CN103939967A - 多层、高层建筑供暖系统高效能节电的技术方法 - Google Patents

Abstract

一种在建筑中采用低能耗供暖技术方法，使循环供暖的水泵功率大幅降低，其节省电能在80％～90％，极大程度的减小了供暖的电能消耗。在实施方案中，该种技术方法包括热源、膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀、支承结构、减压调节阀、散热装置、管路组成供暖系统，将低能耗装置设置在各供暖系统的顶端或高于顶端5～8米。借助水的重力和小扬程水泵来实现水在供暖回路中流动，并达到在热水输送过程中大幅降低能耗的目的。

Description

多层、高层建筑供暖系统高效能节电的技术方法

技术领域

本发明涉及供暖技术领域，更具体地说，特别涉及一种在多层、高层建筑的供暖、循环供水系统中的应用方法。

背景技术

现有供暖系统是将锅炉加热后的热水通过大功率(数千瓦至数十千瓦)送入循环管路中，输送到供暖建筑小区。供水方式有三种：一种是直接供水，一种是热交换站，第三种是上两种兼有供水。

目前，所有的供暖系统存在的缺点是：用大功率水泵，电能消耗非常大，因此，如何大幅降低采暖供水系统的电能消耗，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多层、高层建筑的低能耗循环水供暖方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

方案1、多层建筑供暖方法：

多层建筑供暖一般是采用直接供水，在提供热源处(锅炉房)设置一高出多层建筑中最高点水平高度的顶端(顶层)再高出5-8米的位置安装一自动膨胀补水箱，一循环水泵，一自动排气阀，将供热的供水管道提升到该水平高度的位置，并与自动膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀相连接后再连接一供水管，再向下到地面以下，向供暖建筑小区输送。自动膨胀补水箱接在循环水泵进口处，自动排气阀接在循环水泵出口处，供暖回水管线不变。如果小区多层建筑均是上供下回水的，也可将上述装置分设在各建筑物的顶层各自系统管路的顶端，使热水通过这种发明方法向建筑小区供热水及循环。

方案2、高层建筑供暖方法

高层建筑供暖一般是通过换热站再向高层供水，分为两个以上供水系统，目的是减少下层系统暖气片及管道压力。本发明针对高层建筑也是按多层建筑分系统供水设置的。自动膨胀补水箱循环水泵、自动排气阀按1所述的连接方法设置在各个供水系统的进水顶端。除顶层供水系统外，下部的供水系统在该系统供水进口处和出水口处各设置一减压调解阀，以减少下层系统的水压力。

多层和高层建筑各系统上述装置即自动膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀均设置在顶端同一主供水管同一水平高度上，自动膨胀补水箱视各系统的存水量乘以水膨胀系数(约万分之二)而定，一般在0.5t-2t范围内。循环水泵采用小扬程大流量水泵则功率大幅降低，仅为原在地面设置水泵功率的10％-20％以内。自动排气阀无过多要求，有几种口径规格选择。

优选地，本发明按方案1中的多层建筑在热源处附近抬高其装置，有轻型钢架支承，有利用管道本身上水、下水两根管再加一根备用管做三角形管架支承。有利用烟囱作支承，也可附着在建筑上作支承。

本发明包括的主要设施有：自动膨胀补水箱、小功率大流量循环水泵、自动排气阀和高层建筑系统分设的减压调节阀等。

优选地，将自动膨胀补水箱、小功率大流量水泵、自动排气阀(接在水泵的出水口处)均设置在各供水系统的顶端同一主供水管的同一水平处。

本发明的原理为：

本发明的原理是利用水泵放置在各系统的顶端将水向下运送。这是本发明独创性的应用，基于两点：

1、利用重力作用，有助于热水循环，利用水的连通管原理，水位在系统供水顶端，上水管、下水管水位等高，水在上行时不需对重力做功。

2、水泵放在底端，在高速转动时，叶轮吸进水形成真空负压，而使水在水泵进出口两端产生压差使水在向上运动时需要较大的扬程，水泵做功就多，功率就大，水泵放在顶端就不用做这个功，而是水泵将水水平送出和向下送出，这个作功就小，功率也就小。

通过上述结构设计，相比于传统技术中所使用的高水压大扬程的水泵而言，本发明提供的供暖方法仅需要使用小功率的水泵就能达到应有的流量。这种前所未有的独创极大程度的减小了供暖热水循环的用电量消耗，全国的供暖规模巨大，按节省电80％-90％计，其节能巨大，因此，推广意义巨大。本发明已在本发明者自有的建筑上运行，效果良好，运行平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例中多层建筑供暖系统的结构示意图；

