CN103967230B - 一种板式太阳能集热器与建筑一体化系统 - Google Patents

Abstract

一种板式太阳能集热器与建筑一体化系统，它涉及一种板式太阳能集热器系统。以解决现有的太阳能集热板系统和建筑不能一体化，导致现有的太阳能集热板系统制造成本高，换热效率低，并容易造成建筑房顶漏水损坏建筑物的问题，支撑板铺设于建筑的房屋支撑架上，支撑板的外形与建筑的房顶相匹配，太阳能集热板安装在集热板定向支撑架的另一端上，太阳能集热板与集热板定向支撑架滑动配合，水平回水管的内径小于竖直回水管内径，集热板安装槽内的底端开设有漏水收集沟，漏水收集沟与水平面的倾斜度为3/1000至20/1000。本发明用于为生活生产提供热水及建筑物供暖提供热源。

Description

一种板式太阳能集热器与建筑一体化系统

技术领域

本发明涉及一种板式太阳能集热器系统。

背景技术

板式太阳能系统与建筑一体化是光热太阳能发展的方向。板式太阳能系统与建筑一体化，也就是板式太阳能系统与建筑共用屋顶的防水、保温及房盖支撑架，这样能够降低板式太阳能系统的安装成本，与平屋顶建筑相比增加了建筑的一层使用面积。

现有的板式太阳能集热系统一般安装在建筑的房顶，在北方不能实现板式光热太阳能系统与建筑一体化的主要原因是存在如下四项关键技术问题没有解决：

第一项，板式太阳能系统漏水或发生故障后，不容易维护或更换。特别是暴露在室外的排气阀，在北方寒冷天气时容易冻坏漏水、损坏建筑物，又没有找到解决此问题的根本办法。

第二项，若干个集热板连成一体时，没有适合的连接件，以满足体积小、密封好、容易拆卸组装，又不影响太阳能集热板最佳集热空间使用要求。

第三项，板式太阳能和建筑一体化没有找到可行的办法解决系统热胀冷缩，系统保温和防漏水，系统下滑问题的方法。

第四项，板式太阳能一天24小时内有阳光集热的时间短，每天无阳光时间长，甚至几天不能集热时，贮热水箱通过系统管线和集热板向外散热问题没有解决好。

发明内容

本发明的目的是提供一种板式太阳能集热器与建筑一体化系统，以解决现有的太阳能集热板系统和建筑不能一体化，导致现有的太阳能集热板系统制造成本高，且太阳能集热板系统经常漏水，使该系统工作效率低，并容易造成建筑房顶漏水损坏建筑物的问题。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：它包括循环泵、温控器和板式太阳能集热器，板式太阳能集热器包括至少一个玻璃板、至少一个防水保温层支撑板、至少一个太阳能集热板、至少一个防水保温层和集热板定向支撑架，玻璃板与太阳能集热板的数量相一致，太阳能集热板包括水平回水管、竖直回水管和供水管，水平回水管的出水端与竖直回水管相连通，太阳能集热板内部底端设有供水管，

所述板式太阳能集热器与建筑一体化系统还包括开式集热水箱，

至少一个玻璃板、至少一个太阳能集热板、至少一个防水保温层和至少一个防水保温层支撑板由上至下依次叠加倾斜设置，防水保温层支撑板铺设于建筑的房屋支撑架上，防水保温层支撑板的外形与建筑的房顶相匹配，防水保温层的外形与防水保温层支撑板的形状相一致，

防水保温层上开设有集热板安装槽，集热板安装槽内沿防水保温层的厚度方向开设有若干个通孔，集热板定向支撑架的一端穿过通孔并与建筑的房屋支撑架相固接，太阳能集热板设置于集热板安装槽内，太阳能集热板安装在集热板定向支撑架的另一端上，太阳能集热板与集热板定向支撑架滑动配合，

水平回水管的内径小于竖直回水管内径，竖直回水管的出水端与开式集热水箱的进水端通过管一连通，管一为设有U形弯折结构的连通管，

集热板安装槽内的底端开设有漏水收集沟，漏水收集沟与水平面的倾斜度为3/1000至20/1000，漏水收集沟的出水端与管三的一端连通，管三为设有U形弯折结构的连通管，管三的另一端与外置排水系统连接，

