CN112984599A - 用于寒冷地区建筑的节能暖通系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，包括：地热板，其包括由下至上依次铺设在地面上的保温板、反射膜、调温管和美化板；调温管包括第一和第二调温管；储水箱，其进水口与第一调温管管路连接，出水口与第二调温管管路连接；地源供给机构，其包括连通至地下恒温含水层的抽水井，入水口连接第二调温管，出水口连接地下恒温含水层的排水井，以及将第一调温管与抽水井相连接的地源热泵机组；温控机构，其包括主控器和用于分析满足预设的理想室温的水温调控值的分析模块；补水机构，其包括补水管和流量监控器。其利用地下恒温水并结合楼宇上下同步入水，既节省了水流加热应用的能源，又提高了建筑内各层的室温稳定，即提高了住宅舒适性。

Description

用于寒冷地区建筑的节能暖通系统
技术领域
本发明涉及节能技术领域，尤其涉及一种用于寒冷地区建筑的节能暖通系统。
背景技术
目前，随着城市建设现代化步伐的不断加快、人们生活水平的日益提高以及供需矛盾日益加剧的能源紧张问题，降低高层楼宇建筑物综合使用能耗，提高建筑内部能源系统综合使用效率，增强楼宇住宅居住舒适性，开展高层楼宇建筑节能工作已成为世界各国政府缓解能源紧张的重要举措。我国在建筑节能方面的研究较国外一些发达国家而言，起步相对较晚，大致起步于二十世纪八十年代。
随着城市化的发展，许多大城市多为高层建筑，从宾馆酒店到商业金融建筑，从文化体育到医疗保健建筑，从办公写字楼到商住公寓楼，各种功能类别的高层建筑如雨后春笋般拔地而起，鳞次栉比。新的建筑、新的使用功能对建筑设备提出了新的、更高的要求，暖通已成为现代化建筑必不可少的重要设施，暖通产业进入了黄金时期。因地制宜的合理选择能源资源，充分有效的用能，提高高层建筑用能系统的效率，合理设计创造舒适的室内环境而同时尽可能减少对室外环境的负面影响，是高层建筑暖通设计中必须解决的问题。尤其是在寒冷地区，建筑内的保温更是需要耗费大量的能源，因此，如何设计一种既能节能，又能提高建筑物内舒适度的暖通系统显得尤为重要。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，利用地下恒温水并结合楼宇上下同步入水，既节省了水流加热应用的能源，又提高了建筑内各层的室温稳定，即提高了住宅舒适性。
为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，包括：
地热板，其包括由下至上依次铺设在地面上的保温板、反射膜、调温管和美化板；所述调温管包括第一调温管和第二调温管，所述第一调温管和第二调温管均在所述反射膜上呈螺旋状分布，且所述第一调温管和第二调温管交替布置；相邻层间的所述第一调温管和第二调温管间分别连通；所述美化板的底面上设置有用于容置所述调温管的凹槽，以扣合在所述调温管的上方；
储水箱，其设置于建筑物顶部；所述储水箱内设置有第一加热器和第一温度传感器；所述储水箱的进水口与位于所述建筑物最顶端的第一调温管管路连接；所述储水箱的出水口与位于所述建筑物最顶端的第二调温管管路连接；
地源供给机构，其包括连通至地下恒温含水层的抽水井，入水口连接位于所述建筑物最底端的第二调温管，出水口连接地下恒温含水层的排水井，以及通过管路将位于所述建筑物最底端的第一调温管与抽水井相连接的地源热泵机组；所述抽水井内设置有第二加热器和第二温度传感器；
温控机构，其包括主控器和用于分析满足预设的理想室温的水温调控值的分析模块；所述主控器与所述分析模块、第一温度传感器、第一加热器、地源热泵机组、第二加热器以及第二温度传感器分别连接，并将由外部获取的所述建筑物的建筑参数和室外温度值，所述储水箱内的水温值以及所述抽水井内的水温值发送至所述分析模块进行分析，并将分析得到的水温调控值反馈至所述主控器，所述主控器依据所述水温调控值控制所述第一加热器和第二加热器分别对所述储水箱和抽水井内的水温进行调节，并在所述储水箱和抽水井内的水温满足水温调控值后控制储水箱内的水流经第二调温管回流至排水井，以及所述抽水井内的水流经第一调温管流转至储水箱；
补水机构，其包括与所述主控器分别连接的补水管和流量监控器；所述补水管的进水端外接水源，出水端连通至所述排水井；所述流量监控器分别设置于所述抽水井的入水口以及所述排水井的出水口，所述主控器实时监控所述流量监控器的流量是否相等，并在所述排水井的出水口的流量监控器的流量值小于抽水井的入水口的流量监控器的流量值时，控制所述补水管连通，并向所述排水井内补充水分。
