CN102661615A - 住宅太阳能水暖一体综合供热系统 - Google Patents

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Abstract

一种住宅太阳能水暖一体综合供热系统,包括真空管太阳能集热器,与太阳能集热器连通的集热器进水管和集热器出水管,设在楼内的贮热管道,设在贮热管道上的换热器,以及与换热器连通的生活热水管和热水使用终端,所述集热器出水管与贮热管道直接连通、成为贮热管道的一部分,贮热管道又通过设有切换阀门的连接水管与所述集热器进水管连通;所述集热器进水管和贮热管道通过供暖管道与设在室内的低温辐射供暖分集水器连接成一循环水路;所述真空管太阳能集热器还通过集热器进水管和贮热管道与市政供暖热水管道连接成一循环水路。本系统简化了结构,降低了制造维修的成本和维修更换的难度。

Description

住宅太阳能水暖一体综合供热系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种太阳能综合供热系统,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
[0002] 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,由于计量造成收费的复杂性和技术复杂性,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,热效率不高,管理维修困 难。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。
[0003] 公开号为102364254A的中国专利申请公开了一种建筑综合供热系统,该系统基 本上解决了上述问题,但该系统还具有两个问题,一是该系统中设有集热器循环水管和贮 热管道两套管道,集热器循环水管通过板式换热器与贮热管道连接,所以结构还是比较复 杂,占用空间比较大,此外还会有一定的热损耗;二是该系统中的家用换热器与贮热管道合 为一体,安拆不方便,不便于维修,尤其是该家用换热器出现损坏需要更换的时候,需要将 建筑综合供热系统中的贮热管道完全关断以后,将换热器外壳和换热盘管全部拆卸下来更 换才行,更换过程复杂且成本大。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种住宅太阳能水暖一体综合供热系统,要解决传统的太阳 能综合供热系统结构复杂、占用建筑空间太多的技术问题;并解决传统的太阳能综合供热 系统的制造和维修成本高,维修难度大的问题。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种住宅太阳能水暖一体综合供热 系统,包括设置在楼顶的太阳能集热器,与太阳能集热器连通的集热器进水管和集热器出 水管,设置在楼内的贮热管道,设在贮热管道上的换热器,以及与换热器连通的生活热水管 和热水使用终端,其特征在于:所述太阳能集热器为真空管太阳能集热器,所述集热器进水 管上设有集热器循环水管止回阀、集热器循环水管截止阀、温度计、太阳能集热系统循环泵和集热器循环水管闸阀,所述集热器出水管与楼内的具有保温功能的贮热管道直接连通、 成为贮热管道的一部分,贮热管道又通过设有切换阀门的连接水管与所述集热器进水管连 通。
[0006] 所述集热器进水管和贮热管道通过供暖管道与设在室内的低温辐射供暖分集水 器连接成一循环水路,供暖管道上还设有供暖管道阀门、过滤器、供暖热水表和温度传感 器。
[0007] 所述真空管太阳能集热器还通过集热器进水管和贮热管道与市政供暖热水管道 连接成一循环水路,其中集热器进水管与市政供暖热水管道之间、贮热管道与市政供暖热 水管道之间均设有市政供暖热水管道阀门。
[0008] 所述换热器为生活热水管束式换热器,包括换热器外壳和置于换热器外壳中的换 热盘管,所述换热器外壳为贮热管道上的一段水管,换热器外壳的侧壁上设有斜向开口管, 所述换热盘管包括换热盘管主体和位于换热盘管主体上端的斜向冷水进口管、斜向热水出 口管,所述换热盘管的换热盘管主体由斜向开口管插入至换热器外壳的内侧,所述换热盘 管的斜向冷水进口管和斜向热水出口管通过法兰盘或卡箍与斜向开口管可拆卸连接,所述 斜向冷水进口管的上端和斜向热水出口管的上端均位于换热器外壳的外侧,并且斜向冷水 进口管的上端与设有冷水表和冷水阀门的冷水管连通,斜向热水出口管的上端与设有热水 使用终端的生活热水管连通。
[0009] 所述生活热水管上可设有热水器。
[0010] 所述热水器可为电热水器或煤气热水器。
[0011] 所述集热器进水管的管径是DN50〜DN100,贮热管道的管径是DN200〜DN300。
[0012] 所述斜向冷水进口管可通过生活冷水接入管与冷水管连通,所述斜向热水出口管 可通过生活热水接出管与生活热水管连通。
[0013] 所述换热盘管主体可贴着换热器外壳的内壁。
