一种高效自调节式高层楼宇供暖系统的制作方法
【专利摘要】一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，由底层换热器、主管、入户换热器、户内微型泵、保温层组成，载热工质在底层换热器内布置的换热管外表面吸收供热网的热量并蒸发成工作压力下的饱和蒸汽。蒸汽经主管内的蒸汽通道进入入户换热器，并在换热器内换热管外表面冷凝放热，将热量传递至入户换热器的换热管内循环水。户内微型动力泵增强入户换热器用户侧的对流换热，冷凝后的液态工质由主管内的导流层引导向下流动至布液器，通过喷头喷淋到底层换热器换热管外表面并蒸发。整个系统由外部保温层保温，通过顶部抽气阀保持系统内部的高效换热，温压探头用于监测系统是否漏气。其特征是基于热管原理将热量高效的传递至热用户室内。
【专利说明】一种高效自调节式高层楼宇供暖系统
【技术领域】
[0001]本实用新型为一种楼宇供暖系统，尤其涉及一种高效自调节式高层楼宇供暖系统。
【背景技术】
[0002]采用热水作为热载体的高层居民楼供暖系统需要采用较高压头的离心泵作为定压装置，采用大流量的循环泵的作为楼宇供热网的流动能量来源，水泵消耗大量电能。
[0003]常规热水供热采用中间换热站用于一次网和二次网的热交换和用于区域热流量的控制，换热站内安置大量的热力设备和电动机带动的水泵，造价高而且消耗大量的金属管材，经济性较差，跑冒滴漏等因素会造成的水流失，也造成了水资源的浪费和原盐消耗。
[0004]常规热水供热的换热方式采用水与通道壁面的强制对流换热，其表面对流换热系数相对相变换热较低。高层楼宇供热采用常规的热水管道会造成底层供热管道和热用户户内管道压力过高，会带来分环供热系统规模庞大而复杂，热力均匀性较差而且建造成本高等不足。
实用新型内容
[0005]为克服现有技术问题，本实用新型提供一种高效自调节式高层楼宇供暖系统。该装置可在无外部动力输入条件下将底层供热网所携带热量高效传输至楼宇高层住户，满足高层住户的采暖需求，并可依靠内部的热力不均匀性自动调节换热量，同时将供热管道与热用户隔离开来，实现节省投资和运行费用。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:
[0007]—种高效自调节式高层楼宇供暖系统，它包括底层换热器、主管、入户换热器、户内微型泵、室内供热环路、导流层、布液器、喷头、抽气阀、温压探头和输水管。与外部热力管网连接的所述底层换热器上接有主管，主管内壁有导流层；导流层与装有喷头的布液器连接，所述布液器位于底层换热器上部；由所述主管形成的蒸汽通道与入户换热器换热管/板连接；所述入户换热器和导流层接有输水管。
[0008]优选的是，所述系统采用水、庚烷、辛烷、己烷、氨、酒精、丙酮和氟烷流体作为系统的载热工质。
[0009]优选的是，所述系统为密封系统。
[0010]优选的是，所述系统的外部由保温层包裹。
[0011]优选的是，所述系统的主管和入户换热器换热管/板的表面经过憎水处理。
[0012]优选的是，所述底层换热器为一种降膜蒸发换热器。
[0013]优选的是，所述底层换热器为压力容器，并且底层换热器的材料与载热工质相容。
[0014]优选的是，所述主管内侧管壁敷设导流层。
[0015]优选的是，所述入户换热器内的室内供热环路装有户内微型泵。
[0016]优选的是，所述系统顶部装设抽气阀和温压探头。[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0018]1、热用户户内管路与热网管路相对独立，其内部压力为常压，更加安全。
[0019]2、该系统与热网和用户换热均采用相变换热，增强了换热器的换热性能，减少了换热面积。
[0020]3、采用憎水处理，可增强凝结换热且将水等载热工质与金属、合金管道隔绝，避免内表面的腐蚀，保证换热效果，延长管道使用寿命。
[0021]4、基于热管原理进行高低区自动换热，减少了热载体的流动泵功耗，系统内部温度均匀性更好。
[0022]5、主管内蒸汽的体积分数高，流动速度快，载热量大，与热水管路相比系统质量小，管道底部压强更小，更安全。
