CN100582587C - 分户太阳能建筑一体化热水供应系统 - Google Patents

Abstract

一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，包括燃气壁挂炉采暖和生活热水供应系统，太阳能采集供水系统；太阳能采集供水系统包括设置在建筑立面角窗或飘窗下的各分户的集热器，设置在各分户阳台或室内的储水箱；储水箱内装有换热器，循环管路将集热器与换热器相连接；三通换向阀将储水箱的供水管与壁挂炉进水管、热水供应管连接，壁挂炉进水管出水口接壁挂炉水箱，热水供应管出水口接用水设施；储水箱内置温度传感器，信号线将温度传感器与三通换向阀相连接，循环管路上装有太阳能能循环泵，太阳能循环泵经信号线与温度传感器连接。本发明适用于高层楼房，管道系统简单，不影响室内外装饰效果及阳台和窗户采光，实现分户控制、分户计量、产权明晰。

Description

分户太阳能建筑一体化热水供应系统

技术领域

本发明属于太阳能热水器技术领域，具体地说是一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统。

背景技术

现阶段住宅太阳能热水利用主要有集中和分户两种运行方式，在管理和使用等方面都存在诸多问题，严重制约了住宅太阳能利用的发展前景。集中太阳能利用不便于管理，给维护运行带来诸多问题，主要表现在管理难度大、运行维护费用不好收取、管理与使用缺乏个性化、单位使用成本忽高忽低、管道系统复杂并占用空间等问题；而分户太阳能利用，主要存在的问题是破坏了建筑原有立面、屋顶及烟道的功能，水箱漏水对建筑屋顶构成威胁，系统稳定性差、不能全天候利用。即便是目前在发达地区已推广的太阳能一体建筑，要不存在冬季或阴天热水供应不足，要不需要购置二次电加热设备系统，造成重复投资；在北方没有对现有的太阳能设施进行充分利用。

目前大量住户仅依靠分户燃气壁挂炉提供采暖及生活热水供应。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种适用于高层楼房使用的、管道系统简单的分户太阳能建筑一体化热水供应系统。该系统不影响户型功能、不影响其他系统、不影响室内外装饰效果、不影响阳台和窗户采光，可实现分户控制、分户计量、产权明晰。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：包括燃气壁挂炉采暖和生活热水供应系统，太阳能采集供水系统；太阳能采集供水系统包括设置在建筑立面角窗或飘窗下的各分户的集热器、设置在各分户阳台或室内的储水箱；储水箱内装有换热器，循环管路将集热器与换热器相连接；三通换向阀将储水箱供水管与壁挂炉进水管、热水供应管连接，壁挂炉进水管出水口接壁挂炉水箱，热水供应管出水口接用水设施；储水箱内置温度传感器，信号线将温度传感器与三通换向阀相连接，循环管路上装有太阳能能循环泵，太阳能循环泵经信号线与温度传感器连接。

本发明是在分户燃气壁挂炉采暖及生活热水供应系统的基础上，增加了分户式太阳能采集供水系统和相应的控制设施，从而实现太阳能的进一步利用、全天候利用。太阳能采集供水系统是与燃气壁挂炉的生活热水供应系统集成并联动的闭合式强制循环系统，分户燃气壁挂炉的生活热水供应系统作为分户太阳能采集供水系统供应热水的辅助装置，即夏季直接通过分户太阳能采集供水系统向用户提供生活热水，冬季或阴天当分户太阳能采集供水系统提供的水达不到所需温度时，温度传感器将采集的信号传递给三通换向阀，三通换向阀自动将分户太阳能采集供水系统的出水口切换到壁挂炉进水管接口，将储水箱的水输入燃气壁挂炉水箱进行二次加热，实现生活热水的全天候分户供应，从而对冬季或阴天的太阳能热能给予充分利用。

本发明具有三路循环系统：第一路为太阳能防冻液循环系统，第二路为太阳能生活热水与燃气壁挂炉生活热水供应系统的联动循环系统，第三路为燃气壁挂炉独立采暖循环系统。本发明的三路子系统均为独立运行，分户计量，可实现自动控制，满足人性化的操作和管理。

第一路：太阳能防冻液循环系统是指太阳能的集热器与储水箱内的换热器之间的闭式循环，循环介质为太阳能专用防冻液；该循环是通过控制器比较集热器与储水箱之间的温差来控制太阳能能循环泵运行，完成热量从集热器到储水箱的间断转移，使储水箱内水温得到提升。

第二路：太阳能生活热水与燃气壁挂炉生活热水供应系统的联动循环系统是指自来水从储水箱下部进入储水箱，当储水箱的水温达到用户设置的使用温度时，依靠用户用水点的自身压力将储水箱里的热水替换出来，进入用户的储水箱供水管，供用户使用，并完成热量从储水箱到用户需水点的分配消耗；当储水箱中的水温达不到用户使用温度要求时，依据温度传感器对管路温控阀的感应控制，将采集的信号传递给三通换向阀，三通换向阀将储水箱供水管的热水自动切换到燃气壁挂炉进水口，实现对太阳能储水箱热水的二次加热，依靠用户用水点的自身压力将热水直接供应给用户使用，为此完成热量从储水箱到用户需水点的分配消耗。从而充分保证在冬天光照不足或者没有光照的天气时，仍有热水供用户使用。