[0014] 所述换热盘管可为不锈钢软管、光滑壁铜管、大波节铜管或钛合金管。
[0015] 所述斜向开口管的轴线与贮热管道的轴线的夹角可为45°。
[0016] 所述换热盘管的单根换热盘管管径可为DN10,换热盘管管束长度长度1. 1〜 1. 2m。
[0017] 所述生活热水管束式换热器的水力损失彡0.05MPa,出流量彡0. 15L/S,承压 彡 1. OMPa。
[0018] 与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:本发明采用了一种紧凑式的真 空管太阳集热器构造,充分利用紧凑式的真空管太阳集热器的优点,避免集热循环造成的 真空管承压带来的爆管、气堵等技术问题,大幅降低了土建成本和运行成本。
[0019] 本发明与传统的太阳能综合供热系统相比,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,这是因为传统的太阳能综合供热系统一般都设有集热器循环水 管、生活热水管道和采暖供热管道三套管道,或者是设有集热器循环水管和贮热管道两套 管道,而本发明只有一套管道,即取消了板式换热器,使真空管太阳集热器的集热器出水管 与楼内的贮热管道直接连通、成为了贮热管道的一部分(即真空管太阳集热器的圆形水管 与楼内的贮热管道联为一体),这种结构进一步简化了太阳能综合供热系统的管道结构,所 以占用空间小,热损耗可以得到进一步的降低(如果使用板式换热器,则太阳能热水只能做为热媒,不但工艺复杂,而且再次换热影响热效率),同时制造和维修成本也可以得到降低。 此外,由于贮热管道热容量较大、且保温较好,所以可有效提高防冻能力。
[0020] 传统太阳能热水系统均设有贮存水箱,占用建筑面积,增加土建投资成本,设有贮 水箱均得增加加压泵组,增加机组成本和控制成本,且冷热水压力不平衡,而本发明扩大贮 热管道的直径为DN200〜DN300,所以可以直接将热水储存在贮热管道中,因此又消减了定 压水箱,不但大大节省了建筑空间,降低了热量的流失,使建筑能耗得到了明显的降低,而 且又进一步的简化了结构并降低了制造和维修成本。
[0021] 本发明直接采用贮热管道上的其中一段水管作为生活热水管束式换热器的换热 器外壳,同时换热盘管采用卡箍或法兰盘与换热器外壳可拆卸连接,这样设计的好处是当 换热盘管损坏了以后(换热器外壳不易损坏),无需拆卸换热器外壳,只需将损坏了的换热 盘管拆卸下来并换上新的换热盘管即可,因此安拆维修非常的方便,大大降低了维修更换 的难度和成本。
[0022] 本发明是一种成套化的太阳能热水装置,是一种可以高效利用太阳能的综合设 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。
[0023] 本发明是一种全新的综合太阳能热水利用方式,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;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。
[0024] 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直接贮存在保温的贮热管道中,贮热管道中的热水作为热源, 通过生活热水管束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。
[0025] 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。
[0026] 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
[0027] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0028] 图1是本发明的结构示意图。
[0029] 图2是生活热水管束式换热器的结构示意图。
[0030] 图3是图2中A-A剖面的示意图。
[0031] 图4是换热盘管的示意图。
[0032] 图5是生活热水管束式换热器与冷水管和生活热水管连接的示意图。[0033]图6是本发明的工作原理框图。
[0034]附图标记:1一换热盘管、2—生活冷水接入管、3—生活热水接出管、4一法兰盘、 5一贮热管道、6—冷水管、7—生活热水管、8—冷水表、9ー热水器、10—换热器外売、11一 斜向开ロ管、12—斜向冷水进ロ管、13—斜向热水出口管、14一换热盘管主体、15—真空管 太阳能集热器、16—集热器进水管、17—连接水管、18—太阳能集热系统循环泵、19一切 换阀门、20—市政供暖热水管道阀门、21—市政供暖热水管道、22—供暖管道阀门、23— 过滤器、24—供暖热水表、25—温度传感器、26—供暖管道、27—低温辐射供暖分集水器、 28一生活热水管束式换热器、29—冷水阀门、30—楼顶、31—地下夹层、32—热水使用终 端、33—集热器循环水管止回阀、34—集热器循环水管截止阀、35—温度计、36—集热器循 环水管闸阀。
