阅读说明：本技术 一种电磁感应地暖系统及其铺设方法 (Electromagnetic induction floor heating system and laying method thereof ) 是由 曾艳林 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电磁感应地暖系统及其铺设方法,属于地暖技术领域,该电磁感应地暖系统包括电磁感应线圈、金属层、地板和控制系统；所述金属层设置在所述地板背面,所述电磁感应线圈预埋在所述地板下方；所述控制系统包括整流器和电力转换装置,所述整流器用于将外界电流电压转换为直流电,所述电力转换装置用于将所述直流电转换成中高频交流电并将其传输给所述电磁感应线圈,所述电力转换装置分别与所述整流器和所述电磁感应线圈电性连接,本发明具有升温快、热传导效率高、热损耗小的优点。(The invention discloses an electromagnetic induction floor heating system and a laying method thereof, belonging to the technical field of floor heating, wherein the electromagnetic induction floor heating system comprises an electromagnetic induction coil, a metal layer, a floor and a control system; the metal layer is arranged on the back surface of the floor, and the electromagnetic induction coil is embedded below the floor; the control system comprises a rectifier and a power conversion device, wherein the rectifier is used for converting external current and voltage into direct current, the power conversion device is used for converting the direct current into medium-high frequency alternating current and transmitting the medium-high frequency alternating current to the electromagnetic induction coil, and the power conversion device is electrically connected with the rectifier and the electromagnetic induction coil respectively.)

一种电磁感应地暖系统及其铺设方法

技术领域

本发明涉及地暖技术领域，更具体地说，它涉及一种电磁感应地暖系统及其铺设方法。

背景技术

地暖是地板辐射采暖的简称，是以整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。

目前，市场上的地暖系统分为水暖和电地暖两种类型。

其中水暖系统存在如下缺点：

1.地板下方铺设管道，致使热损耗大，发热不均，升温速度慢，易损坏；

2.机械与电子系统精密且复杂，成本高，故障率高；

3.水电一体化系统控温困难，在单一房间使用效率极低。

如图1所示，电地暖主要包括两种类型，一种是在地板7背面贴电热膜13，再在电热膜13背面设置高分子隔热保温层12，用防水电缆连接电热膜13，以使电热膜13通电，防水电缆与电源控制器14连接。

这种电地暖虽然解决了水暖系统加热速度慢和工作效率低的问题，但是存在以下问题：

1.电热膜贴附后，地板不能切割，致使地板铺设较为麻烦；

2.高分子隔热保温层处于地板和混凝土层之间，致使地板受压冲击时，容易出现损坏；

3.每片地板都需要电热膜和接头，导致防水、防电性能较差；

4.需泥工和电工混合施工，难度较大；

5.地板局部损坏后，不易拆卸更换。

如图2所示，另一种是采用预埋碳纤维发热线的电地暖，这种电地暖虽然设计简单，成本低，但是传导热效率低，耗电大，升温慢，从而制约了产品的推广使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电磁感应地暖系统及其铺设方法，具有升温快、热传导效率高、热损耗小的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种电磁感应地暖系统，包括电磁感应线圈、金属层、地板和控制系统；

所述金属层设置在所述地板背面，所述电磁感应线圈预埋在所述地板下方；

所述控制系统包括整流器和电力转换装置，所述整流器用于将外界电流电压转换为直流电，所述电力转换装置用于将所述直流电转换成中高频交流电并将其传输给所述电磁感应线圈，所述电力转换装置分别与所述整流器和所述电磁感应线圈电性连接。

