周期。因此,对流式供暖系统主要用于除房屋以外的建筑物的供暖。
[0008] 当液体和气体被加热时,经加热的物质变得更轻并且向上移动并且冷的物质向下移动,而总体温度升高。如此,根据物质的直接移动而进行的热量传递被称为对流。
[0009] 随着流体由于由加热引起的密度差异而自然移动所进行的热量传递被称为自然对流。强制对流指的是通过热风扇等使流体强制移动而进行的热量传递。对于除了房屋以外的建筑物,通过主要使用热风风扇等的强制对流方式进行供暖。
[0010] 强制对流供暖方式的典型示例是对下文所述的塑料大棚供暖。
[0011] 韩国实用新型注册第20-0233821号公开了一种塑料大棚隧道供暖系统,其中如图8所示,在壳体的一侧空间部分中形成加热丝,在另一侧部空间部分中形成鼓风机,并且加热丝和鼓风机由控制装置操作,该控制装置包括用于检测在塑料隧道中的温度的温度传感器和用于设置温度的温度控制开关,因此通过借助于鼓风机在隧道中的空气循环和由加热丝加热的空气来执行在隧道中的供暖。
[0012] 在另一个实例中,韩国实用新型注册第20-0264833号公开了一种用于塑料大棚的供暖系统,其中,如图9所示,通过使用热水循环设备使热水循环来对室内供暖的锅炉包括用于通过以高速旋转的通风风扇向塑料大棚内部供应由填充在连接到锅炉的供水管和排水管内的热介质在借助循环11而循环通过以多层形成的多个热供应器时所辐射的高热的装置,并且在包括内筒和外筒的锅炉中形成有多个管,以允许作为热介质的烹调油借助循环泵11循环,同时重复填充和加热。

发明内容

[0013] 技术问题
[0014] 在根据相关技术的上述供暖系统中,尽管采用强制对流过程,但人为供应的热量通过自然对流效应向上移动并且首先积聚在天花板部分中,从而在地板和天花板之间产生很大的温差。因此,为了人为地混合上部空气和下部空气,使用诸如搅拌器的单独装置来使上部空气和下部空气强制对流,由此减小温度偏差。
[0015] 此外,由于室内供暖通过人为地供应到房间内部的热风来执行,所以随着加热时间的增加,氧气密度降低并且室内空气变浑浊。
[0016] 另外,为了将新鲜的外部空气供应到具有浑浊空气的房间内部,需要经常进行空气通风。当以加热室内空气的方式进行供暖的同时将外部空气供应到房间内以进行通风时,由于热风的供应而被加热的室内空气被迅速冷却,并且供暖效率迅速降低。结果,需要进一步增加用于供应热风的锅炉的运行时间,由此引起的燃料成本或能量使用成本的增加导致经济负担增加。
[0017] 而且,当通过使用锅炉进行供暖时,需要锅炉和泵来对热介质加热和使热介质循环。因此,需要大量的施工成本,而且施工过程繁杂。由于运转过程中会产生运转噪音,所以当在建筑物内安装锅炉时,噪音会引起不适。因此,锅炉的室内安装变得困难,并且因此需要占用大量空间的单独的锅炉房来管理锅炉。
[0018] 另外,当需要供暖的建筑物的内部空间较大时,需要安装大容量的锅炉。当锅炉容量增加时,需要相当多的专技术来维护和管理锅炉。因此,由具有认证许可证的专家进行管理是不可避免的,并且因此聘用专家所需的人工费用使得锅炉的运行和维护成本增加。
[0019] 另外,由于大多数锅炉为了效率和便利性而使用诸如油的化石燃料,所以含有有毒气体的排气被排出,造成空气污染,这是不环保的。此外,随着锅炉容量的增加,存在各种问题,例如,热效率降低,供暖效率较低,并且燃料成本费用增加。
[0020] 另外,当由于用于排放排气的烟囱被阻塞或者各种原因而排气不能平稳地排放时,排气被引入房间内部,污染了室内空气。
[0021] 特别地,由于管道安装在地板表面的整个区域内,所以空气会在整个空间中仅向上移动,并且因此热量积聚在天花板部分中,由此造成能量的不少浪费。