优选的是，所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统中，所述储水箱外部设置有保温层，且所述储水箱上部设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板将产生的电量储存在蓄电池内，并用于所述第一加热器的电量供给。
优选的是，所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统中，所述第一调温管和第二调温管均以所述建筑物的室内的中心为起点向四周进行螺旋状扩散分布。
优选的是，所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统中，还包括：
分支水箱，其分别配置于所述建筑物内的各户，所述分支水箱内设置第三温度传感器；所述分支水箱的入水口连接所述建筑物内相邻上层用户的第二调温管，所述分支水箱的出水口连接本层用户的第二调温管；
即时加热器，其分别对应每户的第二调温管设置，并用以实时加热由相邻上层用户的第二调温管流至本层用户的第二调温管的水流；
分控器，其分别配置于所述建筑物内的各户，并与相应的第三温度传感器、即时加热器以及总控器相连接；所述分控器用于将用户输入的期望室温值发送至所述总控器，并接收所述总控器根据用户的期望室温值分析得到的水温参考值，并根据所述水温参考值控制所述即时加热器以及所述分支水箱内水流的静置时间。
优选的是，所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统中，所述总控器根据用户的期望室温值分析得到水温参考值的方法为：所述总控器将所述期望室温值发送至所述分析模块，所述分析模块依据所述期望室温值对应的用户的住宅层数和预设的理想室温对水温进行分析，并将得到的能够满足用户期望室温值的水温作为水温参考值反馈给所述主控器。
优选的是，所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统中，所述凹槽的深度大于所述调温管的厚度。
优选的是，所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统中，所述建筑参数包括：高度、层数、每层户数，以及每户面积。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统中，利用地下恒温水作为地暖的水源供给，地下恒温水的水温较之寒冷地区的普通水源的水温高出许多，进而有效的减少了水流加热所需的能源，达到了节能的效果。
通过设置地热板的调温管包括第一调温管和第二调温管，并通过第一调温管和第二调温管实现热水流由底层和顶层的同步向建筑内通入，较之单纯上进水或下进水有效的提高了建筑内各层的温度恒定，进而提高了住宅的舒适性。
通过将第一调温管和第二调温管均设置呈螺旋状分布，进而保证了地面上被调温管覆盖的全面性，底层处第一调温管的温度较高，第二调温管的温度较低，高层处第一调温管的温度较低，第二调温管的温度较高，因而通过设置第一调温管和第二调温管交替布置，使得尤其在较高层和较低层温差较大的第一调温管和第二调温管间能够进行热交换，不仅保证了美化板上温度的稳定均匀，且使得水温交换后最终到达储水箱或排水井的水流的水温较为稳定，减少了储水箱内水流加热的能源利用，也减少了水温变化过大对地下恒温水温度的影响。
通过在美化板地面设置容置调温管的凹槽，使得美化板既能对调温管起到固定的作用，还能避免美化板对调温管的压迫，提高了所述节能暖通系统的使用寿命。
通过由主控器和分析模块组成的温控机构的设置，使得温控机构能够根据地下恒温水水温，建筑物的建筑参数分析得到能够满足理想室温的最适宜的通入第一调温管和第二调温管的水温，进而能够根据用户的需求，实现加热温度的自动智能化调控，使得所述用于寒冷地区建筑的节能暖通系统的使用更加智能且灵活。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明提供的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统的框架结构图；