第三路：燃气壁挂炉独立采暖循环系统，采取燃气壁挂炉本来的结构与独立运行方式，不受太阳能系统的限制。

本发明的各用户太阳能集热器统一设置在该楼建筑立面角窗或飘窗下，倾斜度不大于10度，集热器的尺寸和规格依据建筑立面室外窗间面积的大小确定；整齐布置在该楼建筑立面角窗或飘窗下的集热器与建筑立面融为一体，构造出一道独特景观；为整个建筑立面增添了美观效果，不影响户型功能，不影响阳台和窗户采光，消除了分户太阳能热水器破坏建筑原有立面、屋顶及烟道的功能的弊端，对住户其他系统没有影响；设置在各分户阳台或室内的储水箱，消除了现阶段分户太阳能热水器随意布设在楼顶、热水器的规格、品牌、颜色等不统一，影响屋顶的弊端；也由于集热器设置在建筑立面角窗或飘窗下、储水箱置在各分户阳台或室内，进、出水管路和将集热器与换热器相连接的循环管路都短，并且就在各用户自己家，消除了现阶段分户太阳能热水器的进、出水管路沿外墙壁进入住户(因为高层楼房各单元住户多而烟道管径的容量有限)，严重影响小区楼房外观美的弊端；本发明的太阳能装置等的成本费用分摊至购房成本，在使用的过程中，按水的消耗收取水费、按天然气的消耗收取气费即可，公共维护费用分摊各用户，各用户的设施修理费由各自负担，因而，本发明具有分户管理、分户计量、产权明晰、收费依据清楚、分户保养、分户维修、便于维护等优点；具有极大的推广价值和广阔的发展前景。本发明实现了集热器与水箱分体布置、水箱在用户家里，彻底解决了漏水对建筑屋顶的威胁；能快速地提供洁净的热水；在冬季阴雨天比常规太阳能热水器可以提供更多的热水；由于储水箱和热水供应管都在室内，热水供应管短，储水箱和管路具有非常好的保温效果。

附图说明

图1是太阳能建筑一体化热水供应系统的结构示意图，

          图2是高层住宅太阳能集热器与建筑一体化立面布置图，

          图3是太阳能集热器与用户储水箱平面位置示意图。

图中：1-集热器，2-储水箱，3-燃气壁挂炉，4-太阳能循环泵，501-第一信号线，502-第二信号线，，601-第一恒温混水阀，602-第二恒温混水阀，701-第一单向阀，702-第二单向阀，8-三通换向阀，9-自来水管路，10-储水箱供水管，11-用水设施，12-末端散热器，13-换热器，14-温度传感器，15-循环管路，16-壁挂炉进水管，17-热水供应管，18-壁挂炉出水管。

具体实施方式

如图1至图3所示：本发明所提供的分户太阳能建筑一体化热水供应系统，包括燃气壁挂炉采暖，燃气壁挂炉3是采暖的热源，燃气壁挂炉3与采暖循环管路上装置的末端散热器12组成独立的采暖循环系统。燃气壁挂炉的生活热水供应系统包括用水设施11、将燃气壁挂炉3与用水设施11相连接的壁挂炉出水管18，壁挂炉出水管18上设有第一单向阀701；

它还包括设置在建筑立面角窗或飘窗下的各分户的集热器1，设置在各分户阳台或室内的储水箱2组成的太阳能采集供水系统；太阳能采集供水系统作为生活热水的主要来源，当太阳能量不足时，由燃气壁挂炉3辅助补充加热来自储水箱2生活热水；集热器1是太阳能采集供水系统的核心部件，完成太阳辐射能到热能的转化；储水箱2的进水口与自来水管路9相接；储水箱2内装有换热器13，循环管路15将集热器1与换热器13相连接，循环管路15、集热器1与换热器13的循环介质是太阳能防冻液；三通换向阀8将储水箱供水管10与壁挂炉进水管16、热水供应管17连接，壁挂炉进水管16出水口接壁挂炉水箱，热水供应管17出水口接用水设施11；储水箱2内置温度传感器14，第一信号线501将温度传感器14与三通换向阀8相连接，温度传感器14用于给三通换向阀8发送接口切换信号；当储水箱2中的水温达不到用户使用温度要求时，温度传感器14将采集的信号传递给三通换向阀8，三通换向阀8将储水箱供水管10的热水出口从热水供应管17自动切换到壁挂炉进水管16，实现对太阳能储水箱2热水的二次加热；循环管路15上装有太阳能能循环泵4，太阳能循环泵4经第二信号线502与温度传感器14连接，给太阳能能循环泵4发送启动或关闭信号，将集热器1采集的热能快速导入换热器13或停止输送热能。