[0022] 因此,非常需要开发一种供暖系统,该供暖系统可以改善根据诸如供暖空间中的上部和底部的位置的高温偏差,安装、维护和管理以及使用方面的不便,以及较低的热效率等现有技术的缺点。
[0023] 技术方案
[0024] 根据本发明的一个方面,根据本发明的自然旋转对流式供暖系统包括:安装柱(100),其靠近建筑物内壁以规定间隔安装在建筑物的底表面上,并且具有以规定间隔竖直布置于其上的多个托架(110);加热元件(200),其通过放置在所述多个支架(110)中的每一个上而沿建筑物的内壁连续地布置;以及主控制单元(300),其被配置为向加热元件(200)施加电并且控制加热元件(200)的加热操作。
[0025] 此外,加热元件(200)包括:管(210),其具有封闭的两个端部以将内部空间保持在真空状态;加热丝(220),其被容纳在管(210)中以通过电传导来辐射热量;导线(230),其电连接到加热丝(220);以及连接线(240),其连接到所述导线(230)并且供应电力。
[0026] 此外,主控制单元(300)包括:供电单元(310),其被配置为从外部电源接收电力并向加热元件(200)供电;温度控制单元(320),其被配置为设定通过加热元件(200)进行加热的供暖温度;时间控制单元(330),其被配置为设定通过加热元件(200)进行加热的供暖时间;显示器(340),其被配置为显示由温度控制单元(320)设定的温度和由时间控制单元(330)设定的时间;传感器单元(351、352),其被配置为分别检测供电单元(310)的温度和建筑物内部的温度;以及微型计算机(360),其被配置为根据由温度控制单元(320)、时间控制单元(330)和传感器单元(351、352)提供的信号来控制由供电单元(310)执行的电力供应。根据本发明,可以通过一种简单的结构来几乎消除根据包括室内空间的上侧和下侧的位置的温度偏差,并且可以实现简单的施工、方便的维护和管理、优异的热效率和可用性。
[0027] 有益效果
[0028] 根据本发明的自然旋转对流式供暖系统,由于使用利用电的加热元件通过自然旋转对流方式进行供暖,所以可以防止外部冷空气侵入到房间的中心部分内,对流的室内空气可以具有旋转方向性,而不需要单独的循环装置,从而几乎不会在地板与天花板之间以及中心部分与边缘之间产生温度偏差,可以防止室内空气质量的劣化,并且不需要频繁的通风换气,从而可以适当地保持室内温度。
[0029] 另外,由于安装过程非常简单,安装成本低,供暖所消耗的能量非常低,从而大大节省了操作成本,由于简单的结构在没有专业技术知识的情况下可以容易地进行维护和管理,并且通过简单的电路结构可以获得用于防止过热的安全装置,所以根据本发明的自然旋转对流式供暖系统可以是非常经济且高效的,并且具有优异的可用性。
[0030] 另外,由于不需要化石燃料的燃烧过程来获得用于供暖的热量,所以不会产生含有环境污染物质的废气。由于不需要用于使热风强制循环的鼓风机,因此不存在运转噪音,因此系统的所有组成元件都可以安装在室内。因此,可以有效利用空间,并且环保和舒适使用是可行的。附图说明
[0031] 图1示出了根据本发明的实施例的自然旋转对流式供暖系统的配置。
[0032] 图2是示出根据本发明的实施例的自然旋转对流式供暖系统的安装柱和加热元件的联接状态的立体图。
[0033] 图3是示出根据本发明的另一实施例的自然旋转对流式供暖系统的安装柱和加热元件的联接状态的立体图。
[0034] 图4是根据本发明的实施例的自然旋转对流式供暖系统的加热元件的配置的横截面视图。
[0035] 图5是根据本发明的实施例的自然旋转对流式供暖系统的主控制单元的配置的框图
[0036] 图6是示出根据本发明的实施例的自然旋转对流式供暖系统的用于供暖的热量循环的示例。
[0037] 图7示出了根据本发明的另一实施例的自然旋转对流式供暖系统的安装柱和加热元件的安装状态的横截面视图。
