组合式加热器和具有该组合式加热器的空间加热系统的利记博彩app

专利名称：组合式加热器和具有该组合式加热器的空间加热系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种适用于在诸如地板加热的室内空间加热的组合式加 热器，并涉及具有该组合式加热器的空间加热系统。
背景技术：
地板加热系统通常被分为热水式和电气式。热水式地板加热系统具有 面板，热水管嵌入在面板中并且该面板安装在底层地板和地板涂层材料之 间。通过利用诸如锅炉、热泵或燃料电池的热源装置产生的热生产热水， 并且通过热水管产生的热水循环加热房间。电气式地板加热系统具有面 板，电加热器嵌入在面板中并且该面板安装在底层地板和地板涂层材料之 间，并且通过到电加热器的电流施加来加热房间。
另外，日本专利公开公报No.306926/98公开了具有铜线的空间加热 装置，其中铜线从头到尾插入到整个热水管中并作为电加热器进行工作。 根据该加热装置，通过将电流施加到铜线执行空间加热，并且由此加热装 载热水管中的水。由于为确保足够发热量，所以使用诸如具有0.3至0.5mm 的超细的铜线。
然而，由于日本专利公幵公报No. 10 — 306926中公幵的技术具有超细 铜线从头到尾插入到整个热水管的结构当铜线插入到热水管时、或安装热 水水管时、或者由于安装后重复热膨胀和铜线收縮等，会使铜线折断。此 外，尽管可以使用低价的夜间电为夜间空间加热，但是白天电价会导致白 天空间加热费用昂贵。
同时，在热水式空间加热系统中，产生的热水也用于热水供给，并且 为相对于使用量作出灵活地改变，设置了用于存储热水的热水存储箱。
当电热泵用作热源装置时，考虑到电费而在夜间生产热水并存储在热 水存储箱中。生产热水需要一定时间，所以如果根据白天的使用量(热水
供给量)增加热水存储箱的容量，用以避免热水的短缺，因此出现需要较 大的空间用以安装热水存储箱的缺点。并且，当已经过长时间用于热水供 应的热水存储箱中没有热水、并且热水量没有减少时，或当只执行空间加 热并且热水在热释放导致的低温下返回热水存储箱时，热水存储箱中的热 水的温度将降低。因此，需要对热水存储箱中的热水再加热，然而热水存 储箱中的热水的再加热将产生额外的费用。此外，当热水引入到建筑物中 用于空间加热的时候，再加热的热水的温度会降低，导致热量损失。
如果组合式加热和电源发热系统或家庭式燃料电池用作热源装置，为 保持稳定的发电功率则需要稳定的操作，并且热水的排出量将大致是常 量。由于发电功率变高，发热将降低，并且排出的热水量也会降低。如果 根据夏季中使用的量判定排出的热水量，则冬季将需要额外的量用于空间 加热，由于空间加热使用热而绝大多数的热水用于夏季中的热水供给，所 以会导致热水短缺。反之，如果也考虑到冬季用于空间加热的量而增加发 电容量和热水存储容量，则将超出夏季使用的热水，并且该多出的热水将 不能被利用。并且，由于例如住户的空缺等可能发生的电消耗的降低而导 致的多于的电可以用于热水存储箱中的热水的再加热，然而仍然会出现由 于热逐渐释放而导致的热损失。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种高可靠性并且能够进行高效率的 空间加热的组合式加热器，以及具有该组合式加热器的空间加热系统。
为实现上述目的，根据本发明的组合式加热器包括热水管，所述热水
管使热水能够通过其流动；以及加热元件，所述加热元件与所述热水管的 外圆周表面或内圆周表面接触，所述加热单元通过电流施加产生热。
此外，根据本发明的组合式加热器包括热水管，所述热水管用于使 热水通过其流动；板形基材，所述板形基材具有形成在其上表面上的槽， 所述基材在所述槽中容纳所述热水管；加热元件，所述加热元件紧固至基 材的上表面、基材的下表面、或基材的内部，所述加热元件通过电流施加 产生热；以及热均匀化材料，所述热均匀化材料设置在所述基材的上表面 之上。
