专利名称：监测壁炉装置的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测壁炉装置的系统和方法，它包含监测一个内置的或中央封闭 的壁炉，或壁炉插件和/或一个钢制烟囱系统。
背景技术：
在最近几年，小型住宅中出现了越来越多的火灾。这些火灾的发生，常常与壁 炉装置有关，壁炉装置包括内置的或中央封闭的壁炉或设置有绝缘的钢质烟囱系统的 壁炉插件。这些壁炉装置可参考欧盟类型，如SS-N1856-1 ；T450-Nl-D/ff-Vm-L60100-G (50) ；SS-N1856-1 ；T450-N1-D/W-VM- L20100 - G 的(50)或 SS-EN1856-1/T250-N1-D/ W-Vm-L20100-G50。这些火灾大多发生在小型家庭里，而且往往不知道火灾究竟是因为什么原因开始 的。无论如何，因为用户对壁炉的处理不当而引起火灾的机率很高。更精确的讲，火灾的原 因很难证明，但一般认为是由于用户对壁炉的不当使用所造成的。几乎所有用户都会经常 让壁炉保持过强的火势。在这些案例中，该热量容易迅速升高并把周围的易燃材料点燃。应 该进一步指出的是，即使用户使壁炉保持了它的正常工作温度，仍然有可能出现由于这类 壁炉的用户的误操作而使壁炉周围的易材料温度过高。为了克服上述问题，一些制造商提供了一个模拟温度计，它安装在钢制烟囱内来 测量烟囱中烟气的温度。为使温度刻度从外部可见，此温度计需要在烟囱中凿一个洞并且 安装一个套管。但是，这个烟囱套管和开洞可能会导致问题，因为烟气泄漏到住宅房间的风 险加大了。该种温度计的另一个问题是，在清洗烟囱时必须将其卸下，清洗后又必须重新安装。美国专利US2006/0105280描述了一个这样的传感器，它可以测量烟囱的表面温 度。当烟囱在墙或者其它类似物的后面时，它的效果更好。这样它可以控制接近墙体的部 分温度不会太高，否则墙体会开始燃烧，该发明是针对传感器是如何穿过墙壁，以便对砖制 烟囱表面温度进行测量。英国专利GB2275099测量烟囱表面温度来控制烟气在烟囱里的流动。温度数值用 于控制来自于壁炉的热气流动。以上这些已知的来测量温度以防止火灾的方法相对简单，对用户也没有给予充分 的资料和信息。因此产生了对一种更能增加消防安全，并在用户使用壁炉火灾绝缘钢质烟 囱时给予用户反馈的方法和系统的强烈需要。

发明内容
本发明将通过在三个不同的关键地方测量温度的方法来解决上面提到的壁炉消 防安全问题。从第一个方面来讲，本发明涉及到一种监测壁炉装置的方法，壁炉装置包含了内 置的或者中心封闭的壁炉、壁炉插件和/或钢制烟囱，这种监测壁炉装置的方法包括以下步骤首先，测量通过第一层天花板结构的钢制烟囱系统的外部表面温度，即测量第一个温 度；然后，测量进入住宅房的热回风的温度，即测量第二个温度；接下来，测量连接到内置 的或中央封闭的壁炉或壁炉插件的钢烟囱系统的烟气温度，即测量第三个温度；最后，将这 些测量到的温度值传输到一个显示单元，安装壁炉的用户能方便地看到这个显示单元的数
值。
进一步的，本发明的方法还包括在一个指定的时间间隔内存储读取出来的温度 数值，并使用这些存储的数值为不同的温度测量值以及壁炉使用的不同场合创建图表或者 统计表。更进一步的，本发明的方法还包括通过设置一个声音发生器来向壁炉用户发出 警报，当有有任何一个测量值和任何一个监测区域的温度超过第一组预先设定值时，即向 用户发出警报。再进一步的，本发明的方法还包括如果监测到的温度数值超过了第二组预先设 定值时，向外部发出求救信号。本发明还涉及一种监测包含内置的或者中心封闭的壁炉、壁炉插件和/或钢制烟 囱的壁炉装置的系统，这种系统包括
一个第一温度传感器，它穿过第一个天花板结构，用于测量钢制烟囱系统的表面温
度；
一个第二温度传感器，用来测量住宅房的热回风，即对流空气的温度； 一个第三温度传感器，它接在内置的或中心封闭的壁炉或在壁炉插件里；用来测量钢 铁烟囱系统里的管道气的热量情况；