[0038] 图8和图9示出了根据现有技术的供暖系统。

具体实施方式

[0039] 根据本发明的自然旋转对流式供暖系统可以包括:安装柱100,其接近建筑物A的内壁以一定间隔安装在建筑物A的底表面上,并且具有以一定间隔竖直布置于其上的多个托架110;加热元件200,其通过放置于各托架110上而沿着建筑物A的内壁连续地布置;以及主控制单元300,其对加热元件200施加电力并且控制加热元件200的加热操作。
[0040] 安装柱100由具有一定宽度的竖直长形的板构件形成。托架110以一定间隔竖直地布置在安装柱100的内表面上。安装柱100的下端部固定地安装在建筑物A的底表面上。
[0041] 每个托架110都具有固定到安装柱100的内壁的一侧,同时其另一侧具有开口部分,通过开口部分,可以通过过盈配合嵌入或取出加热元件200。因此,托架110可以由具有弹性的金属材料或具有耐热性的合成树脂材料形成,使得当通过过盈配合将加热元件200联接到托架110时,加热元件200可以牢固地固定到托架110。
[0042] 另外,托架110以一定间隔竖直地布置,以充分确保放置在每个托架110中的加热元件200的散热区域。因此,与加热元件200周围的空气的热交换平稳地进行,使得可以改善热效率并且可以减少增加环境温度的时间。
[0043] 详细地说,当竖直地放置加热元件200时,位于上侧的加热元件200与由于在下侧的加热元件200使空气的温度增加并且使空气的密度降低而具有较低气压的空气进行热交换,因此越往后,升温时间可能越小,并且气体上升力也越大。
[0044] 此外,由于竖直放置,因此上升时,空气温度升高并且空气的密度和气压减小,同时迅速向上移动,因而具有相对较低的温度和相对较高的密度和气压的底部空气被不断地涌入通过竖直放置来确保的热交换空间中。
[0045] 这是因为,由加热元件200加热的热空气移动到上侧的中心部分的同时加热室内空气,而下侧的冷空气朝向加热元件200的方向流入以被加热,并且在向上部中心部分移动的同时通过加热室内空气而被冷却的空气移动回到下侧,形成旋转方向性,由此实现了自然旋转对流作用。
[0046] 托架110之间的间隔可以在15cm至30cm的范围,并且托架110的数量可以是3至5,但是本发明不限于此。
[0047] 安装柱100的下端部还可以根据安装柱100被安装的建筑物的类型包括联接装置以便于进行安装。
[0048] 换言之,对于将地面作为室内地板而没有与建筑物一体的室内底表面的诸如塑料大棚的建筑物,如图2所示,在安装柱100的下端部优选形成具有楔形的联接装置121,以使安装柱100可容易地嵌入地面下方至一定的深度来实现安装。
[0049] 相反,在具有与建筑物一体化的室内底表面的普通建筑物中,如图3所示,安装柱100还可以在安装柱100的下端部包括联接装置122,该联接装置122具有凸缘形状并且通过使用诸如地脚螺栓的紧固装置进行固定,使得可以将安装柱100容易地竖直安装在室内底表面上。
[0050] 加热元件200,如图4所示,可以包括:管210,其两端都被封闭以将内部空间维持在真空状态;加热丝220,其被容纳在管210中以通过电传导来辐射热量;导线230,其电连接到加热丝220;以及连接线240,其连接到导线230并且供应电力。
[0051] 管210由具有优异耐热性的材料形成。密封构件210a被插入管210的两个端部中,以形成一体,从而封闭两个端部以实现内部真空。当被安装在管210中的加热丝220被加热时,由于管210的内部处于真空状态,所以管210中的热损失减少,并且因此从加热丝220辐射的热量通过管210的外表面无损失地辐射,从而实现高热效率。
