太阳能耦合排烟余热的水床垫供暖系统的制作方法

本实用新型涉及利用太阳能耦合排烟余热的水床垫供暖系统，该系统能够提取农村炉火排烟余热并配合太阳能向水床垫供热。

背景技术：

我国寒冷地区冬季气温较低,城市集中供暖可以满足城市居民冬季室内采暖的需求,而在广大农村地区,由于受采暖技术落后、经济发展水平较低、农民收入不高等因素的制约,农居室内的热舒适度普遍较差,火炕成为北方农村居民过冬不可缺少的重要采暖设施，它能有效的解决北方农村建筑的采暖问题，改善室内热环境提高室内热舒适性。但是，随着社会的进步，这种传统的取暖方式已逐渐不能满足人们冬季对热舒适的要求。首先，火炕以燃烧秸秆的方式作为热源使得它难以调节温度，经常出现过热或温度不足的情况；另外，直接燃烧秸秆的取暖方式，燃料燃烧不充分，热效率低，高温烟气携带的大量热量未经充分换热便排出室外，造成了能源的极大浪费；同时，燃料燃烧产生的烟尘和灰烬导致环境污染，不但影响生态环境，还给农村室内卫生状况带来诸多不利影响；此外，火炕系统的大量烟道占用了相当多的室内空间，减少了建筑使用面积。目前，各地在新农村建设中都积极寻求新的能源技术如沼气(秸秆汽化等来替代秸秆直接燃烧)，农村能源结构的调整更使得传统火炕失去了原有的作用和意义。总之，由于其具有温度难以控制、燃料消耗过大、污染环境、烟道占用室内空间和搭建技术落后等弊端,更不能适应“建设社会主义新农村”的要求，因此，对传统火炕进行改造优化是个亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种太阳能耦合排烟余热的水床垫供暖系统。该系统实现了利用农村炉火排烟余热配合太阳能向铺设在床垫中的橡胶水管供暖，并将炉火的排烟进行了净化处理再排放，克服了农村用户冬季燃烧煤、秸秆等燃料产生的排烟的余热不能被充分利用，而且排烟不被处理就直接排到大气中污染环境的缺陷，解决了由传统农村火炕难以调节温度，经常出现过热或温度不足同时造成室内卫生状况不佳的现象。该系统还能利用太阳能作为热源为水床垫加热，既节约了能源又保护了环境，对生态发展有很大的积极影响。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种太阳能耦合排烟余热的水床垫供暖系统，其特征在于该系统包括烟气处理装置、水床垫、电动比例调节阀、储热水箱、平板集热器、电磁阀、控制器、电动三通阀(S1、S2)以及水泵(P1、P2、P3)；

所述水床垫包括橡胶水管、橡胶定位卡、填充棉和外壳；所述外壳为木质外壳，所述填充棉填充在外壳内，且填充棉与外壳之间用绝热隔板隔开；所述橡胶水管由橡胶定位卡固定在填充棉的上表面；橡胶水管引出橡胶水管进水口和橡胶水管出水口；

所述烟气处理装置包括烟气格栅、活性炭吸附层、油烟净化器、排烟换热器和排烟风机，烟气格栅、活性炭吸附层、油烟净化器、排烟换热器和排烟风机顺着烟气流向依次布置在烟道上；排烟换热器上连接排烟换热器出水管和排烟换热器进水管；

所述平板集热器的出水端通过电磁阀、集热器出水管与储热水箱的进水端连接，平板集热器的进水端通过集热器进水管、水泵(P3)与储热水箱的出水端连接；所述储热水箱还设有电加热、补水口、进水口和出水口，该出水口通过储热水箱出水管经水泵(P2)与电动三通阀(S2)的一端连接，电动三通阀(S2)的第二端通过水床垫进水管经电动比例调节阀与水床垫的橡胶水管进水口连接，电动三通阀(S2)的第三端与排烟换热器出水管连接；

