燃燒生物質燃料的灶連炕采暖及熱水系統及其使用方法與流程

本發明涉及農村采暖及熱水生產技術領域，尤其涉及一種燃燒生物質燃料的采暖及熱水系統及其使用方法。

背景技術：

第六次全國人口普查結果顯示，我國一半以上的人口居住在農村。我國農村普遍缺少集中供暖設施，同時農村在收割莊稼之后又會產生大量的生物質燃料（如秸桿），許多農戶在做飯時燃燒生物質燃料。農戶使用的廚灶對生物質燃料的熱能利用率普遍較低，燃料燃燒不充分導致產生較多的煙塵污染。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種燃燒生物質燃料的灶連炕采暖及熱水系統，既可以在冬季滿足炕洞和其他房間的采暖需要，又能夠在夏季滿足加熱洗浴用水的需要，且無須在廚灶與炕灶之間設置隔離兩者的閥門，即可使廚灶與炕灶中處于燃燒工作狀態的灶與散熱器之間形成熱水循環，并且不會加熱未燃燒的灶。

為實現上述目的，本發明的燃燒生物質燃料的灶連炕采暖及熱水系統包括膨脹水箱、廚灶、炕灶、用于房間采暖的散熱器、用于炕洞采暖的拱形水夾套和淋浴裝置；膨脹水箱位于系統中最高處；

廚灶包括作為爐壁的廚灶水夾套，廚灶水夾套位于建筑外墻外部并與建筑外墻相鄰；廚灶水夾套中部設有用于支撐生物質燃料燃燒的第一爐排，第一爐排上方的廚灶水夾套向下連通有分隔水夾套，分隔水夾套將廚灶水夾套的內部空間分隔為燒飯爐膛和淋浴爐膛，燒飯爐膛的頂部具有用于架設炊具的開口，第一爐排下方的地面上設有第一落灰槽；廚灶水夾套頂部間隔設有第一出水口和淋浴出水口，第一出水口與散熱器進水管相連接；鄰近第一出水口的散熱器進水管向上連接有排氣水管，排氣水管與膨脹水箱的頂部相連接；廚灶水夾套底部間隔設有第一回水口和淋浴回水口；

炕灶包括作為爐壁的所述拱形水夾套，拱形水夾套安裝于炕洞內并圍成炕灶爐膛，拱形水夾套的外端位于建筑外墻外部；拱形水夾套下方的地面上設有第二落灰槽，第二落灰槽上方的拱形水夾套內設有用于支撐生物質燃料燃燒的第二爐排；拱形水夾套底部設有第二回水口，第二回水口與第一回水口之間通過廚炕連通管相連接，廚炕連通管通過水箱下連接管與膨脹水箱的底部相連通；拱形水夾套頂部設有第二出水口，第二出水口與散熱器進水管相連接，散熱器進水管與散熱器相連接，散熱器連接有散熱器回水管，散熱器回水管與廚炕連通管相連接；鄰近散熱器的散熱器進水管上設有散熱循環泵，

淋浴裝置包括熱水儲水箱，熱水儲水箱底部連接有淋浴進水管和淋浴回水管，淋浴進水管與廚灶水夾套頂部的淋浴出水口相連接，淋浴進水管上設有淋浴循環泵；淋浴回水管的頂部連接有花灑連接管，花灑連接管連接有花灑噴頭，淋浴回水管的底端與廚灶水夾套底部的淋浴回水口相連接。

拱形水夾套的左右側壁底部之間通過連接管相連通。

所述散熱器進水管上設有散熱進水閥門，散熱器回水管上設有散熱回水閥門，所述廚炕連通管向下連接有采暖排水管，采暖排水管上設有采暖排水閥門，所述淋浴回水管連接有淋浴排水管，淋浴排水管上設有淋浴排水閥門，淋浴進水管上設有淋浴進水閥門，淋浴回水管上設有淋浴回水閥門；膨脹水箱頂部連接有上水管，上水管用于連接外置的供水裝置并為膨脹水箱供水。

農戶建筑中每個房間設有至少一個所述散熱器，各散熱器之間并聯連接。

本發明還公開了上述燃燒生物質燃料的灶連炕采暖及熱水系統的使用方法，包括夏季使用方法和冬季使用方法；

夏季使用方法按以下步驟進行：

首先使淋浴排水閥門、采暖排水閥門、散熱進水閥門和散熱回水閥門處于關閉狀態，使淋浴回水閥門和淋浴進水閥門處于打開狀態，通過膨脹水箱向系統中注滿水；

然后將生物質燃料放入淋浴爐膛中進行燃燒，燃燒產生的熱量加熱分隔水夾套和廚灶水夾套內的水；打開淋浴循環泵，使分隔水夾套和廚灶水夾套內的熱水注入熱水儲水箱，熱水沿廚灶水夾套頂部——淋浴出水口——淋浴進水管——淋浴回水管——淋浴回水口——廚灶水夾套底部的方向進行循環流動；