[0052] 密封构件210a可以由具有优异的气密性和水密性的有机、聚泡沫、发泡剂、橡胶和合成树脂中的任何一种形成,但是本发明并不限于此。可以在管210的形成过程中将管210制造为具有预先被封闭的两个端部。
[0053] 加热丝220是通过电传导来辐射热量的线构件,并且可以是具有高耐热性、具有高导电性和导热性、轻质且具有低热膨胀系数以及具有优异的耐久性的碳加热丝220,有机硅热丝或镍合金丝。加热丝220可以设置成涂布或暴露的状态,或由多个绞合线搓捻而成或具有编织的状态。
[0054] 导线230可以包括连接到正电源的正导线230和连接到负电源的负导线230。正导线230和加热丝220的一侧经由连接线240彼此电连接。负导线230和加热丝220的另一侧经由连接线240彼此电连接。
[0055] 连接线240可以由包括与导线230或加热丝220相同的材料的任何导电材料形成。
[0056] 加热元件200可以能够进行30℃至60℃的表面加热,但是本发明并不限于此。当由于建筑物的结构将具有高加热温度的加热元件200安装在人们容易触及的位置时,为了防止通过与加热元件200接触而烧伤,可以在加热元件200周围与加热元件200隔开一定距离而进一步设置用于防止与加热元件200接触的安全网400。
[0057] 主控制单元300,如图5所示,可以包括:供电单元310,用于接收来自外部电源的电力并向加热元件200供电;温度控制单元320,用于设定通过加热元件200进行加热的供暖温度;时间控制单元330,用于设定通过加热元件200进行加热的供暖时间;显示器340,用于显示由温度控制单元320设定的温度和由加热时间控制单元330设定的时间;传感器单元351和352,分别检测供电单元310的温度和建筑物内部的温度;以及微型计算机360,用于根据由温度控制单元320、时间控制单元330、和传感器单元351和352提供的信号来控制由供电单元310执行的电力供应。
[0058] 供电单元310通过导线230连接以接收来自外部电源的电力并且向加热元件200供电,并且可以包括开关,该开关由微型计算机360控制以切断从外部电源向加热元件200的供电。
[0059] 温度控制单元320被设置为具有能够输入数字的键盘的开关或拨动开关的形式,并且连接到微型计算机360的输入部分以将用于设定供暖温度的用户命令输入到微型计算机360。
[0060] 时间控制单元330被设置为具有能够输入数字的键盘的开关或拨动开关的形式,并且连接到微型计算机360的输入部分以将用于设定供暖时间的用户命令输入到微型计算机360。
[0061] 显示器340由LCD形成,采用数字或字母来输出通过温度控制单元320和时间控制单元330由用户输入的输入值,以便于识别。
[0062] 传感器单元351和352可以包括用于检测供电单元310的温度的第一传感器351和用于检测由加热元件200执行供暖的建筑物内部的温度的第二传感器352。
[0063] 第一传感器351直接安装在供电单元310上,以检测供电单元310的表面的温度,并且将检测的温度值提供给微型计算机360。因此,在从供电单元310向加热元件200供电的过程中,当检测到供电单元310过热时,微型计算机360通过控制供电单元310的开关切断电力的供给,从而防止因供电单元310过热引起的火灾危险。
[0064] 第二传感器352可以安装在形成主控制单元300的外壳370中,其被形成为能够引入建筑物的室内空气以能够检测通过加热元件200进行供暖的建筑物的内部的温度,或第二传感器352可以安装为与主控制单元300的外壳370间隔开,通过连接线240连接到微型计算机360的输入部分,以将检测到的温度值提供给微型计算机360,从而检测建筑物内部的温度并且将检测到的温度值提供给微型计算机360。
