一種碳纖維與供熱管網耦合的智能限溫供熱系統的制作方法

本發明涉及一種面供暖系統，具體的說，是涉及一種碳纖維與傳統供熱管網耦合的智能限溫供熱系統。該供熱系統適用于新建和既有建筑改造的住宅樓、高大空間的公建，特別適用于集中供暖無法達到預設地需求的邊疆寒冷地區。

背景技術：

我國近年來開始大力鼓勵和發展集中供暖，這不僅是節能技改的重要手段，也是能源互聯網實施的必然產物。我國北方地區絕大多數實現了集中供暖的供熱形式，但是集中供熱依然存在很多問題，主要包括：有些地區的集中供暖達不到用戶的熱需求，集中供暖的熱需求是按照往年的供熱效果的均值安排的，在實際運行過程中，存在誤差，具體表現在供暖季總是存在供熱溫度過高或者過低的情況，針對這一情況，很多用戶選擇運用電暖器進行熱量補償，近年來，碳纖維供暖以熱效率高、設計美觀的優點，逐步代替傳統的室內電暖器。

目前，存在多種集中供熱的限溫專利，例如專利CN201520268947.0，是結合溫度控制模塊與控制器系統實現的室內供熱管網的溫度智能控制；專利CN201410847579.5是根據溫度感測器控制水泵電機的速度實現室內的溫度智能控制；專利CN200820122869.3和專利CN201220202407.9是針對智能供熱節能控制軟件系統進行設計，并實現管網流量的智能監控。對于管網控制的電磁閥體，專利CN201520265886.2則闡述了一種可以根據溫度自動調控的電磁閥，在一定上也提高了供熱管網的智能控制程度，對于碳纖維電暖系統，也存在智能溫控系統，例如專利CN201110392933.6闡述了一種智能薄膜型自限溫電地暖系統，旨在利用溫度傳感模塊的信息，指導調整碳纖維地暖的供熱板塊的運行與關閉，從而實現智能控制。專利CN201420749642.7也構建了一種安全節能的碳纖維電地暖溫度控制系統，溫度傳感器可以準確控制地面溫度，實現室內溫度的智能控制；而專利CN201210457386.則是基于微點腦控制，設計了一種雙管碳纖維遠紅外光波電暖器裝置。

就目前的成果來看，很多專利僅僅是對于管網供熱或者碳纖維供熱的單一系統實現了智能限溫系統的構建。但是，都沒有提到智能限溫的碳纖維與供熱管網耦合供熱系統的構建。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種碳纖維與供熱管網耦合的智能限溫供熱系統，本發明供熱系統將傳統的集中供熱管網系統和碳纖維供熱系統進行耦合，實現了集中管網供熱在特殊地區，特殊供熱時期的熱補償問題，是集中管網供熱的進一步擴展。本發明系統基于微電腦控制單元和測溫等控制模塊可以很方便的應用于已經實現集中供暖的絕大部分地區，并實現室內供熱的智能調控。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種碳纖維與供熱管網耦合的智能限溫供熱系統，包括集中供熱管網系統，還耦合有碳纖維供熱系統，所述碳纖維供熱系統由微電腦控制單元、執行單元和碳纖維供熱模塊組成，所述微電腦控制單元包括CPU、設置模塊、無線通訊模塊、顯示模塊、電源控制模塊、溫度傳感器和信號轉化模塊，溫度傳感器用于采集用戶室內溫度信號，所述信號轉化模塊將溫度傳感器輸出的模擬信號轉化為數字信號后發送至CPU，所述執行單元由電磁閥和碳纖維控制開關組成，所述碳纖維控制開關用于控制所述碳纖維供熱模塊的啟停，所述電磁閥設置在所述集中供熱管網系統進入用戶室內的入口處，通過控制流入集中供熱管網系統的工質流量大小以控制供熱效果；

所述碳纖維供熱模塊包括碳纖維墻壁供熱模塊和碳纖維地板供熱模塊，所述碳纖維墻壁供熱模塊設置在墻壁上，所述碳纖維地板供熱模塊與集中供熱管網系統內的供熱管網成空間平行、高低相間布置；碳纖維地板供熱模塊由從上到下依次鋪設的吸水材料、第一絕緣層、安全網、碳纖維、均熱層、反射層和第二絕緣層構成。

所述CPU由DSP處理器、單片機或ARM處理器構成。

所述顯示模塊和設置模塊由LCD屏幕控制單元與遙控器相互配合完成信息的設置。

所述信號轉化模塊由ADS信號轉換器構成。

所述安全網由剛性材料和彈性材料構成。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：

1.將傳統的集中供熱管網系統和碳纖維供熱系統兩個系統有機結合，實現了在特殊地區、特殊時間段的集中供熱熱需求不達標的情況下的熱補償。

2.基于微電腦控制單元與動作執行單元的配合，實現了本發明供熱系統的智能限溫控制。

3.對碳纖維地板供熱模塊中的碳纖維包裹材料改造為半圓形間斷包裹，不僅節省了碳纖維包裹材料的使用量，而且提高了本發明供熱系統的供熱效果。

4.碳纖維地板供熱模塊的碳纖維供熱絲的上方鋪設安全網、第一絕緣層和吸水材料，安全網有利于減少碳纖維及其包裹材料的磨損程度，并有效提高碳纖維供熱模塊的使用壽命；絕緣層是防止由于碳纖維供熱模塊意外漏電造成的用戶損傷，進一步提高系統的安全性能；吸水材料是能吸收地板表面的水分，保持地板一定的濕潤度，防止地板開裂。

