[发明专利]一种利用电压调节的碳纤维发热线电地暖系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及供暖设备领域，具体的说，涉及一种电地暖系统及方法，该供暖系统是采用碳纤维发热线为发热元件，利用电压调节的智能限温碳纤维发热线电地暖系统。该供暖系统适用于新建和既有建筑改造的住宅，特别适用于非连续性采暖需求的建筑以及非采暖地区的建筑。

背景技术

现在近年来，随着我国城镇集中供热大力鼓励和发展，供热面积不断增加。集中供暖在推广和实施的同时，以燃煤为主的采暖锅炉排放的大量粉尘、二氧化硫等污染物也正日益威胁着人们的健康。而且，集中供暖过程中管网水力失调现象的出现，在很大程度上会降低供热管网的输送效率，产生供暖冷热不均等各种不良效果。因此，多能源耦合高效清洁供暖技术越来越受到关注。以碳纤维发热线作为发热体的远红外电供暖系统，以电力为能源，具有分布式、能源互补的特征,可基于气象条件及用户需求在时间和空间两个维度上进行负荷调节。但是在运行时，空间维度的负荷调节存在很多问题，主要包括：碳纤维发热线电地暖是以单组供暖元件为单位进行铺设。每组供暖单元包括发热元件碳纤维发热线与T型接头。在与温控器接线时，铺设人员汇总几个T型接头与温控器进行连接。温控器控制多组碳纤维发热线的通断，不能对某组碳纤维发热线的通断进行控制从而实现区域精确供热。当有局部供暖需求时，温控器控制的多组碳纤维发热线均会接通。这会出现不需供暖的区域也进行供热的现象，导致额外增加耗电量。但是需要供暖的区域可能由于没有打开相应温控器开关，导致供暖效果不佳，因此用户的热舒适性会受到影响。

目前，针对碳纤维电供暖系统的控制方式，徐飞等在专利CN105509131A提出一种碳纤维地暖系统。该系统的温控器与供电用的电源相连，通过通断电源进行温度控制；刘海生等在专利CN205860187U中阐述了一种复合太阳能远红外碳纤维智能电热供暖系统。该系统通过智能温度控制器，实现智能电热供暖系统与电系统的通断连接，达到温度智能控制；黄大荣等在专利CN102425818A中介绍了一种智能薄膜型自限温电地暖系统。该系统利用温控器采集的信号来调整碳纤维地暖的供热板块的运行与关闭，从而实现温度智能控制；孔小彬在专利CN204460451U构建了一种安全节能的碳纤维电地暖温度控制系统。该系统的电源引线与温控开关相连，实现室内温度的智能控制；杨冬至在专利CN104359144A和CN104359143A中均提出利用碳晶发热胶片进行发热的供热系统。这两种系统通过利用弹性温控系统与温度探头相连获得的温度信息，指导电源的自动通断，实现智能控温；谭广富在专利CN105890022A中提供了一种蓄能碳纤维电供暖系统。该供暖系统包括绝热层、碳纤维发热体、蓄能体、恒温控制体以及匀热保护层，碳纤维发热体与蓄能体连接,蓄能体与储能热源连接，其中恒温控制体与蓄能体连接，并且恒温控制体对该系统的供热进行控制；专利CN205481274U是利用温度传感模块的信息，指导温控开关的开合实现智能控温。

就目前的成果来看，很多专利提出的温度控制方式是发热元件的通断调节，但是，均没有提到利用电压调节控制温度的方式。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种利用电压调节的碳纤维发热线电地暖系统及方法，本发明通过电压调节的方式实现碳纤维发热线的温控调节，利用碳纤维发热线温度与通电电压关系式，实现利用电压对室内供热的智能调控，满足非连续性采暖的建筑以及非采暖地区的供热需求，从而改善供暖舒适性。本系统基于人机交互单元和自动调压执行装置等控制模块可以很方便的应用于新建和既有建筑改造的住宅。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用电压调节的碳纤维发热线电地暖系统，包括电热单元、自动调压温度控制单元和人机交互单元，所述电热单元由碳纤维发热线构成，所述自动调压温度控制单元和人机交互单元使用同一通信协议以实现相互信号传输；所述人机交互单元由设置模块、信号处理模块、显示模块和输出模块组成，人机交互单元实现用户初始值的设定、室内温度的显示和设置、温度信号转化为电压信号的处理及电压信号的输出功能；

所述自动调压温度控制单元由温度采集模块、电位计、电压放大器、自动调压执行装置和调压器组成；自动调压温度控制单元通过单片机技术，以完成实际温度的采集、实际温度和设置温度的对比及信号转换功能；

所述自动调压执行装置包括：数据模块CPU、碳纤维发热线组通断集成控制模块和执行机构；所述碳纤维发热线组通断集成控制模块用于控制单组碳纤维发热线的通断，所述执行机构用于驱动调压器进行调压。