通过上述技术方案，通过电磁感应原理对地板进行加热。家庭电路的交变电流通过地板下方的电磁感应线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过金属层时，产生涡流，令地板迅速发热，达到加热地板的目的。其工作过程为：交流电压经过整流器转换为直流电，又经电力转换装置使直流电变为中高频交流电，将中高频交流电加在扁平电磁感应线圈上，由此产生中高频交变磁场。中国大陆家庭电路都是50HZ，220V的交流电，属于低频交流电。通常，频率越高，振动和噪音相对较小。采用低频方式时，可用工频市电直接通电，不必设置中频或高频电力转换装置，但是热效率低，且需要对地板进行特殊处理。因此为了获得较好的热传导，需要设置电力转换装置，将电流转换成中频及中频以上的交流电，以使地板获得较好的加热效果。与现有电地暖相比，本发明具有热传导效率高，升温快，热损耗小，节能，使用安全可靠，可局部更换地板，可随意切割等优点。

进一步优选为：所述控制系统还包括温控器和温度传感器，所述温度传感器预埋在所述地板下方且靠近所述电磁感应线圈，所述温控器分别与所述温度传感器和所述电磁感应线圈电性连接；

所述温度传感器用于检测所述电磁感应线圈周边温度并将温度信号传送给所述温控器，所述温控器用于根据所述温度传感器传送过来的所述温度信号控制所述电磁感应线圈的电源通断。

进一步优选为：所述金属层为铁磁金属层。

进一步优选为：所述金属层包括上层和下层，所述上层为铁磁金属层，下层为金属铝层。

进一步优选为：所述电磁感应线圈为扁平线圈；所述电磁感应线圈背面设有铁磁材料。

通过上述技术方案，扁平线圈绕制，匝与匝之间紧密平整，增加了线材的有效截面积，增加了电磁感应线圈的温升电流，磁损较低，降低了电磁感应线圈的铺装厚度，且能对电磁感应线圈起到较好的保护作用，防止电磁感应线圈受压破损。

进一步优选为：所述铁磁材料为铁氧体。

通过上述技术方案，铁氧体是一种具有亚铁磁性的金属氧化物，就电特性来说，铁氧体的电阻率比单质金属或合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性能，铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率。铁氧体的设置，便于产生磁通回路，将磁路引向地板背面的加热面，能有效提高加热效率。

进一步优选为：所述电磁感应线圈由外而内绕设形成多个闭环，相邻闭环之间设置有间隙。

进一步优选为：还包括防辐射电磁屏蔽层和混凝土层，所述电磁感应线圈铺设在所述混凝土层表面，所述防辐射电磁屏蔽层位于所述混凝土层底面。

进一步优选为：所述电磁感应线圈与所述金属层之间的间距为1-10mm。

进一步优选为：所述金属层厚度为0.1-2mm。

一种电磁感应地暖系统的铺设方法，包括以下步骤：

S1、在地面或楼面基础层表面铺设一层防辐射电磁屏蔽层；

S2、在所述防辐射电磁屏蔽层表面现浇混凝土并刮平，在所述混凝土固化前，将电磁感应线圈铺在所述混凝土表面，并使所述电磁感应线圈相邻闭环之间的间隙布满所述混凝土；

S3、在所述混凝土固化前，将温度传感器铺设在混凝土表面，然后安装好温度传感器、温控器、电磁感应线圈和变频器，所述变频器和所述温控器均位于所述电磁感应线圈预埋区域外部；

S4、通过等离子喷涂技术，将金属层喷涂在地板背面，然后在所述混凝土固化前，将所述地板铺装在所述混凝土表面，以使所述电磁感应线圈预埋在所述地板下方，所述混凝土固化后得到混凝土层。

通过上述技术方案，不需要在地板下方铺设管道，只需将电磁感应线圈和温度传感器布置好，并通过电缆连接，使电缆一端向电磁感应线圈预埋区域外延伸，电磁感应地暖的地埋部分的电磁感应线圈、电缆和温度传感器，都是结构较为简单，安装移动较为方便的部件，通过防水绝缘工艺使之具有极高的可靠性和免维护的优点，而负责自动控温的温控器以及整流器和电力转换装置安装在地埋之上，维修、检测和控制都较为方便。