附圖說明

圖1是本發明的室內布置結構示意圖。

圖2是微電腦控制單元與執行單元的交互原理圖。

圖3是碳纖維地板供熱模塊與集中供熱管網系統的供熱管網布置示意圖。

圖4碳纖維地板供熱模塊的結構示意圖。

圖5是本發明供熱系統的控制流程示意圖。

附圖標記：1-集中供熱管網系統，2-碳纖維墻壁供熱模塊，3-碳纖維底板供熱模塊，4-微電腦控制單元，5-碳纖維控制開關，6-電磁閥，7-碳纖維，8-安全網，9-第一絕緣層，10-吸水材料，11-均熱層，12-反射層，13-第二絕緣層

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的描述：

如圖1所示，一種碳纖維與供熱管網耦合的智能限溫供熱系統，包括集中供熱管網系統1，集中供熱管網系統1由用戶原先室內設計的供熱管網組成，無需另行施工。還耦合有碳纖維供熱系統，所述碳纖維供熱系統由微電腦控制單元4、執行單元和碳纖維供熱模塊組成，碳纖維供熱模塊包括碳纖維墻壁供熱模塊2和碳纖維地板供熱模塊3。

如圖2所示，微電腦控制單元4是一個集成模塊，包括CPU、設置模塊、無線通訊模塊、顯示模塊、電源控制模塊、溫度傳感器和信號轉化模塊等，在用戶側只需要以支架的形式搭設并與電源對接即可；CPU是指DSP處理器、單片機或者ARM處理器，在寫入相應的控制指令之后得到。顯示模塊和設置模塊由LCD屏幕控制單元與遙控器相互配合完成信息的設置，用戶可以設置自己需求的室內溫度；信號轉化模塊由ADS信號轉換器構成，溫度傳感器主要是采集室內的溫度信號并由ADS信號轉換器將溫度傳感器輸出的模擬型號轉化為數字信號，并發送至CPU。

電磁閥6與碳纖維控制開關5是微電腦控制單元4的動作執行單元，也是控制本發明耦合的智能限溫供熱系統運轉的關鍵部件，電磁閥6需要在用戶供熱管網的進水口進行安裝，而其他管網部分不需要進行施工，并與微電腦控制單元4進行接口對接。碳纖維控制開關5和微電腦控制單元4與碳纖維供熱模塊進行對接。其控制思路如圖2所示，碳纖維控制開關5的主要功能是控制墻體和地板不同區域的碳纖維供熱模塊的啟停；電磁閥6主要架設在集中供熱管網系統進入室內的入口處，通過控制流入室內管網的工質流量的大小，來控制集中供熱管網不同的供熱效果。

對于碳纖維墻壁供熱模塊2來說，可以選擇市場上的碳纖維供熱材料或可移動式墻壁碳纖維板塊進行使用，特別地，對于碳纖維地板供熱模塊3主要是由碳纖維及其附屬機構組成的，需要在得知用戶地板下供熱管網的分布另行設計鋪設方式，主要是由碳纖維控制開關5控制其不同部位的發熱單元。碳纖維地板供熱模塊3與供熱管網成空間平行、高低相間布置，如圖3所示，這樣布置的優點是確保供熱管網有足夠的散熱空間，最大程度的發揮供熱管網與碳纖維聯合的供熱效果。

碳纖維地板供熱模塊3一般由從上到下依次鋪設的吸水材料10、第一絕緣層9、安全網8、碳纖維7供熱絲、均熱層11、反射層12和第二絕緣層13構成，本發明對碳纖維地板供熱模塊3的結構進行了改造，如圖4所示，將傳統碳纖維供熱模塊內包裹碳纖維7的均熱層11、反射層12、第二絕緣層13由平行連續包裹改造為半圓形間斷包裹，這樣設置的主要優點有兩個：(1)節省了均熱層、反射層、絕緣層的包裹材料；(2)增大供熱管網的有效散熱區域并有利于進一步提高本耦合供熱系統中供熱管網的供熱效果。在碳纖維7的上方鋪設有安全網8、第一絕緣層9和纖維性的吸水材料10，安全網8由剛性材料和彈性材料構成，三者的作用如下：安全網8有利于減少碳纖維7及其包裹材料的磨損程度，并有效提高碳纖維供熱模塊的使用壽命；絕緣層9是防止由于碳纖維供熱模塊意外漏電造成的用戶損傷，進一步提高系統的安全性能；吸水材料10是能吸收地板表面的水分，保持地板一定的濕潤度，防止地板開裂。

當本發明供熱系統架設完畢后，系統可以實現智能自限溫控制，智能限溫的控制思路可如圖5所示，具體表現在：

當室內溫度高于設定溫度時，溫度傳感器將溫度的模擬信號傳送至微電腦控制單元內的信號轉化模塊變為數字信號，電源控制模塊根據數字信號控制碳纖維控制開關，在碳纖維供熱模塊未全部關閉時，逐步關閉碳纖維供熱模塊的數量，在此過程中室內溫度若降低至設定溫度，則動作執行結束；若碳纖維供熱模塊全部關閉，室內溫度仍然沒有達到設定溫度，則需要進一步將電磁閥的閥門關小，直至調制室內溫度到設定溫度。

當室內溫度低于設定溫度時，溫度傳感器將溫度的模擬信號傳送至微電腦控制單元內的信號轉化模塊變為數字信號，電源控制模塊根據數字信號控制電磁閥閥門，在電磁閥閥門未打開至最大時，逐步調大電磁閥閥門，在此過程中室內溫度若升高至設定溫度，則動作執行結束；若電磁閥閥門調至最大進水量，室內溫度仍然沒有達到設定溫度，則需要進一步啟用碳纖維供熱模塊，直至使得室內溫度到達設定溫度。

本發明并不限于上文描述的實施方式。以上對具體實施方式的描述旨在描述和說明本發明的技術方案，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的。在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下還可做出很多形式的具體變換，這些均屬于本發明的保護范圍之內。