参见图2：集热器1在分户布置在每户角窗或飘窗外侧、竖直与建筑立面相平行安装；为了保证太阳能集热器与建筑立面浑然一体的外观效果，同时发挥太阳能集热器最大限度的吸收太阳光热量，最好是集热器与建筑立面略倾斜、不大于10度安装；储水箱2内置的换热器13可以是换热盘管、也可以是换热板或换热箱；参见图3：储水箱2分户布置在每户阳台的侧墙，也可布置在小设备间内。

如果储水箱2中的水温属中高温，例如用户需要用水设施11的出水温度40℃，而储水箱的水温是35℃，温差是-5℃，为了避免燃气壁挂炉3启动过于频繁，影响启动部件的使用寿命；作为本发明的完善，壁挂炉进水管16上装有第一恒温混水阀601，第一恒温混水阀601的第三接口与自来水管路9相接。

如果储水箱2中的水温属高温，温度传感器14设定的温度高于用户需要的温度；例如用户需要用水设施11的出水温度40℃，温度传感器14测得储水箱的水温是45℃，温差是+5℃，为了避免水过热、造成高温烫伤；作为本发明的进一步完善，热水供应管17上安装有第二恒温混水阀602，第二恒温混水阀602的第三接口与自来水管路9相接。

为了维修方便，热水供应管17上、三通换向阀8与第二恒温混水阀602之间安装第二单向阀702。

本发明大致按下述方式运行：

储水箱2与燃气壁挂炉3之间的加热主要由：两个恒温混水阀601与602、一个三通换向阀8及储水箱2内置的温度传感器14进行控制；当用户使用用水设施11时，储水箱2输出的热水首先经过三通换向阀8，可能会出现如下四种状态：

第一：如果储水箱2内置的温度传感器14高于设定用户温度，如40℃，热水直接由三通换向阀8流到第二恒温混水阀602，第二恒温混水阀602可以手动设定最高温度，如40℃，自来水管路9输送自来水，经第二恒温混水阀602混合后，向用户设施11提供符合水温要求的40℃热水，从而保证用户使用时不至于造成高温烫伤；

第二：如果储水箱2内水的温度低于设定的40℃，储水箱2内置的温度传感器14将给三通换向阀8发送一个切换信号，这样就使得低于40℃的中低温水首先进入第一个恒温混水阀601，第一个恒温混水阀601的设定温度可以在30℃，如果从储水箱2来的中低温水高于30℃，第一个恒温混水阀601的第三接口打开，自来水管路9的自来水进入第一个恒温混水阀601，混合一部分冷水，保证进入燃气壁挂炉3的水温不至于过高，然后燃气壁挂炉3将根据水流大小、实际水温调节燃气供给量，已达到加热中低温水的目的；

第三：如果从储水箱2来的水低于30℃，第一恒温混水阀601不打开其与自来水管路9相接的第三接口，储水箱供水管10的水直接进入燃气壁挂炉3加热；经过燃气壁挂炉3加热的热水流经壁挂炉出水管18直接进入用水设施11，保证用户使用的舒适性；

第四：如果从储水箱2来的水与用户需要的温度40℃一致，储水箱供水管10的水经三通换向阀8、热水供应管17进入用水设施11。

Claims (7)

1、一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：它包括燃气壁挂炉采暖和生活热水供应系统，太阳能采集供水系统；太阳能采集供水系统包括设置在建筑立面角窗或飘窗下的各分户的集热器(1)，设置在各分户阳台或室内的储水箱(2)；所述储水箱(2)内装有换热器(13)，循环管路(15)将所述集热器(1)与所述换热器(13)相连接；三通换向阀(8)将储水箱供水管(10)与壁挂炉进水管(16)、热水供应管(17)连接，所述壁挂炉进水管(16)出水口接壁挂炉水箱，所述热水供应管(17)出水口接用水设施(11)；所述储水箱(2)内置温度传感器(14)，第一信号线(501)将所述温度传感器(14)与所述三通换向阀(8)相连接，所述循环管路(15)上装有太阳能循环泵(4)，所述太阳能循环泵(4)经第二信号线(502)与所述温度传感器(14)连接。

2、如权利要求1所述的一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：所述壁挂炉进水管(16)上装有第一恒温混水阀(601)，所述第一恒温混水阀(601)的第三接口与自来水管路(9)相接。

3、如权利要求1所述的一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：所述集热器(1)在分户布置在每户角窗或飘窗外侧、竖直与建筑立面相平行安装，或者与建筑立面略倾斜、不大于10度安装。

4、如权利要求1所述的一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：所述换热器(13)是换热盘管或换热板或换热箱，所述循环管路(15)、所述集热器(1)与所述换热器(13)的循环介质是太阳能防冻液。

5、如权利要求1所述的一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：所述储水箱(2)分户布置在每户阳台的侧墙或布置在小设备间内。

6、如权利要求1至5任意一项所述的一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：所述热水供应管(17)上安装有第二恒温混水阀(602)，所述第二恒温混水阀(602)的第三接口与自来水管路(9)相接。

7、如权利要求6所述的一种分户太阳能建筑一体化热水供应系统，其特征在于：所述热水供应管(17)上、所述三通换向阀(8)与所述第二恒温混水阀(602)之间安装第二单向阀(702)。

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