图2为本发明另一种实施例中高层建筑供暖系统的结构示意图；

图3为本发明一种实施例中低能耗装置设置于烟囱上的结构示意图；

图4为本发明一种实施例中支撑组件为轻型钢架的结构示意图；

图5为本发明一种实施例中低能耗装置设置于高层建筑上的结构示意图；

图6为本发明一种实施例中在建筑中采用低能耗供暖的技术方法应用于制冷系统上的示意图；

图1至图5中部件名称与附图标记的对应关系为：

热源1、膨胀补水箱2、水泵3、轻型钢架4、自动排气阀5、减压调节阀6、散热装置7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种在建筑中采用用低能耗技术方法，用于对多层建筑进行供暖；在高于多层建筑顶端5-8m的位置设置一个低能耗装置，其中包括膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀并由供水管路与热源及散热装置联通；在高层建筑中需要在各供暖系统供水顶端位置设置一低能耗装置，其中包括膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀并由供水管路与热源及散热装置联通；在上述对建筑采用低能耗供暖技术方法中，本发明实现热水循环的能量主要来自于两个方面，其一为提供了水泵，通过水泵对热水提供循环用能量；其二为借助重力，特别地将低能耗供暖装置设置在各供暖系统供水管路的顶端。

膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀均设置于同一个水平高度上，水泵采用小扬程大流量的水泵，将热水由高层建筑的顶部向下打入管线实现热水循环，其相比于传统技术中所使用的高水压大扬程的水泵而言，本发明提供的取暖方法仅需要使用小功率的水泵即可。并且，本发明独创性地利用重力实现热水循环，极大程度地减小了供热热水循环的能量消耗。

在此需要说明的是：本发明所采用的循环水泵，其扬程为6-8m。设计流量不变时采用此低能耗方案，相比于传统技术能够减少能耗80％以上。

并且，基于上述结构，由于本发明在热水供应时，其热水的水压压力较小，对系统管路的冲击相对较小，所以还提高了暖气片以及用于热水流通的管路的使用寿命。

请参考图1和图2，其中，图1为本发明一种实施例中多层建筑供暖系统的结构示意图；图2为本发明另一种实施例中高层建筑供暖系统的结构示意图。

在本发明中，储水装置2为0.5-2吨的自动膨胀补水箱。

在本发明中，热源1可以直接采用锅炉，也可以采用远程热交换站。

请参考图3至图5，其中，图3为本发明一种实施例中低能耗装置设置于烟囱上的结构示意图；图4为本发明一种实施例中支撑组件为轻型钢架的结构示意图；图5为本发明一种实施例中低能耗装置设置于多层建筑上的结构示意图。

在本发明中，支撑组件5为轻型钢架，在本发明的其他实施方式中，还可以将低能耗装置设置于烟囱上，或者设置于楼房的顶端，或者是直接将连通管组成塔架架构将低能耗装置设置于连通管顶端上。

具体地，本发明还包括有自动放气阀，自动排气阀设置于水泵3的出口处。

为了进一步降低热水输送过程中对暖气片4的冲击，在本实施例中，本发明还包括减压阀，减压阀设置于各供暖系统的主管线的进口处和出口处。用户根据自己的楼层对热水输送水压进行调节，避免高层建筑中楼层较低用户热水水压过高的问题出现。

本发明的具体措施为：

将热源加热后的水直供给多层建筑小区，将水泵，0.5t-2t的自动膨胀补水箱接在水泵的进水端，自动排气阀接在水泵的出水端，上述部件全部放置在高于多层建筑最高点并再高出5-8米处。水泵、自动膨胀补水箱、自动排气阀均设置在高于多层建筑最高点并再高出5-8米处，使其与整个供水及热负荷系统联通。在室外的管路和上述设置需做保温。

采用直供方式，提升的管道和水泵、自动膨胀补水箱、自动排气阀有多种结构形式：

a、有利用烟囱作支承；b、有利用供水上行水管道、下行水管道再加一根备用管道做成三角形支架；c、有用轻型钢架做支承；d、有利用现有建筑物作支承。优选地的位置选用哪种方式根据现场实际而定。

采用换热站供热，具体包括有地上的、有建筑地下室的。

将水泵、自动膨胀补水箱、自动排气阀均放置在高层建筑的各供热系统主管道的顶端，同一水平总供水管上优选地，使其与整个供水及热负荷(暖气片)系统连通。除最上层供暖系统外下方供暖系统在进水口处和出水口处各加的一减压调解阀。