综上所述，本发明具有以下有益效果：针对现有电地暖存在的热传导效率低、加热升温慢、能耗大、易破碎、防水性差、易漏电等问题，本发明提出了一种全新方案，使电地暖具有较好的系统可靠性，且施工方便，升温快速且可控，热传导效率高，节能环保，使用安全可靠，可局部更换地板，可随意切割。由于地板为感应加热，地板与各部件无物理连接，对地板拼接设计、切割、局部破碎更换带来了方便，施工较为简单。铁磁金属和防辐射电磁屏蔽层均能吸收中高频热能和电磁辐射，不危害人体健康。通过预埋在地板下面的电磁感应线圈产生的中高频交变磁场，使地板背面的金属层产生电磁感应涡流效应，涡流克服金属层的内阻流动，完成电能向热能的转换，实现加热地板这一目的，能源效率高。

附图说明

图1是现有电地暖的局部剖视示意图，主要用于体现现有电热膜地暖的结构；

图2是现有电地暖的结构示意图，主要用于体现现有预埋碳纤维发热线的电地暖的结构；

图3是实施例1中的结构示意图，主要用于体现电磁感应地暖系统的预埋布置方式；

图4是实施例1中的局部剖视示意图，主要用于体现电磁感应地暖系统的具体结构；

图5是实施例1中的结构示意图，主要用于体现电磁感应线圈的背面结构；

图6是实施例2中的结构示意图，主要用于体现金属层的结构设计。

图中，1、电磁感应线圈；101、外环；102、中环；103、内环；2、电缆；3、混凝土层；4、电线接头；51、温度传感器；6、控制盒；7、地板；8、金属层；81、上层；82、下层；9、防辐射电磁屏蔽层；10、基础层；11、间隙；12、高分子隔热保温层；13、电热膜；14、电源控制器；15、铁磁材料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种电磁感应地暖系统及其铺设方法，如图3、4、5所示，电磁感应地暖系统包括电磁感应线圈1、金属层8、地板7、控制系统、控制盒6、电缆2、混凝土层3以及铺设在原始地面或楼面基础层10上的防辐射电磁屏蔽层9。金属层8为铁磁金属层，金属层通过等离子喷涂技术喷涂在地板7背面，以使地板7背面形成一层含有铁、镍等金属的铁磁金属。金属层8厚度为0.1-2mm，优选为，金属层8厚度为1.5mm。

在该技术方案中，铁磁性材料会使加热过程中加热负载与感应涡流相匹配，能量转换率高，相对来说磁场外泄较少。薄的金属层8可以使地板7迅速加热，但是容易因局部受热不均，导致金属层8变形和脱落，厚的金属层8虽然受热均匀，但是加热速度较慢，1.5mm厚的金属层8较为合适。另外，铁磁金属还具有很好的电磁屏蔽性，可以屏蔽电磁辐射，阻止辐射外漏，减少对人体的伤害。

本实施例中，带金属层8的地板7可以是在普通地板7背面采用热喷涂工艺喷涂金属层8，也可以采用金属层8与普通地板7直接粘合的方式。

参照图3、4、5，电磁感应线圈1预埋在地板7下方且与金属层8靠近，电磁感应线圈1为扁平线圈。电磁感应线圈1铺设在混凝土层3表面，且电磁感应线圈1需在混凝土未固化前进行铺设时，以使电磁感应线圈1固定在混凝土层3表面。电磁感应线圈1由外而内绕设形成三个闭环，即外环101、中环102和内环103，相邻闭环之间设置有用于混凝土填充的间隙11。闭环可以为圆形环、方形环、椭圆形环等，在此不作具体限定。电磁感应线圈1背面固定有铁磁材料15，优选为，铁磁材料15设置有六个，六个铁磁材料15均布在电磁感应线圈1背面。具体的，铁磁材料15为铁氧体磁条或铁氧体磁片。