开式集热水箱的出水口一与管四的一端连通，管四的另一端分别与管八的一端和管六的一端相连通，阀门一、循环泵和阀门二沿管四的所述一端依次设置在管四上，管八的另一端与外置能源输送管路相连通，阀门三设置在管八上，

开式集热水箱的出水口二与管五的一端连通，管五的另一端分别与管六的另一端和管九的一端相连通，阀门五设置在管六上，管九的另一端与生活用水管路连通，阀门四设置在管五上，

管七的一端与太阳能集热板的供水管连通，管七的另一端与水源连通，管七上设有阀门七，测温传感器一设置于开式集热水箱内，测温传感器二设置于太阳能集热板内，测温传感器一通过导线一与温控器连接，测温传感器二通过导线二与温控器连接，温控器与循环泵通过导线三连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明的太阳能集热板3-0取消了排气阀。通过在水平回水管3-1和竖直回水管3-3相通处采用水平回水管3-1的内径小于竖直回水管3-3的内径，本发明的系统采用开式集热水箱6-0，同时通过阀门六9-6对水量进行调整，使存在于水平回水管3-1内的气体和水在循环泵5-0的推力和重力作用下，水和气体流动时互不影响，气体和水都能顺利从竖直回水管3-3随水流出，从而避免形成气堵，保证了该系统的正常循环换热。该系统换热通过温差控制。停止换热时，集热板内的水在重力作用下自动返回开式集热水箱6-0。解决了太阳能集热板3-0冻坏后漏水的问题。而现有技术是在水平回水管3-1与竖直回水管3-3的连通处安装排气阀，通过排气阀将水平回水管内的气泡排出，而安装的排气阀在北方寒冷的冬季容易被冻坏，从而导致太阳能集热板系统漏水，所以本发明的系统从根本上解决了太阳能集热板3-0因排气阀冻坏而漏水的问题。

二、若干个太阳能集热板3-0呈多排布置于防水保温层4-0上，当某个太阳能集热板3-0损坏需要更换时，打开玻璃板2-0四周的结构密封胶，解开太阳能集热板3-0四周的快速接头一12-1和快速接头二12-2就能够使损坏的太阳能集热板3-0进行快速更换，从而有效保证了该系统的正常运行，也为板式太阳能集热器和建筑一体化系统安装和拆卸提供了可用的连接件。

三、本发明采用角铁定向支撑托7-2与太阳能集热板3-0滑动配合的方式，当多个太阳能集热板3-0连接后在热胀冷缩情况下，多个太阳能集热板3-0可以左右自由滑动，从而有效防止多个太阳能集热板3-0之间连接后形成的整体在热胀冷缩作用力下发生系统形变和下滑，又能防止该系统发生形变、下滑，损坏建筑或造成路人的人身伤害。

四、在防水保温层4-0底端开设的漏水收集沟4-1收集太阳能集热板系统3-0可能漏出的水，漏水收集沟4-1与水平面的倾斜度为3/1000至20/1000，保证漏水收集沟4-1收集的漏水被顺利输送到外置排水系统，防水保温层4-0底端开设的漏水收集沟4-1有效解决了太阳能集热板3-0漏水时，损坏建筑物，影响太阳能系统正常运行的问题。管三8-3为设有U形弯折结构的连通管，利用水封法确保本发明的系统不能把管三8-3内的热空气通过集热系统抽排到室外。管三8-3为设有U形弯折结构的连通管解决了外置排水系统损失室内热量问题。

防水保温层4-0铺设于建筑的房顶，且防水保温层4-0外形与建筑的房顶相匹配，本发明是板式太阳能与建筑一体化系统的组合技术，铺设在建筑物房顶的防水保温层4-0既是板式太阳能集热器的一部分，也是建筑物房顶的一部分，也就是建筑与太阳能集热板系统共用保温、防水和房架，这样同时降低板式太阳能集热器与建筑的制造成本，并使板式太阳能集热器安装、使用和维护更为方便。