最后使用者感覺水溫合適時打開花灑噴頭進行淋浴，淋浴過程中位于系統最高處的膨脹水箱向系統中進行自動補水；淋浴結束后關閉花灑噴頭，淋浴爐膛處的燃料在燃燒完全后自然熄滅；

多次使用后，第一落灰槽內的爐灰積滿時將第一落灰槽內的爐灰手動清出；

冬季使用方法按以下步驟進行：

首先使淋浴排水閥門、采暖排水閥門、淋浴回水閥門和淋浴進水閥門處于關閉狀態，使散熱進水閥門和散熱回水閥門處于打開狀態，通過膨脹水箱向系統中注滿水；

然后在燒飯時，將生物質燃料放入燒飯爐膛中進行燃燒，燒飯時生物質燃燒產生的熱量大部分向上加熱炊具，作為爐壁的廚灶水夾套燃燒時傳遞給爐壁的熱量，將廚灶水夾套內的水加熱；打開散熱循環泵，使廚灶水夾套內的熱水沿廚灶水夾套頂部——第一出水口——散熱器進水管——散熱器——散熱器回水管——廚炕連通管——第一回水口——廚灶水夾套底部的方向進行循環流動，使散熱器加熱散熱器所在房間的空氣；

當燒飯時廚灶水夾套所吸收的熱量不足以使散熱器將房間內的氣溫加熱至人體感覺舒適的溫度范圍時，或者不需要燒飯時，保持散熱循環泵處于開啟狀態，向炕灶爐膛處的第二爐排上添加生物質燃料，使生物質燃料在第二爐排上燃燒并加熱拱形水夾套；拱形水夾套內的熱水沿拱形水夾套頂部——第二出水口——散熱器進水管——散熱器——散熱器回水管——廚炕連通管——第二回水口——拱形水夾套底部的方向進行循環流動，在加熱炕洞的同時使散熱器加熱散熱器所在房間的空氣；

多次使用后，第一落灰槽內和第二落灰槽的爐灰積滿時將爐灰手動清出。

夏季結束之后，打開淋浴排水閥門，排空系統中的水；冬季結束之后，打開采暖排水閥門，排空系統中的水。

本發明具有如下的優點：

本發明具有節能環保的技術優勢，最大限度的利用農村取之不盡的秸稈等生物質燃料，夏季洗澡沖涼，不用昂貴的電能，炕灶和散熱器等不參與運行，直接利用淋浴爐膛方便地燒熱水進行淋浴。冬季運行時，可以根據熱負荷的大小以及是否需要燒飯，靈活決定廚灶和炕灶的使用。

本發明的熱力系統，結構簡單便于安裝和使用，將炕灶和廚灶余熱回收的熱水，通過管道并聯后，經循環泵串聯至室內散熱器，這種特殊的串并聯熱力系統，即保證炕灶和廚灶能夠單獨使用，又通過循環泵旋轉造成進出口壓力差，將熱水自灶內抽出至室內散熱器，在流經回水管路循環起來，且使用時保證供熱水不會加熱未投入使用的灶。

對于暖通領域的普通技術人員來講，在設計時會本能地在系統中設置多個閥門，以便能夠隔離炕灶和廚灶，從而保證炕灶和廚灶都能夠單獨投入使用，且使用時不會加熱未投入使用的灶。發明人偶然發現即使不使用閥門隔離廚灶和炕灶，兩者在單獨使用時也基本不會向對方傳遞熱量。后經仔細研究，發明人認為不設置閥門隔離廚灶和炕灶、廚灶和炕灶還能夠單獨運行基本不會向對方傳遞熱量的原因可能有：①沒有投入使用的灶處系統中的水溫較低，溫度較低的水密度較大，散熱循環泵產生的負壓自然先將密度較低的熱水抽吸過去。②水夾套受熱時，其內自然形成冷水向下熱水向上的水流，水流的方向與散熱循環泵對水的抽吸方向相同，因而熱水相對冷水具有較低的流阻，使受熱的水夾套對未受熱的水夾套產生短路作用（并聯的兩個水夾套，流阻低的水夾套對流阻高的水夾套產生短路作用）。由于本發明中不再設置用于隔離廚灶和炕灶以防能量浪費的閥門，因此簡化了結構、降低了成本并且更易于安裝使用。

當然，在淋浴熱水系統運行時，熱水經循環泵進入淋浴儲水箱，循環泵工作時壓力差的抽吸作用，保證了熱水沿管路進入淋浴水箱，系統這樣設置，也為免除管路中安裝多個閥門隔離來隔離廚灶和炕灶水套內的熱水管路提供了基礎。

