CN1900439A - 太阳能热水及冷暖空调大楼 - Google Patents
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Abstract
太阳能热水及冷暖空调大楼，由集热器、采暖器、制冷器、换热器、蓄热器、循环泵、保温水罐组成。有光照时，光线通过透光板照在黑色涂料上产热，混凝土层将热量传给集热芯，循环液通过换热器将水罐内的水加热。本发明集热面积大，平时用不完的热量可储存在以大楼基础为核心的大型蓄热器中，保证建筑物在连续阴天时有用不完的热水，省去辅助性电加热。本发明夏天用来空调降温的水存储在地下特定的空间，待冬季再用于空调增温。本发明大楼构件就是集热器、采暖器、制冷器，蓄热器，它的造价与普通楼房相差无几，所有的屋顶都可以做成太阳能集热屋顶，所有房间都有采暖制冷空调。本发明承压、抗冻、双循环、可采暖、能制冷、高效、低成本，有广阔的市场前景。
Description
所属技术领域
本发明涉及太阳能热利用中与建筑同寿命的太阳能集热系统，尤其是一种能提供制冷、采暖热源及生活热水的太阳能热水及冷暖空调大楼。
背景技术
目前，不少太阳能热水器厂家，都在探究太阳能与建筑一体化的新方案，但还没有一家设计出与建筑同寿命、面积任意大且经济实用的太阳能集热系统，其原因是真空管太阳能屋顶造价高，受真空管长度及使用寿命的限制，无法规模化、商业化运作。平板式太阳热水器抗冻性差、无法在冬天使用，很难用于冬天采暖。
近几年来，受气候变暖的影响，我国的北方地区亦受到高温酷暑的困扰，每到夏季，户均电费大幅攀升，国家电网告急声不断，不少地方频频拉闸停电，显然，制冷空调在与工业生产抢夺珍贵的电力资源，已经严重的影响到正常的工业生产。
发明内容
为了克服现有技术中太阳能热水装置与建筑结合不紧密、不抗冻、不承压、不能制冷、无法采暖、造价高、寿命短等缺陷，本发明提供了一种本身就是建筑构件，同时又能提供制冷、采暖热源及大量生活热水的太阳能热水及冷暖空调大楼。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钢筋、金属网、集热芯、制冷芯、保温层预制在混凝土层中后即为集热制冷楼板，楼板盖上透光板后构成了集热制冷器。集热芯通过循环泵与水罐内的换热器相连通，有光照时，光线通过透光板照在黑色涂料上产热，混凝土层将热量传给集热芯，在泵的作用下，循环液通过换热器将水罐内的水加热。采暖时，在泵和阀的配合下，可分别以蓄热器、集热器、水罐中热水为热源进行地板采暖。制冷时，在泵和阀的配合下，井水或自来水在冷水罐内与循环液热交换后再进行致冷循环。
本发明的有益效果是，楼顶构件本身就是集热器、采暖器、制冷器、蓄热器，它的造价与普通屋顶相差无几，因此，所有的屋顶都可以做成太阳能集热屋顶，所有房间都有制冷空调。
本发明的集热器还可以与真空管集热器复合安装，这样可提高集热器的出水温度。
本发明的集热器产生的大量热水，既可以作为生活热水使用，又可作为采暖、制冷热源使用。
本发明的透光板上面为球缺形或齿形凸起，能使透光板在平置状态下有很高的光透过率。
本发明的透光板做成真空透光板时，能有效的减少集热器的热传导损失，提高集热效率，尤其是能大幅度提高集热器冬季的热效率。
本发明夏天用来空调降温的水存储在地下特定的空间，待冬季再用于空调增温。
本发明集热器面积大，热水产量多，平日里用不完热水的热量可储存在以大楼基础为核心的蓄热器中，由于蓄热器的蓄热量大，就是连续阴天，也可保证建筑物有用不完的热水，因此，可以省去辅助性电加热器。
本发明用井水作为冷源使室内降温时又获得了低温热水，节能效果很好。
本发明承压、抗冻、可采暖、能制冷、高效、低成本，适合热带、温带、寒带及高寒地区使用，有广阔的市场前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是太阳能热水及冷暖空调大楼的剖面图。
图2是图1的A--A又一剖视图。
图3是图1的B--B又一剖视图。
图4是图1的B--B又一剖视图。
图5是图1的B--B又一剖视图。
图6是图1的B--B又一剖视图。
图7是图1的B--B又一剖视图。
图8是图1中集热芯的连结示意图。
图9是图1中盘管集热芯的连接示意图。
图10是又一种太阳能热水及冷暖空调大楼的剖面图。
图11是又一种太阳能热水及冷暖空调大楼的剖面图。
图12是图10C-C又一剖面图。
图13是图10C-C又一剖面图。
图14是图11循环系统连接示意图。
图15是又一种太阳能热水及冷暖空调大楼的剖面图。
图中1.排气管，2.保温膨胀箱，3.集管，4.集热管，5.混凝土层，6.透光板，7.保温层，8.制冷管，9.集管，10.排水沟，11.保温层，12.集管，13.泵，14.阀，15.阀，16.泵，17.集管，18.保温层，19.保温层，20.集管，21.保温层，22.泵，23.阀，24.阀，25.泵，26.管，27.集管，28.保温层，29.保温层，30.集管，31.保温层，32.泵，33.阀，34.冷水输出管，35.管，36.水罐，37.换热器，38.阀，39.泵，40.保温层，41.保温层，42.集管，43.自来水管，44.保温水罐外壳，45.水罐支架，46.保温层，47.管，48.管，49.保温层，50.水罐支架，51.保温水罐外壳，52.采暖管，53.阀，54.阀，55.管，56.集管，57.管，58.保温层，59.阀，60.阀，61.泵，62.换热器，63.管，64.