五、该发明通过在回水系统中的管一8-1为设有U形弯折结构的连通管，利用水封法确保本发明的系统停止工作时，开式集热水箱6-0的热量不能通过太阳能集热板3-0产生逆向对流热损失，有效的提高了该系统的换热效率和水箱系统的保温效果。

六、当若干个太阳能集热板3-0呈多排布置于防水保温层4-0的集热板安装槽4-2内时，若干个太阳能集热板3-0之间不用进行隔离保温，有效的减小了散热面积。仅需在集热板系统背面铺设保温和防水材料，并对集热板安装槽4-2四周进行保温和防水便可以实现对太阳能集热板3-0进行有效保温的目的，既减少了保温材料的投入，又有效的提高板式太阳能的集热效率，从根本上消除了建筑的房顶出现漏水情况。

本发明的系统相对现有板式太阳能集热系统降低制造成本10％。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是具体实施方式四的结构示意图，图4是具体实施方式五的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明，本实施方式的板式太阳能集热器与建筑一体化系统包括循环泵5-0、温控器1-0和板式太阳能集热器，板式太阳能集热器包括至少一个玻璃板2-0、至少一个防水保温层支撑板4-5、至少一个太阳能集热板3-0、至少一个防水保温层4-0和集热板定向支撑架7-0，玻璃板2-0与太阳能集热板3-0的数量相一致，太阳能集热板3-0包括水平回水管3-1、竖直回水管3-3和供水管3-2，水平回水管3-1的出水端与竖直回水管3-3相连通，太阳能集热板3-0内部底端设有供水管3-2，

所述板式太阳能集热器与建筑一体化系统还包括开式集热水箱6-0，

至少一个玻璃板2-0、至少一个太阳能集热板3-0、至少一个防水保温层4-0和至少一个防水保温层支撑板4-5由上至下依次叠加倾斜设置，防水保温层支撑板4-5铺设于建筑的房屋支撑架4-3上，防水保温层支撑板4-5的外形与建筑的房顶相匹配，防水保温层4-0的外形与防水保温层支撑板4-5的形状相一致，

防水保温层4-0上开设有集热板安装槽4-2，集热板安装槽4-2内沿防水保温层4-0的厚度方向开设有若干个通孔4-4，集热板定向支撑架7-0的一端穿过通孔4-4并与建筑的房屋支撑架4-3相固接，太阳能集热板3-0设置于集热板安装槽4-2内，太阳能集热板3-0安装在集热板定向支撑架7-0的另一端上，太阳能集热板3-0与集热板定向支撑架7-0滑动配合，

水平回水管3-1的内径小于竖直回水管3-3内径，竖直回水管3-3的出水端与开式集热水箱6-0的进水端通过管一8-1连通，管一8-1为设有U形弯折结构的连通管，

集热板安装槽4-2内的底端开设有漏水收集沟4-1，漏水收集沟4-1与水平面的倾斜度为3/1000至20/1000，漏水收集沟4-1的出水端与管三8-3的一端连通，管三8-3为设有U形弯折结构的连通管，管三8-3的另一端与外置排水系统连接，

开式集热水箱6-0的出水口一与管四8-4的一端连通，管四8-4的另一端分别与管八8-8的一端和管六8-6的一端相连通，阀门一9-1、循环泵5-0和阀门二9-2沿管四8-4的所述一端依次设置在管四8-4上，管八8-8的另一端与外置能源输送管路相连通，阀门三9-3设置在管八8-8上，

开式集热水箱6-0的出水口二与管五8-5的一端连通，管五8-5的另一端分别与管六8-6的另一端和管九8-9的一端相连通，阀门五9-5设置在管六8-6上，管九8-9的另一端与生活用水管路连通，阀门四9-4设置在管五8-5上，

管七8-7的一端与太阳能集热板3-0的供水管3-2连通，管七8-7的另一端与水源连通，管七8-7上设有阀门七9-7，测温传感器一10-1设置于开式集热水箱6-0内，测温传感器二10-2设置于太阳能集热板3-0内，测温传感器一10-1通过导线一11-1与温控器1-0连接，测温传感器二10-2通过导线二11-2与温控器1-0连接，温控器1-0与循环泵5-0通过导线三11-3连接。所述防水保温层4-0为苯板或挤塑板或耐火防寒毡或聚氨酯发泡填缝剂。