[0065] 微型计算机360是能够包括控制程序的微处理器,并且接收并分析来自温度控制单元320、时间控制单元330以及传感器单元351和352的输入数据,并且对温度和时间进行比较、分析和计算,由此控制对加热元件200的电力供应,并且同时通过显示器340输出控制数据值。
[0066] 实施例
[0067] 在根据本发明的自然旋转对流式供暖系统中,如图1所示,安装柱100沿建筑物A中的内壁以一定间隔安装,加热元件200被放置在每个安装柱100上形成的每个托架110中,并且加热元件200连接到主控制单元300,使得当接收来自外部电源的电力的主控制单元300将电力施加到加热元件200时执行供暖。
[0068] 因此,当通过使用如上安装的根据本发明的自然旋转对流式供暖系统来对建筑物的内部供暖时,首先,通过使用设置在主控制单元300中的温度控制单元320设定待供暖的建筑物的内部的供暖温度。当需要仅持续供暖一定时间时,通过使用设置在主控制单元300中的时间控制单元330来设定供暖时间。
[0069] 当温度控制单元320和时间控制单元330的设置完成时,主控制单元300的微型计算机360对根据用户使用温度控制单元320设定的温度设置值的数据以及根据用户使用时间控制单元330设定的时间的数据来进行比较、分析和计算,并且将电力提供给加热元件200。
[0070] 当将电力供应到加热元件200时,形成加热元件200的管210被加热并且热量通过其外表面辐射。相应地,加热元件200周围的空气被加热。
[0071] 特别地,由于加热元件200被沿竖直方向放置在托架110中,所以在每个加热元件200周围被加热的空气沿垂直方向朝向沿竖直方向布置的加热元件200的上方被加速移动,并且因此建筑物的地板上(下侧)的冷空气被引入足够的量,以具有朝向加热元件200的下侧的方向性,并且向上移动的空气通过房间的中心部分后向下再次移动到下侧,由此形成循环,从而实现快速且平稳的自然旋转对流效果。
[0072] 因此,如图6所示,由于建筑物内部的空气通过安装在建筑物中的加热元件200产生的自然旋转对流效应自然循环而进行供暖,所以可以防止氧气密度的降低,从而可以保持新鲜的室内空气并且建筑物的内部可以被均匀供暖,而室内温度的偏差较小。
[0073] 在上述供暖过程中,当由设置在主控制单元300中的传感器单元351和352检测到的建筑物内部的温度低于由温度控制单元320设定的温度时,由主控制单元300供应给加热元件200的电力的输出增加,并且因此加热元件200被加热到更高的温度,使得建筑物内部的温度可以升高。
[0074] 相反,当由传感器单元351和352检测到的建筑物内部的温度高于由温度控制单元320设定的温度时,由主控制单元300供应给加热元件200电力输出被减少或电源被切断,因此可以使加热元件200的加热温度降低或可以停止加热,因而可以使建筑物内部的温度降低并且可以很容易地控制建筑物内部的温度。
[0075] 另外,由于根据由传感器单元351和352检测到的建筑物内部的温度自动地控制从主控制单元300到加热元件200的电力供应,可以防止不必要的电力消耗,并且可以有效地利用能源
[0077] 由于根据本发明的自然旋转对流式供暖系统沿着建筑物的内壁安装,因此具有优异的空间利用率和方便的安装性,因而自然旋转对流式供暖系统可以不仅用于对诸如房屋、公寓或商业建筑物的普通建筑物供暖,而且可以用于对牛棚、温室、塑料大棚和工厂等各种建筑物供暖。此外,相对于建筑物的面积,施工成本非常低,并且由于高效的能源使用而大大节省了供暖成本。而且,主控制单元300的操纵非常简单,因此可用性非常优异。另外,自然旋转对流式供暖系统包括防过热功能,可以降低因过热导致的火灾风险,因此可获得优异的安全性。
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