高效传热采暖技术

本发明涉及到一种新型的采暖技术——高效传热采暖技术，属于 暖通技术领域。

现有的以锅炉为热源的建筑采暖技术分为热水采暖和蒸汽采暖， 热水采暖是以热水为介质将锅炉产生的热量带给用户的采暖技术，蒸 汽采暖是以蒸汽为介质将锅炉产生的热量带给用户的采暖技术，除一 些特殊场合以外，蒸汽采暖正在被热水采暖取代。随着我国热电事业 和集中供热事业的发展，热水采暖的规模越来越大。热电站广泛采用 三次循环供热方式：一次循环是在热电站内锅炉和汽水换热器之间的 汽水循环；二次循环是热电站的汽水换热器、供热管网、换热泵站的 水-水换热器之间的高温热水循环；三次循环是换热泵站的水-水换 热器、管网和用户之间的低温热水循环，三次循环水系统也称为用户 热水采暖系统。在中小型集中供热站也有采用二次循环水直接进入用 户或者采用热水锅炉一次循环水直接进入用户的采暖系统。

进入用户的热水采暖系统存在着如下缺点：

1、采暖用户使用热水或放水会造成系统的失水，失水严重时既 浪费能源又会影响正常采暖；

2、由于采暖补水量较大，在缺水城市进一步增加了供水负担， 也增加了采暖费用；

3、当补水水质不良时，对采暖管线及设备的内腐蚀严重，管线 的内腐蚀造成的泄漏往往会给用户造成意外损失。由于管线的内腐蚀， 少则几年多则十几年更换一次管线，劳民伤财。

4、采暖管线及设备容易结垢，结垢严重时会堵塞管线，影响采 暖效果。清洗泥垢或人工疏通管线会增加维修费用；

5、采暖换热站循环水泵耗电量较大，泵站补水量大，还需要加 药防腐除垢，需要设专人操作维护，运费费用较高；

6、对处于供暖小区以外的建筑与热电站二次循环水联网有一定 的难度。通常热电站的二次循环水不进用户，是为了避免二次循环水 的失水和被污染。即使是一个独立建筑物也不得不设置一套换热循环 水系统，增加了基建投资和运行管理费用；

7、对于高层建筑来说，低楼层的散热器将承受较大地压力，循 环水系统也需要较高的工作压力，增加了基建投资。

本发明的目的是以一种新型的采暖系统代替循环水采暖系统，克 服循环水采暖系统存在的上述缺点，创造一种无内压力、无内腐蚀、 永不结垢、永无泄漏、无循环水泵、不需要加药补水、不需要专人维 护，基建投资低、运行费用最低的高效传热采暖。本发明可以代替热 水采暖和蒸汽采暖用于直接由热电站供热的用户采暖和高层建筑的采 暖，尤其适用于缺水地区的集中供热采暖。本发明还可以用于由小型 锅炉供热的独立建筑采暖，是热水采暖的更新换代采暖技术。

本发明的特征如下：

1、本发明是由沸腾式换热器、平板式散热器、密封式节流阀、 真空表、排气伐、管线组成的全密封室内采暖系统，适用于由热电站 集中供热的建筑物采暖。

2、当以无压锅炉代替沸腾式换热器时，与平板式散热器、密封 式节流阀、真空表、排气阀、管线组成的全密封采暖系统，适用于由 小型锅炉供热的独立建筑物采暖。

3、在沸腾式换热器和无压锅炉内充满传热介质——含有缓蚀剂 的水溶液，在常温下平板式散热器和管线内处于粗真空度状态。传热 介质在沸腾式换热器和无压锅炉内被加热沸腾产生蒸汽，沸点在45℃ -95℃，蒸汽经过管线传到平板式散热器内凝结放热，凝结水自流回 到蒸汽发生地，实现闭路循环。

4、沸腾式换热器是由U型列管换热器上部扣一个倒置的U型罩，U 型罩是由一块U型弯板，两端封闭，扣在换热器壳体上，被封在内的 壳体钻许多小孔，形成隔栅，壳程与U型罩组成密闭容器，工作压力 70～700mmHg(绝对压力)之间，沸腾式换热器专门用于高效传热采暖 系统。