[0023]6、本系统采用斯特林动力机时处于自平衡状态，即当室内温度降低时，斯特林发动机的动力会自动增大热用户户内的流动换热量，降低供热系统内部的温度和压力，从而提高底层蒸发换热器的蒸发效率和全系统的传热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的热力结构图。
[0025]图2为本实用新型的主管结构示意图。
[0026]图3为本实用新型的一种管式换热器结构图。
[0027]图4为本实用新型的一种板式换热器结构图。
[0028]图5为本实用新型的一种换热管管件结构图。
[0029]图6为本实用新型的一种换热板板件结构图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6对本实用新型作出说明
[0031]如图1所示由底层换热器1、主管2、入户换热器3、户内微型泵4、保温层5、换热管6、蒸汽通道7、入户换热器换热管/板8、室内供热环路出口 9、导流层10、布液器11、喷头12、抽气阀13、温压探头14、输水管15组成。
[0032]与外部热力管网连接的所述底层换热器I上接有主管2，主管2内壁有导流层10 ；导流层10与装有喷头12的布液器11连接，所述布液器11位于底层换热器I上部；由所述主管2形成的蒸汽通道7与入户换热器换热管/板8连接；所述入户换热器3和导流层10接有输水管15。
[0033]所述系统采用水、庚烷、辛烷、己烷、氨、酒精、丙酮和氟烷流体作为系统的载热工质。
[0034]所述系统为密封系统。
[0035]所述系统的外部由保温层5包裹。
[0036]所述系统的主管I和入户换热器换热管/板8的表面经过憎水处理。
[0037]所述底层换热器I为一种降膜蒸发换热器。
[0038]所述底层换热器I为压力容器，并且底层换热器I的材料与载热工质相容。
[0039]所述主管2内侧管壁敷设导流层10。[0040]所述入户换热器3内的室内供热环路装有户内微型泵4。
[0041]所述系统顶部装设抽气阀13和温压探头14。
[0042]工作时，载热工质在底层换热器I内布置的换热管6外表面吸收供热网的热量并蒸发成工作压力下的饱和蒸汽，蒸汽经主管2内的蒸汽通道7进入入户换热器3，并在入户换热器换热管/板8外表面冷凝放热，将热量传递至入户换热器换热管/板8内的循环水，通过室内供热环路出口 9将带有热量的循环水传递至室内。户内微型泵4增强入户换热器3用户侧的对流换热。冷凝后的液态工质由主管2内壁的导流层10引导向下流动至布液器11，通过喷头12喷淋到换热管6的外表面并蒸发。整个系统由外部保温层5保温，通过顶部抽气阀13保持系统内部的高效换热，温压探头14用于监测系统是否漏气。入户蒸汽管由主管至换热器可水平或倾斜向上安装，利于冷却液向下流动。主管I的管径按供热面积和运行参数核定，逐层变径。疏水方式可采用与蒸汽通道7同管的导流层方式，也可采用单独输水管15的方式疏水。采用同管方式疏水，蒸汽气流对疏水有抑制作用。采用独立输水管15则蒸汽对疏水无影响。
[0043]底层换热器I的制造需按照压力容器的国家相关标准，底层换热器I和入户换热器3除需满足密闭性与一定的耐压性外，其材料需满足与载热工质的相容性，即不与载热工质发生化学与物理反应，满足耐腐蚀性。外保温的保温效果应保证保温层5外表面与环境温差不超过15°C。
[0044]在底层换热器I内部，换热管6上方的布液器11收集冷凝液并通过其管体下方的喷头12将载热工质滴漏至换热管6上部的外表面。换热管6外表面应与载热工质有良好的湿(浸)润性，以保持载热工质在换热管6外表面形成完整的液膜，采用相应的可浸润材料制造或进行表面处理，均可达到换热表面与载热工质浸润的效果。
[0045]换热管6管内为供热热水，内表面可采用内螺纹等工艺增强其换热性能。但由于供热热水杂质较多，有较强的氧化性和腐蚀性，宜采用圆管加防腐处理的管材制造。
[0046]入户换热器3内的入户换热器换热管/板8的管式换热器结构如附图3所示，可采用附图5所示扩展换热面螺纹管增强换热面积；板式换热器结构如附图4所示，可采用附图6所示波纹板以增大换热面。
[0047]载热工质应优先考虑除氧水，氨、己烷、庚烷、酒精、丙酮等介质也可满足100°C以下的供热载质的要求。当采用水、氨、酒精等含有O-H键的载热工质时，蒸汽通道7、底层换热器I内表面进行防腐处理，对底层换热器I中的换热管6进行防腐可浸润处理，入户换热器3内的入户换热器换热管/板8进行防腐可浸润处理。