本發明中，炕灶和廚灶爐膛中部均針對燃燒生物質燃料，設計安裝了爐排，這一方面考慮生物質燃料燃燒效率較低，爐排的安裝，使爐膛通風更加充分，保證生物質燃燒時能夠得到充分的氧氣供應，大大提高生物質燃料燃燒效率，另一方面爐灰落入落灰槽中，能夠防止爐灰在爐排下方堆積后影響爐膛通風，保證生物質燃燒時能夠得到充分的氧氣供應，生物質燃料燃燒得更加充分，產生的pm顆粒物等煙氣污染更少。

本發明在燒飯的同時利用余熱通過散熱器加熱房間空氣，提高了熱量利用率。本發明還可以單獨燒炕并且利用燒炕的余熱加熱散熱器，可以利用廚灶和炕灶同時加熱散熱器，提高了供暖的可靠性。在夏季，可以利用本發明方便地供應淋浴用熱水。

本發明的淋浴系統夏季運行時，考慮農民夏季一般不采用爐灶大鍋燒飯，且淋浴也與燒飯不在同一時間點進行，因此在廚灶內設立分隔水夾套，使用淋浴灶膛燃燒生物質燃料，保證了不加熱大鍋爐灶，熱量全部加熱淋浴灶膛四壁水套，使淋浴熱水能迅速加熱。

總之，本發明結構簡單，便于安裝和使用，使用方法較為簡便，冬季使用過程中無須切換閥門即可靈活使用廚灶和炕灶，熱量利用率較高且燃料燃燒更充分，煙氣污染更少，能夠保障冬季采暖需求和夏季淋浴需求。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的燃燒生物質燃料的灶連炕采暖及熱水系統包括膨脹水箱5、廚灶、炕灶、用于房間采暖的散熱器7、用于炕洞采暖的拱形水夾套9和淋浴裝置；膨脹水箱5位于系統中最高處；

廚灶包括作為爐壁的廚灶水夾套1，廚灶水夾套1位于建筑外墻外部并與建筑外墻相鄰；廚灶水夾套1中部設有用于支撐并架空生物質燃料燃燒的第一爐排16，第一爐排16上方的廚灶水夾套1向下連通有分隔水夾套71，分隔水夾套71將廚灶水夾套1的內部空間分隔為燒飯爐膛21和淋浴爐膛20，燒飯爐膛21的頂部具有用于架設炊具2（如大鍋）的開口，第一爐排16下方的地面上設有第一落灰槽15；廚灶水夾套1頂部間隔設有第一出水口3和淋浴出水口22，第一出水口3與散熱器進水管72相連接；鄰近第一出水口3的散熱器進水管72向上連接有排氣水管29，排氣水管29與膨脹水箱5的頂部相連接；廚灶水夾套1底部間隔設有第一回水口14和淋浴回水口73；

炕灶包括作為爐壁的所述拱形水夾套9，拱形水夾套9安裝于炕洞內并圍成燃燒生物質燃料的炕灶爐膛74，拱形水夾套9的軸向方向的外端位于建筑外墻外部（添加燃料、觀察燃燒情況均在建筑外墻外部完成）；拱形水夾套9下方的地面上設有第二落灰槽12，第二落灰槽12上方的拱形水夾套9內于中部位置同樣設有用于支撐生物質燃料燃燒的第二爐排11；拱形水夾套9底部設有第二回水口13，第二回水口13與第一回水口14之間通過廚炕連通管75相連接，廚炕連通管75通過水箱下連接管76與膨脹水箱5的底部相連通；拱形水夾套9頂部設有第二出水口8，第二出水口8與散熱器進水管72相連接，散熱器進水管72與散熱器7相連接，散熱器7連接有散熱器回水管77，散熱器回水管77與廚炕連通管75相連接；鄰近散熱器7的散熱器進水管72上設有散熱循環泵6。拱形水夾套9和廚灶水夾套1之間形成并聯連接的結構，兩者并聯后再與散熱器7串聯連接。

淋浴裝置包括熱水儲水箱18，熱水儲水箱18底部連接有淋浴進水管78和淋浴回水管79，淋浴進水管78與廚灶水夾套1頂部的淋浴出水口22相連接，淋浴進水管78上設有淋浴循環泵19；淋浴回水管79的頂部連接有花灑連接管80，花灑連接管80連接有花灑噴頭17，淋浴回水管79的底端與廚灶水夾套1底部的淋浴回水口73相連接。