阀，65.热水输出管，66.管，67.管，68.集管，69.保温层，70.制冷管，71.保温层，72.集管，73.采暖管，74.管，75.管，76.管，77.保温层，78.集管，79.制冷管，80.保温层，81.集管，82.采暖管，83.管，84.集管，85.保温层，86.墙，87.排水沟，88.保温层，89.透光板支承台，90.透光板支承台，91.保温层，92.混凝土层，93.保温层，94.保温层，95.保温层，96.保温层，97.钢筋，98.金属网，99.保温层，100.混凝土层，101.凸起，102.保温层，103.金属网，104.钢筋，105.凹槽，106.保温层，107.混凝土层，108.凸起，109.凸起，110.管，111.金属网，112.透光板，113.隔离条，114.透光板与混凝土之间的间隙，115.透光板，116.透光板内的真空腔，117.透光板，118.透光板，119.透光板，120.管，121.保温层，122.集管，123.集热管，124.透光板，125.混凝土层，126.保温层，127.集管，128.保温层，129.管，130.排气管，131.膨胀箱，132.管，133.泵，134.阀，135.阀，136.泵，137.泵，138.阀，139.阀，140.泵，141.管，142.换热器，143.保温水罐外壳，144.泵，145.阀，146.换热器，147.阀，148.泵，149.阀，150.阀，151.泵，152.管，153.蓄热层，154.换热管，155.保温层，156.集管，157.蓄热层，158.保温层，159.大楼基础混凝土层，160.集管，161.管，162.保温层，163.保温层，164.集管，165.阀，166.管，167.阀，168.阀，169.泵，170.管，171.阀，172.阀，173.管，174.管，175.管，176.集管，177.保温水罐外壳，178.集管，179.管，180.管，181.集管，182.管，183.管，184.保温层，185.集管，186.集热管，187.混凝土层，188.透光板，189.集管，190.保温层，191.集管，192.真空集热管，193.集管，194.排气管，195.膨胀箱，196.保温层，197.管，198.制冷管，199.集管，200.泵，201.阀，202.管，203.阀，204.泵，205.采暖管，206.集管，207.制冷管，208.集管，209.泵，210.阀，211.阀，212.泵，213.采暖管，214.集管，215.管，216.制冷管，217.集管，218.冷水罐，219.泵，220.阀，221.换热器，222.阀，223.泵，224.管，225.泵，226.集管，227.保温层，228.防渗墙，229.阀，230.阀，231.非含水层，232.管，233.含水层，234.非含水层，235.管，236.含水层，237.管，238.管，239.泵，240.换热器，241.换热器，242.管，243.管，244.阀，245.管，246.集管，247.管，248.阀，249.阀，250.管，251.泵，252.阀，253.阀，254.热水输出管，255.管，256.管，257.管，258.集管，259.集管，260.管，261.管，262.管，263.集管，264.集管，265.管，266.集管，267.混凝土台阶，268.固定板，269.螺钉，270.金属网，271.钢筋，272.透光板，273.排水沟，274.凹槽，275.凸起，276.钢筋，277.冷水输出管，278.冷水罐，279.管，280.泵，281.管，282.含水层，283.含水层，284.管，285.阀，286.管，287.热水罐，288.热水输出管。
具体实施方式
图1、图2、图(8)共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，集热管(4)、集管(3)、(9)、(84)、(12)、(81)、(17)、(78)、(20)、(72)、(27)、(68)、(30)、(56)、(42)、制冷管(8)、(79)、(70)、采暖管(52)、(73)、(82)的横断面可为圆形、椭圆形或多边形，它们可用金属材料或非金属材料制造，当使用金属材料制造时，其内腔可塗上防腐层，亦可制成外层为金属，内层为高分子材料的金属--高分子复合管，多根集热管(4)与集管(3)、(9)相连通后构成集热芯，集热芯可以是一组，也可以是多组，集热芯安装在保温层(7)上。保温层中有金属网(111)，金属网均伸出保温层的面，保温层下面的多根制冷管(8)与集管(84)、(12)相连通后构成制冷芯。集热芯、制冷芯周围安装有保温层(7)、(11)、(85)、(88)、(91)。制冷芯的下边有多根钢筋(110)，钢筋、金属网、集热芯、制冷芯及其周围的保温层均预埋在混凝土(5)当中即为顶层楼板，顶层楼板上面涂一层长寿命黑色吸光涂料，锯齿形透光板(6)固定在顶层楼板的台阶(89)、(90)的上面，透光板的底面是一个平面，齿内的中空腔可相互连通，亦可相互独立，腔内可充满空气，亦可抽成真空。透光板可用有机材料做成，亦可用无机材料做成。顶层楼板上有凸起(108)、(109)，多块顶层楼板并在一起构成楼顶，楼板两端头与墙(86)共同形成排水沟(87)、(10)。