在该技术方案中，为了防止电磁感应线圈1在地板7下方移动，导致电磁感应线圈1磨损，必须将电磁感应线圈1固定在混凝土层3表面，电磁感应线圈1安装时，需要在混凝土固化前铺设，当电磁感应线圈1平铺在混凝土表面时，由于混凝土没有固化，因此部分混凝土将填充在相邻闭环之间的间隙11中，待混凝土固化后，电磁感应线圈1将嵌在混凝土表面，而填充在电磁感应线圈1间隙11中的混凝土将与地板7背面固定，实现点与点、面与面的均匀固定，提高了地板7的安装牢固性，同时对电磁感应线圈1起到较好的保护作用，防止地板7直接压在电磁感应线圈1上，造成电磁感应线圈1损坏。铁磁材料15设置在电磁感应线圈1背面，便于产生磁通回路，将磁路引向地板7背面的加热面，能有效提高加热效率。

参照图3、4、5，电磁感应线圈1与金属层8之间的间距为1-10mm，且优选为电磁感应线圈1与金属层8之间的间距为5mm。

在该技术方案中，电磁感应线圈1与金属层8之间如果隔得太远，则无法产生涡流效应，且会导致地板7下方有较厚的空洞区域；如果将电磁感应线圈1与地板7背面完全贴紧，则电磁感应线圈1将承受部分地板7压力，使得电磁感应线圈1容易出现损坏，因此将电磁感应线圈1与金属层8之间的间距设置在1-10mm较为合适。

参照图3、4、5，电缆2平铺在混凝土层3表面，电缆2为防水四芯电缆且带有屏蔽结构，电缆2上安装有多个防水电线接头4，电磁感应线圈1通过电线接头4与电缆2电性连接。根据用户要求和地暖铺设面积，同一房间内可以安装多个电磁感应线圈1，多个电磁感应线圈1均布在混凝土层3表面。电磁感应线圈1外表面裹有绝缘防水层，用以保护电磁感应线圈1。

在该技术方案中，电磁感应线圈1及电缆2铺设在地板7下方，湿度较大，且常有水通过地板7向下渗透，因此为了保护电磁感应线圈1和电缆2，防止电磁感应线圈1和电缆2受损受潮，在电磁感应线圈1外表面裹上绝缘防水层，并采用防水电缆，减少后期维修，使用安全可靠，防止出现漏电等安全隐患。

参照图3、4、5，控制系统包括整流器、电力转换装置、温控器和温度传感器51。整流器用于将外界电流电压转换为直流电，电力转换装置用于将直流电转换成中高频交流电并将其传输给电磁感应线圈1，电力转换装置分别与整流器和电磁感应线圈1电性连接。电力转换装置为中频电力转换装置或高频电力转换装置。优选为，电力转换装置为中频电力转换装置，且用于将整流器传输过来的直流电转换成20KHz-25KHz的中频交流电并将其传输给电磁感应线圈1。整流器、电力转换装置、温控器和温度传感器51均为现有技术，因此整流器、电力转换装置、温控器和温度传感器51的具体型号在此不作具体限定。

在该技术方案中，通过电磁感应原理对地板7进行加热。交变电流通过地板7下方的电磁感应线圈1产生磁场，磁场内的磁力线穿过金属层8时，产生涡流，令地板7迅速发热，达到加热地板7的目的。其工作过程为：交流电压经过整流器转换为直流电，又经电力转换装置使直流电变为中高频交流电，将中高频交流电加在扁平电磁感应线圈1上，由此产生中高频交变磁场。中国大陆家庭电路都是50HZ，220V的交流电，属于低频交流电。通常，频率越高，振动和噪音相对较小。采用低频方式时，可用工频市电直接通电，不必设置中频或高频电力转换装置，但是热效率低，且需要对地板7进行特殊处理。因此为了获得较好的热传导，需要设置电力转换装置，将电流转换成中频及中频以上的交流电，以使地板7获得较好的加热效果。