所述第一爐排16下方的地面上設有第一落灰槽15，所述第二爐排11下方的地面上設有第二落灰槽12，生物質燃料燃燒時產生的爐灰能夠落在第一落灰槽15或第二落灰槽12內，保證在一次使用過程中不會在爐排下方堆積過多的爐灰，確保爐膛內部通風良好，為生物質燃料充分燃燒創造良好條件。

拱形水夾套9的左右側壁底部之間通過連接管10相連通，便于拱形水夾套9的左右側壁底部同時進水。

所述散熱器進水管72上設有散熱進水閥門28，散熱器回水管77上設有散熱回水閥門27，所述廚炕連通管75向下連接有采暖排水管81，采暖排水管81上設有采暖排水閥門26，所述淋浴回水管79連接有淋浴排水管82，淋浴排水管82上設有淋浴排水閥門25，淋浴進水管78上設有淋浴進水閥門23，淋浴回水管79上設有淋浴回水閥門24；膨脹水箱5頂部連接有上水管4，上水管4用于連接外置的供水裝置并為膨脹水箱5供水。

各處閥門均采用球閥，成本低易安裝。

農戶建筑中，在每個具有采暖需求的房間中設有至少一個所述散熱器7，各散熱器7之間并聯連接。

附圖僅為結構示意圖，未按實際比例進行繪制。本發明中，各爐膛均連接用于排煙的煙囪。

本發明還公開了上述燃燒生物質燃料的灶連炕采暖及熱水系統的使用方法，包括夏季使用方法和冬季使用方法；

夏季使用方法按以下步驟進行：

首先使淋浴排水閥門25、采暖排水閥門26、散熱進水閥門28和散熱回水閥門27處于關閉狀態，使淋浴回水閥門24和淋浴進水閥門23處于打開狀態，通過膨脹水箱5向系統中注滿水；

然后將生物質燃料放入淋浴爐膛20中進行燃燒，燃燒產生的熱量加熱分隔水夾套71和廚灶水夾套1內的水；打開淋浴循環泵19，使分隔水夾套71和廚灶水夾套1內的熱水注入熱水儲水箱18，熱水沿廚灶水夾套1頂部——淋浴出水口22——淋浴進水管78——淋浴回水管79——淋浴回水口73——廚灶水夾套1底部的方向進行循環流動；

最后使用者感覺水溫合適時打開花灑噴頭17進行淋浴，淋浴過程中位于系統最高處的膨脹水箱5依靠重力作用向系統中進行自動補水；淋浴結束后關閉花灑噴頭17，淋浴爐膛20處的燃料在燃燒完全后自然熄滅；

多次使用后，第一落灰槽15內的爐灰積滿時將第一落灰槽15內的爐灰手動清出；

冬季使用方法按以下步驟進行：

首先使淋浴排水閥門25、采暖排水閥門26、淋浴回水閥門24和淋浴進水閥門23處于關閉狀態，使散熱進水閥門28和散熱回水閥門27處于打開狀態，通過膨脹水箱5向系統中注滿水；

然后在燒飯時，將生物質燃料放入燒飯爐膛21中進行燃燒，燒飯時生物質燃燒產生的熱量大部分向上加熱炊具2（如大鍋），作為爐壁的廚灶水夾套1燃燒時傳遞給爐壁的熱量，將廚灶水夾套1內的水加熱；打開散熱循環泵6，使廚灶水夾套1內的熱水沿廚灶水夾套1頂部——第一出水口3——散熱器進水管72——散熱器7——散熱器回水管77——廚炕連通管75——第一回水口14——廚灶水夾套1底部的方向進行循環流動，使散熱器7加熱散熱器7所在房間的空氣；

當燒飯時廚灶水夾套1所吸收的熱量不足以使散熱器7將房間內的氣溫加熱至人體感覺舒適的溫度范圍時，或者不需要燒飯時，保持散熱循環泵6處于開啟狀態，向炕灶爐膛74處的第二爐排11上添加生物質燃料，使生物質燃料在第二爐排11上燃燒并加熱拱形水夾套9；拱形水夾套9內的熱水沿拱形水夾套9頂部——第二出水口8——散熱器進水管72——散熱器7——散熱器回水管77——廚炕連通管75——第二回水口13——拱形水夾套9底部的方向進行循環流動，在加熱炕洞的同時使散熱器7加熱散熱器7所在房間的空氣；

多次使用后，第一落灰槽15內和第二落灰槽12的爐灰積滿時將爐灰手動清出。

夏季結束之后，打開淋浴排水閥門25，排空系統中的水；冬季結束之后，打開采暖排水閥門26，排空系統中的水。

使用中，如果系統中的水出現沸騰現象，則排氣水管29向膨脹水箱5排氣并伴有響聲，此時應立即停止燒火。散熱器7需要維修時，先關閉散熱進水閥門28和散熱回水閥門27，然后就可以對散熱器7進行維修。