[0048]采用水、氨、酒精等含有O-H键的载热工质时，需定期对供热系统进行抽真空处理以排除杂质气体保持系统内部的相变换热效率。采用小分子烷烃作为载热工质则需定期为系统补充工质。
[0049]换热管6穿过底层换热器I的容器壁与供热管道连接，接口处设置阀门与旁通，便于供热系统与供热网解列、系统维修和设备更换。各热用户入户换热器3与蒸汽通道7连接处设置阀门，便于入户换热器3及其相关部件的更换与维修。
[0050]采用微型斯特林动力机的户内微型泵4增强热用户户内的换热管道流动换热。斯特林动力机的户内微型泵4动力来源于蒸汽通道7内部蒸汽与室内环境的温差，蒸汽温度约70°C，室内温度不超过20°C，选用相应动力机即可满足室内流动换热要求。要求微型水泵密封性能较好，不漏水。
[0051]全系统热量传递采用相变换热模式，与传统的非相变热水供热相比，载热量大、供热稳定，水蒸汽表面换热系数可以达到流动换热的3倍左右。
[0052]为了增强楼宇供热系统与热网的热交换性能，采用降膜蒸发技术在高层楼宇底部生成相应参数的蒸汽。全系统封闭，内部的压力维持在载热工质当前温度下的饱和压力，系统内部的载热工质处于蒸汽和液态的两相状态，将全系统的内部温度保持各处均衡的状态。
[0053]为了解决膜状凝结造成的凝结换热热阻较大的问题，可采用扩展换热面、增加换热表面疏液结构增强凝结换热，扩展换热面可采用如附图5、6所示的螺纹管或波纹板。
[0054]为了解决膜状凝结造成的凝结换热热阻较大的问题，可采用憎水涂料对入户换热器内的换热管/板8的凝结表面进行憎水性处理，并形成长久的珠状凝结表面以增强凝结换热。当不采用水作为载热工质时，应对换热表面做相应的不浸润处理。为了解决膜状凝结造成的凝结换热热阻较大的问题，可采在载热工质中掺入适量的非溶性流体，达到在凝结表面形成珠状凝结的目的。如采用水中加入四氯化碳或者苯等物质，按相应比例配制即可形成二元共沸物。
【权利要求】
1.一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，它包括底层换热器、主管、入户换热器、户内微型泵、室内供热环路、导流层、布液器、喷头、抽气阀、温压探头和输水管，其特征在于:与外部热力管网连接的所述底层换热器上接有主管，主管内壁有导流层；导流层与装有喷头的布液器连接，所述布液器位于底层换热器上部；由所述主管形成的蒸汽通道与入户换热器换热管/板连接；所述入户换热器和导流层接有输水管。
2.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述系统采用水、庚烷、辛烷、己烷、氨、酒精、丙酮和氟烷流体作为系统的载热工质。
3.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述系统为密封系统。
4.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述系统的外部由保温层包裹。
5.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述系统的主管和入户换热器换热管/板的表面经过憎水处理。
6.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述底层换热器为降膜蒸发换热器。
7.根据权利要求1或6所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述底层换热器为压力容器，并且底层换热器的材料与载热工质相容。
8.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述主管内侧管壁敷设导流层。
9.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述入户换热器内的室内供热环路装有户内微型泵。
10.根据权利要求1所述的一种高效自调节式高层楼宇供暖系统，其特征在于:所述系统顶部装设抽气阀和温压探头。
【文档编号】F24D1/08GK203810509SQ201420173161
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】闫广, 张骐 申请人:河北华热工程设计有限公司