参照图3、4、5，温度传感器51预埋在地板7下方且靠近电磁感应线圈1，温控器分别与温度传感器51和电磁感应线圈1电性连接。温度传感器51用于检测电磁感应线圈1周边温度并将温度信号传送给温控器，温控器用于根据温度传感器51传送过来的温度信号控制电磁感应线圈1的电源通断。控制盒6位于地埋平面的上方且可安装在房间墙面上，温控器、整流器和电力转换装置均容纳在控制盒6内，用于隐藏保护。

在该技术方案中，每块地暖区域，即每间房间都应设置单独的温控器和与之相对应的温度传感器51，用于对地暖区域(房间)实现单独供热控制，即开即用，人走即关，节约了电能，同时便于实现智能远程预约控制。电磁感应地暖的地埋部分的电磁感应线圈1、电缆2和温度传感器51，都是结构较为简单，安装移动较为方便的部件，通过防水绝缘工艺使之具有极高的可靠性和免维护的优点，而负责自动控温的温控器以及整流器和电力转换装置安装在地埋之上，维修、检测和控制都较为方便。

参照图3、4、5，电磁感应线圈1铺设在混凝土层3表面，防辐射电磁屏蔽层9位于混凝土层3底面与基础层10顶面之间。

在该技术方案中，防辐射电磁屏蔽层9具有较好的电磁屏蔽作用，对来自电磁感应线圈1、电缆2、控制系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在防辐射电磁屏蔽层9上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在防辐射电磁屏蔽层9上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波)的作用，具有减弱干扰的功能，使用安全可靠。

电磁感应地暖系统的铺设方法，包括以下步骤：

S1、在地面或楼面基础层10表面铺设一层防辐射电磁屏蔽层9；

S2、在防辐射电磁屏蔽层9表面现浇混凝土并刮平，在混凝土固化前，将电磁感应线圈1铺在混凝土表面，并使电磁感应线圈1相邻闭环之间的间隙11布满混凝土；

S3、在混凝土固化前，将温度传感器51铺设在混凝土表面，使温度传感器51靠近电磁感应线圈1，然后通过电缆2连接好温度传感器51和电磁感应线圈1，使温度传感器51与温控器电性连接，电磁感应线圈1分别与温控器和变频器电性连接，控制盒6安装在电磁感应线圈1预埋区域外的墙面或其他位置上；

S4、通过等离子喷涂技术，将金属层8喷涂在地板7背面，然后在混凝土固化前，将地板7铺装在混凝土表面，以使电磁感应线圈1预埋在地板7下方，混凝土固化后得到混凝土层3。

在该技术方案中，不需要在地板7下方铺设管道，只需将电磁感应线圈1和温度传感器51布置好，并通过电缆2连接，使电缆2一端向电磁感应线圈1预埋区域外延伸且与控制盒6连接，电磁感应地暖的地埋部分的电磁感应线圈1、电缆2和温度传感器51，都是结构较为简单，安装移动较为方便的部件，通过防水绝缘工艺使之有极高的可靠性和免维护的优点，而负责自动控温的温控器以及整流器和电力转换装置安装在地埋之上，维修、检测和控制都较为方便。另外，金属层8也可以贴附在地板7背面。

实施例2：参照图6，与实施例1的区别在于，金属层8包括上层81和下层82，上层81为铁磁金属层，下层82为金属铝层。上层81厚度为0.2-1.9mm，下层82厚度为0.1-0.5mm，优选为，上层81厚度为1.5mm，下层82厚度为0.5mm。

在该技术方案中，将金属层8设置成上下两层，上层81为铁磁金属层8，下层82为金属铝层，铁磁性材料会使加热过程中加热负载与感应涡流相匹配，能量转换率高，相对来说磁场外泄较少。铁磁金属层8容易生锈老化，因此在铁磁金属层8底面设置一层金属铝层，下层82的金属铝层可以起到较好的保护作用，防止上层81的铁磁金属层8暴露在外，出现生锈和老化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。