支撑板为木板或胶合板。

漏水收集沟4-1的截面形状为圆弧形或梯形。截面形状为圆弧形或梯形的漏水收集沟4-1加工方便，并且水不宜残留于漏水沟内，满足使用要求。

具体实施方式二：结合图1至图4说明，本实施方式的所述集热板定向支撑架7-0包括集热板支撑板7-1、角铁定向支撑托7-2和两个支撑杆7-3，每个支撑杆7-3的一端与房屋支撑架4-3相固接，一个支撑杆7-3设置于太阳能集热板3-0底端，一个支撑杆7-3的另一端固定有角铁定向支撑托7-2，另一个支撑杆7-3设置于太阳能集热板3-0的顶端，另一个支撑杆7-3的另一端固接有集热板支撑板7-1，支撑杆7-3与通孔4-4相配合，太阳能集热板3-0分别与角铁定向支撑托7-2和集热板支撑板7-1滑动配合。

本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图4说明，本实施方式的水平回水管3-1为DN25暖通管，竖直回水管3-3为DN32暖通管或DN40暖通管。

暖通管便于购买、更换，且实用性强，现有的板式太阳能集热器普遍使用DN25暖通管、DN32暖通管或DN40暖通管，以上暖通管通用性强，满足使用要求。

本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1至图4说明，本实施方式的所述板式太阳能集热器与建筑一体化系统包括一个防水保温层4-0、至少一个供水管连通组件、至少一个水平回水管连通组件、至少两个玻璃板2-0和至少两个太阳能集热板3-0，

至少两个太阳能集热板3-0并排放置在防水保温层4-0的集热板安装槽4-2内，管七8-7的所述一端与左端的太阳能集热板3-0的供水管3-2的左端相连通，左端的太阳能集热板3-0内设置有测温传感器二10-2，

供水管连通组件包括管十8-10、管十一8-11和快速接头一12-1，管十8-10的另一端与管十一8-11的另一端通过快速接头一12-1相连通，

左端的太阳能集热板3-0的供水管3-2的右端与管十8-10的一端相连通，管十一8-11的一端与右端的太阳能集热板3-0的供水管3-2的左端相连通，

水平回水管连通组件包括管十二8-12、管十三8-13和快速接头二12-2，管十二8-12的另一端与管十三8-13的另一端通过快速接头二12-2相连通，

左端的太阳能集热板3-0的水平回水管3-1的右端与管十二8-12的一端相连通，右端的太阳能集热板3-0的水平回水管3-1的左端与管十三8-13的一端相连通，

右端的太阳能集热板3-0的水平回水管3-1右端的出水端与竖直回水管3-3相连通。

本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式五：结合图1至图4说明，本实施方式的所述系统包括板式太阳能分水缸12-3、若干个水平回水管连通组件、若干个供水管连通组件、若干个玻璃板2-0和若干个太阳能集热板3-0，

若干个太阳能集热板3-0呈多排布置于防水保温层4-0的集热板安装槽4-2内，

板式太阳能分水缸12-3的出水端分别与多个管十四8-14的一端相连通，板式太阳能分水缸12-3的进水端与管七8-7连通，若干个水平回水管连通组件与若干个供水管连通组件将每排相邻的太阳能集热板3-0依次连通，

每个管十四8-14安装有阀门六9-6，管十四8-14另一端与每排左端的太阳能集热板3-0的供水管3-2相连通，

每个管一8-1的一端与每排右端的太阳能集热板3-0的竖直回水管3-3相连通，每个管一8-1的另一端分别与开式集热水箱6-0的进水端连通。

若干个玻璃板2-0的对接处使用结构胶11-4和泡沫膨胀条进行密封防水，使太阳能集热板3-0内加热的热水有效保温，防止热量散失。

本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。

工作原理

太阳能集热板3-0循环换热时产生的气体进入水平回水管3-1后，由于竖直回水管3-3比水平回水管3-1的内径大，还可通过供水管3-2上的阀门六9-6调节本发明系统内的供水量，确保竖直回水管3-3外接开式集热水箱6-0的循环水在竖直回水管3-3内没有满管，不会发生气堵问题，使循环水和气体在重力和循环泵5-0的循环压力作用下，没有排气阀也能顺利进入开式集热水箱内，使水循环换热正常进行。

