申请/专利权人：大连职业技术学院

申请日：2019-03-01

公开（公告）日：2024-02-13

公开（公告）号：CN109780576B

主分类号：F24B1/20

分类号：F24B1/20;F24B7/00;F24B9/00;F24B13/00;F24D15/00;F24D19/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.13#授权;2024.01.09#著录事项变更;2019.06.14#实质审查的生效;2019.05.21#公开

摘要：一种节能舒适火炕，由燃烧系统、水热交换系统、空气热交换系统组成，燃烧系统由锅灶、炕洞、烟囱、引风机组成；水热交换系统由水热交换器、室内散热器、室外散热器及其他水暖管件组成；空气热交换系统由空气热交换器、进气单向止回阀、室内温控换气扇和室外温控换气扇组成；炕洞、水热交换器和空气热交换器自下而上依次叠放组成火炕本体；燃烧系统、水热交换系统和空气热交换系统通过火炕本体热量的传递与交换控制炕面温度。本发明的有益效果：在冬天，能够增加室内温度，在夏季能够降低室内温度，由于钢板和水都比土炕的导热系数大，所以能够减少烟气中热量的流失，节约了能源。

主权项：1.一种节能舒适火炕，由燃烧系统、水热交换系统、空气热交换系统组成，其特征在于：燃烧系统由锅灶、炕洞、烟囱、引风机组成；水热交换系统由水热交换器、室内散热器、室外散热器组成；空气热交换系统由空气热交换器、进气单向止回阀、室内温控换气扇和室外温控换气扇组成；炕洞、水热交换器和空气热交换器自下而上依次叠放组成火炕本体；燃烧系统、水热交换系统和空气热交换系统通过火炕本体热量的传递与交换控制炕面温度；所述的水热交换器用钢板制作，顶面水平，其底面为炕洞的顶面，并沿烟气流动方向升高，形成扁平的楔型密闭腔体；在水热交换器锅灶一侧开设回水管道接口，在水热交换器室内一侧沿烟气流向末端处开设供水管道接口；所述的空气热交换器是由水热交换器顶面、炕面及四周立板所组成的长方形扁平腔体，在空气热交换器面向室内侧面设有进气口和排气孔，并在进气孔安装进气单向止回阀，在排气孔安装室内温控换气扇，在面向室外侧面开设排气孔并安装室外温控换气扇。

