CN102364254A - 住宅太阳能综合供热系统 - Google Patents

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Abstract

一种住宅太阳能综合供热系统，包括有太阳能集热器和集热器循环水管，并且集热器循环水管上设有太阳能集热器循环泵和膨胀罐，所述集热器循环水管通过板式换热器与具有保温功能的贮热管道连接，贮热管道上连有管道循环泵和定压水箱，贮热管道通过设有采暖热水表和供暖管道阀门的供暖管道与设在室内的低温辐射供暖器连接成一循环水路，贮热管道还通过市政供暖热水管道阀门与市政供暖热水管道连接成一循环水路，贮热管道上还接有换热器。本系统是一种成套化的综合供热装置，是一种可以高效利用太阳能的综合性太阳能利用设施，其设计原理简单，同时具有富余热量贮存功能、调峰采暖供热功能和供生活热水功能，非常适用于建筑与小区的综合供热利用。

Description

住宅太阳能综合供热系统
技术领域
本发明涉及一种住宅综合供热系统，特别是一种集太阳能集热、供暖、生活热水供应于一体的综合供热系统。
背景技术
随着国家经济发展和人民生活水平提高，集中供应生活热水已成为衡量住宅舒适性的一项重要指标。现有的住宅生活热水技术具有以下几点缺点：1、在可以集中供应生活热水的住宅中，均是单独设置生活热水管道和采暖供热管道，同时供热、生活热水均设置热计量表，这种形式由于供暖、供生活热水系统完全独立，所以不能充分利用采暖管网的时效性和延展性，同时会挤占有限的管井空间，影响住宅的有效居住面积。2、在中高层建筑中，如果采用传统的集中式太阳能热水系统，则集中式太阳能热水系统会占用热水机房，管理比较困难且存在安全隐患，同时，由于集中式太阳能热水系统中的水箱管网耗热量大，所以综合热效率较低；如果采用传统的分体式太阳能热水系统，则只能在阳台垂直安装，不但投资过大，而且维修起来比较麻烦，还存在风噪和安全隐患。3、在可以集中供应生活热水的住宅中，一般是采用分户贮热的方式，而分户贮热系统既会占用住宅的户内面积，又具有辅助加热控制困难的问题。4、在低层住宅中，一般都采用分体式或整体式热水器，存在热效率不高、水质较差、容易结垢和水压不稳定的问题。5、由于住宅用户每户均需计量收取热水费，所以存在生活热水收费计量困难的问题。
综上所述，目前还没有一种特别成熟的综合供热一体系统，所以需要改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种住宅太阳能综合供热系统，要解决传统的住宅供热系统占用建筑空间太多的技术问题；并解决传统的太阳能系统热效率低的问题；并解决传统的住宅生活热水收费计量困难的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种住宅太阳能综合供热系统，包括有太阳能集热器和集热器循环水管，并且集热器循环水管上设有太阳能集热器循环泵和膨胀罐，其特征在于：所述集热器循环水管通过板式换热器与具有保温功能的贮热管道连接，贮热管道上连有管道循环泵和定压水箱，贮热管道通过设有采暖热水表和供暖管道阀门的供暖管道与设在室内的低温辐射供暖器连接成一循环水路，贮热管道还通过市政供暖热水管道阀门与市政供暖热水管道连接成一循环水路。
所述贮热管道上还接有换热器，所述换热器包括与贮热管道连通的换热器外壳、位于换热器外壳内的换热管、以及设在换热器外壳上的生活冷水接入口和生活热水接出口，所述换热管的一端通过生活冷水接入口与带有冷水表和冷水阀门的冷水管连通，换热管的另一端通过生活热水接出口与生活热水管连通。
所述生活热水管上设有热水器。
所述热水器可为电热水器或煤气热水器。
所所述换热器可为管式换热器，管式换热器的换热器外壳为管状，并且换热器外壳通过法兰盘或卡箍连接在贮热管道上、使换热器外壳成为贮热管道的其中一段，管式换热器的换热管为贴着换热器外壳的内壁螺旋环绕的换热盘管。
所述换热器外壳的管径可与贮热管道的管径一致。
所述换热器外壳的管径可为150mm～250mm，换热器外壳的长度可为1m～2m。
所述换热器的水力损失≤0.05MPa，出流量≥0.15L/S，承压≥1.0MPa。
所述换热管的管径可为15 mm～25mm，换热管的长度可不小于10米。
所述换热管可为不锈钢软管、薄壁铜管或钛合金管。
所述贮热管道的管径可为DN200mm以上。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明是一种成套化的综合供热装置，是一种可以高效利用太阳能的综合性太阳能利用设施，其设计原理简单，施工方便，同时具有富余热量贮存功能、调峰采暖供热功能和供生活热水功能，一举三得，非常适用于建筑与小区的综合供热利用。
本发明是一种全新的综合供热方式，具有常规供暖管道的供热功能和生活热水管道的供应生活热水功能，不但投资小，维修方便，而且生活热水与热媒不直接接触，水质不受污染；同时热媒温度低于60℃，生活热水出水温度低于55℃，无结垢问题；此外，生活热水水压由自来水管道直接提供，所以水压波动小。
本发明充分利用到了采暖管网的时效性和延展性，使采暖管网四季得到充分利用，其可以将收集到的太阳能经板式换热器贮存于可以保温的贮热管道中，贮热管道中的热水作为热源，通过管式换热器加热生活热水，同时贮热管道中的热水直接作为采暖用水，以此满足采暖功能需求。
本发明与传统的集中式太阳能热水系统相比，即不会挤占有限的管井空间，也不会影响住宅的有效居住面积，这是因为传统的住宅供热系统一般都设有生活热水管道和采暖供热管道两套管道，而本发明将生活热水管道、采暖供热管道整合为一套贮热管道（即贮热管道取代了独立的生活热水管道和采暖供热管道，具有供暖、供应生活热水、热量贮存功能），因此削减了一套管道，同时本发明扩大贮热管道的直径，将热水储存在贮热管道中，因此又消减了储热水箱，所以不但大大节省了建筑空间，而且降低了热量的流失，使建筑能耗得到了明显的降低。