具体实施方式
[0035]实施例參见图1所示,这种住宅太阳能水暖一体综合供热系统,包括设置在楼顶 30的太阳能集热器,与太阳能集热器连通的集热器进水管16和集热器出水管,设置在楼内 的贮热管道5,设在贮热管道5上的换热器,以及与换热器连通的生活热水管7和热水使用 终端32。
[0036]所述太阳能集热器为真空管太阳能集热器15,所述集热器进水管16上设有集热 器循环水管止回阀33、集热器循环水管截止阀34、温度计35、太阳能集热系统循环泵18(温 差控制启停)和集热器循环水管闸阀36,所述集热器出水管与楼内的具有保温功能的贮热 管道5直接连通、成为贮热管道的一部分,贮热管道5又通过设有切換阀门19的连接水管 17与所述集热器进水管16连通。所述真空管太阳能集热器15收集来的热量直接贮存在具 有保温功能的贮热管道中,贮热管道具有贮存热量,调峰供热功能。
[0037]所述集热器进水管16和贮热管道5通过供暖管道洲与设在室内的低温辐射供暖 分集水器27连接成ー循环水路,供暖管道洲上还设有供暖管道阀门22、过滤器23、供暖热 水表M和温度传感器25。
[0038]所述真空管太阳能集热器15还通过集热器进水管16和贮热管道5与市政供暖热 水管道21连接成ー循环水路,其中集热器进水管16与市政供暖热水管道21之间、贮热管 道5与市政供暖热水管道21之间均设有市政供暖热水管道阀门20。
[0039]本实施例中,所述集热器进水管16的管径是DN50mm〜DmOOmm,而贮热管道5的 管径是DN200mm〜DN300mm,贮热管道5的管径设计成这么大的好处是提高了贮热管道的容 量,所以不再需要设置定压水箱。
[0040]參见图2-5,所述换热器为生活热水管束式换热器观,包括换热器外壳10和置于 换热器外壳10中的换热盘管1,所述换热器外壳10为贮热管道5上的一段水管,换热器外 壳10的侧壁上设有斜向开ロ管11,所述换热盘管1包括换热盘管主体14和位于换热盘管 主体上端的斜向冷水进ロ管12、斜向热水出ロ管13,所述换热盘管1的换热盘管主体14由 斜向开ロ管11插入至换热器外壳10的内側,所述换热盘管1的斜向冷水进ロ管12和斜向 热水出口管13通过法兰盘4或卡箍与斜向开ロ管11可拆卸连接,所述斜向冷水进ロ管12 的上端和斜向热水出口管13的上端均位于换热器外壳10的外側,并且斜向冷水进ロ管12 的上端与设有冷水表8和冷水阀门四的冷水管6连通,斜向热水出ロ管13的上端与设有热水使用终端32的生活热水管7连通,生活热水管7上还设有热水器9,热水器一般为电热 水器或煤气热水器。
[0041] 本实施例中,生活热水管束式换热器的换热盘管I通过法兰盘可拆卸连接在斜向 开口管11上,生活热水管束式换热器作为贮热管道的一部分,用于冷水即时换热成生活热 水。在其它实施例中,换热盘管也可以通过卡箍等其它方式可拆卸连接在斜向开口管11 上。
[0042] 本实施例中,斜向冷水进口管12通过生活冷水接入管2与冷水管6连通,所述斜 向热水出口管13通过生活热水接出管3与生活热水管7连通。
[0043] 所述生活热水管束式换热器28的水力损失≤0. 05MPa,出流量≤0. 15L/S,承压 ≥I. OMPa,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。本实 施例中,换热盘管I的单根换热盘管管径为DNIOmm,换热盘管管束长度I. Im〜I. 2m。
[0044] 本实施例中,换热盘管主体14贴着换热器外壳10的内壁。所述斜向开口管11的 轴线与热水管道5的轴线的夹角为45°。
[0045] 换热盘管I为不锈钢软管、光滑壁铜管、大波节铜管或钛合金管。一般情况下,生 活热水管束式换热器6与贮热管道5为同一材质,即生活热水管束式换热器6和贮热管道 5均为金属材料制品。
[0046] 所述换热盘管与自来水供水管道(即充有20°C左右冷水的冷水管6)直接连接,供 应生活热水,如换热盘管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;若超过用热要求,还可以再设置混水阀,利用混水阀将生活热水管7 与冷水管6连通,通过冷水混合,可以控制生活热水出水温度,防止烫伤。
[0047] 所述低温辐射供暖分集水器27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。
[0048] 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,非采暖季节,关闭市政供暖热水管道与贮热管道之间的市政供暖热水管道阀门 20,建筑内的贮热管道自成循环回路,即生活给水经生活热水管束式换热器加热和热水器 辅助加热后,供应生活热水。
[0049] 采暖季节,贮热管道中的热水直接接入供暖管道为低温辐射供暖分集水器供暖, 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,即开启市政供暖热水管道阀门20,建筑内的贮热管道与市政供暖热水管道 并联运行,一起给低温辐射供暖分集水器27供热。
