CN107781889A - 一种超低能耗清洁式建筑供热系统 - Google Patents

一种超低能耗清洁式建筑供热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低能耗清洁式建筑供热系统，该建筑供热系统采用太阳能集热器组件、空气源热泵和水源热泵共同供热，建筑顶部设置有太阳能集热器、生活热水箱和供热水箱，水源热泵为建筑物内的各个用户的用户新风系统提供热能，太阳能集热器组件的太阳能集热器可转动角度的设置在建筑物顶部，本发明天气晴朗的时间内建筑热负荷由太阳能热水系统提供，阴雨、雪天气或者日照时长有限的时间内，采用辅助能源空气源热泵与水源热泵联合供热；两套系统通过蓄热水箱组合成并联形式，而且，太阳能集热器的角度调节灵活，可以根据太阳的直射角度进行实时控制，可大大提高太阳能的集热效率，保证真正的实现低能耗清洁的为建筑供热。

Description

一种超低能耗清洁式建筑供热系统
技术领域
本发明涉及一种超低能耗清洁式建筑供热系统，属于建筑用清洁能源技术领域。
背景技术
目前，对于建筑物内的供热来说，生活热水一般需要采用天然气，而室内供热一般需要采用煤等燃料能源，燃料在使用，对于环境的污染很大，而随着雾霾的加重以及人们对环境的重视，燃料供热越来越不符合环境的要求。
而太阳能作为清洁可再生能源能源，在供热和制冷过程中能更好的满足节能减排的需求。但也存在其缺陷：太阳能受地域、天气的等影响较大，不能很好地满足用能需求。因此，要更好的满足消费者24小时用热需求，太阳能与其他能源互补使用已成为一种必然趋势。尤其是随着太阳能应用领域的扩大，太阳能与其他能源互补更是必不可少。具体项目使用时，单独使用太阳能经常不能满足用热需求，太阳能与热泵、燃气、电、生物质能等能源互补使用日益普遍。而且，目前的太阳能集器一般是固定设计的，其集热效果较低，需要消耗更多的空气源热泵和水源热泵的能耗，依然无法实现低功耗的效果。
本发明针对以上问题，提供一种超低能耗清洁式建筑供热系统，目前是采用太阳能、空气源热泵和水源热泵联合供暖系统，以便实现低能耗清洁式建筑。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超低能耗清洁式建筑供热系统，该建筑供热系统采用太阳能集热器组件、空气源热泵和水源热泵共同供热，其中，建筑顶部设置有太阳能集热器、生活热水箱和供热水箱，所述供热水箱的一端连接太阳能集热器组件和空气源热泵，所述供热水箱的另一端连接所述水源热泵，所述水源热泵为建筑物内的各个用户的用户新风系统提供热能，其特征在于，所述太阳能集热器组件的太阳能集热器可转动角度的设置在建筑物顶部，其中，所述太阳能集热器的下端面设置有间隔开的三个可转动角度的铰接组件，其中，所述太阳能集热器的最底端的铰接组件上连接有固定支柱，所述太阳能集热器的最高端的铰接组件上连接有导向组件，所述太阳能集热器的中部的铰接组件上连接有升降组件，所述固定支柱、导向组件和升降组件均支撑于安装底座上，其中，所述升降组件由步进电机驱动转动，所述步进电机由控制器根据太阳的直射角度来控制。
进一步，作为优选，所述升降组件包括升降杆、固定箱、传动齿、转动螺母、驱动电机和驱动齿轮，其中，所述升降杆的顶端设置在相应的铰接组件上，所述升降杆的下端伸入固定箱内，且所述升降杆的下端设置外螺纹，所述固定箱内的轴承座内设置有轴承，所述转动螺母的外端面套设在轴承内圈上，所述转动螺母的上端面一体设置有传动齿，所述传动齿与驱动齿轮啮合传动，所述驱动齿轮由驱动电机驱动转动，所述驱动电机固定在固定箱上，所述升降杆与所述转动螺母螺纹转动，所述导向组件包括导向杆和导向筒，所述导向杆的顶端与相应的铰接组件连接，所述导向筒的下端固定在安装底座上，所述导向杆在所述导向筒内伸缩滑动设置。