图2是本发明提供的调温管的结构图；
图3是本发明提供的地热板的剖面结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1-图3所示，一种用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，包括：地热板，其包括由下至上依次铺设在地面上的保温板1、反射膜2、调温管3和美化板4；所述调温管3包括第一调温管5和第二调温管6，所述第一调温管5和第二调温管6均在所述反射膜2上呈螺旋状分布，且所述第一调温管5和第二调温管6交替布置；相邻层间的所述第一调温管5和第二调温管6间分别连通；所述美化板4的底面上设置有用于容置所述调温管3的凹槽，以扣合在所述调温管3的上方；
储水箱，其设置于建筑物顶部；所述储水箱内设置有第一加热器和第一温度传感器；所述储水箱的进水口与位于所述建筑物最顶端的第一调温管5管路连接；所述储水箱的出水口与位于所述建筑物最顶端的第二调温管6管路连接；
地源供给机构，其包括连通至地下恒温含水层的抽水井，入水口连接位于所述建筑物最底端的第二调温管6，出水口连接地下恒温含水层的排水井，以及通过管路将位于所述建筑物最底端的第一调温管5与抽水井相连接的地源热泵机组；所述抽水井内设置有第二加热器和第二温度传感器；
温控机构，其包括主控器和用于分析满足预设的理想室温的水温调控值的分析模块；所述主控器与所述分析模块、第一温度传感器、第一加热器、地源热泵机组、第二加热器以及第二温度传感器分别连接，并将由外部获取的所述建筑物的建筑参数和室外温度值，所述储水箱内的水温值以及所述抽水井内的水温值发送至所述分析模块进行分析，并将分析得到的水温调控值反馈至所述主控器，所述主控器依据所述水温调控值控制所述第一加热器和第二加热器分别对所述储水箱和抽水井内的水温进行调节，并在所述储水箱和抽水井内的水温满足水温调控值后控制储水箱内的水流经第二调温管回流至排水井，以及所述抽水井内的水流经第一调温管5流转至储水箱；
补水机构，其包括与所述主控器分别连接的补水管和流量监控器；所述补水管的进水端外接水源，出水端连通至所述排水井；所述流量监控器分别设置于所述抽水井的入水口以及所述排水井的出水口，所述主控器实时监控所述流量监控器的流量是否相等，并在所述排水井的出水口的流量监控器的流量值小于抽水井的入水口的流量监控器的流量值时，控制所述补水管连通，并向所述排水井内补充水分。
在上述方案中，所述用于寒冷地区建筑的节能暖通系统的工作流程为：系统初次启动后，在主控器上设置预期室内理想温度值，同时，地源热泵机组将抽水井内的地下恒温水抽取至第一调温管内，地下恒温水经第一调温管由建筑最底层直至建筑物顶层的储水箱内，之后，第一温度传感器获取储水箱内的水温并发送给主控器，主控器将通过用户输入或者由互联网自动获取建筑物的建筑参数，室外温度、储水箱内的水温，以及由第二温度传感器获得的地下恒温水的水温发送至分析模块进行分析，并将分析结果反馈给主控器，主控器根据反馈的分析结果控制第一加热器和第二加热器分别工作，以将储水箱和抽水井内的水温调节至分析模块分析的水温，最后，储水箱和抽水井内的水流经过第一调温管和第二调温管进行循环，从而实现对室内温度的提高。其中，补水机构的流量监控器实时监控排水井的出水口和抽水井的入水口的水流量，以在抽水井进入的水流量大于排水井的出水量时，向排水井内补充水分，即及时补充因地下恒温水循环造成的损失，进而减少对自然资源的破坏，也保证了系统的稳定运行。
利用地下恒温水作为地暖的水源供给，地下恒温水的水温较之寒冷地区的普通水源的水温高出许多，进而有效的减少了水流加热所需的能源，达到了节能的效果。
通过设置地热板的调温管包括第一调温管和第二调温管，并通过第一调温管和第二调温管实现热水流由底层和顶层的同步向建筑内通入，较之单纯上进水或下进水有效的提高了建筑内各层的温度恒定，进而提高了住宅的舒适性。
通过将第一调温管和第二调温管均设置呈螺旋状分布，进而保证了地面上被调温管覆盖的全面性，底层处第一调温管的温度较高，第二调温管的温度较低，高层处第一调温管的温度较低，第二调温管的温度较高，因而通过设置第一调温管和第二调温管交替布置，使得尤其在较高层和较低层温差较大的第一调温管和第二调温管间能够进行热交换，不仅保证了美化板上温度的稳定均匀，且使得水温交换后最终到达储水箱或排水井的水流的水温较为稳定，减少了储水箱内水流加热的能源利用，也减少了水温变化过大对地下恒温水温度的影响。