以及一个显示单元，该显示单元用于告知用户每个温度传感器的温度值。进一步的，本发明的系统还包括一个存储器，用于在一个指定的时间间隔内存储 读取出来的温度数值。更进一步的，本发明的系统还包括一个声音发生器，用于在任何一个温度传感器 监测到的温度超过一个预先设定值时，向用户发出警报。再进一步的，本发明的系统还包括一个自动拨号器，当任何一个温度传感器监测 到的温度超过第二组预先设定值时，该自动拨号器拨通外部求救号码或自动连接到报警中 心。根据本发明，这三个测量区域确实互相影响，但没有直接的关系。一个区域直接影 响另一个区域热量发展的观点是不正确的。在每一个壁炉装置的安装过程中，壁炉内不同 区域的相互影响程度是复杂的、独特的。那些确定的影响因素有很多，例如内置的或中央封 闭壁炉或壁炉插件的尺寸、非绝缘烟囱部分的长度、通过消防室的内置的或中央封闭或壁 炉插件的外壳体积、通风孔的大小、自诱导通风或主动通风系统、离第一个烟囱的顶端的距 离、壁炉装置的质量、所用木柴的种类、所用木柴的湿度等。这些区域的相互影响程度也取决于用户如何使用壁炉装置，例如用户允许火苗充 分燃烧填充的木柴或者用户添木柴较早等都会有影响。另外，所用木柴的量以及如何控制 空气进入燃烧室，这些因素当然也会有影响。此外，在一个区域热量的发展与另一个区域热量的发展没有直接联系。例如，通过 第一天花板结构的烟囱的烟气温度可以在烟气温度已经下降的情况下仍然上升。此外，如
4果通过内置的或中心封闭的壁炉或壁炉插件的通风被一些因素阻止，从住宅房间返回的热 空气(即对流空气)的温度可能上升。很明显，壁炉装置的用户必须能够控制所有这些影响因素，才能安全地使用他的 壁炉。只监测上述确定的区域之一是不够的，为了提供一个良好的防火水平，每一次壁炉使 用时必须对所有三个区域的温度进行连续测量。根据本发明，本系统会为用户提供反馈信息，以使得用户能迅速地了解自己的壁 炉装置的特性以及热量在各个区域的发展，并据此调整自己的壁炉使用方法和避免易燃材 料的燃烧。此外，通过了解反馈信息，用户还可以判断他的壁炉装置是否需要作任何调整。根据本发明，即使是很复杂的环境中的壁炉装置，也可得到很好的监测和防火保 护。
下面通过不同的实施例和附图来更加详细地描述本发明。


图1是本发明的结构及工作原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明作详细的说明。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。图1为一个壁炉装置。本发明要解决的问题是，针对包括了内置的或中央封闭壁炉、壁炉插件或绝缘钢 制烟囱系统的壁炉装置，现今的用户对于如何使用这种壁炉装置知之甚少。根据瑞典救援 服务机构的统计显示，小住宅的火警数量在急剧增加。用户也经常在不适合的方式下，过多 地使用了他们的壁炉。通常他们的壁炉只有一个模拟温度计来进行测量。该模拟温度计无 法为用户提供任何主动预警，它只能对壁炉烟气温度进行测量。现在也有一些用于一般温 度测量的预防和报警系统，但没有一个系统可以像本发明一样总体地将问题解决。这些系 统大部分关注于烟气温度或烟囱内的温度测量而不管烟囱外的温度。本发明的目的是为用户提供了从整体上控制这种类型的壁炉装置的方法，从而挽 救生命，保护财产并教导用户通过高温传感器测量下列重要区域来了解壁炉装置具体的性 能
区域一通过第一个天花板结构的绝缘钢制烟囱系统的外部温度。瑞典国家房屋建设 及规划委员会对欧盟批准的烟囱规定的最高允许温度为85°C。使用壁炉时，温度超过最大 值85°C是相对容易的。用户通常不知道温度在超过85°C后会继续上升并有可能引起燃烧， 甚至在火苗燃烧结束之后温度也可能超过85°C。当火苗即将熄灭，用户通常会再添加更多 的木柴，这进一步提高了在第一天花板结构中的烟囱的外部温度。区域二 住宅房的热回风(对流空气)，意味着住宅房的空气通常从接近地面，或 从外面或其他通风区域获取，然后经由燃烧室加热，热空气再回到住宅房。