根据本发明的组合式加热器中，加热元件固定成与热水管的外圆周表 面或内圆周表面接触，或固定到板形基材。在该情况下，由于加热元件紧 固到热水管或基材，所以加热元件的位置稳固，并因此，可以防止加热元 件被折断。紧固到热水管的加热元件设有管形加热器，并且紧固到基材的 加热元件设有板形加热器。然而，可通过将固定有加热元件的热水管容纳 在板状基材中，使管形加热器被构成为板形加热器。金属管或加热缆线可 以优选用作加热元件，并且片状加热元件优选用作板形加热器。
根据本发明的一种空间加热系统包括根据本发明前述的组合式加热 器；热源设置，所述热源通过加热水生产热水；热水存储单元，所述热水 存储单元存储热水，所述热水通过热源装置生产；热水管，所述热水管用 于在所述组合式加热器和所述热水存储单元之间循环所述热水存储单元 中的热水；以及控制器，所述控制器控制所述组合式加热器中的加热元件 的操作。
在根据本发明的空间加热器中，组合式加热器包括热水管和加热元 件。因此，可以通过将热源装置生产的热水输送至热水管并通过施加电流 到加热元件控制空间加热。另外，通过施加电流到加热元件以加热热水管 中的热水，并通过在热水存储单元和热水管之间循环热水，可以防止热水 存储单元中的热水的温度下降。因此，通过利用控制器对加热元件的操作 的适当控制而不再需要对热水存储单元中的热水进行再加热，并且可以直 接加热组合式加热器中的热水。这消除了从热水存储单元流到组合式加热 器的热水中的热量损失，并因此，能够进行高效率的空间加热。
更具体地，热水存储单元包括存储热水的水箱和测量水箱中的热水的
温度的温度传感器；以及当测量的温度低于用于控制电流施加的预定温度 时，所述控制器施加电流到所述加热元件，并且当测量的温度不低于用于 控制电流施加的温度时，停止对所述加热器的电流施加。因此，热水存储 单元中的热水温度将保持不变，不需要对热水存储单元中热水进行再加 热。此外，将不需要过多增加用于空间加热的水箱的容积，所以可以使热 水存储单元小型化。
如上所述，根据本发明，可以获得在制造或使用期间加热元件不会被 损坏的高可靠性组合式加热器。并且，通过使用根据本发明的组合式加热
器，不仅利用热水进行空间加热，而且能够通过给加热元件施加电流来进 行空间加热和热水加热，所以实现了有效率的加热。


图l是根据本发明一个实施例的组合式加热器的立体图； 图2A是嵌入图1示出的加热器的面板的示例性平面图2B是沿图2A中线B-B截取的面板的横截面图3是根据本发明的组合式加热器的另一实例的立体图； 图4是根据本发明的组合式加热器的又一实例的立体图5是构成为面板的、根据本发明组合式加热器的又一实例的横截面 图；以及
图6是根据本发明的空间加热系统的实例的示意图。
附图标记说明 1、 2、 3:加热器
la、 2a、 3a、 21:热水管 lb、 2b:金属管
3b:加热缆线 10、 20:面板
12、 22:基材 12a:槽
13、 23:热均匀化板
24:片形加热元件 101:热源装置 102:热水存储单元 103:组合式加热器单元 104:控制器
具体实施例方式
以下将参照

本发明的实施例。
图l是根据本发明的实施例组合式加热器的立体图。图l中示出的加热
器l包括热水管la、和与热水管la同轴且固定成与热水管la的内表面接触 的金属管lb。金属管lh用作加热元件，并通过施加到金属管lb的电流产生 热。对于组成金属管lb的金属，可以适当地使用能够通过电流施加产生热 的金属。金属管lb的内表面是防水且绝缘的。热水管la可由具有散热特性 的诸如金属或合成树脂的任何材料形成。
加热器l可被用于房间加热，特别是地板加热。当加热器用于地板加 热时，根据适当的路线图案通过将加热器铺设在底层地板(未显示)上而 将其安装，并且地板涂层材料(显示)进一步设置在加热器l上。为铺设 加热器l，加热器l本身是柔性，或通过将元件准备且组合成诸如线形、曲 形和弯曲的形状而构成适当的图案。