全文数据：一种节能舒适火炕技术领域本发明涉及能源领域的一种采暖通风设备，尤其是一种节能舒适火炕。背景技术在我国广大农村，绝大多数农户使用传统火炕取暖，传统火炕大多采用砖石建造，大量热能随烟气排走，造成能源浪费。在冬季，随着天气变冷，为了保证室内温度不致过低，烧火量加大，不但造成大量的热能流失，还造成火炕过热，人睡在火炕上很不舒服，甚至无法睡觉，需要加垫木板、褥子等物，极易引起火灾，虽然在生活条件较好的地区，农户家里加装了土暖气，但上述情况并没有多少改变。在炎热的夏季，睡在火炕上使人很不舒服，同时，火炕的热量散在室内，更增加了炎热程度。发明内容鉴于上述现有技术中所存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种节能舒适火炕，能够控制火炕的温度，避免热能的流失，节省能源。本发明由燃烧系统、水热交换系统、空气热交换系统组成，燃烧系统由锅灶、炕洞、烟囱、引风机组成；水热交换系统由水热交换器、室内散热器、室外散热器及其他水暖管件组成；空气热交换系统由空气热交换器、进气单向止回阀、室内温控换气扇和室外温控换气扇组成；炕洞、水热交换器和空气热交换器自下而上依次叠放组成火炕本体；燃烧系统、水热交换系统和空气热交换系统通过火炕本体热量的传递与交换控制炕面温度。所述的炕洞顶面和水热交换器底面公用一个面板，水热交换器顶面和空气热交换器底面公用一个面板。所述的炕洞是由地面、建筑墙体、炕洞室内墙、水热交换器底面组成的长方形密闭腔体，在与炕洞室内墙相邻一侧即锅灶一侧的建筑墙体上开设锅灶烟气入口和预留土暖气烟气入口，在与炕洞室内墙相邻另一侧建筑墙体上开设烟气出口，在炕洞室内墙上开设除灰门一和除灰门二。所述的水热交换器用钢板制作，顶面水平，其底面为炕洞的顶面，并沿烟气流动方向升高，形成扁平的楔型密闭腔体；在水热交换器锅灶一侧开设回水管道接口，在水热交换器室内一侧沿烟气流向末端处开设供水管道接口。所述的空气热交换器是由水热交换器顶面、炕面及四周立板所组成的长方形扁平腔体，在空气热交换器面向室内侧面设有进气口和排气孔，并在进气孔安装进气单项止回阀，在排气孔安装室内温控换气扇，在面向室外侧面开设排气孔并安装室外温控换气扇。在实际的应用中，炕洞腔体内的高温烟气通过水热交换器底面与水热交换器腔体内的水进行热交换；水热交换器内的热水通过水热交换器顶面与空气热交换器中的空气进行热交换，同时，通过室内散热器向室内散热以提高室内温度，或者，通过室外散热器向室外散热；所述的空气热交换器中的热空气通过进气单向止回阀和室内温控换气扇与室内进行热交换，或者通过进气单向止回阀和室外温控换气扇向室外散热，从而控制炕面的温度；所述的室内温控换气扇和室外温控换气扇所控制的温度设定为人体舒适温度。本发明的优点是显而易见的，主要表现在：1、在冬天，增加室内温度，在夏季降低室内温度，由于钢板和水都比土炕的导热系数大，所以能够减少烟气中热量的流失，节约了能源。2、由于水的定容比热容大于空气和砖土的定容比热容，在冬季为取暖而多烧的燃料所产生的大量热量被水热交换系统中的水吸收，通过室内散热器散于室内，能够提高室内温度并较长时间地保持；在夏季，因做饭所产生的余热被水吸收后，通过室外散热器散于室外，降低了火炕和室内的温度；当炕面温度超过设定的人体舒适温度时，冬季，室内温控换气扇工作，把多余的热量散于室内，增加室内热量；夏天，室外温控换气扇工作，把多余的热量排于室外，保证了空气热交换器温度控制在人体舒适温度，保证了火炕的舒适性。3、水热交换器的使用和空气热交换器的设置，防止火灾和人体烫伤事故的发生，提高使用火炕的安全性。附图说明图1为本发明的立体图。图2为本发明原理图。图3为本发明火炕本体的主视图。图4为本发明火炕本体的侧视图。附图标记说明：1、炕洞，2、水热交换器，3、空气热交换器，4、室外温控换气扇，5、室外散热器排水阀，6、室外散热器，7、室外散热器排气阀，8、补水装置，9、室外散热器回水控制阀，10、烟气出口，11、室内散热器排气阀，12、室内散热器，13、室外散热器供水控制阀，14、室内散热器供水控制阀，15、供水主管道，16、水热交换器供水控制阀，17、回水主管道，18、预留土暖气供水控制阀，19、室内温控换气扇，20-1、除灰门一，20-2、除灰门二，21、进气单项止回阀，22、系统放水阀，23、预留土暖气回水控制阀，24、预留土暖气烟气入口，25、锅灶烟气入口，26、锅灶，27、烟囱，28、引风机。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。如图1-图4所示，在一种节能舒适火炕的示意图中，由燃烧系统、水热交换系统、空气热交换系统组成，燃烧系统由锅灶26、炕洞1、烟囱27、引风机28组成；水热交换系统由水热交换器2、室内散热器12、室外散热器6及其他水暖管件组成；空气热交换系统由空气热交换器3、进气单向止回阀21、室内温控换气扇19和室外温控换气扇4组成；炕洞、水热交换器和空气热交换器自下而上依次叠放组成火炕本体；燃烧系统、水热交换系统和空气热交换系统通过火炕本体热量的传递与交换控制炕面温度。所述的炕洞顶面和水热交换器底面公用一个面板，水热交换器顶面和空气热交换器底面公用一个面板。