[發明專利]一種利用電壓調節的碳纖維發熱線電地暖系統及方法

在審

• 申請號: 201710514593.7
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107246643A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 賈晨;楊俊紅;喬金棟;張小輝;郝悅彤;崔旭陽
• 申請（專利權）人: 天津大學;天津杰斯曼建筑材料有限公司
• 主分類號: F24D13/02
• 分類號: F24D13/02;F24D19/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 劉子文

技術領域

本發明涉及供暖設備領域，具體的說，涉及一種電地暖系統及方法，該供暖系統是采用碳纖維發熱線為發熱元件，利用電壓調節的智能限溫碳纖維發熱線電地暖系統。該供暖系統適用于新建和既有建筑改造的住宅，特別適用于非連續性采暖需求的建筑以及非采暖地區的建筑。

背景技術

現在近年來，隨著我國城鎮集中供熱大力鼓勵和發展，供熱面積不斷增加。集中供暖在推廣和實施的同時，以燃煤為主的采暖鍋爐排放的大量粉塵、二氧化硫等污染物也正日益威脅著人們的健康。而且，集中供暖過程中管網水力失調現象的出現，在很大程度上會降低供熱管網的輸送效率，產生供暖冷熱不均等各種不良效果。因此，多能源耦合高效清潔供暖技術越來越受到關注。以碳纖維發熱線作為發熱體的遠紅外電供暖系統，以電力為能源，具有分布式、能源互補的特征,可基于氣象條件及用戶需求在時間和空間兩個維度上進行負荷調節。但是在運行時，空間維度的負荷調節存在很多問題，主要包括：碳纖維發熱線電地暖是以單組供暖元件為單位進行鋪設。每組供暖單元包括發熱元件碳纖維發熱線與T型接頭。在與溫控器接線時，鋪設人員匯總幾個T型接頭與溫控器進行連接。溫控器控制多組碳纖維發熱線的通斷，不能對某組碳纖維發熱線的通斷進行控制從而實現區域精確供熱。當有局部供暖需求時，溫控器控制的多組碳纖維發熱線均會接通。這會出現不需供暖的區域也進行供熱的現象，導致額外增加耗電量。但是需要供暖的區域可能由于沒有打開相應溫控器開關，導致供暖效果不佳，因此用戶的熱舒適性會受到影響。

目前，針對碳纖維電供暖系統的控制方式，徐飛等在專利CN105509131A提出一種碳纖維地暖系統。該系統的溫控器與供電用的電源相連，通過通斷電源進行溫度控制；劉海生等在專利CN205860187U中闡述了一種復合太陽能遠紅外碳纖維智能電熱供暖系統。該系統通過智能溫度控制器，實現智能電熱供暖系統與電系統的通斷連接，達到溫度智能控制；黃大榮等在專利CN102425818A中介紹了一種智能薄膜型自限溫電地暖系統。該系統利用溫控器采集的信號來調整碳纖維地暖的供熱板塊的運行與關閉，從而實現溫度智能控制；孔小彬在專利CN204460451U構建了一種安全節能的碳纖維電地暖溫度控制系統。該系統的電源引線與溫控開關相連，實現室內溫度的智能控制；楊冬至在專利CN104359144A和CN104359143A中均提出利用碳晶發熱膠片進行發熱的供熱系統。這兩種系統通過利用彈性溫控系統與溫度探頭相連獲得的溫度信息，指導電源的自動通斷，實現智能控溫；譚廣富在專利CN105890022A中提供了一種蓄能碳纖維電供暖系統。該供暖系統包括絕熱層、碳纖維發熱體、蓄能體、恒溫控制體以及勻熱保護層，碳纖維發熱體與蓄能體連接,蓄能體與儲能熱源連接，其中恒溫控制體與蓄能體連接，并且恒溫控制體對該系統的供熱進行控制；專利CN205481274U是利用溫度傳感模塊的信息，指導溫控開關的開合實現智能控溫。

就目前的成果來看，很多專利提出的溫度控制方式是發熱元件的通斷調節，但是，均沒有提到利用電壓調節控制溫度的方式。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種利用電壓調節的碳纖維發熱線電地暖系統及方法，本發明通過電壓調節的方式實現碳纖維發熱線的溫控調節，利用碳纖維發熱線溫度與通電電壓關系式，實現利用電壓對室內供熱的智能調控，滿足非連續性采暖的建筑以及非采暖地區的供熱需求，從而改善供暖舒適性。本系統基于人機交互單元和自動調壓執行裝置等控制模塊可以很方便的應用于新建和既有建筑改造的住宅。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種利用電壓調節的碳纖維發熱線電地暖系統，包括電熱單元、自動調壓溫度控制單元和人機交互單元，所述電熱單元由碳纖維發熱線構成，所述自動調壓溫度控制單元和人機交互單元使用同一通信協議以實現相互信號傳輸；所述人機交互單元由設置模塊、信號處理模塊、顯示模塊和輸出模塊組成，人機交互單元實現用戶初始值的設定、室內溫度的顯示和設置、溫度信號轉化為電壓信號的處理及電壓信號的輸出功能；

所述自動調壓溫度控制單元由溫度采集模塊、電位計、電壓放大器、自動調壓執行裝置和調壓器組成；自動調壓溫度控制單元通過單片機技術，以完成實際溫度的采集、實際溫度和設置溫度的對比及信號轉換功能；

所述自動調壓執行裝置包括：數據模塊CPU、碳纖維發熱線組通斷集成控制模塊和執行機構；所述碳纖維發熱線組通斷集成控制模塊用于控制單組碳纖維發熱線的通斷，所述執行機構用于驅動調壓器進行調壓。