储热水箱的进水口通过储热水箱进水管与电动三通阀(S1)的一端连接，电动三通阀(S1)的第二端通过水床垫出水管与水床垫的橡胶水管出水口连接，电动三通阀(S1)的第三端经水泵(P1)与排烟换热器进水管连接；

所述控制器与上述的水泵(P1、P2)、电动三通阀(S1、S2)和电动比例调节阀进行电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型同时设置烟气处理装置吸收排烟废热和平板集热器吸收太阳能热量，大大提高了废热和太阳能的利用，进而降低了电能等其它能源的消耗，对生态发展有很大的积极影响。该系统实现了利用农村炉火排烟余热配合太阳能向铺设在床垫中的橡胶水管供暖，并将炉火的排烟进行了净化处理再排放，克服了农村用户冬季燃烧煤、秸秆等燃料产生的排烟的余热不能被充分利用，而且排烟不被处理就直接排到大气中污染环境的缺陷，解决了由传统农村火炕难以调节温度，经常出现过热或温度不足同时造成室内卫生状况不佳的现象。

实验表明，该系统能够实现对排烟余热和太阳能的充分利用，相对于市面上单纯依靠电能进行取暖的设备来说，能够显著降低电能的能源消耗，节能效果显著，从根本上实现节能减排。

本实用新型在保持原有火炕风貌的同时大大提高了火炕的舒适度，方便使用，大大提高了能源使用效率，适应农村能源结构的变化发展，改善了农村居民的卫生条件，扩大了建筑使用空间，可实施性强，能够更好地满足农村供热及生活需求。

附图说明

图1是本实用新型太阳能耦合排烟余热的水床垫供暖系统的整体结构示意图。

图2是本实用新型中的烟气处理装置1的结构示意图。

图3是本实用新型中的水床垫2的剖视结构示意图。

图中，1烟气处理装置、2水床垫、3电动比例调节阀、4金属软管接头、5储热水箱、6电加热、7补水口、8平板集热器、9电磁阀、10控制器；101烟气格栅、102活性炭吸附层、103油烟净化器、104排烟换热器、105排烟风机、201橡胶水管、202橡胶定位卡、203橡胶水管进水口、204橡胶水管出水口、205填充棉、206外壳；A1排烟换热器进水管、A2排烟换热器出水管、B1储热水箱进水管、B2储热水箱出水管、C1水床垫进水管、C2水床垫出水管、D1集热器进水管、D2集热器出水管、S1～S2电动三通阀、P1～P3水泵。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步叙述本实用新型，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本实用新型太阳能耦合排烟余热的水床垫供暖系统(简称系统，参见图1-3)包括烟气处理装置1、水床垫2、电动比例调节阀3、储热水箱5、平板集热器8、电磁阀9、控制器10、电动三通阀(S1、S2)以及水泵(P1、P2、P3)；

所述水床垫2(参见图3)包括橡胶水管201、橡胶定位卡202、填充棉205和外壳206；所述外壳206为木质外壳，所述填充棉205填充在外壳206内，且填充棉与外壳之间用绝热隔板隔开；外壳206的四周边的高度高出填充棉表面3cm,采用这种凹形设计，有利于放置被褥或毛毯，且不易滑落；所述橡胶水管201由橡胶定位卡202固定在填充棉205的上表面，橡胶水管201上可以直接与用户的床单或毛毯相接触，更加利于传热，也可以设置在橡胶水管201上表面沿水床垫的整体尺寸铺设一层防水保护层，该防水保护层可以与人体直接接触传热；橡胶水管201引出橡胶水管进水口203和橡胶水管出水口204；

所述烟气处理装置1包括烟气格栅101、活性炭吸附层102、油烟净化器103、排烟换热器104和排烟风机105，烟气格栅101、活性炭吸附层102、油烟净化器103、排烟换热器104和排烟风机105顺着烟气流向依次布置在烟道上；所述油烟净化器为采用高压静电工作原理的油烟净化器，能有效处理油烟；排烟换热器104上连接排烟换热器出水管A2和排烟换热器进水管A1；