与传统的集中式太阳能热水系统相比，本发明不会占用热水机房，所以管理方便、安全隐患小；与传统的分体式太阳能热水系统相比，本发明投资较小且不会占用阳台，所以不存在风噪和安全隐患，同时维修也比较方便。  
本发明属于集中供应生活热水的方式，与分户贮热的方式相比，分户贮热系统既会占用住宅的户内面积，又具有辅助加热控制困难的问题，而本发明完全没有这些问题。
使用了本发明以后，将不再需要单独计量生活热水，而是生活热水、生活冷水由同一根供水管（即生活热水管）供水，同一块冷水表进行用水计量，每户只需使用冷水表计量冷水即可，热水完全可以平摊到物业费中去，所以生活热水收费计量困难的问题得到了解决。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是管式换热器的主视示意图。
图3是管式换热器的俯视示意图。
图4是管式换热器的工作原理示意图。
图5是本发明的工作原理框图。
附图标记：1－太阳能集热器、2－板式换热器、3－太阳能集热器循环泵、4－管道循环泵、5－贮热管道、6－换热器、6.1－换热器外壳、6.2－换热管、6.3－法兰盘、6.4－生活冷水接入口、6.5－生活热水接出口、7－采暖热水表、8－低温辐射供暖器、9－冷水表、10－热水器、11－冷水管、12－生活热水管、13－定压水箱、14－集热器循环水管、15－供暖管道、16－供暖管道阀门、17－冷水阀门、18－市政供暖热水管道阀门、19－市政供暖热水管道、20－楼顶、21－地下夹层、22－膨胀罐、23－切换阀门。
具体实施方式
实施例一参见图1-4所示，这种住宅太阳能综合供热系统，包括有太阳能集热器1和集热器循环水管14，并且集热器循环水管14上设有太阳能集热器循环泵3和膨胀罐22，所述集热器循环水管14通过板式换热器2与具有保温功能的贮热管道5（即贮热管道5的管壁外侧敷有保温材料）连接（即太阳能集热器收集热量，然后经板式换热器，与贮热管道内的热水进行换热，向贮热管道内补热），贮热管道5上设有管道循环泵4和定压水箱13，贮热管道5通过设有采暖热水表7和供暖管道阀门16的供暖管道15与设在室内的低温辐射供暖器8连接成一循环水路，贮热管道5还通过市政供暖热水管道阀门18与市政供暖热水管道19连接成一循环水路；一般情况下，贮热管道5的管径为150mm～250mm，贮热管道5具有贮存热量，调峰供热功能。
所述贮热管道5上还接有换热器6，所述换热器6包括与贮热管道5连通的换热器外壳6.1、位于换热器外壳内的换热管6.2、以及设在换热器外壳上的生活冷水接入口6.4和生活热水接出口6.5，所述换热管6.2的一端通过生活冷水接入口6.4与带有冷水表9和冷水阀门17的冷水管11连通，换热管6.2的另一端通过生活热水接出口6.5与生活热水管12连通。本实施例中，换热器6为管式换热器，管式换热器的换热器外壳6.1为管状，并且换热器外壳6.1通过法兰盘6.3连接在贮热管道5上、使换热器外壳6.1成为贮热管道5的其中一段（即管式换热器连接于贮热管道5管道中，作为贮热管道5一部分，用于冷水即时换热成生活热水），管式换热器的换热管6.2为贴着换热器外壳6.1的内壁螺旋环绕的换热盘管。在其它实施例中，换热器外壳6.1也可以通过卡箍等其它方式连接在贮热管道5上。
所述生活热水管12上还设有热水器10，热水器10为电热水器或煤气热水器。
一般情况下，管式换热器与贮热管道5为同一材质，即管式换热器和贮热管道5均为金属材料制品。
所述管式换热器的水力损失≤0.05MPa，出流量≥0.15L/S，承压≥1.0MPa，管式换热器具有生活热水即时换热功能，并必须满足生活热水水温、压力、流量的要求。换热器外壳6.1的管径与贮热管道5的管径一致，确保搭接无变径，一般情况下，换热器外壳6.1的管径为150mm～250mm，换热器外壳6.1的长度为1m～2m。换热管6.2的管径为15 mm～25mm，换热管6.2的长度不小于10米，可以为不锈钢软管、薄壁铜管或钛合金管等金属盘管。
本发明的工作过程：本发明为一成套化系列产品。所述太阳能经板式换热器换热贮存于贮热管道，贮热管道内的热水直接用于地板辐射供暖，同时作为热源通过管式换热器加热生活热水。
所述贮热管道5内充有60℃左右的热水，换热器6的换热器外壳6.1内充50℃～60℃热水，换热管6.2与自来水供水管道（即充有20℃左右冷水的冷水管11和充有40℃～50℃热水的生活热水管12）直接连接，供应生活热水，如换热管6.2中流出的水温达不到用热要求，则在用户末端设置常规的热水器，利用热水器辅助加热。
所述低温辐射供暖器8为低温辐射供暖方式，保证太阳能全年均可为贮热管道补充热量，同时还需要确保贮热管道内的水温≤60℃，提高太阳能利用效率，控制生活热水出水温度，防止烫伤。
本发明可用于一梯2～10户的板式、塔式中高层住宅，建筑底层预留有市政供暖热水管道19，非采暖季节，关闭市政供暖热水管道19与贮热管道5之间的市政供暖热水管道阀门18，建筑内的贮热管道自成循环回路，循环供生活热水；采暖季节，开启市政供暖热水管道19，建筑内的贮热管道5与市政供暖热水管道并联运行，一起给低温辐射供暖器8供热。所述贮热管道5上设置有切换阀门23，用于保证不同季节不同住宅中的系统运行模式切换。
参见图5，本发明的工作过程：太阳能经由太阳能集热器收集加热循环介质，经板式换热器换热将热量补充至贮热管道中，非采暖季，关闭供暖管道阀门16，生活给水经管式换热器加热和热水器辅助加热后，供应生活热水；采暖季，贮热管道中的热水直接接入供暖管道15和低温辐射供暖器8供暖，并作为热源加热生活热水，全年均优先使用太阳能，采暖季太阳能不足时，由市政供暖热水管道补足热量。
本发明适合规模适中的建筑综合供热系统，整个系统为一整套成套化设备产品。