进一步，作为优选，所述铰接组件包括上座、弹簧、转动球头、下座、转动球座、内套、下内座和下连接杆，其中，所述上座的上端面固定在太阳能集热器上，所述上座的下端设置有转动球头，所述转动球头在转动球座内的转动限位腔内转动，所述转动球座可转动的限位设置在下座的球腔内，所述下座的下端的内螺纹孔内螺纹连接有下内座，所述下内座的下端设置有锥形孔，所述转动球座的转动限位腔的下端螺纹连接所述下连接杆，所述下连接杆与固定支柱、升降杆或导向杆连接，所述下座与下内座之间设置有内套，所述内套上设置有导向孔，所述转动球座限位在所述导向孔内。
进一步，作为优选，太阳能集热器与板式换热器连接，板式换热器与设置在建筑物楼顶的生活热水箱、供热水箱连接，生活热水箱、供热水箱还均与所述空气热源泵连接，所述生活热水箱上还连接有市政供水管和生活用水供水管，所述供热水箱还连接所述水源热泵后与所述用户新风系统连接，以便为用户新风系统提供热水，其中，所述供热水箱的出水口与所述用户新风系统的进水口之间采用具有阀门一的管连通，所述水源热泵的出水口与用户新风系统的进水口之间设置有阀门二，所述供热水箱的回水口与水源热泵回收口之间设置有阀门三，所述供热水箱的回水口与用户新风系统的回收口之间设置有阀门四。
进一步，作为优选，所述太阳能集热器、板式换热器和空气源热泵上均设置有水泵，所述供热水箱上还连通有软化水管，且所述软化水管上设置有压力表，
进一步，作为优选，各个用户的用户新风系统并联设置，生活热水箱和供热水箱内均设置有温度传感器。
进一步，作为优选，所述板式换热器上设有过滤器。
进一步，作为优选，所述固定箱内设置有密封件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明天气晴朗的时间内建筑热负荷由太阳能热水系统提供，阴雨、雪天气或者日照时长有限的时间内，采用辅助能源空气源热泵与水源热泵联合供热；两套系统通过蓄热水箱组合成并联形式，而且，太阳能集热器的角度调节灵活，可以根据太阳的直射角度进行实时控制，可大大提高太阳能的集热效率，保证真正的实现低能耗清洁的为建筑供热。
附图说明
图1是本发明结构连接关系示意图；
图2是本发明的太阳能集热器的太阳能板的安装结构示意图；
图3是本发明的太阳能集热器的太阳能板的铰接组件的结构示意图；
其中，1、太阳能集热器组件，2、板式换热器，3、生活热水箱，4、供热水箱，5、空气源热泵，6、水源热泵，7、市政供水管，8、生活用水供水管，9、用户新风系统，F1、阀门一，F2、阀门二，F3、阀门三，F4、阀门四，10、水泵，11、压力表，12、过滤器，13、太阳能集热器，14、铰接组件，15、固定支柱，16、升降杆，17、导向杆，18、导向筒，19、固定箱，20、传动齿，21、转动螺母，22、驱动电机，23、驱动齿轮，24、安装底座，25、上座，26、弹簧，27、转动球头，28、下座，29、转动球座，30、内套，31、下内座，32、下连接杆。
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。
本发明提供了一种超低能耗清洁式建筑供热系统，该建筑供热系统采用太阳能集热器组件1、空气源热泵5和水源热泵6共同供热，其中，建筑顶部设置有太阳能集热器组件1、生活热水箱5和供热水箱6，所述供热水箱6的一端连接太阳能集热器组件和空气源热泵，所述供热水箱的另一端连接所述水源热泵6，所述水源热泵6为建筑物内的各个用户的用户新风系统9提供热能，其特征在于，所述太阳能集热器组件的太阳能集热器可转动角度的设置在建筑物顶部，其中，所述太阳能集热器的下端面设置有间隔开的三个可转动角度的铰接组件12，其中，所述太阳能集热器的最底端的铰接组件上连接有固定支柱13，所述太阳能集热器的最高端的铰接组件上连接有导向组件，所述太阳能集热器的中部的铰接组件上连接有升降组件，所述固定支柱13、导向组件和升降组件均支撑于安装底座上，其中，所述升降组件由步进电机驱动转动，所述步进电机由控制器根据太阳的直射角度来控制。