瑞典国家房屋建设及规划委员会没有规定任何这方面的最高气温值，只是规定通风孔应该距离天花板至少 50厘米的距离。然而，有不少旧式装置错误地把通风出气口设在太接近天花板的位置。在 这些情况下，应使用上述提到的通过第一天花板结构的烟 的最高值来控制。天花板通常 含有易燃材料，如木头。在这个区域也就相对容易超过最高温度值，即天花板上对流通风孔 的热混合对流空气的温度不应超过85度。区域三燃烧室出口的烟气的温度，即壁炉的标识工作温度是由内置的或中央封 闭的壁炉或壁炉插件的制造商设定的。如果内置的或中央封闭壁炉或壁炉插件可防火，那 么即使温度超出标识温度通常也不存在火警危险。问题在于内置的或中央封闭的壁炉或壁 炉插件在高温下可能会裂缝，那么烟气泄漏到住宅房的风险将增加。经观察烟气温度与上 述区域一没有直接联系。尽管烟气温度在一个燃烧单元后会急剧下降，在上述区域一所述 的烟 外部温度还会继续上升。间接地，尽管在燃烧室内火苗已经熄灭，往往在上述区域一 仍然经常存在火灾的危险性，特别是当用户增加了更多的木柴，情况会更糟。上述三个温度传感器的温度会通过有线或无线传输到一个中央显示器上，该显示 器会显示温度，如果上述任意一个区域的温度超过一个设定值，显示器也会第一时间主动 报警。对于无线传输，433，92兆赫频段可使用(与气象站相同)。在中央显示器上，可以对上述提到的所有区域的最高温度进行预先设置。无线连 接的情况，温度显示的更新频率为20秒一次，有线连接的情况下为连续更新。本领域技术 人员应该明白，其它的更新频率也是可以的。一旦温度超过预设温度，会发出声音报警，同 时代表受影响的区域的指示灯同时也会闪烁。在区域一的温度下，如果温度继续上升，通过第一层天花板结构的烟囱的二级报 警将启动，并以85分贝的音量发出报警声。中央显示器还可以以家庭报警系统的无线接口 连接到第二级报警中心。中央显示器可以通过无线接口与家庭报警系统连接，构成双重报 警系统。中央显示器还可以通过无线网络接口与家庭局域网的计算机软件解决方案连接。上述区域的所有温度改变都能很容易地被用户所掌握，这样用户就能迅速地知道 他应该怎么使用自己的壁炉装置，如设法降低进入燃烧室的空气量，或者在温度已经足够 高的情况下不再添加木柴等。这些都是现有的其它的系统不能提供的。如果上述区域一报警，表明壁炉已被过度使用、火焰将上升到烟囱、燃烧室里 太多木柴在燃烧等，那么用户通过较少燃烧室的进入空气就可很容易地减少热量，并且暂 停使用壁炉，直到烟囱已冷却下来。如果上述区域二报警，表明通过内置的或中心封闭壁炉或壁炉插件的通风量过 少、通风孔堵塞或通风孔太小。有了这些了解，用户可以增加通风孔或安装主动通风口。在 这种情况下，用户可确保有足够的空间通风，直到解决这个问题。如果区域三报警，表明火势太强，火焰已到达烟囱，太多的木柴或燃烧室的进气口 设置过高。经观察可知，用户在多数情况下并不知道不同的木柴加热的水平不同。用户可 以很容易地减少进入燃烧室的空气以减少热量。第二级警报可以在用户没有听到正常警示的情况下进一步保护，如用户已经睡 觉，或者在另一个房间。此警报信号的目的在于唤醒用户，并可以连接到报警中心。当然， 这种报警通常得设置在火灾发生前就能响起。有多种类型的传感器可以用于本发明。例如K型热电偶有线传感器可以被用于测量温度，因为它们可以抵御非常高的温度。对于烟气传感器，最好是使用金属护套有线传感器，它可以抵御120(TC高温。该传 感器顶端可安置到燃烧室顶的烟囱外部。这将稍稍延迟烟气温度读数，因为钢制烟囱需要 先加热。这种解决方案的优点是烟囱不需要穿孔。任何穿孔都可导致烟气泄漏进入住宅房 间。为消除从烟囱表面热在传感器的尖端位置耗散，保温矿棉须附在连接区。这将消除流 动的空气对温度读数的影响。对于热回风(对流风)的温度测量，最好是使用玻璃纤维绝缘K型热电偶传感器，它 可以抵抗500°C的高温。它是附加的，所以它的末端位于热空气回流中。同一类型的传感器，玻璃纤维绝缘有线传感器能抵御500 0°C，也可用于测量通过 第一天花板的烟囱的外界温度。