5、平板式散热器是由二块模压成目型沟槽通道的薄铁板相对组 焊而成，平板式散热器只在下角处安装一个带活接头的管口，工作压 力在70～700mmHg(绝对压力)之间，专门用于高效传热采暖系统。

6、密封式节流阀是由阀体，柱形阀瓣，活动盖，丝堵、套匝、 销轴组成，活动盖可以绕销轴翻转，柱形阀瓣被丝堵封闭在阀体中间 可以上下移动，柱形阀瓣和活动盖带有磁性，当活动盖平置时，将柱 型阀瓣吸引向上，通道全开，当活动盖立置时柱形阀瓣下落，通道阻 塞，阀体一端为阳螺纹，另一端为阴螺纹，阴螺纹端用套匝加强，密 封式节流阀专门用于高效传热采暖系统。

7、无压锅炉是由普通立式锅炉改型设计而成，将锅炉的手孔、 人孔、液面计管口，压力表管口焊接封闭，将安全阀管口改为δ＝ 0.2mm铜板防爆膜，保留进水口和出汽口，增加1个温度测量孔， 形成完全密封锅筒，工作压力为70～700mmHg(绝对压力)，专门用于 高效传热采暖系统。

本发明比现有的热水采暖有如下优点：

1、本发明的平板式散热器和管线均不受内压力，采暖系统内高 楼层与低楼层的散热器内压力差很小，因此可以采用承压能力较低的 平板式散热器。

2、本发明的管线和设备内完全没有内腐蚀，只要搞好管线和设 备的外防腐，那么整个采暖系统将永远无腐蚀，永远不会因腐蚀引起 泄漏。

3、本发明的管线和设备内永不结垢，永远不会有因泥垢堵塞管 线的现象。

4、本发明建成的采暖系统不需要补水，不需要加药，首创不耗 水采暖系统，尤其适用于缺水地区和水质不良地区的采暖。

5、本发明组成的采暖系统不需要循环水泵，节约基建投资，节 约电力和设备维修费用。

6、本发明从根本上解决了用户放水造成浪费问题。

7、本发明采用的平板式散热器重量轻，外型美观，制造成本低， 比同等散热面积的铸铁散热器重量减轻60％，成本降低30％。

8、本发明与热电站的热水管网联网非常方便，既可以满足二次 循环水不进用户的条件，又可以建立起一个无人操作，无需维护，运 行费用低的用户采暖系统，本发明尤其适用于高层建筑物的采暖。

9、本发明的传热性能极好，可以使整个采暖系统内的散热器温 度迅速达到平衡，避免了热水采暖容易出现热力失调的现象。

10、本发明在严寒冬季也不会因停止供热而冻坏管线和设备，所 以特别适用于有时可能长期停止采暖的用户(如学校放假期)。

11、本发明采用的无压锅炉重量轻，制造成本低，安全，用于独 立建筑采暖可以大大降低基建投资。

12、本发明对设备和管线的安装要求比较高，只要一次安装合格， 确保采暖系统的气密性，在每次检修后或采暖投入运行前用真空泵抽 真空一次，就可以长期的运行下去。比热水采暖降低投资30％以上， 降低运行维护费用90％以上，是热水采暖的换代技术。

附图的说明：

图1：高效传热采暖的两种系统图

A、沸腾式换热器高效传热采暖系统图

B、无压锅炉高效传热采暖系统图

沸腾式换热器(1)、平板式散热器(2)、密封式节流阀(3)、真空 表(4)、排气阀(5)、真空泵(6)、传热介质(7)、无压锅炉(8)

图2：沸腾式换热器

回流管口(9)、泄水口(10)、壳体(11)、U型弯管(12)、U型罩(13)、 出汽口(14)、丝堵(15)、帽体(16)、间隔板(17)、热水进口(18)、热 水出口(19)

图3：平板式散热器

模压薄铁板(20)、管口(21)、活接头(22)

图4：密封式节流阀

丝堵(23)、垫(24)、阀体(25)、柱形阀瓣(26)、销轴(27)、活动 盖(28)、套匝(29)