在本实施例中，如图2，所述升降组件包括升降杆15、固定箱14、传动齿19、转动螺母21、驱动电机20和驱动齿轮18，其中，所述升降杆15的顶端设置在相应的铰接组件12上，所述升降杆15的下端伸入固定箱14内，且所述升降杆15的下端设置外螺纹，所述固定箱内的轴承座内设置有轴承，所述转动螺母21的外端面套设在轴承内圈上，所述转动螺母的上端面一体设置有传动齿19，所述传动齿19与驱动齿轮18啮合传动，所述驱动齿轮由驱动电机20驱动转动，所述驱动电机20固定在固定箱14上，所述升降杆与所述转动螺母螺纹转动，所述导向组件包括导向杆16和导向筒17，所述导向杆16的顶端与相应的铰接组件连接，所述导向筒的下端固定在安装底座上，所述导向杆在所述导向筒内伸缩滑动设置。
其中，如图3，所述铰接组件包括上座25、弹簧26、转动球头27、下座28、转动球座29、内套30、下内座31和下连接杆32，其中，所述上座25的上端面固定在太阳能集热器上，所述上座的下端设置有转动球头27，所述转动球头27在转动球座29内的转动限位腔内转动，所述转动球座29可转动的限位设置在下座28的球腔内，所述下座28的下端的内螺纹孔内螺纹连接有下内座，所述下内座31的下端设置有锥形孔，所述转动球座的转动限位腔的下端螺纹连接所述下连接杆32，所述下连接杆32与固定支柱、升降杆或导向杆连接，所述下座与下内座之间设置有内套30，所述内套上设置有导向孔，所述转动球座限位在所述导向孔内。
其中，太阳能集热器与板式换热器2连接，板式换热器2与设置在建筑物楼顶的生活热水箱、供热水箱4连接，生活热水箱3、供热水箱还均与所述空气热源泵连接，所述生活热水箱上还连接有市政供水管7和生活用水供水管8，所述供热水箱还连接所述水源热泵后与所述用户新风系统9连接，以便为用户新风系统提供热水，其中，所述供热水箱的出水口与所述用户新风系统的进水口之间采用具有阀门一F1的管连通，所述水源热泵的出水口与用户新风系统的进水口之间设置有阀门二F2，所述供热水箱的回水口与水源热泵回收口之间设置有阀门三F3，所述供热水箱的回水口与用户新风系统的回收口之间设置有阀门四F4。
其中，所述太阳能集热器、板式换热器和空气源热泵上均设置有水泵，所述供热水箱上还连通有软化水管，且所述软化水管上设置有压力表，各个用户的用户新风系统并联设置，生活热水箱和供热水箱内均设置有温度传感器。所述板式换热器上设有过滤器。所述固定箱内设置有密封件。
本发明的原理如下：
此系统太阳能集热系统优先满足用户生活热水供应；当阴雨、雪天气或者日照时长有限的时间内，开启水源热泵机组对供热水箱的水温提升以达到送至各层新风机需求的供水温度。当阴雨、雪天气或者日照时长有限的时间内，太阳能与空气源无法同时满足供生活热水与供热需求时，当供热水箱用户侧回水温度低于30℃时，阀门一F1、阀门四F4关闭，阀门二F2、阀门三F3开启，启动水源热泵机组对水温进行二次提升，以达到需求的供水温度送至新风机组；当太阳能与空气源热泵可同时满足生活热水与供热需求时，当供热水箱用户侧回水温度高于30℃时，阀门一F1、阀门四F4开启，阀门二F2、阀门三F3关闭，不启动水源热泵机组，直接利用太阳能与空气源热泵联合供热。