通过在美化板地面设置容置调温管的凹槽，使得美化板既能对调温管起到固定的作用，还能避免美化板对调温管的压迫，提高了所述节能暖通系统的使用寿命。
通过由主控器和分析模块组成的温控机构的设置，使得温控机构能够根据地下恒温水水温，建筑物的建筑参数分析得到能够满足理想室温的最适宜的通入第一调温管和第二调温管的水温，进而能够根据用户的需求，实现加热温度的自动智能化调控，使得所述用于寒冷地区建筑的节能暖通系统的使用更加智能且灵活。
一个优选方案中，所述储水箱外部设置有保温层，且所述储水箱上部设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板将产生的电量储存在蓄电池内，并用于所述第一加热器的电量供给。
在上述方案中，通过储水箱外部的保温层的设置，能够对储水箱进行保温，减少储水箱内的热损耗，进而进一步达到节能的效果；通过太阳能电池板和蓄电池的设置，使得能够利用太阳能电池板形成的电能对第一加热器进行供电补给，也达到了节能的效果。
一个优选方案中，所述第一调温管5和第二调温管6均以所述建筑物的室内的中心为起点向四周进行螺旋状扩散分布。
在上述方案中，第一调温管和第二调温管均以建筑物的室内的中心为起点向四周进行螺旋状扩散分布，使得室内地面温度由中心向四周逐渐降低，使得热量由中心向四周扩散，进一步减少了热量的损伤，且大部分用户的活动范围在室内中部的时候较多，因而使用舒适性更高。
一个优选方案中，还包括：
分支水箱，其分别配置于所述建筑物内的各户，所述分支水箱内设置第三温度传感器；所述分支水箱的入水口连接所述建筑物内相邻上层用户的第二调温管6，所述分支水箱的出水口连接本层用户的第二调温管6；
即时加热器，其分别对应每户的第二调温管6设置，并用以实时加热由相邻上层用户的第二调温管6流至本层用户的第二调温管6的水流；
分控器，其分别配置于所述建筑物内的各户，并与相应的第三温度传感器、即时加热器以及总控器相连接；所述分控器用于将用户输入的期望室温值发送至所述总控器，并接收所述总控器根据用户的期望室温值分析得到的水温参考值，并根据所述水温参考值控制所述即时加热器以及所述分支水箱内水流的静置时间。
在上述方案中，通过分支水箱、即时加热器和分控器的设置，使得个别用户对室温有区别于设定的理想室温时，能够通过在分控器内的输入进行调节，分控器在接收到用户对室温的需求后，将要求温度发送给主控器，主控器根据用户要求的室温计算达到用户要求时的第二调温管内的水温，然后将该水温发送给分控器，分控器在该水温高于第二调温管内当前水温时，使水流在进入室内的第二调温管前先进入分支水箱进行静置，以使水温降低至上述该水温，然后再使水流由分支水箱流入第二调温管，而当该水温小于当前第二调温管内的水温时，分控器控制即时加热器打开，对水流进行即时加热后再流入用户室内的第二调温管内，进而能够满足用户对不同室温的要求，同时，通过分控器以及第三温度传感器的设置，还能在水流进入用户室内的第二调温管前，将少许水流流入分支水箱内，通过第三温度传感器检测水温，并在水温与分析模块分析得到的相应水温间的差异大于预定的温差时，通过分支水箱或即时加热器对水温进行调整，从而保证室内调控的准确性，提高了用户使用的舒适性。
一个优选方案中，所述总控器根据用户的期望室温值分析得到水温参考值的方法为：所述总控器将所述期望室温值发送至所述分析模块，所述分析模块依据所述期望室温值对应的用户的住宅层数和预设的理想室温对水温进行分析，并将得到的能够满足用户期望室温值的水温作为水温参考值反馈给所述主控器。
在上述方案中，不同水流由楼顶的第二调温管流向楼底的排水井的过程中，根据楼层的不同会有热损失，进而分析模块根据需要调整室温的用户的楼层和当前层时的水温分析能够得到达到用户要求室温的水温。
一个优选方案中，所述凹槽的深度大于所述调温管3的厚度。
在上述方案中，通过设置凹槽的深度大于调温管的厚度，能够避免美化板对调温管的压迫，延长了调温管的使用寿命。
一个优选方案中，所述建筑参数包括：高度、层数、每层户数，以及每户面积。
在上述方案中，通过对建筑的总高、层数、住户数以及每户的面积的了解，能够保证分析模块得到准确的水温调控。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，其中，包括：