中央空调采暖方式，水泵、自动膨胀补水箱、自动排气阀均放置在顶层水塔散热器附近高于或等于主循环供水管线的水平顶端，并与整个水循环系统连通(见图6)。

循环水泵使水循环，在热负荷中散热回水至热源继续加热；自动膨胀补水箱使水在热胀冷缩时给系统溢水和补水用；自动排气阀是由于水在热胀冷缩时管道中产生的空气用以在最高点排出，使水流动畅通。

与传统和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、节省电能，采用大流量、小功率、低扬程的水泵能节省至少80％-90％的电能。(80％是因选水泵时不能完全有匹配的型号所致)

2、供热系统一次建成，小功率水泵的基础投资较小，基于现有技术其改造成本很低。

3、换热站的形式，以往大水泵噪音大，换小水泵后无噪音。

4、由于是在近于静水压下运行，运行压力较小，对管路的水流冲击水头和气蚀较小。使得各部件的使用寿命较长，从而降低系统的维护成本。

本专利发明的关键点在于：

1、从热源来的循环供水，无论是哪种方式(直供或换热站)其特点在于循环水泵、自动膨胀补水箱、自动排气阀均放置在各自系统的主管路的顶端，并使之与供暖系统的管路、散热装置连通。

2、在多层建筑供暖其特征在于：在热源附近，将主供水管线提升，并在多层建筑中最高点水平高度再高出5-8米，放置循环水泵、自动膨胀补水箱、自动排气阀，并使之与主管线系统连通。

3、循环水泵功率选择其特征在于：在保证原有的设计流量时，选择低扬程5-10米的水泵、配合自动膨胀补水箱(即根据系统存水量设定一般在0.5t-2t范围)等，使之功率消耗仅为原在地面上设计循环水泵功率的10％-20％。

4、在高层建筑供暖其特征在于：分层供水系统中，除上层供水系统外，下层供水系统均在供水系统的进水口和出水口各设置一减压调节阀，使系统在正常工作压力下运行。

5、在做室外的支承结构形式中，本发明可以采用如下支撑方式：

A、采用的利用烟囱的支承形式；

B、采用供热水主管线为钢管本身提升做支承的结构形式；

C、采用轻型钢架支承的结构形式；

D、采用利用建筑物做依托的支承形式。

6、在供水系统的顶端设置的循环水泵、自动膨胀补水箱、自动排气阀在供水系统的主管线循环水泵的进水口处设置自动膨胀补水箱，在循环水泵的出水口处设置自动排气阀，并使之与系统管路及散热装置连通。

请参考图6，图6为本发明一种实施例中在建筑中采用低能耗供暖的技术方法应用于制冷系统上的示意图。

本发明提供的在建筑中采用低能耗供暖的技术方法也可以应用于制冷系统中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种在建筑中采用低能耗供暖的技术方法，用于对多层、高层建筑进行供暖，其特征在于，

在高于多层建筑顶端5-8m的位置设置一套膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀装置，并使之与供暖主供水管线联通；

在高层建筑中，在各供暖分系统的主供水管线的顶端位置设置一套膨胀补水箱、循环水泵、自动排气阀装置，并使之与供暖主供水管线联通，所述循环系统包括有进水端和出水端；

2.一种多层、高层建筑供暖系统，用于对多层、高层建筑进行低能耗供暖，其特征在于，包括：

能够提供热水的热源(1)；

与所述热源相连通膨胀补水装置(2)；

与所述补水装置相连通并用于提供循环动力的水泵(3)；

与水泵出水口相连的自动排气阀(5)；

用于散发热能的散热装置(7)；

将所述热源、所述补水装置、所述水泵、自动排气阀以及所述散热装置依次连通并形成供暖循环回路的连通管；

以及，用于将所述补水装置、循环水泵、自动排气阀抬高并使其于水平高度高于建筑顶端5-8m的支撑组件(在这里出现支持组件的目的在于通过部件体现高于建筑顶端5-8m)(4)。

3.根据权利要求2所述的多层高层建筑供暖系统，其特征在于，

所述支撑组件为轻型钢架。

解释：专利法规定权利要求进行能够对专利申请中的保护对象进行限定或者增加，在实施例中将补水装置、循环水泵、自动排气阀设置于烟囱、楼房顶处等，都不是多层、高层建筑供暖系统本身的结构，所以不在权利要求中限定，但是都出现在下面说明书中的具体实施例中。

4.根据权利要求2所述的多层、高层建筑供暖系统，其特征在于，

所述补水装置为自动膨胀补水箱并设置在循环水泵进口处。

5.根据权利要求2所述的高层建筑供暖系统，其特征在于，

还包括减压调节阀(6)，所述减压调节阀设置于所述中下层供暖分系统的进口和出口处。