多根采暖管(82)与集管(81)、(17)相连通后构成采暖芯，多根制冷管(79)与集管(78)、(20)相连通后构成制冷芯。采暖芯、制冷芯周围有保温层(18)、(19)、(21)、(77)、(80)、(102)、(106)，保温层(19)中有金属网(103)，金属网伸出保温层的面，保温层下面有钢筋(104)，钢筋、金属网、集热芯、制冷芯、保温层均预埋在混凝土(107)当中既是楼板，又是采暖制冷器，楼板底部两端有凸起(101)和凹槽(105)，多块楼板并在一起时应凸起对凹槽。
多根采暖管(73)与集管(72)、(27)相连通后构成采暖芯，多根制冷管(70)与集管(68)、(30)相连通后构成制冷芯。采暖芯、制冷芯的周围有保温层(28)、(29)、(31)、(69)、(71)、(95)、(99)，保温层(29)中有金属网(98)，金属网均伸出保温层的面，保温层下面有钢筋(97)，钢筋、金属网、采暖芯、制冷芯及其周围的保温层均预埋在混凝土(100)当中既是楼板，又是采暖制冷器。
多根采暖管(52)与集管(42)、(56)相连通后构成采暖芯，采暖芯的周围有保温层(40)、(41)、(58)、(93)、(94)，采暖芯及其周围的保温层均预埋在混凝土当中既是地板，又是采暖器。
保温水罐(44)、(51)可安装在大楼内外的任意地方，保温水罐(44)的上部通过管(48)与保温水罐(51)的下部相连通。保温水罐(44)、(51)底部分别安装有换热器(37)、(62)，换热器(37)的下端口通过管(26)与阀(33)、(23)、(14)相连通，阀(33)的另一端通过泵(32)、集管(30)、制冷管(70)、集管(68)、管(67)、管(55)、阀(54)、管(47)与换热器(37)的上端口相连通。阀(23)的另一端通过泵(22)、集管(20)、制冷管(79)、集管(78)、管(75)与集管(68)相连通。阀(14)的另一端通过泵(13)、集管(12)、制冷管(8)、集管(84)、管(83)与集管(78)相连通。
换热器(62)的上端口通过管(66)、(35)分别与阀(38)、(24)、(15)相连通，阀(38)的另一端通过泵(39)、集管(42)、采暖管(52)、集管(56)、管(57)、管(55)、阀(59)与阀(60)、阀(64)、泵(61)相连通，阀(60)与泵(61)并联后的另一端通过阀(53)与换热器(62)的下端口相连通。阀(64)的另一端通过管(74)、集管(3)、集热管(4)、集管(9)与管(35)相连通。阀(24)的另一端通过泵(25)、集管(27)、采暖管(73)、集管(72)、管(63)与管(55)相连通。阀(15)的另一端通过泵(16)、集管(17)、采暖管(82)、集管(81)、管(76)与集管(72)相连通。
保温膨胀箱(2)的下部通过管子与集管(3)相连通，上部通过管(1)与大气相通。
实用操作：有光照时，光线通过透光板(6)照在黑色涂料上产热，混凝土层(5)将热量传给集热芯，打开阀(53)、(64)，关闭阀(59)、(60)、(15)、(24)、(38)，开启泵(61)，换热器(62)中的循环液从其下端口通过阀(53)、泵(61)、阀(64)、管(74)、集热芯、管(35)、(66)到换热器的上端口反复循环，保温水罐中的水被加热。用太阳能直接采暖时，打开采暖阀(15)、(59)、(64)，关闭阀(54)、(60)、(53)，开启泵(16)，集热芯中的循环液通过管(35)、阀(15)、泵(16)、集管(17)、采暖管(82)、集管(81)、管(76)、集管(72)、管(63)、管(55)、阀(59)、(64)、管(74)到集管(3)完成采暖循环。用保温水罐中的热水采暖时，打开采暖阀(15)、(59)、(60)，(53)，关闭阀(54)、(64)，开启泵(16)，换热器(62)中的循环液通过管(66)、(35)、阀(15)、泵(16)、集管(17)、采暖管(82)、集管(81)、管(76)、集管(72)、管(63)、管(55)、阀(59)、(60)、(53)到换热器的下端口完成采暖循环。制冷空调时，打开阀(14)、(54)，关闭阀(59)、(38)(24)、(15)，开启泵(13)，换热器(37)中的循环液通过其下端口、管(26)、阀(14)、泵(13)、集管(12)、制冷管(8)、集管(84)、管(83)、集管(78)、管(75)、集管(68)、管(67)、(55)、阀(54)、管(47)到换热器的上端口完成制冷循环。在夏季，用集热器对水罐内的水加热时，可同时使用房间的制冷空调。其它房间的采暖、制冷操作与此类似。
图1、图3、图9共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，其透光板(112)可用有机材料做成，亦可用无机材料做成，透光板(112)的上面为条形实心锯齿形，底面为一平面，齿的另外两个面，一个与底面的夹角为直角，另一个与底面的夹角为锐角，实用时，与底面的夹角为锐角的那个面按东西方向放置(即正对南方)，透光板(112)固定在隔离条(113)上。盘管集热芯(如图9所示)可由金属材料或高分子材料制成，其横断面可为圆形、椭圆形、多边形，盘管的盘绕形状可为圆形、椭圆形或多边形，它可以是一组，也可以是多组，它被预理在混凝土层(5)中。
图1、图4、图8共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，其透光板(115)可用有机材料做成，亦可用无机材料做成，透光板的上面为条形实心锯齿形，底面为一平面，透光板(115)内有一真空腔(116)。集热芯可以是一组，也可以是多组。