Claims (9)

1.一种住宅太阳能综合供热系统，包括有太阳能集热器（1）和集热器循环水管（14），并且集热器循环水管（14）上设有太阳能集热器循环泵（3）和膨胀罐（22），其特征在于：所述集热器循环水管（14）通过板式换热器（2）与具有保温功能的贮热管道（5）连接，贮热管道（5）上连有管道循环泵（4）和定压水箱（13），贮热管道（5）通过设有采暖热水表（7）和供暖管道阀门（16）的供暖管道（15）与设在室内的低温辐射供暖器（8）连接成一循环水路，贮热管道（5）还通过市政供暖热水管道阀门（18）与市政供暖热水管道（19）连接成一循环水路；
所述贮热管道（5）上还接有换热器（6），所述换热器（6）包括与贮热管道（5）连通的换热器外壳（6.1）、位于换热器外壳内的换热管（6.2）、以及设在换热器外壳上的生活冷水接入口（6.4）和生活热水接出口（6.5），所述换热管（6.2）的一端通过生活冷水接入口（6.4）与带有冷水表（9）和冷水阀门（17）的冷水管（11）连通，换热管（6.2）的另一端通过生活热水接出口（6.5）与生活热水管（12）连通。
2.根据权利要求1所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述生活热水管（12）上设有热水器（10）。
3.根据权利要求2所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述热水器（10）为电热水器或煤气热水器。
4.根据权利要求1所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述换热器（6）为管式换热器，管式换热器的换热器外壳（6.1）为管状，并且换热器外壳（6.1）通过法兰盘（6.3）或卡箍连接在贮热管道（5）上、使换热器外壳（6.1）成为贮热管道（5）的其中一段，管式换热器的换热管（6.2）为贴着换热器外壳（6.1）的内壁螺旋环绕的换热盘管。
5.根据权利要求4所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述换热器外壳（6.1）的管径与贮热管道（5）的管径一致。
6.根据权利要求4所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述换热器外壳（6.1）的管径为150mm～250mm，换热器外壳（6.1）的长度为1m～2m。
7.根据权利要求4所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述换热器（6）的水力损失≤0.05MPa，出流量≥0.15L/S，承压≥1.0MPa。
8.根据权利要求4所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述换热管（6.2）的管径为15 mm～25mm，换热管（6.2）的长度不小于10米。
9.根据权利要求4所述的住宅太阳能综合供热系统，其特征在于：所述换热管（6.2）为不锈钢软管、光滑壁铜管、大波节铜管或钛合金管。
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