專利名稱：主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱水循環(huán)供熱系統(tǒng)，特別涉及一種主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)背景技術熱水供暖系統(tǒng)主要有自然循環(huán)供暖系統(tǒng)和強制循環(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)動力小，不適于較大的供熱網，且管線布置受限制較多；強制循環(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)泵增強循環(huán)動力，布置管線靈活，適用于較大的供熱網，但其投入和維護成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能利用供暖系統(tǒng)自身的能量自動調節(jié)熱水循環(huán)動力的主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時具有自然循環(huán)系統(tǒng)和強制循環(huán)系統(tǒng)特性，可根據熱水循環(huán)供暖要求在這兩種循環(huán)方式間自動切換。
本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明提供的主動式熱水循環(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和進水管20與熱水鍋爐1相連通；
其特征在于，還包括設置在所述水箱4內的一垂向隔板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頂部設有與大氣相通的排氣管8；其內設有與熱水室5相連通并控制其內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水盒9下部相通。所述U型水封裝置7的儲水盒9容積等于其上升管11與下降管10的總容積，水封裝置儲水盒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械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成；在所述熱水室5內的鍋爐出水管2上端安裝有消音器。所述三通單向閥組件19內設易于清理的濾網。
本發(fā)明提供的主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，具有以下特點該系統(tǒng)綜合了自然循環(huán)系統(tǒng)和強制循環(huán)系統(tǒng)的特點，供熱負荷較低時采用自然循環(huán)方式，負荷較大時可采用強制循環(huán)方式，兩種循環(huán)方式間可平穩(wěn)地隨負荷變化而自動切換，因而稱為主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)。
由于具有強制循環(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，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，實現了使熱能直接轉化為動能的功能。由于無需外來動力設備增強和調節(jié)循環(huán)，主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)的投資和維護成本均很低。
由于本系統(tǒng)的排氣經過了冷水室12的冷卻，大部分蒸汽得到了冷凝，因而既可節(jié)水，又可減小補充生水帶入的Ca、Mg離子，減少了結垢，提高了鍋爐的使用壽命。


附圖1為本發(fā)明一實施例的結構示意圖；附圖2為已有技術中的熱水自循環(huán)供暖系統(tǒng)的結構示意圖；附圖3為已有技術中的熱水強制循環(huán)供暖系統(tǒng)的結構示意圖；附圖4為水位控制裝置由電磁閥間斷啟閉閥或機械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成時的示意圖。
具體實施例方式
實施例1附圖1為本發(fā)明一實施例的結構示意圖；由圖可知，本發(fā)明提供的主動式熱水循環(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內設有一垂向隔板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內設有與熱水室5相連通并控制其內水位的水位控制裝置，冷水室12頂部還設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，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和進水管20與熱水鍋爐1相連通。
本實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水盒9下部相通。所述U型水封裝置7的儲水盒9容積等于其上升管11與下降管10的總容積，水封裝置儲水盒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的總容積，這樣可確保在熱水室5內的壓力升高時，U型水封裝置的下降管10內的水排至儲水盒9存留，在熱水室5內的壓力降低時，U型水封裝置的儲水盒9有足夠存留的水返回U型水封管內，重新形成水封。儲水盒9水平截面積遠大于水封管的截面積，這樣可確保下降管10內的水排至儲水盒9時，儲水盒9內的水位增加較小，并能充分得到冷水室12的冷卻，避免過量蒸發(fā)，儲水減少。本系統(tǒng)通過設定熱水室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排氣時的壓力越大，每次熱水強制循環(huán)的流量越大。
其工作過程如下在熱水鍋爐1點火、加熱的初期，隨著水溫的提高，循環(huán)系統(tǒng)內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內的水溫進一步提高到接近沸點溫度后，產生大量水蒸氣進入U型水封裝置7。由于冷水室12內低溫水的冷卻，蒸汽被凝結在U型水封裝置7內，逐漸形成了U型水封。
若供熱負荷要求不高，鍋爐1產生的水蒸氣較少，并且水蒸氣在進入熱水室5后已全部凝結，則此時的熱水循環(huán)系統(tǒng)相當于自然循環(huán)方式。
供熱負荷提高后，熱水鍋爐1內產生大量的汽水混合物經鍋爐出水管2進入熱水室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內的熱水經供熱水管3流入換熱器14，降溫后先后經回水管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內壓力的進一步升高，上升管11與下降管10的水位差加大，當下降管10內水位低于水封裝置7的最低位置時，熱水室5內的氣體穿過上升管11內的水柱進入冷水室12，一部分氣體冷凝在冷水室12內，未凝結部分氣體通過排氣管8排出冷水室12。由于上升管11內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內的氣體排入冷水室12，使熱水室5內的壓力迅速下降。熱水室5內的壓力下降后，冷水室12與熱水室5內的水位差使得冷水室12內的冷水經過平衡管13、出口單向閥18和鍋爐進水管20進入熱水鍋爐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內的壓力下降后，水封裝置儲水盒9內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產生的蒸汽增多，再次使熱水室5內的壓力升高，開始再一次的強制熱水循環(huán)。
所述的水位控制裝置可由電磁閥間斷啟閉閥或機械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成，如圖4所示，當左側熱水室5的水位達到A點時，水位傳感器21控制電磁閥間斷啟閉閥(或機械間斷啟閉閥)(21)開啟，熱水室5和冷水室12連通，熱水室5內氣體壓力將會降低，直至與冷水室12相同，達到大氣壓。當熱水室5水位回升到B點時，電磁閥間斷啟閉閥關閉，熱水室5和冷水室12相互獨立，熱水室5內氣體壓力逐漸增加，水位逐步下降，當達到A點時，電磁閥間斷啟閉閥關閉又開啟，重復以上過程。
為了減少蒸汽在鍋爐出水管2進入熱水室5時的噪聲，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內設易于清理的濾網，以防止雜物堵塞、破壞三通單向閥組件19的流通。
權利要求
1.一種主動式熱水循環(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)和進水管(20)與熱水鍋爐(1)相連通；其特征在于，還包括設置在所述水箱(4)內的一垂向隔板(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)頂部設有與大氣相通的排氣管(8)；其內設有與熱水室(5)相連通并控制其內水位的水位控制裝置。
2.按權利要求1所述的主動式熱水循環(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水盒(9)下部相通。
3.按權利要求1所述的主動式熱水循環(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械間斷啟閉閥與水位傳感器連接組成。
4.按權利要求2所述的主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述U型水封裝置(7)的儲水盒(9)容積等于其上升管(11)與下降管(10)的總容積，水封裝置儲水盒(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.按權利要求1所述的主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，在所述熱水室(5)內的鍋爐出水管(2)上端安裝有消音器。
6.按權利要求1所述的主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述三通單向閥組件(19)內設易于清理的濾網。
全文摘要
本發(fā)明涉及的主動式熱水循環(huán)供暖系統(tǒng)，包括位于熱水鍋爐上方的水箱；水箱內設垂向隔板將水箱隔成熱水室和冷水室；冷水室內設與熱水室相通并控制其內水位的水位控制裝置，頂部設排氣管；換熱器與熱水鍋爐間的連接管路上設單向閥組件；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、單向閥組件和進水管與熱水鍋爐相通。該系統(tǒng)在供熱負荷較低時采用自循環(huán)，負荷較大時采用強制循環(huán)，循環(huán)方式隨負荷變化而自動切換；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；投資和維護成本低；節(jié)水、結垢少，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:中國科學院過程工程研究所