图1、图5、图9共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，其球缺壳形透光板(117)可用有机材料做成，亦可用无机材料做成，透光板的底面是平面，上面是球缺形凸起，球缺壳在水平面上的布局可为行交错相交排列、行交错相切排列、行不交错相交排列、行不交错相切排列，球缺壳内的中空腔可相互连通，亦可相互独立，腔内可充满空气，亦可抽成真空，透光板固定在混凝土(5)的上面。
图1、图6、图8共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，其球缺体形透光板(118)可用有机材料做成，亦可用无机材料做成，透光板上面球缺体的布局可为行交错相交排列、行交错相切排列、行不交错相交排列、行不交错相切排列，球缺体透光板固定在隔离条(113)上，隔离条放在混凝土(5)上面。
图1、图7、图9共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，其透光板(119)可用有机材料做成，亦可用无机材料做成，透光板的底面为一平面，上面为条形锯齿形，齿的向阳面为弧形，齿内的中空腔可相互连通，亦可相互独立，腔内可充满空气，亦可抽成真空。透光板固定在混凝土(5)上。
图10、图12共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，透光板(124)可用有机材料做成，亦可用无机材料做成，它可为平板、真空平板、中空格子板。集热管(123)与集管(122)、(127)相连通后构成集热芯，集热芯四周安装有保温层(121)、(128)，集热芯底部有保温层(126)，保温层中有金属网(270)，金属网均伸出保温层的面，保温层下部有钢筋(271)。金属网、钢筋、集热芯及其保温层预制在混凝土层中，混凝土表面涂一层长寿命黑色吸光涂料，混凝土(125)上面为波浪形，亦可为平板形，螺钉(269)通过固定板(268)将透光板(124)固定在混凝土台阶(267)上构成了一个太阳能集热器。
多根换热管(154)的两端与集管(156)、(160)相连通后构成换热芯，换热芯预埋在大楼混凝土基础(159)之内构成换热器，混凝土基础的上下面均填充大量的蓄热材料(153)、(157)。蓄热材料的上下面及四周的保温材料(163)、(155)、(158)、(162)可做成一个密闭的空间。换热芯、大楼混凝土基础、蓄热材料及其四周的保温层，共同构成一个巨大的蓄热器。在连续阴天时，可保证建筑物有用不完的热水。
集管(127)通过管(129)、(132)分别与阀(135)、(139)、(147)、(149)、管(175)相连通，管(175)与换热器(142)的上端口相连通，阀(149)通过泵(151)、管(152)、集管(156)、换热管(154)、集管(160)、管(161)与管(170)相连通，管(170)分别与阀(171)、(168)、(167)、泵(169)相连通，阀(171)的另一端通过管(182)、(120)与集管(122)相连通。阀(168)与泵(169)并联后通过阀(172)与换热器(142)的下端口相连通。阀(167)的另一端通过管(166)、阀(165)与换热器(146)的上端口相连通。阀(150)与泵(151)并联在一起。阀(147)的另一端通过泵(148)、采暖芯、集管(164)与管(166)相连通。阀(135)的另一端通过泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)与管(166)相连通。阀(139)的另一端通过泵(140)、采暖芯、集管(178)与管(173)相连通。换热器(146)的下端口通过管(141)分别与阀(145)、(138)、(134)相连通，阀(134)的另一端通过泵(133)、制冷芯、管(183)、集管(181)、管(179)、集管(176)、管(174)与管(166)相连通。阀(138)的另一端通过泵(137)、制冷芯与集管(181)相连通。阀(145)的另一端通过泵(144)、制冷芯与集管(176)相连通。
实用操作：有光照时，光线通过透光板(124)照在黑色涂料上产热，混凝土层(125)将热量传给集热芯，打开阀(172)、(171)，关闭阀(168)、(167)、(135)、(139)、(147)，(149)，开启泵(169)，换热器(142)中的循环液从其下端口通过阀(172)、泵(169)、阀(171)、管(182)、(120)、集热芯、管(129)、(132)、(175)到换热器(142)的上端口反复循环，保温水罐中的水被加热。当蓄热时，打开阀(149)、(171)，关闭阀(150)、(167)、(168)、(172)、(135)、(139)、(147)，开启泵(151)，循环液自集热芯通过管(129)、(132)、阀(149)、(151)、管(152)、换热芯、管(161)、(170)、阀(171)、管(182)、(120)到集管(122)完成蓄热循环。当用贮存的热能加热水时，打开阀(149)、(168)、(172)，关闭阀(150)、(167)、(171)、(135)、(139)、(147)，开启泵(151)，循环液自换热芯通过管(161)、(170)、阀(168)、(172)、换热器(142)、管(175)、(132)、阀(149)、泵(151)、管(152)到集管(156)完成加热循环。