根据具有该结构的加热器l，利用通过诸如锅炉、热泵或燃料电池的 热源装置产生的热生产热水，并然后使其流动通过加热器l以用在该段时 间释放的热加热房间。并且，根据加热器l，可以通过到金属管lb的电流 施加以使金属管lb产生热来加热加热器l中的热水。换言之，可以通过加 热加热器l本身而加热热水。需要注意的是由于与热水管la紧密接触的金 属管lb用作加热元件，所以金属管lb相对于热水管la的位置固定，并且在 安装或使用期间加热元件不可能被损坏。
加热器l可以直接设置在底层地板之上。然而，在实际安装中，从便 于安装角度来看，加热器l优选与面板合作。图2A是包括加热器1的面板10 的实例的平面图。并且，图2B是沿图2A的B-B线截取的横截面图。
面板10包括板状基材21;热均匀化板13，热均匀化板13连接到板状 基材12以便盖住基材12的表面；和加热器l，加热器1设置在基材12和热均 匀化板13之间。对于基材12，可使用确保面板10所需要的机械强度和绝热 性能的任何材料，例如可使用泡沬树脂板。基材12的结构可以任意决定， 并且可以是单层结构或叠层结构。槽12a根据加热器l的线路图案形成在基 材12的上表面上，并且加热器l容纳在槽12a中。热均匀化板13使通过加热 器l产生的热沿板中方向(in-plate directions)均匀分布并将热传送至 地板涂层材料。在加热器l容纳在槽12a中的情况下，热均匀化板13覆盖基 材12的上表面。对于热均匀化板13，可使用诸如铝或铜的金属薄片、板或 相似的。
当面板10用于地板加热时，多个面板10接合在一起从而加热器1形成
一条热水流路。因此，加热器i的两端暴露在面板io的端表面上，并且互 相相邻的面板10接合从而加热器1的端部互相连接。为使加热器i的端部互 相连接，使用连接件或相似的以防止热水泄漏并用以使金属管lb相互电连接。
图3和4示出根据本发明的组合式加热器的其他实例。 在图3示出的加热器2中，加热元件金属管2b固定成与热水管2a的外圆 周表面同轴且接触。作为加热元件设置在热水管2a的外圆周表面上的结 果，加热元件将不与热水接触。因此，即使当金属管2b用于加热元件时， 也不需要防水金属管2b。并且，如果热水管2a使用诸如合成树脂管的绝缘
材料，则不需要绝缘。
图4中示出的加热器3是通过将加热缆线3b成螺旋状地缠绕在热水管
3a的外圆周表面而形成，加热缆线是加热元件。该结构具有将多用途产品 用于热水管3a和加热缆线3b的优势。并且，图4示出实例，其中加热缆线 3b设置在热水管3a的外圆周表面上。然而，加热缆线3b可以螺旋形固定成 与热水管3a的内圆周表面接触，或以螺旋形嵌入到热水管中。 图5示出根据本发明加热器面板的另一实例。
在上述的实例中，热水管本身设有加热元件。然而，在此实例中，加 热元件与热水管单独构成。更具体地，面板20包括基材22、容纳在基材22 中的热水管21、紧固在基材22的上表面之上的片状加热元件24、和另外设 置在片状金属元件24之上的热均匀化板23。
热水管21与平常用于热水空间加热系统中的热水管相似，并且被容纳 在形成在基材22中的槽中。片状加热元件24不限于特定结构，而是从耐久
性的观点考虑优选使用使用碳化纤维作为发热电阻器的片状加热元件。另 外，作为使用碳化纤维作为发热电阻器的片状加热元件24的结果，将加热 热水管21中的热水，此外，还可要求通过远红外线加热房间的效果。片状 加热元件24的厚度优选是2mm或更少，并且更具体而言，是0.8mm或更少。 上述片状加热材料24的实例包括诸如日本专利公开公报No.207191/96公 开的纤维加固树脂模成型，其通过连接传导纤维和网状结构两端的电极而
准备，该网状结构通过连接非传导纤维和传导纤维的交叉点而形成，并然 后将结构嵌入树脂中或在结构上使纤维加固预浸料坯片沉积。
对于基材22和热均匀化板23，可以使用与上述元件相似的元件，所以 忽略其说明。