当太阳能集热板3-0漏水时，漏出的水被漏水收集沟4-1收集并通过管三8-3排出。

当多个太阳能集热板3-0并排设置，并且在热胀冷缩情况下的相互作用时，太阳能集热板3-0通过集热板定向支撑架7-0可以左右自由滑动。

当系统停止换热时，开式集热水箱6-0的热水通过管一8-1的U形弯折结构将水密封，防止热量逆向对流损失热量。

漏水收集沟4-1的U形弯折结构实现水密封方法，防止室内冷空气逆向传至太阳能集热板3-0内，影响换热效率和增加室内热损失。

Claims (5)

1.一种板式太阳能集热器与建筑一体化系统，它包括循环泵(5-0)、温控器(1-0)和板式太阳能集热器，板式太阳能集热器包括至少一个玻璃板(2-0)、至少一个防水保温层支撑板(4-5)、至少一个太阳能集热板(3-0)、至少一个防水保温层(4-0)和集热板定向支撑架(7-0)，玻璃板(2-0)与太阳能集热板(3-0)的数量相一致，太阳能集热板(3-0)包括水平回水管(3-1)、竖直回水管(3-3)和供水管(3-2)，水平回水管(3-1)的出水端与竖直回水管(3-3)相连通，太阳能集热板(3-0)内部底端设有供水管(3-2)，

其特征在于：

所述板式太阳能集热器与建筑一体化系统还包括开式集热水箱(6-0)，

至少一个玻璃板(2-0)、至少一个太阳能集热板(3-0)、至少一个防水保温层(4-0)和至少一个防水保温层支撑板(4-5)由上至下依次叠加倾斜设置，防水保温层支撑板(4-5)铺设于建筑的房屋支撑架(4-3)上，防水保温层支撑板(4-5)的外形与建筑的房顶相匹配，防水保温层(4-0)的外形与防水保温层支撑板(4-5)的形状相一致，

防水保温层(4-0)上开设有集热板安装槽(4-2)，集热板安装槽(4-2)内沿防水保温层(4-0)的厚度方向开设有若干个通孔(4-4)，集热板定向支撑架(7-0)的一端穿过通孔(4-4)并与建筑的房屋支撑架(4-3)相固接，太阳能集热板(3-0)设置于集热板安装槽(4-2)内，太阳能集热板(3-0)安装在集热板定向支撑架(7-0)的另一端上，太阳能集热板(3-0)与集热板定向支撑架(7-0)滑动配合，

水平回水管(3-1)的内径小于竖直回水管(3-3)内径，竖直回水管(3-3)的出水端与开式集热水箱(6-0)的进水端通过管一(8-1)连通，管一(8-1)为设有U形弯折结构的连通管，

集热板安装槽(4-2)内的底端开设有漏水收集沟(4-1)，漏水收集沟(4-1)与水平面的倾斜度为3/1000至20/1000，漏水收集沟(4-1)的出水端与管三(8-3)的一端连通，管三(8-3)为设有U形弯折结构的连通管，管三(8-3)的另一端与外置排水系统连接，

开式集热水箱(6-0)的出水口一与管四(8-4)的一端连通，管四(8-4)的另一端分别与管八(8-8)的一端和管六(8-6)的一端相连通，阀门一(9-1)、循环泵(5-0)和阀门二(9-2)沿管四(8-4)的所述一端依次设置在管四(8-4)上，管八(8-8)的另一端与外置能源输送管路相连通，阀门三(9-3)设置在管八(8-8)上，

开式集热水箱(6-0)的出水口二与管五(8-5)的一端连通，管五(8-5)的另一端分别与管六(8-6)的另一端和管九(8-9)的一端相连通，阀门五(9-5)设置在管六(8-6)上，管九(8-9)的另一端与生活用水管路连通，阀门四(9-4)设置在管五(8-5)上，