用太阳能直接采暖时，打开阀(135)、(167)、(171)，关闭阀(172)、(165)，(149)，开启泵(136)，集热芯中的循环液通过管(129)、(132)、阀(135)、泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)、管(166)、阀(167)、管(170)、阀(171)、管(182)、(120)到集管(122)完成采暖循环。用保温水罐中的热水采暖时，打开阀(135)、(167)、(168)，(172)，关闭阀(165)、(171)，开启泵(136)，水罐中的循环液通过管(175)、(132)、阀(135)、泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)、管(166)、阀(167)、(168)、(172)到换热器的下端口完成采暖循环。当用贮存的热量采暖时，打开阀(135)、(167)、(150)、(149)，关闭阀(165)、(171)、(172)，开启泵(136)，循环液自换热芯通过管(152)、阀(150)、(149)、管(132)、阀(135)、泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)、阀(167)、管(170)、管(161)到集管(160)完成采暖循环。
制冷空调时，打开阀(134)、(165)，关闭阀(167)、(147)、(139)、(135)，开启泵(133)，换热器(146)中的循环液通过其下端口，经管(141)、阀(134)、泵(133)、制冷芯、管(183)、集管(181)、管(179)、集管(176)、管(174)、(166)、阀(165)到换热器(146)的上端口完成制冷循环。在夏季，用集热器对水罐内的水加热或对蓄热器蓄热时，可同时使用房间的制冷空调。其它房间的采暖、制冷操作与此类似。
图10、图13共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，透光板(272)为真空平板，当透光板万一损坏时，雨水由排水沟(273)下泻。
图11、图14共同描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，透光板(188)可用有机材料制成，亦可用无机材料制成，透光板可为平板、真空平板、中空格子板。多根集热管(186)与集管(185)、(189)连通后构成集热芯，集热芯及其周围的保温层(184)、(190)、(196)均预埋在混凝土层(187)内，多根真空集热管(192)与集管(191)、(193)连通后构成真空管集热器，真空管集热器的集管(193)通过管(197)与阀(203)、(211)、(222)、管(257)相连通，管(257)与换热器(241)的上端口相连通，阀(203)的另一端通过泵(204)、集管(206)、采暖管(205)、集管(264)、管(262)、集管(259)、管(256)与管(245)相连通，管(245)与阀(244)、(248)、管(247)相连通，阀(244)通过管(242)与换热器(221)的上端口相连通，阀(248)另一端通过管(250)与阀(249)、(253)、泵(251)相连通，阀(253)另一端通过管(260)与集管(185)相连通，阀(249)与泵(251)并联后通过阀(252)与换热器(241)的下端相连通。阀(222)的另一端通过泵(223)、采暖芯与管(247)相连通。阀(211)的另一端通过泵(212)、采暖芯、管(256)与管(245)相连通。换热器(221)的下端口通过管(202)分别与阀(201)、(210)、(220)相连通，阀(201)的另一端通过泵(200)、制冷芯、管(265)、集管(263)、管(261)、集管(258)、管(255)与管(245)相连通。水罐(218)的进冷水管(224)通过泵(225)、管(232)与地下水层(236)相连通。冷热水罐之间的连接管(215)通过阀(230)、管(235)与地下水层(233)相连通。换热器(240)的下端口通过管(238)与地下水层(233)相连通，换热器(240)的上端口通过阀(229)、泵(239)、管(237)与地下水层(233)相连通，地下防渗墙(228)可在房基之外也可在房基之内，它的范围可根据需要圈定，它的制作方法是：在圈定区域的周围，用壁上有很多孔的钻杆钻孔，孔内泵压注入混凝土浆，形成防渗柱，多个防渗柱相切(交)构成防渗墙。
实用操作，在夏季使用制冷空调时，开启泵(225)，打开阀(230)且调节它的流量，这时的冷水罐(218)除了向大楼供应冷水的功能外，它本身又成了一个热交换器，它把夏季制冷空调产生的热水存贮到地下水层(233)，由于它的容量可做的足够大，且周围又作了防渗处理，所以这个水层就变成了一个巨大的蓄热器。它不但能在春夏秋三季天阴时提供大量的生活热水，还能在来年冬天作为采暖热源使用。具体操作是：打开阀(229)，开启泵(239)，地下热水层(233)经管(237)、泵(239)、阀(229)、热交换器(240)、管(238)完成换热循环。在夏季，用集热器对水罐内的水加热或蓄热时，可同时使用房间的制冷空调。其它的采暖制冷操作同上。