对照附图说明实施例：

1、沸腾式换热器的结构(图2)：该换热器的作用是以热水加热传 热介质，使传热介质沸腾汽化。本发明采用U型列管换热器作为换热 器的主体，换热器传热面积的大小由采暖热力计算而确定，本文从略。 U型管(12)管内通过热水，热水温度为130℃/70℃。壳体(11)的上部 钻有许多∮5小孔形成隔栅，U型罩(13)扣在壳体上组成封闭的空间， 壳体内充满传热介质，沸点在45℃～95℃之间。换热器的工作压力 为70～700mmHg(绝对压力)之间，因此壳程必须有良好的密封，绝对 不得泄漏。凝结水从回流口进入换热器，蒸汽从出汽口进入采暖管线。

2、平板式散热器的结构(图3)：平板式散热器是由二块模压成目 形沟槽通道的δ＝1mm的薄铁板(20)相对组合焊接而成。沟槽通道相 对正好形成相互联通的密闭通道。大号散热器用1800×800铁板制作， 中号散热器取2/3面积，小号散热器取1/3面积。在散热器的右下角 安装Dg20管口(21)1个，并配活接头(22)。散热器的工作压力为70～ 700mmHg(绝对压力)必须绝对密封，不得泄漏。

3、密封式节流阀结构：(图4)该节流阀用于调节进入散热器蒸汽 的流量，只起节流作用而没有截止作用。阀体(25)用铸铝制作，阀体 中部安装1个带有磁性的柱形阀瓣(26)，用丝堵(23)垫(24)封闭在阀 体内可以上下移动。在阀体上部安装1个活动盖(28)可绕销轴(27)翻 转。活动盖也带有磁性，平置时可将柱形阀瓣吸引向上，通道全开。 当活动盖立置时，柱形阀瓣落下，通道阻塞，起节流作用。阀体一端 为阳螺纹，与板式散热器的活接头相配合。阀体的另一端为阴螺纹， 套匝(29)用以加强阴螺纹端，避免开裂。

4、高效传热采暖系统(图1)：由沸腾式换热器(1)、平板式散热 器(2)、密封式节流阀(3)、真空表(4)、排气阀(5)、真空泵(6)和管 线组成的室内采暖系统(图1A)适用于直接由热电站集中供热的建筑采 暖。当以无压锅炉(8)代替沸腾式换热器时，组成另一种室内采暖系 统(图1B)适用于由小型锅炉供热的独立建筑采暖。在沸腾式换热器和 无压锅炉内充满传热介质——含有重铬酸钾缓蚀剂2％的水溶液。传 热介质对钢铁几乎没有任何腐蚀。

平板式散热器与采暖立管之间以单管连通，单管坡向立管。当采 暖房间对温度调节要求较高时，在单管连通管上安装密封式节流阀， 用以调节进入散热器的蒸汽量。一般房间采暖不必安装密封式节流阀。

高效传热采暖系统是一个完全密封的系统，所以在安装管线和设 备时必须十分注意安装质量，安装后做气密性试验，合格后用真空泵 将系统抽真空，达到70mmHg。正常情况下，每年采暖期开始时或者在 检修后抽一次真空即可以长期安全运行。全系统的工作压力为70～ 700mmHg(绝对压力)，工作温度为45℃～95℃。

沸腾式换热器的管程与供热管线接通，使热水流过U型管加热传 热介质，传热介质沸腾，沸点在45℃～95℃之间。蒸汽经过管线传到 平板式散热器凝结放出热量，凝结水自流回到沸腾式换热器形成闭路 循环，实现高效传热采暖。

无压锅炉是由普通立式锅炉改装而成，将压力表管口、液面计管 口、人孔口、手孔口全部焊接封闭，将安全阀管口安装δ＝0.2铜板 防爆膜，另外安装一支温度报警器。当以无压锅炉代替沸腾式换热器 组成的采暖系统流程与前者相同，唯一的区别在于要注意控制温度， 使锅炉的运行温度＜95℃。当超过95℃报警停炉。