管七(8-7)的一端与太阳能集热板(3-0)的供水管(3-2)连通，管七(8-7)的另一端与水源连通，管七(8-7)上设有阀门七(9-7)，测温传感器一(10-1)设置于开式集热水箱(6-0)内，测温传感器二(10-2)设置于太阳能集热板(3-0)内，测温传感器一(10-1)通过导线一(11-1)与温控器(1-0)连接，测温传感器二(10-2)通过导线二(11-2)与温控器(1-0)连接，温控器(1-0)与循环泵(5-0)通过导线三(11-3)连接。

2.根据权利要求1所述的板式太阳能集热器与建筑一体化系统，其特征在于：所述集热板定向支撑架(7-0)包括集热板支撑板(7-1)、角铁定向支撑托(7-2)和两个支撑杆(7-3)，每个支撑杆(7-3)的一端与房屋支撑架(4-3)相固接，一个支撑杆(7-3)设置于太阳能集热板(3-0)底端，一个支撑杆(7-3)的另一端固定有角铁定向支撑托(7-2)，另一个支撑杆(7-3)设置于太阳能集热板(3-0)的顶端，另一个支撑杆(7-3)的另一端固接有集热板支撑板(7-1)，支撑杆(7-3)与通孔(4-4)相配合，太阳能集热板(3-0)分别与角铁定向支撑托(7-2)和集热板支撑板(7-1)滑动配合。

3.根据权利要求1所述的板式太阳能集热器与建筑一体化系统，其特征在于：水平回水管(3-1)为DN25暖通管，竖直回水管(3-3)为DN32暖通管或DN40暖通管。

4.根据权利要求1或2所述的板式太阳能集热器与建筑一体化系统，其特征在于：所述板式太阳能集热器与建筑一体化系统包括一个防水保温层(4-0)、至少一个供水管连通组件、至少一个水平回水管连通组件、至少两个玻璃板(2-0)和至少两个太阳能集热板(3-0)，

至少两个太阳能集热板(3-0)并排放置在防水保温层(4-0)的集热板安装槽(4-2)内，管七(8-7)的所述一端与左端的太阳能集热板(3-0)的供水管(3-2)的左端相连通，左端的太阳能集热板(3-0)内设置有测温传感器二(10-2)，

供水管连通组件包括管十(8-10)、管十一(8-11)和快速接头一(12-1)，管十(8-10)的另一端与管十一(8-11)的另一端通过快速接头一(12-1)相连通，

左端的太阳能集热板(3-0)的供水管(3-2)的右端与管十(8-10)的一端相连通，管十一(8-11)的一端与右端的太阳能集热板(3-0)的供水管(3-2)的左端相连通，

水平回水管连通组件包括管十二(8-12)、管十三(8-13)和快速接头二(12-2)，管十二(8-12)的另一端与管十三(8-13)的另一端通过快速接头二(12-2)相连通，

左端的太阳能集热板(3-0)的水平回水管(3-1)的右端与管十二(8-12)的一端相连通，右端的太阳能集热板(3-0)的水平回水管(3-1)的左端与管十三(8-13)的一端相连通，

右端的太阳能集热板(3-0)的水平回水管(3-1)右端的出水端与竖直回水管(3-3)相连通。

5.根据权利要求4所述的板式太阳能集热器与建筑一体化系统，其特征在于：所述系统包括板式太阳能分水缸(12-3)、若干个水平回水管连通组件、若干个供水管连通组件、若干个玻璃板(2-0)和若干个太阳能集热板(3-0)，

若干个太阳能集热板(3-0)呈多排布置于防水保温层(4-0)的集热板安装槽(4-2)内，

板式太阳能分水缸(12-3)的出水端分别与多个管十四(8-14)的一端相连通，板式太阳能分水缸(12-3)的进水端与管七(8-7)连通，若干个水平回水管连通组件与若干个供水管连通组件将每排相邻的太阳能集热板(3-0)依次连通，

每个管十四(8-14)安装有阀门六(9-6)，管十四(8-14)另一端与每排左端的太阳能集热板(3-0)的供水管(3-2)相连通，

每个管一(8-1)的一端与每排右端的太阳能集热板(3-0)的竖直回水管(3-3)相连通，每个管一(8-1)的另一端分别与开式集热水箱(6-0)的进水端连通。