地热板，其包括由下至上依次铺设在地面上的保温板、反射膜、调温管和美化板；所述调温管包括第一调温管和第二调温管，所述第一调温管和第二调温管均在所述反射膜上呈螺旋状分布，且所述第一调温管和第二调温管交替布置；相邻层间的所述第一调温管和第二调温管间分别连通；所述美化板的底面上设置有用于容置所述调温管的凹槽，以扣合在所述调温管的上方；
储水箱，其设置于建筑物顶部；所述储水箱内设置有第一加热器和第一温度传感器；所述储水箱的进水口与位于所述建筑物最顶端的第一调温管管路连接；所述储水箱的出水口与位于所述建筑物最顶端的第二调温管管路连接；
地源供给机构，其包括连通至地下恒温含水层的抽水井，入水口连接位于所述建筑物最底端的第二调温管，出水口连接地下恒温含水层的排水井，以及通过管路将位于所述建筑物最底端的第一调温管与抽水井相连接的地源热泵机组；所述抽水井内设置有第二加热器和第二温度传感器；
温控机构，其包括主控器和用于分析满足预设的理想室温的水温调控值的分析模块；所述主控器与所述分析模块、第一温度传感器、第一加热器、地源热泵机组、第二加热器以及第二温度传感器分别连接，并将由外部获取的所述建筑物的建筑参数和室外温度值，所述储水箱内的水温值以及所述抽水井内的水温值发送至所述分析模块进行分析，并将分析得到的水温调控值反馈至所述主控器，所述主控器依据所述水温调控值控制所述第一加热器和第二加热器分别对所述储水箱和抽水井内的水温进行调节，并在所述储水箱和抽水井内的水温满足水温调控值后控制储水箱内的水流经第二调温管回流至排水井，以及所述抽水井内的水流经第一调温管流转至储水箱；
补水机构，其包括与所述主控器分别连接的补水管和流量监控器；所述补水管的进水端外接水源，出水端连通至所述排水井；所述流量监控器分别设置于所述抽水井的入水口以及所述排水井的出水口，所述主控器实时监控所述流量监控器的流量是否相等，并在所述排水井的出水口的流量监控器的流量值小于抽水井的入水口的流量监控器的流量值时，控制所述补水管连通，并向所述排水井内补充水分。
2.如权利要求1所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，其中，所述储水箱外部设置有保温层，且所述储水箱上部设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板将产生的电量储存在蓄电池内，并用于所述第一加热器的电量供给。
3.如权利要求1所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，其中，所述第一调温管和第二调温管均以所述建筑物的室内的中心为起点向四周进行螺旋状扩散分布。
4.如权利要求1所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，其中，还包括：
分支水箱，其分别配置于所述建筑物内的各户，所述分支水箱内设置第三温度传感器；所述分支水箱的入水口连接所述建筑物内相邻上层用户的第二调温管，所述分支水箱的出水口连接本层用户的第二调温管；
即时加热器，其分别对应每户的第二调温管设置，并用以实时加热由相邻上层用户的第二调温管流至本层用户的第二调温管的水流；
分控器，其分别配置于所述建筑物内的各户，并与相应的第三温度传感器、即时加热器以及总控器相连接；所述分控器用于将用户输入的期望室温值发送至所述总控器，并接收所述总控器根据用户的期望室温值分析得到的水温参考值，并根据所述水温参考值控制所述即时加热器以及所述分支水箱内水流的静置时间。
5.如权利要求4所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，其中，所述总控器根据用户的期望室温值分析得到水温参考值的方法为：所述总控器将所述期望室温值发送至所述分析模块，所述分析模块依据所述期望室温值对应的用户的住宅层数和预设的理想室温对水温进行分析，并将得到的能够满足用户期望室温值的水温作为水温参考值反馈给所述主控器。
6.如权利要求1所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，其中，所述凹槽的深度大于所述调温管的厚度。
7.如权利要求1所述的用于寒冷地区建筑的节能暖通系统，其中，所述建筑参数包括：高度、层数、每层户数，以及每户面积。
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