本发明天气晴朗的时间内建筑热负荷由太阳能热水系统提供，阴雨、雪天气或者日照时长有限的时间内，采用辅助能源空气源热泵与水源热泵联合供热；两套系统通过蓄热水箱组合成并联形式，而且，太阳能集热器的角度调节灵活，可以根据太阳的直射角度进行实时控制，可大大提高太阳能的集热效率，保证真正的实现低能耗清洁的为建筑供热。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种超低能耗清洁式建筑供热系统，该建筑供热系统采用太阳能集热器组件、空气源热泵和水源热泵共同供热，其中，建筑顶部设置有太阳能集热器、生活热水箱和供热水箱，所述供热水箱的一端连接太阳能集热器组件和空气源热泵，所述供热水箱的另一端连接所述水源热泵，所述水源热泵为建筑物内的各个用户的用户新风系统提供热能，其特征在于，所述太阳能集热器组件的太阳能集热器可转动角度的设置在建筑物顶部，其中，所述太阳能集热器的下端面设置有间隔开的三个可转动角度的铰接组件，其中，所述太阳能集热器的最底端的铰接组件上连接有固定支柱，所述太阳能集热器的最高端的铰接组件上连接有导向组件，所述太阳能集热器的中部的铰接组件上连接有升降组件，所述固定支柱、导向组件和升降组件均支撑于安装底座上，其中，所述升降组件由步进电机驱动转动，所述步进电机由控制器根据太阳的直射角度来控制。
2.根据权利要求1所述的一种超低能耗清洁式建筑供热系统，其特征在于：所述升降组件包括升降杆、固定箱、传动齿、转动螺母、驱动电机和驱动齿轮，其中，所述升降杆的顶端设置在相应的铰接组件上，所述升降杆的下端伸入固定箱内，且所述升降杆的下端设置外螺纹，所述固定箱内的轴承座内设置有轴承，所述转动螺母的外端面套设在轴承内圈上，所述转动螺母的上端面一体设置有传动齿，所述传动齿与驱动齿轮啮合传动，所述驱动齿轮由驱动电机驱动转动，所述驱动电机固定在固定箱上，所述升降杆与所述转动螺母螺纹转动，所述导向组件包括导向杆和导向筒，所述导向杆的顶端与相应的铰接组件连接，所述导向筒的下端固定在安装底座上，所述导向杆在所述导向筒内伸缩滑动设置。
3.根据权利要求1所述的一种超低能耗清洁式建筑供热系统，其特征在于：所述铰接组件包括上座、弹簧、转动球头、下座、转动球座、内套、下内座和下连接杆，其中，所述上座的上端面固定在太阳能集热器上，所述上座的下端设置有转动球头，所述转动球头在转动球座内的转动限位腔内转动，所述转动球座可转动的限位设置在下座的球腔内，所述下座的下端的内螺纹孔内螺纹连接有下内座，所述下内座的下端设置有锥形孔，所述转动球座的转动限位腔的下端螺纹连接所述下连接杆，所述下连接杆与固定支柱、升降杆或导向杆连接，所述下座与下内座之间设置有内套，所述内套上设置有导向孔，所述转动球座限位在所述导向孔内。
4.根据权利要求3所述的一种超低能耗清洁式建筑供热系统，其特征在于：太阳能集热器与板式换热器连接，板式换热器与设置在建筑物楼顶的生活热水箱、供热水箱连接，生活热水箱、供热水箱还均与所述空气热源泵连接，所述生活热水箱上还连接有市政供水管和生活用水供水管，所述供热水箱还连接所述水源热泵后与所述用户新风系统连接，以便为用户新风系统提供热水，其中，所述供热水箱的出水口与所述用户新风系统的进水口之间采用具有阀门一的管连通，所述水源热泵的出水口与用户新风系统的进水口之间设置有阀门二，所述供热水箱的回水口与水源热泵回收口之间设置有阀门三，所述供热水箱的回水口与用户新风系统的回收口之间设置有阀门四。
5.根据权利要求3所述的一种超低能耗清洁式建筑供热系统，其特征在于：所述太阳能集热器、板式换热器和空气源热泵上均设置有水泵，所述供热水箱上还连通有软化水管，且所述软化水管上设置有压力表。
6.根据权利要求3所述的一种超低能耗清洁式建筑供热系统，其特征在于：各个用户的用户新风系统并联设置，生活热水箱和供热水箱内均设置有温度传感器。
7.根据权利要求3所述的一种超低能耗清洁式建筑供热系统，其特征在于：所述板式换热器上设有过滤器。
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