[0050] 所述连接水管17上设有切换阀门19,用于保证不同季节不同住宅中的系统运行 模式切换。
[0051] 参见图6,太阳能经由真空管太阳能集热器直接将热量补充至贮热管道中(即太阳 能直接贮存于贮热管道),贮热管道内的热水直接用于低温辐射供暖分集水器辐射供暖(本 实施例中为地板辐射采暖,在其它实施例中还可以是暖气等供暖设备),同时作为热源通过 生活热水管束式换热器加热生活热水。
[0052] 本发明尤其适合规模适中的住宅,整个系统为一整套成套化设备产品。

Claims (10)

1. ー种住宅太阳能水暖一体综合供热系统,包括设置在楼顶(30)的太阳能集热器,与太阳能集热器连通的集热器进水管(16)和集热器出水管,设置在楼内的贮热管道(5),设在贮热管道(5)上的换热器,以及与换热器连通的生活热水管(7)和热水使用終端(32),其特征在于:所述太阳能集热器为真空管太阳能集热器(15),所述集热器进水管(16)上设有集热器循环水管止回阀(33)、集热器循环水管截止阀(34)、温度计(35)、太阳能集热系统循环泵(18)和集热器循环水管闸阀(36),所述集热器出水管与楼内的具有保温功能的贮热管道(5)直接连通、成为贮热管道的一部分,贮热管道(5)又通过设有切换阀门(19)的连接水管(17)与所述集热器进水管(16)连通; 所述集热器进水管(16 )和贮热管道(5 )通过供暖管道(26 )与设在室内的低温辐射供暖分集水器(27)连接成ー循环水路,供暖管道(26)上还设有供暖管道阀门(22)、过滤器(23)、供暖热水表(24)和温度传感器(25); 所述真空管太阳能集热器(15)还通过集热器进水管(16)和贮热管道(5)与市政供暖热水管道(21)连接成ー循环水路,其中集热器进水管(16)与市政供暖热水管道(21)之间、贮热管道(5)与市政供暖热水管道(21)之间均设有市政供暖热水管道阀门(20)。
2.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述换热器为生活热水管束式换热器(28),包括换热器外壳(10)和置于换热器外壳(10)中的换热盘管(1),所述换热器外壳(10)为贮热管道(5)上的一段水管,换热器外壳(10)的侧壁上设有斜向开ロ管(11),所述换热盘管(I)包括换热盘管主体(14 )和位于换热盘管主体上端的斜向冷水进ロ管(12)、斜向热水出口管(13),所述换热盘管(I)的换热盘管主体(14)由斜向开ロ管(11)插入至换热器外壳(10)的内侧,所述换热盘管(I)的斜向冷水进ロ管(12)和斜向热水出口管(13)通过法兰盘(4)或卡箍与斜向开ロ管(11)可拆卸连接,所述斜向冷水进ロ管(12)的上端和斜向热水出口管(13)的上端均位于换热器外壳(10)的外侧,并且斜向冷水进ロ管(12)的上端与设有冷水表(8)和冷水阀门(29)的冷水管(6)连通,斜向热水出口管(13)的上端与设有热水使用終端(32)的生活热水管(7)连通。
3.根据权利要求2所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述生活热水管(7 )上设有热水器(9 )。
4.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述集热器进水管(16)的管径是DN50〜DN100,贮热管道(5)的管径是DN200〜DN300。
5.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述斜向冷水进ロ管(12)通过生活冷水接入管(2)与冷水管(6)连通,所述斜向热水出ロ管(13)通过生活热水接出管(3)与生活热水管(7)连通。
6.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述换热盘管主体(14)贴着换热器外壳(10)的内壁。
7.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述换热盘管(I)为不锈钢软管、光滑壁铜管、大波节铜管或钛合金管。
8.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述斜向开ロ管(11)的轴线与贮热管道(5)的轴线的夹角为45°。
9.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述换热盘管(I)的单根换热盘管管径为DN10,换热盘管管束长度I. Im〜I. 2m。
10.根据权利要求I所述的住宅太阳能水暖一体综合供热系统,其特征在于:所述生活热水管束式换热器(28)的水力损失彡O. 05MPa,出流量彡O. 15L/S,承压彡I. OMPa0
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