增强自循环动力的热水供暖系统 本发明涉及一种热水供暖系统，特别是涉及一种增强自循环动力的热水供暖系统。
现有的热水供暖系统有两种：一种是自循环热水供暖系统，由锅炉引出的热水通过供水管直接送至各散热器，之后，再通过回水管回流至锅炉，这种自循环热水供暖系统靠热水与冷水的重度差形成的自然循环动力使热水循环，该自循环热水供暖系统的供热水管不能下行布置于地下，而且供热范围较小；另一种是强制动力循环热水供暖系统，即采用动力循环泵将锅炉引出的热水通过热水管泵至各散热器，之后，再通过回水管回流至锅炉，这种热水供暖系统可适当扩大供暖范围，但由于采用动力循环泵，而使热水供暖系统自身的自循环动力不能发挥作用，这实际上是一种浪费。
本发明目的在于提供一种增强自循环动力的热水供暖系统，这种热水供暖系统增设水位循环水箱和气动循环水箱，可在不增加外来循环动力的情况下有效地增强供暖系统的自循环能力，循环流速快，而且供暖系统的管道布置不受限制，供水管可布置于地下，散热器布置也较自由，该系统在和动力循环泵配合使用时不影响系统本身自循环动力发挥，节省电能，且供热效率高。
本发明的实施方案如下：
本发明提供的增强自循环动力的热水供暖系统，包括锅炉、膨胀水箱、供、回水管、散热器，特征在于：在供暖系统的最上部安装水位循环水箱，该水位循环水箱为一箱体，中部竖直放置与箱体不相通的上端带有大气排气管的平衡管扩容水箱，平衡管扩容水箱将水位循环水箱隔成不相通的A、B两空腔(见图4)，A空腔靠锅炉的一侧安装与锅炉引出地供水管相通的热水入水管，靠散热器的一侧底部安装与散热器供水管相连通的出水管，周壁上带有共轭气孔的水位平衡管由平衡管扩容水箱的底部插入B空腔，其上端敞口，下端和供暖系统的总回水管路的回水管相连通，平衡管扩容水箱靠近热水入水管一侧的侧壁上设有与A空腔相连通的热水排气管。本发明提供的增强自循环动力的热水供暖系统在工作运行时，锅炉引出的热水由锅炉供水管经热水入水管通过水位循环水箱之后，再由出水管送至散热器，由于水位循环水箱中设有平衡管扩容水箱，平衡管扩容水箱中插入的水位平衡管底端与供暖系统的总回水管路的回水管连通，平衡管扩容水箱、水位平衡管中的水与水位循环水箱中的水不连通，它们通过热水排气孔使气空间连通，由于设有大气排气管此气空间与大气连通；在热负荷过高时水位循环水箱中产汽并通过热水排气管把水位循环水箱中产生的汽排出，由于水位平衡管中的水通常不参与循环，其中的水是系统运行前灌入的冷水，它的水温比散热器的水温低，水密度比散热器中的水密度大，因此它的水位在系统中是最低水位，(如把运行的热水供热循环断开，靠锅炉侧和靠散热器侧都有静止水位，此时靠锅炉侧的水位要高于靠散热器侧水位，如用连接在系统回水管的水位平衡管的水位与它们比较，水位平衡管的静止水位最低，因此它的温度最低)，这个低水位的存在使供暖系统的自循环势能增加，自循环势能增加会导致系统自循环动能的增强，从而导致供暖系统中的循环流速增加而提高供暖系统的供热效率，扩大供暖范围；当系统负荷变化时，其水位平衡管可使供暖系统流动约束减少而导致流动阻力减小。
另外，为减少和消除供水时产生的噪音，水位循环水箱的热水入水管可做成带有一排气孔的笛型热水入水管；为减少和消除排水时产生的噪音，可在水位循环水箱的A空腔靠散热器的一侧安装与B空腔相连通的U型口朝上的带排气孔的U型排气管。
为进一步增强供暖系统的自循环动力，本发明提供的增强自循环动力的热水供暖系统，还可在水位循环水箱的前置、锅炉的上部安装气动循环水箱，该气动循环水箱为一箱体，其内竖直放置与箱体不相通的气动平衡管，气动平衡管下端伸出气动循环水箱和供暖系统总回水管路的回水管相连通，上端位于气动循环水箱上端部的隔气室内，气动循环水箱一侧侧壁上安装有热水入水管，热水入水管和锅炉引出的供水管相连通，其底端设有出水管，出水管和水位循环水箱的热水入水管相连通；另外气动循环水箱的近锅炉侧还可设有密封排气器，密封排气器由一细管型浮筒及位于细管型浮筒上端且随细管型浮筒的上浮和下沉而控制关闭和开启的针型排气阀或盖式排气阀构成，细管型浮筒外围还可安装浮子导向筒。