在本实施例中说明了片状加热元件24设置在加热器面板20的上表面 上的实例。然而，片状加热元件24可紧固到基材22的下表面，或可嵌入到 基材22中。另外，甚至在面板20上的加热元件不限于片状加热元件24，并 且还可以使用诸如通过电流施加产生热的金属板或加热缆线等不同种类 的元件。
以下，将说明使用根据本发明的组合式加热器的空间加热系统。
图6是根据本发明的空间加热系统的实例的示意图。图l中示出的空间 加热系统包括通过加热水生产热水的热源装置IOI、存储通过热源装置IOI 生产的热水的热水存储单元102、组合式加热器单元103、和控制这些元件 的控制器104。热源装置101和热水存储单元102安装在建筑的外部，并且 组合式加热器单元103安装在建筑内部。此外，除了组合式加热器单元103， 诸如厨房单元105和浴盆106的热水供给设备和诸如空调107和灯108的电 气产品安装在建筑内部。
对于热源装置IOI，例如，可使用诸如燃料电池或气体发动机等发电 单元，或使用热泵。
当发电单元用作热源装置101时，煤气用作发电的燃料，并且获得的 电供给至诸如空调107和灯108的电气设备，并供给至控制器104。利用通 过发电产成的热生产热水，并且生产的热水存储在热水存储单元102中。 当发电单元不操作时，从电力公司供给的电被供给到电气设备。
同时，当热泵用作热源装置101时，通过从电力公司供给的电操作热 泵，并且通过空气中的热生产热水。生产的热水存储在热水存储单元102 中。
热水存储单元102通过热水管连接到诸如厨房单元105和浴盆106的热 水供给设备，以及组合式加热器单元103。存储在热水存储单元102中的热 水根据需要用于诸如厨房单元105和浴盆106的热水供给设备中，并还供给 到组合式加热器单元103。供给到组合式加热器单元103的热水通过组合式
加热器单元103中的热水管道，然后通过返回热水管返回到热水存储单元 102。
组合式加热器单元103包括组合式加热器，热水管和加热元件组合在 其中，诸如图l中示出的加热器l，图2A中示出的面板和图5中示出的面板、 并在本实施例中被构成地板加热面板的面板20。并且，为根据组合式加热 器安装的面积或区域的表面结构而进行安装，组合式加热器与其他组合加 热器任意组合。为操作加热元件，用从电力公司供给的、或通过发电单元 得到的电供给组合式加热器单元103。在图6中，电路通过长短交替虚线表 示，并且通过虚线表示水路，以及通过粗实线表示热水路。
热水存储单元102包括存储热水的水箱、从水箱抽出热水的泵、和测 量水箱中热水温度的温度传感器。在空间加热系统的操作期间，通过温度 传感器测量的热水的温度作为电信号发送到控制器104，并且控制器基于 测量的温度控制泵的操作和到组合式加热器单元103的电流的施加。
然后，将说明上述空间加热系统的操作。
尽管空间加热系统要将生产的热水用于热水供给和空间加热，将忽略 供给热水的操作的说明因为其与传统热水空间加热系统中的热水供给相 似，并且将说明空间加热的操作。
在空间加热期间，操作组合式加热器单元103。在组合式加热器单元 103的操作期间，使热水在热水存储单元102中的水箱和组合式加热器单元 103之间循环。在这段时间中，不生产额外的热水，除非使用水箱中的热 水。因此，水箱中的热水的温度随时间推移而变低。
热水存储单元102中的热水的温度通过温度传感器实时或以一定间隔 进行测量，并且将结果发送至控制器104。在控制器104中设定用于控制电 流施加的温度，其用作控制到组合式加热器单元103的电流施加的基础。 如果测量温度不低于用于控制电流施加的温度，则不再对组合式加热单元 103中加热元件施加电流，并只利用热水循环控制空间加热。通常，通过 热源装置101生产的热水的温度是60。C一8(TC。在这些情况下，用于控制 电流施加的温度是例如5(TC。同时，如果水箱中的热水的温度低于用于控 制电流施加的温度，则对组合式加热器103中的加热元件施加电流，并且 利用通过电流施加产生的热控制组合式加热器单元103中的热水的加热和 空间加热。组合式加热器单元103中加热的热水返回到热水存储单元102 中水箱，提高了水箱中热水的温度。