所述平板集热器8的出水端通过电磁阀9、集热器出水管D2与储热水箱5的进水端连接，平板集热器8的进水端通过集热器进水管D1、水泵P3与储热水箱5的出水端连接；所述储热水箱5还设有电加热6、补水口7、进水口和出水口，出水口供水床垫2供热使用，该出水口通过储热水箱出水管B2经水泵P2与电动三通阀S2的一端连接，电动三通阀S2的第二端通过水床垫进水管C1经电动比例调节阀3与水床垫2的橡胶水管进水口203连接，电动三通阀S2的第三端与排烟换热器出水管A2连接；

储热水箱的进水口通过储热水箱进水管B1与电动三通阀S1的一端连接，电动三通阀S1的第二端通过水床垫出水管C2与水床垫2的橡胶水管出水口204连接，电动三通阀S1的第三端经水泵P1与排烟换热器进水管A1连接；

所述控制器10与上述的水泵(P1、P2)、电动三通阀(S1、S2)和电动比例调节阀3进行电连接；通过控制器10控制排烟换热器进水管A1上的水泵P1和储热水箱出水管B2上的水泵P2的启/停，并控制两个电动三通阀(S1、S2)的连接方式和电动比例调节阀3的开度；

所述橡胶水管进水口203和橡胶水管出水口204分别与水床垫进水管C1和水床垫出水管C2通过金属软管接头4相连接。

本实用新型太阳能耦合排烟余热的水床垫供暖系统主要有两种工作形式：排烟余热循环模式和太阳能循环模式。

排烟余热循环模式：冬季农村用户烧燃煤炉取暖时，可以通过控制器10控制，将电动三通阀S1连通排烟换热器进水管A1和水床垫出水管C2，将电动三通阀S2连通排烟换热器出水管A2和水床垫进水管C1，启动水泵P1，关闭水泵P2。水泵P1将循环水通过排烟换热器进水管A1、排烟换热器104与处理过的烟气进行充分换热，然后被加热的循环水依次流经排烟换热器出水管A2、电动三通阀S2、水床垫进水管C1、电动比例调节阀3和金属软管接头4后，通过橡胶水管进水口203进入橡胶水管201进行放热。放热完成后，循环水再通过橡胶水管出水口204依次流经金属软管接头4、电动三通阀S1和排烟换热器进水管A1回到水泵P1继续完成排烟余热循环模式。

太阳能循环模式：当冬季农村用户没有燃烧煤炉或者排烟温度不足以维持用户供暖需求时，需开启太阳能循环模式。开启水泵P3，将储热水箱5的冷水储存腔内的冷水通过集热器进水管D1送入平板集热器8，冷水在平板集热器8内被太阳能加热后通过电磁阀9和集热器出水管D2进入储热水箱10热水储存腔内。然后通过控制器10控制，将电动三通阀S2连通储热水箱出水管B2和水床垫进水管A1，将电动三通阀S1连通水床垫出水管C2和储热水箱进水管B1，启动水泵P2。水泵P2将储热水箱10热水储存腔内的热水依次流经储热水箱出水管B2、电动三通阀S2、水床垫进水管C1、电动比例调节阀3和金属软管接头4，通过橡胶水管进水口203进入橡胶水管201进行放热。放热完成后，循环水再通过橡胶水管出水口204依次流经金属软管接头4、电动三通阀S1和储热水箱进水管B1回到储热水箱继续完成太阳能循环模式。

当系统循环水流量不足时，可以通过储热水箱5上的补水口7对系统进行补水，当阴雨天时，平板集热器8收集的太阳能较少、水温不能达到预设温度时，则开启储热水箱10上的电加热6，用电能来提供热水，保证储热水箱的水温不低于预设温度。

以上两种循环过程中，可通过控制器10控制电动比例调节阀3的开度，控制循环水的流量，从而控制水床垫2表面的换热温度，解决了由传统农村火炕难以调节温度的缺陷。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。