供暖系统工作运行时，锅炉中的热水，由锅炉供水管经气动循环水箱热水入水管，通过气动循环水箱后再由其出水管引出，送至水位循环水箱，气动循环水箱中有气空间，由锅炉来的热水在此进行汽、水分离，其气动平衡管的底端与总回水管路的回水管相连通，气动平衡管中的水与气动循环水箱中的水不相通，但它们的压力通过气空间相通，气动平衡管可把锅炉负荷增加而在气动循环水箱中产生的压力增加迅速传到回水管路中；当锅炉热负荷增加时，锅炉出口的压力增加，此压力同时向气动循环水箱的供水管和平衡管传递，由于气动平衡管与锅炉之间构成的小回路路径短，其压力传递比整个系统压力传递快，因此这小回路的流速响应也快(此作用对大循环系统是压力前馈作用)，这样气动平衡管与锅炉构成的小循环回路中的水先于整个循环回路加速，这对整个循环回路中水的加速过程起到前拉、后推的作用，这样流速响应压力的时间缩短近一半，减少了锅炉水加速时必须克服的惯性峰值，使锅炉快速达到能量平衡，锅炉内热水不易产生气化。
另外，气动循环水箱中设置密封排气器，当气动循环水箱升压时，水位降低，此时系统需降压，由于排气器细管型浮筒随水位降低而下降，导致密封排气器针型密封阀或盖式密封阀开启；气动循环水箱向大气排汽，降压，气动循环水箱由于气压降低水位升高，密封排气器细管型浮筒上升，又会导致针型密封阀或盖式密封阀关闭，而使水箱对大气密封。
水位循环水箱布置在供热系统的最上部，由气动循环水箱引出的出水管与其热水入水管相连，热水通过水位循环水箱后由出水管送入各散热器，在水位循环水箱中设有平衡管扩容水箱，水位平衡管插入平衡管扩容水箱，其底端与总回水管路的回水管连通。
综上所述，本发明提供的增强自循环动力的热水供热系统，由于增设水位循环水箱，或同时增设水位循环水箱和气动循环水箱，可在不增加外来动力的情况下，增加供暖系统的自循环动力，循环流速快，系统供暖热效率高，供暖系统的管道布置不受限制，供水管路可以布于地下，同时，散热器的摆放也较灵活；本发明的供暖系统也可和强制动力(动力循环泵)配合使用，可使供热系统的强制动力和自循环动力同时发挥作用，进一步扩大供暖系统的供热范围，节省电能，提高供热效率
下面结合附图、实施例进一步描述本发明。
附图1为本发明第一实施例结构示意图。
附图2为本发明第二实施例结构示意图。
附图3为本发明第三实施例结构示意图。
附图4为水位循环水箱结构示意图。
附图5为气动循环水箱结构示意图。
附图5.1为气动循环水箱一种结构示意图。
附图5.2为气动循环水箱另一种结构示意图。
其中：
锅炉1 气动循环水箱2 气动平衡管3
供水管6 水位循环水箱7 水位平衡管8
散热器9 回水管10 A空腔A
B空腔B 大气排气管71 平衡管扩容水箱72
热水排气管73 U型排气管74 水位计75
共轭气孔76 热水供水管77 出水管79
密封排气器20 针型密封阀21 细管型浮筒22
浮子导向筒23 出水管25 热水入水管26
隔气室29 盖式密封阀201
附图1为本发明第一实施例结构示意图，其散热器9为单层一组散热器，附图2为本发明第二实施例结构示意图，其散热器9为双层二组并联散热器，附图3为本发明第三实施例结构示意图，系统中同时设有水位循环水箱7和气动循环水箱2。由图知，本发明提供的增强自循环动力的热水供暖系统，包括锅炉1、膨胀水箱、供水管6、回水管10、散热器9，特征在于供暖系统的最上部安装水位循环水箱7，由图4可知，该水位循环水箱7为一箱体，其中部竖直放置与箱体不相通的上端带有大气排气管71的平衡管扩容水箱72，平衡管护容水箱72将水位循环水箱7隔成不相通的A、B两空腔，A空腔靠锅炉1的一侧安装与锅炉1引出的供水管6相通的热水入水管77，A空腔靠散热器9的一侧底部安装与散热器9供水管10相连通的出水管79，周壁上带有共轭气孔76的水位平衡管8由平衡管扩容水箱7的底部插入B空腔，水位平衡管8上端敞口，下端和供暖系统的总回水管路的回水管10相连通，平衡管扩容水箱7靠近热水入水管一侧的侧壁上设有与A空腔相通的热水排气管73。
为了减少和消除供、排水时产生的噪音，本发明的水位循环水箱7可将热水入水管做成周壁上带排气孔的笛型热水入水管，可在水位循环水箱的A空腔靠散热器的一侧安装与B空腔相连的U型口朝上通的带排气孔的U型排气管74。