作为执行上述控制的结果，热水存储单元102中热水的温度保持基本 不变而与是否使用热水供给无关。因此，不需要对热水存储单元102中的 热水进行传统的再加热。在该实例中，与传统技术相似，能量被消耗用于 加热温度变低的热水。然而，与传统技术不同的是，不加热热水存储单元 102中的热水，取而代之，加热组合式加热器单元103中的热水。这使得用
于加热热水的大部分能量可以用于空间加热，并因此，可以获得高效空间 加热系统。在传统的热水空间加热系统中，据说用于加热热水存储单元102
中的热水的大约50%的能量在热水引入到建筑之前损失。然而，此空间加
热系统很难导致这样的损失。
另外，由于热水存储单元102中热水的温度保持基本不变，作为由于 空间加热出现的温度降低的结果，不需要过度增加热水存储单元102的水 箱容量。可根据发电容量或热源装置101的加热能力判定最适宜的水箱容 量，由此可以降低水箱容量。水箱占据了热水存储单元102大部分尺寸， 并因此，热水存储单元102通过降低水箱容量而减小尺寸。
此外，尽管用于控制电流施加的温度在上述的实例中是常量，用于空 间加热所需要的热水的温度可以根据热负载而变化。
例如，如果热负载低，在一些情况下不需要通过电流施加的加热，因 为即使温度较低，仍可使用热水进行空间加热，所以不需要电流施加进行 加热。
同时，如果加热负载高，还可以使用热水作为热水供给。在该情况下， 即使热水的温度较高也会减少热水存储单元102中水箱中的热水。因此，
不能通过热水控制良好的空间加热。在这些情况下，优选通过到组合式加 热器103电流施加控制空间加热。并且，当热源装置101是热泵时，用于生 产热水的性能系数(COP)趋向于随空气温度变低而变低。因此，还要考 虑管的热损失，在一些情况下，最有效的是通过组合式加热器单元103中 的加热单元直接加热水。并且，当热源装置101是发电单元时，比较燃料 花费与电力公司的电费的结果，会出现电费少于燃料费的情况。在那些情 况下，通过电流施加到组合式加热器单元103中的加热元件控制空间加热
将会更有效。
因此，优选根据热负载改变用于控制电流施加的温度。通常，热负载 取决于空气温度，并且由于空气温度较高，热负载较低，反之由于空气温 度较低，热负载会较高。因此，空间加热器系统可进一步包括测量空气温
度的空气温度传感器(未显示)；和控制器104，控制器104适用于根据通
过空气温度传感器测量的空气温度的结果和通过在水箱中测量的温度传 感器测量水温的结果控制到组合式加热器单元103的电流的施加。
例如，可通过考虑下述的热负载(空气温度)而控制用于控制电流施 加的温度。首先，控制器104预先设有用于控制电流施加的温度的表格， 该表格利用空气温度作为参数。在该表格中，空气温度被划分为温度级别， 例如，在一3(TC至+ 50。C的范围中每5'C是一个级别，并且根据每一个级 别设定用于控制电流施加的温度。用于电流施加的温度通常设定为随温度 变高而变低。当通过空气温度传感器测量的结果作为电信号被发送到控制 器104时，控制器104根据接收的空气温度数据的表格中的等级判定用于控 制电流施加的温度。因此，控制器104以与上述相似的方式、基于设定的 用于控制电流施加的温度控制到组合式加热器单元103的电流施加。如果
由于温度变化改变级别，控制器基于根据更新的级别设定的用于控制电流 施加的温度控制到组合式加热器单元103的电流施加。
如上所述，通过根据热负载改变用于控制电流施加的温度，可以更有 效地加热。在该实施例中，用于控制电流施加的温度通过控制器104根据 空气温度自动改变，然而也可通过用户手动改变。
权利要求
1.一种组合式加热器包括热水管，所述热水管使热水能够通过其流动；以及加热元件，所述加热元件被固定成与所述热水管的外圆周表面或内圆周表面接触，所述加热单元通过施加电流而产生热。