它是附着在烟囱引入口内部的表面上。通常这部分不通 风，但可以通过绝缘矿棉绝缘。它应确保至少覆盖了传感器附件以绝缘。应消除所有的气 流围绕这在导致外界烟 尖端传感器通过第一天花板，以及用于测量烟气温度的传感器末 端，因为空气流动会影响温度的读取。由于热量的进一步消散，建筑物更高一点的引道不用被检测，因此它们的温度通 常比第一层的引道低。应当注意的是，由于对与易燃材料的距离要求不同，其他国家可能对壁炉的最高 温度有不同的规定。不同国家对用于烟囱通风管道的材料和烟囱与天花板的最小距离也可 能有所不同。本领域技术人员应根据每个国家的不同规定对报警温度设置进行调整。因此， 上述提到的温度设置水平只是作为其中一种实施例。本发明的关键点是让用户了解三个不 同区域的所有温度水平的信息，并且如果任何温度超过这些限制，警报将主动提醒用户。
权利要求
一种监测壁炉装置的方法，它包含监测一个内置的或中央封闭的壁炉，或壁炉插件和/或一个钢制烟囱系统，包括以下几个步骤第一步，测量通过第一层天花板结构的钢制烟囱系统的外部表面温度，即测量第一个温度；第二步，测量进入住宅房的热回风，即对流空气的温度，即测量第二个温度；第三步，测量连接到内置的或中央封闭的壁炉或壁炉插件的钢烟囱系统的烟气温度，即测量第三个温度；并将这些测量到的温度值传输到一个中央显示单元，安装壁炉的用户能方便地看到这个中央显示单元的数值。
2.根据权利要求1所述的监测壁炉装置的方法，其特征在于，还包括以下步骤在规定 的时间间隔内连续存储测量到的温度值到一个存储器，并且从所述存储器中采集这些温度 值，为每个壁炉的使用场合创建热量图。
3.根据权利要求1或2所述的监测壁炉装置的方法，其特征在于还包括一个向用户 发出警报的步骤，设置一个声音发生器，当测量到的任何一个温度值超过一个预先设定值 时，该声音发生器即发出警报。
4.根据权利要求3所述的监测壁炉装置的方法，其特征在于还包括一个自动拨通外 部警报中心的步骤，如果测量到的温度值超过一个第二水平的预先设定值时，自动拨通外 部警报中心。
5.一种监测壁炉装置的系统，它包含监测一个内置的或中央封闭的壁炉，或壁炉插件 和/或一个钢制烟囱系统，所述监测壁炉装置的系统包括一个第一温度传感器，它穿过第一个天花板结构，用于测量钢制烟囱系统的表面温度；一个第二温度传感器，用来测量住宅房的热回风，即对流空气的温度；一个第三温度传感器，它接在内置的或中心封闭的壁炉或在壁炉插件里；用来测量钢 铁烟囱系统里的管道气的热量情况；一个中央显示单元，所述中央显示单元用于告知用户每个温度传感器的温度值。
6.根据权利要求5所述的监测壁炉装置的系统，其特征在于还包括一个存储器，用于 在规定的时间间隔内连续存储测量到的温度值。
7.根据权利要求5或6所述的监测壁炉装置的系统，其特征在于还包括一个声音发 生器和一个闪烁显示器，用于在所述任意一个温度传感器的温度超过一个预先设定值时， 向用户发出警报。
8.根据权利要求7所述的监测壁炉装置的系统，其特征在于还包括一个自动拨号器， 它在测量到的温度值超过一个第二水平的预先设定值时，自动拨通外部警报中心。
全文摘要
本发明涉及一种监测壁炉装置的方法和系统，壁炉装置包括一个内置的或中央封闭的壁炉和/或一个钢制烟囱系统。该系统包括一个第一温度传感器，它穿过第一个天花板结构，用于测量钢制烟囱系统的表面温度；一个第二温度传感器，用来测量住宅房的热回风，即对流空气的温度；一个第三温度传感器，它接在内置的或中心封闭的壁炉或在壁炉插件里，用来测量钢铁烟囱系统里的管道气的热量情况，还包括一个中央显示单元，该显示单元用于告知用户每个温度传感器的温度，并且，如果温度水平超过正常范围，该显示单元向用户发出警告。
文档编号G01K13/00GK101983323SQ200980110694
公开日2011年3月2日 申请日期2009年4月6日 优先权日2008年4月4日
发明者本特·米哈伊洛夫 申请人:本特·米哈伊洛夫