图15描述了一种太阳能热水及冷暖空调大楼，冷水罐的进冷水管(279)通过泵(280)、管(281)与地下水层(283)相连通。冷热水罐之间的连接管(286)通过阀(285)、管(284)与地下水层(282)相连通。当使用制冷空调功能且冷水罐内温度过高时，可打开阀(285)，同时开启泵(280)即可。在夏季，用集热器对水罐内的水加热时，可同时使用房间的制冷空调。其它的采暖制冷操作同上。
Claims (5)
1.一种太阳能热水及冷暖空调大楼，由集热器、采暖器、制冷器、蓄热器、换热器、循环泵、保温水罐组成。其特征是：
a.多根集热管(4)与集管(3)、(9)相连通后构成集热芯，集热芯可以是一组，也可以是多组，集热芯安装在保温层(7)上。保温层中有金属网(111)，金属网均伸出保温层的面，保温层下面的多根制冷管(8)与集管(84)、(12)相连通后构成制冷芯。集热芯、制冷芯周围安装有保温层(7)、(11)、(85)、(88)、(91)。制冷芯的下边有多根钢筋(110)，钢筋、金属网、集热芯、制冷芯及其周围的保温层均预埋在混凝土(5)当中即为顶层楼板，顶层楼板上面涂一层长寿命黑色吸光涂料，锯齿形透光板(6)固定在顶层楼板的台阶(89)、(90)的上面，多块顶层楼板并在一起构成楼顶，楼板两端头与墙(86)共同形成排水沟(87)、(10)。透光板(6)的下面是一个平面，齿内的中空腔可相互连通，亦可相互独立，腔内可充满空气，亦可抽成真空。
多根采暖管(82)与集管(81)、(17)相连通后构成采暖芯，多根制冷管(79)与集管(78)、(20)相连通后构成制冷芯。采暖芯、制冷芯的周围有保温层(18)、(19)、(21)、(77)、(80)、(102)、(106)，保温层(19)中有金属网(103)，金属网均伸出保温层的面，保温层下面有钢筋(104)，钢筋、金属网、集热芯、制冷芯、保温层均预埋在混凝土(107)当中，它既是楼板，又是采暖制冷器。
多根采暖管(52)与集管(42)、(56)相连通后构成采暖芯，采暖芯的周围有保温层(40)、(41)、(58)、(93)、(94)，采暖芯及其周围的保温层均预埋在混凝土当中，它既是地板，又是采暖器。
保温水罐(44)、(51)可安装在大楼内外的任意地方，保温水罐(44)的上部通过管(48)与保温水罐(51)的下部相连通。保温水罐(44)、(51)底部分别安装有换热器(37)、(62)，换热器(37)的下端口通过管(26)与阀(33)、(23)、(14)相连通，阀(33)的另一端通过泵(32)、集管(30)、制冷管(70)、集管(68)、管(67)、管(55)、阀(54)、管(47)与换热器(37)的上端口相连通。阀(23)的另一端通过泵(22)、集管(20)、制冷管(79)、集管(78)、管(75)与集管(68)相连通。阀(14)的另一端通过泵(13)、集管(12)、制冷管(8)、集管(84)、管(83)与集管(78)相连通。
换热器(62)的上端口通过管(66)、(35)分别与阀(38)、(24)、(15)相连通，阀(38)的另一端通过泵(39)、集管(42)、采暖管(52)、集管(56)、管(57)、管(55)、阀(59)与阀(60)、(64)、泵(61)相连通，阀(60)与泵(61)并联后的另一端通过阀(53)与换热器(62)的下端口相连通。阀(64)的另一端通过管(74)、集管(3)、集热管(4)、集管(9)与管(35)相连通。阀(24)的另一端通过泵(25)、集管(27)、采暖管(73)、集管(72)、管(63)与管(55)相连通。阀(15)的另一端通过泵(16)、集管(17)、采暖管(82)、集管(81)、管(76)与集管(72)相连通。
操作方法：保温水罐中的水加热时，打开阀(53)、(64)，关闭阀(59)、(60)、(15)、(24)、(38)，开启泵(61)，换热器(62)中的循环液从其下端口通过阀(53)、泵(61)、阀(64)、管(74)、集热芯、管(35)、(66)到换热器的上端口反复循环。太阳能直接采暖时，打开阀(15)、(59)、(64)，关闭阀(54)、(60)、(53)，开启泵(16)，集热芯中的循环液通过管(35)、阀(15)、泵(16)、集管(17)、采暖管(82)、集管(81)、管(76)、集管(72)、管(63)、管(55)、阀(59)、(64)、管(74)到集管(3)完成采暖循环。保温水罐中的热水采暖时，打开采暖阀(15)、(59)、(60)，(53)，关闭阀(54)、(64)，开启泵(16)，换热器(62)中的循环液通过管(66)、(35)、阀(15)、泵(16)、集管(17)、采暖管(82)、集管(81)、管(76)、集管(72)、管(63)、管(55)、阀(59)、(60)、(53)到换热器的下端口完成采暖循环。制冷空调时，打开阀(14)、(54)，关闭阀(59)、(38)(24)、(15)，开启泵(13)，换热器(37)中的循环液通过其下端口、管(26)、阀(14)、泵(13)、集管(12)、制冷管(8)、集管(84)、管(83)、集管(78)、管(75)、集管(68)、管(67)、(55)、阀(54)、管(47)到换热器的上端口完成制冷循环。在夏季，用集热器对水罐内的水加热时，可同时使用房间的制冷空调。其它房间的采暖、制冷操作与此类似。
b.透光板(112)的上面为条形实心锯齿形，底面为一平面，齿的另外两个面，一个与底面的夹角为直角，另一个与底面的夹角为锐角，实用时，与底面的夹角为锐角的那个面按东西方向放置(即正对南方)，透光板(112)固定在隔离条(113)上。盘管集热芯预理在混凝土层(5)中。