2. 根据权利要求l所述的组合式加热器，其中所述加热元件是与所述 热水管同轴设置的金属管。
3. 根据权利要求l所述的组合式加热器，其中所述加热元件是加热缆 线，所述加热缆线螺旋地设置在所述热水管的外圆周表面上或所述热水管 的内圆周表面上，或所述热水管的管壁中。
4. 根据权利要求l所述的组合式加热器，进一步包括板形基材，所述板形基材具有形成在其上表面上的槽，所述基材在所述槽中容纳所述热水管；以及热均匀化材料，所述热均匀化材料设置在所述基材的上表面之上。
5. —种组合式加热器包括热水管，所述热水管用于使热水通过其流动；板形基材，所述板形基材具有形成在其上表面上的槽，所述基材在所 述槽中容纳所述热水管；加热元件，所述加热元件固定至所述基材的上表面、所述基材的下表 面、或所述基材的内部，所述加热元件通过施加电流产生热；以及热均匀化材料，所述热均匀化材料设置在所述基材的上表面之上。
6. 根据权利要求5所述的组合式加热器，其中所述加热元件是片状加热元件。
7. —种空间加热系统包括 根据权利要求l的组合式加热器； 热源设置，所述热源通过加热水而产生热水；热水存储单元，所述热水存储单元存储热水，所述热水通过所述热源 装置产生；热水管，所述热水管用于使所述热水存储单元中的热水在所述组合式加热器和所述热水存储单元之间循环；以及控制器，所述控制器控制所述组合式加热器中的所述加热元件的操作。
8. 根据权利要求7所述的空间加热系统，其中所述热水存储单元进一步包括存储热水的水箱和测量所述水箱中的 热水的温度的温度传感器；以及当测量的温度低于用于控制电流施加的预定温度时，所述控制器施加 电流到所述加热元件，并且当测量的温度不低于用于控制电流施加的温度 时，停止对所述加热器的电流施加。
9. 根据权利要求8所述的空间加热系统，其中所述用于控制电流施加 的温度是变化的。
10. 根据权利要求9所述的空间加热系统，进一步包括测量空气温度 的空气温度传感器，其中所述控制器基于通过空气温度传感器测量的空气 温度改变用于控制电流施加的温度。
11. 根据权利要求7所述的空间加热系统，其中所述热源装置是发电 单元。
12. 根据权利要求7所述的空间加热系统，其中所述热源装置是热泵。
13. —种加热系统包括根据权利要求5的组合式加热器；热源装置，所述热源装置通过加热水而产生热水；热水存储单元，所述热水存储单元存储通过所述热源装置产生的热水；热水管，所述热水管用于使所述热水存储单元中的热水在所述组合式 加热器和所述热水存储单元之间循环；以及控制器，所述控制器控制所述组合式加热器中的所述加热元件的操作。
14. 根据权利要求13所述的空间加热系统，其中 所述热水存储单元进一步包括存储热水的水箱，和测量所述水箱中的热水温度的温度传感器；以及当测量的温度低于用于控制电流施加的预定温度时，所述控制器施加 电流到所述加热元件，并且当测量的温度不低于用于控制电流施加的温度 时，停止对所述加热元件的电流施加。
15. 根据权利要求14所述的空间加热系统，其中用于控制电流施加的 温度是变化的。
16. 根据权利要求15所述的空间加热系统，进一步包括测量空气温度 的空气温度传感器，其中所述控制器基于所述空气温度传感器测量的空气 温度来改变用于控制电流施加的温度。
17. 根据权利要求13所述的空间加热系统，其中所述热源装置是发电单元。
18. 根据权利要求13所述的空间加热系统，其中所述热源装置是热泵。
全文摘要
本发明的一个目的是提供一种高可靠性的组合式加热器。加热器(1)包括允许热水通过其流动的热水管(1a)，和与热水管(1a)同轴并与热水管的内圆周表面接触的金属管(1b)。
文档编号F24D13/04GK101189477SQ20068001943
公开日2008年5月28日 申请日期2006年5月22日 优先权日2005年5月31日
发明者后藤忠之, 堀孝二, 小岛章义, 河野岳史, 神内武司 申请人:新日本石油株式会社