所述的炕洞是由地面、建筑墙体、炕洞室内墙、水热交换器底面组成的长方形密闭腔体，在与炕洞室内墙相邻一侧即锅灶一侧的建筑墙体上开设锅灶烟气入口和预留土暖气烟气入口25，在与炕洞室内墙相邻另一侧建筑墙体上开设烟气出口10，在炕洞室内墙上开设除灰门一20-1和除灰门二20-2。所述的水热交换器用钢板制作，顶面水平，其底面为炕洞的顶面，并沿烟气流动方向升高，形成扁平的楔型密闭腔体；在水热交换器锅灶一侧开设回水管道17接口，在水热交换器室内一侧沿烟气流向末端处开设供水管道15接口。所述的空气热交换器是由水热交换器顶面、炕面及四周立板所组成的长方形扁平腔体，在空气热交换器面向室内侧面设有进气口和排气孔，并在进气孔安装进气单项止回阀21，在排气孔安装室内温控换气扇19，在面向室外侧面开设排气孔并安装室外温控换气扇4。在实际应用中，在锅灶开火之前，首先要关闭系统放水阀22、预留土暖气供水控制阀18、预留土暖气回水控制阀23、室外散热器排水阀5，打开室内散热器供水控制阀14、室外散热器供水控制阀13、室外散热器回水控制阀9，通过补水装置8给水热交换系统加水，利用室内散热器排气阀11和室外散热器排气阀7，将水热交换系统内的气体排除，直至水加满。在冬季，首先关闭室外散热器供水控制阀13和室外散热器回水控制阀9，打开室外散热器排水阀5，将室外散热器及控制阀后管道中的水排出，防止室外散热器和室外管道冻裂；关闭室外温控换气扇的电源，使空气热交换器的室外排气孔关闭，防止热空气外泄，当锅灶26用火后，高温烟气通过锅灶烟气入口25进入炕洞1中，高温烟气通过水热交换器2将绝大部分热量传递给水热交换器中的水，废气通过烟气出口10进入烟囱27经引风机28排出，若烟气流动不畅，可启动引风机28，加速烟气排出；热水的热量一方面通过水热交换器2上表面传递给空气热交换器3中的空气，另一方面，通过室内散热器12传递到室内。空气热交换器3中的空气热量传递到火炕表面，当空气热交换器中的空气温度低于人体舒适温度时，室内温控换气扇19不工作，进气单项止回阀21也将处于关闭状态，当空气热交换器3中的空气温度高于人体舒适温度时，室内温控换气扇19工作，进气单项止回阀21也随之打开，空气热交换器3中的空气与室内空气进行循环，把多余的热量散到室内，从而保证火炕表面在舒适的温度范围内，人体舒适的温度可根据情况实际设置在25℃左右。在夏季，关闭室内散热器供水控制阀14，切断水在室内散热器12内的流动，打开室外散热器供水控制阀13和室外散热器回水控制阀9，关闭室外散热器排水阀5，切断室内温控换气扇19的电源，接通室外温控换气扇4的电源，通过补水装置8补满水热交换系统中的水。夏季火炕的工作过程与冬季相似，只是水热交换器中的热量除了传递给空气热交换器中的空气外，另一部分热量是通过室外散热器6散到室外，而空气热交换器中的多余热量通过室外温控换气扇排到室外，从而保证夏季不因火炕的使用而提高室内气温，保证火炕表面温度在舒适的范围内。在水热交换系统中，水的损耗，可以通过补水装置补充，产生的气体可以通过室内外散热器排气阀11和7排出。如果炕洞中的灰尘过多，可以通过除灰门一20-1和除灰门二20-2排出，排出灰后，除灰门要封闭严密，以防漏气。如果有条件，可加设土暖气，通过预留土暖气供水控制阀18和预留土暖气回水控制阀23及预留土暖气烟气入口24，可将土暖气接入火炕系统中。以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种节能舒适火炕，由燃烧系统、水热交换系统、空气热交换系统组成，其特征在于：燃烧系统由锅灶、炕洞、烟囱、引风机组成；水热交换系统由水热交换器、室内散热器、室外散热器及其他水暖管件组成；空气热交换系统由空气热交换器、进气单向止回阀、室内温控换气扇和室外温控换气扇组成；炕洞、水热交换器和空气热交换器自下而上依次叠放组成火炕本体；燃烧系统、水热交换系统和空气热交换系统通过火炕本体热量的传递与交换控制炕面温度。2.根据权利要求1所述的一种节能舒适火炕，其特征在于：所述的炕洞顶面和水热交换器底面公用一个面板，水热交换器顶面和空气热交换器底面公用一个面板。3.根据权利要求1所述的一种节能舒适火炕，其特征在于：所述的炕洞是由地面、建筑墙体、炕洞室内墙、水热交换器底面组成的长方形密闭腔体，在与炕洞室内墙相邻一侧即锅灶一侧的建筑墙体上开设锅灶烟气入口和预留土暖气烟气入口，在与炕洞室内墙相邻另一侧建筑墙体上开设烟气出口，在炕洞室内墙上开设除灰门一和除灰门二。4.根据权利要求1所述的一种节能舒适火炕，其特征在于：所述的水热交换器用钢板制作，顶面水平，其底面为炕洞的顶面，并沿烟气流动方向升高，形成扁平的楔型密闭腔体；在水热交换器锅灶一侧开设回水管道接口，在水热交换器室内一侧沿烟气流向末端处开设供水管道接口。5.根据权利要求1所述的一种节能舒适火炕，其特征在于：所述的空气热交换器是由水热交换器顶面、炕面及四周立板所组成的长方形扁平腔体，在空气热交换器面向室内侧面设有进气口和排气孔，并在进气孔安装进气单项止回阀，在排气孔安装室内温控换气扇，在面向室外侧面开设排气孔并安装室外温控换气扇。

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