c.透光板的上面为条形实心锯齿形，底面为一平面，透光板(115)内有一真空腔(116)。
d.球缺壳形透光板(117)的底面是平面，上面是球缺形凸起，球缺壳在水平面上的布局可为行交错相交排列、行交错相切排列、行不交错相交排列、行不交错相切排列，球缺壳内的中空腔可相互连通，亦可相互独立，腔内可充满空气，亦可抽成真空，透光板固定在混凝土(5)的上面。
e.球缺体形透光板(118)上面球缺体的布局可为行交错相交排列、行交错相切排列、行不交错相交排列、行不交错相切排列，球缺体透光板固定在隔离条(113)上，隔离条放在混凝土(5)上面。
f.透光板(119)的底面为一平面，上面为条形锯齿形，齿的向阳面为弧形，透光板固定在混凝土(5)上。齿内的中空腔可相互连通，亦可相互独立，腔内可充满空气，亦可抽成真空。
g.集热管(123)与集管(122)、(127)相连通后构成集热芯，集热芯四周安装有保温层(121)、(128)，集热芯底部有保温层(126)，保温层中有金属网(270)，金属网均伸出保温层的面，保温层下部有钢筋(271)。金属网、钢筋、集热芯及其保温层预制在混凝土层中，混凝土表面涂一层长寿命黑色吸光涂料，混凝土(125)上面为波浪形，亦可为平板形，螺钉(269)通过固定板(268)将透光板(124)固定在混凝土台阶(267)上构成了一个太阳能集热器。
多根换热管(154)的两端与集管(156)、(160)相连通后构成换热芯，换热芯预埋在大楼混凝土基础(159)之内构成换热器，混凝土基础的上下面均填充大量的蓄热材料(153)、(157)。蓄热材料的上下面及四周的保温材料(163)、(155)、(158)、(162)可做成一个密闭的空间。换热芯、大楼混凝土基础、蓄热材料及其四周的保温层，共同构成一个巨大的蓄热器。
集管(127)通过管(129)、(132)分别与阀(135)、(139)、(147)、(149)、管(175)相连通，管(175)与换热器(142)的上端口相连通，阀(149)通过泵(151)、管(152)、集管(156)、换热管(154)、集管(160)、管(161)与管(170)相连通，管(170)分别与阀(171)、(168)、(167)、泵(169)相连通，阀(171)的另一端通过管(182)、(120)与集管(122)相连通。阀(168)与泵(169)并联后通过阀(172)与换热器(142)的下端口相连通。阀(167)的另一端通过管(166)、阀(165)与换热器(146)的上端口相连通。阀(150)与泵(151)并联在一起。阀(147)的另一端通过泵(148)、采暖芯、集管(164)与管(166)相连通。阀(135)的另一端通过泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)与管(166)相连通。阀(139)的另一端通过泵(140)、采暖芯、集管(178)与管(173)相连通。换热器(146)的下端口通过管(141)分别与阀(145)、(138)、(134)相连通，阀(134)的另一端通过泵(133)、制冷芯、管(183)、集管(181)、管(179)、集管(176)、管(174)与管(166)相连通。阀(138)的另一端通过泵(137)、制冷芯与集管(181)相连通。阀(145)的另一端通过泵(144)、制冷芯与集管(176)相连通。
操作方法：保温水罐中的水加热时，打开阀(172)、(171)，关闭阀(168)、(167)、(135)、(139)、(147)，(149)，开启泵(169)，换热器(142)中的循环液从其下端口通过阀(172)、泵(169)、阀(171)、管(182)、(120)、集热芯、管(129)、(132)、(175)到换热器(142)的上端口反复循环，保温水罐中的水被加热。蓄热时，打开阀(149)、(171)，关闭阀(150)、(167)、(168)、(172)、(135)、(139)、(147)，开启泵(151)，循环液自集热芯通过管(129)、(132)、阀(149)、泵(151)、管(152)、换热芯、管(161)、(170)、阀(171)、管(182)、(120)到集管(122)完成蓄热循环。用贮存的热能加热水时，打开阀(149)、(168)、(172)，关闭阀(150)、(167)、(171)、(135)、(139)、(147)，开启泵(151)，循环液自换热芯通过管(161)、(170)、阀(168)、(172)、换热器(142)、管(175)、(132)、阀(149)、泵(151)、管(152)到集管(156)完成加热循环。太阳能直接采暖时，打开阀(135)、(167)、(171)，关闭阀(172)、(165)，(149)，开启泵(136)，集热芯中的循环液通过管(129)、(132)、阀(135)、泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)、管(166)、阀(167)、管(170)、阀(171)、管(182)、(120)到集管(122)完成采暖循环。用保温水罐中的热水采暖时，打开阀(135)、(167)、(168)，(172)，关闭阀(165)、(171)，开启泵(136)，水罐中的循环液通过管(175)、(132)、阀(135)、泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)、管(166)、阀(167)、(168)、(172)到换热器的下端口完成采暖循环。