由图3和图5知，本发明提供的增强自循环动力的热水供暖系统可在水位循环水箱7的前置、锅炉1的上部安装气动循环水箱2，该气动循环水箱2为一箱体，其内竖直放置与箱体不相通的气动平衡管3，气动平衡管3下端伸出气动循环水箱2和供暖系统总回水管路的回水管10相连通，上端位于气动循环水箱上端部的隔气室29内，气动循环水箱2的一侧侧壁上安装热水入水管26，热水入水管26与锅炉的供水管6相连通；气动循环水箱2的底端设有出水管25，出水管25与水位循环水箱7的热水入水管77相连通；为减少和消除供暖系统在供水时产生的噪音，热水入水管可做成带气孔的笛型热水入水管，气动循环水箱2靠近锅炉1的一侧内设有密封排气器20，密封排气器20由细管型浮筒22和位于细管型浮筒22上端，且随细管型浮筒22的上浮和下沉而控制关闭和开启的针型排气阀21或盖式排气阀201构成，细管型浮筒22外还可增设浮子导向筒23，由图5.1可知，气动循环水箱2所设的密封排气器20可以是杠杆式密封排气器，细管型浮筒21的上浮和下沉带动杠杆动作，从而控制盖式密封阀201关闭和开启，图5.2提供的气动循环水箱1的密封排气器20由细管型浮筒21上浮和下沉来控制针型密封阀22的关闭和开启。附图3提供了一种同时安装有水位循环水箱7和气动循环水箱2的增强自循环动力的热水供暖系统，该系统在工作运作时，锅炉1引出的热水通过气动循环水箱2后再由出水管引出经热水入水管77进入水位循环水箱7，在气动循环水箱2中有气空间，锅炉1耒的热水在此进行汽、水分离；气动循水箱2中插入的气动平衡管3的底端与回水管10连通，气动平衡管3中的水与气动循环水箱2中的水不相通，但它们的压力通过气空间相通，气动平衡管3把锅炉1负荷增加而在气动循环水箱2中产生的压力增加迅速传到回水管路中；当锅炉1热负荷增加时，锅炉出口的压力增加，此压力值同时向气动循环水箱2的热水入水管和气动平衡管传递，而气动平衡管3与锅炉1之间构成的小回路由于路径短，因此压力传递比整个系统压力传递快，因此这小回路的流速响应也快(此作用对大循环系统是压力前馈作用)，这样气动平衡管3与锅炉1构成的小循环回路中的水先于整个循环回路加速，对整个循环回路中的加速过程起到前拉，后推的作用，这样流速响应压力的时间缩短近一半，减少了锅炉水加速时必需克服的惯性力峰值，使锅炉快速达到能量平衡，锅炉内热水不易产生气化。水位循环水箱7和气动循环水箱2上还安装有水位计75。
气动循环水箱2中设有密封排气器20，细管型浮筒22和针型密封阀21或盖式密封阀201的作用是当气动循环水箱2升压时，水位降低，此时系统需降压，由于细管型浮筒22和针型密封阀21或盖式密封阀201随水位降低而下降，导致密封阀开启，气动循环水箱2向大气排汽，降压；气动循环水箱2由于气压降低水位升高，密封阀又使水箱对大气密封。
水位循环箱7设置在供暖系统的最上部，经气动循环水箱2引出的热水通过水位循环水箱7后由出水管送至散热器9，在水位循环水箱7中设有平衡管扩容水箱72，水位平衡管8插入平衡管扩容水箱72中，此水位平衡管8的底端与回水管10连通；平衡管扩容水箱72、水位平衡管8中的水与水位循环水箱7中的水不连通，它们通过热水排气管73使气空间连通，而且此气空间与大气连通；在热负荷过高时水位循环水箱7中产气并通过大气排气孔71把水位循环水箱7中产生的汽排出，由于水位平衡管8中的水通常不参与循环，其中的水是系统运行前灌入的冷水，它的水温比散热器侧的水温低，水密度比散热器中的水密度大，因此它的水位在系统中是最低水位(如把运行的热水供热循环断开，靠近锅炉侧和靠近散热器侧都有静止水位，此时靠近锅炉侧的水位要高于靠近散热器侧水位，如用连接在系统回水管路的水位平衡管8的水位与它们比较，水位平衡管8的静止水位最低，因为它的温度最低。)，由于这个低水位的存在使供暖系统的自循环势能增加，自循环势能增加会导致系统自循环动能增加，从而导致供暖系统中的循环流速增加，而提高供暖系统供热效率，扩大供暖范围，本发明提供的增强自循环动力的热水供暖系统和动力循环泵配合使用时，可充分发挥动力循环泵和系统本身的自循环动力二者的相辅相成作用，进一步扩大供暖范围和进一步提高系统的供热效率。