用贮存的热量采暖时，打开阀(135)、(167)、(150)、(149)，关闭阀(165)、(171)、(172)，开启泵(136)，循环液自换热芯通过管(152)、阀(150)、(149)、管(132)、阀(135)、泵(136)、采暖芯、管(180)、集管(178)、管(173)、阀(167)、管(170)、管(161)到集管(160)完成采暖循环。空调制冷时，打开阀(134)、(165)，关闭阀(167)、(147)、(139)、(135)，开启泵(133)，换热器(146)中的循环液通过其下端口、管(141)、阀(134)、泵(133)、制冷芯、管(183)、集管(181)、管(179)、集管(176)、管(174)、(166)、阀(165)到换热器(146)的上端口完成制冷循环。在夏季，用集热器对水罐内的水加热或对蓄热器蓄热时，可同时使用房间的制冷空调。其它房间的采暖、制冷操作与此类似。
h.透光板(272)为真空平板，当透光板万一损坏时，雨水由排水沟(273)下泻。
i.多根集热管(186)与集管(185)、(189)连通后构成集热芯，集热芯及其周围的保温层(184)、(190)、(196)均预埋在混凝土层(187)内，多根真空集热管(192)与集管(191)、(193)连通后构成真空管集热器，真空管集热器的集管(193)通过管(197)与阀(203)、(211)、(222)、管(257)相连通，管(257)与换热器(241)的上端口相连通，阀(203)的另一端通过泵(204)、集管(206)、采暖管(205)、集管(264)、管(262)、集管(259)、管(256)与管(245)相连通，管(245)与阀(244)、(248)、管(247)相连通，阀(244)通过管(242)与换热器(221)的上端口相连通，阀(248)另一端通过管(250)与阀(249)、(253)、泵(251)相连通，阀(253)另一端通过管(260)与集管(185)相连通，阀(249)与泵(251)并联后通过阀(252)与换热器(241)的下端相连通。阀(222)的另一端通过泵(223)、采暖芯与管(247)相连通。阀(211)的另一端通过泵(212)、采暖芯、管(256)与管(245)相连通。换热器(221)的下端口通过管(202)分别与阀(201)、(210)、(220)相连通，阀(201)的另一端通过泵(200)、制冷芯、管(265)、集管(263)、管(261)、集管(258)、管(255)与管(245)相连通。水罐(218)的进冷水管(224)通过泵(225)、管(232)与地下水层(236)相连通。冷热水罐之间的连接管(215)通过阀(230)、管(235)与地下水层(233)相连通。换热器(240)的下端口通过管(238)与地下水层(233)相连通，换热器(240)的上端口通过阀(229)、泵(239)、管(237)与地下水层(233)相连通，地下防渗墙(228)可在房基之外也可在房基之内，它的范围可根据需要圈定，它的制作方法是：在圈定区域的周围，用壁上有很多孔的钻杆钻孔，孔内泵压注入混凝土浆，形成防渗柱，多个防渗柱相切(交)构成防渗墙。
操作方法：夏季使用制冷空调时，开启泵(225)，打开阀(230)且调节它的流量，把夏季制冷空调产生的热水存贮到地下水层(233)。冬季采暖时，打开阀(229)，开启泵(239)，地下热水层(233)经管(237)、泵(239)、阀(229)、热交换器(240)、管(238)完成换热循环。在夏季，用集热器对水罐内的水加热或对蓄热水层蓄热时，可同时使用房间的制冷空调。其它的采暖制冷操作同上。
j.冷水罐的进冷水管(279)通过泵(280)、管(281)与地下水层(283)相连通。冷热水罐之间的连接管(286)通过阀(285)、管(284)与地下水层(282)相连通。当使用制冷空调功能且冷水罐内温度过高时，可打开阀(285)，同时开启泵(280)即可。在夏季，用集热器对水罐内的水加热时，可同时使用房间的制冷空调。其它房间的采暖制冷操作同上。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水及冷暖空调大楼，其特征是：透光板可用无机材料做成，亦可用有机材料挤出或注射成型，它亦可为平板、真空平板、中空格子板。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水及冷暖空调大楼，其特征是：集热管(4)、集管(3)、(9)、(84)、(12)、(81)、(17)、(78)、(20)、(72)、(27)、(68)、(30)、(56)、(42)、制冷管(8)、(79)、(70)、采暖管(52)、(73)、(82)的横断面可为圆形、椭圆形或多边形，它们可用金属材料或非金属材料制造，当使用金属材料制造时，其内腔可塗上防腐层，亦可制成外层为金属，内层为高分子材料的金属--高分子复合管。
4.根据权利要求1所述的太阳能热水及冷暖空调大楼，其特征是：楼板底部两端有凸起(101)和凹槽(105)，多块楼板并在一起时应凸起对凹槽，楼板两端也可只有凸起(108)、(109)。
5.根据权利要求1所述的太阳能热水及冷暖空调大楼，其特征是：保温膨胀箱(2)的下部通过管子与集管(3)相连通，上部通过管(1)与大气相通。
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