CN203940522U - 高层建筑太阳能集中供热水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用太阳能加热供水系统，尤其涉及一种高层建筑的太阳能集中供热水系统，包括：支架（1）、太阳能集热管组（2）、进水管联接套（3）、进水管（4）、进水阀门（5）、水箱外壳（6）、保温棉（7）、水箱内胆（8）、出水管联接套（9）、水箱连接管（10）、水阀门（11）、水箱温度传感器（12）、出水管（13）、热水器（14）、入户管（15）、水表（16）、排水管（17）、单向阀（18）、热水管温度传感器（19）、水泵（20）。本实用新型通过建立一种集中储水、集中加热、分户控制和分户计量的应用系统，解决高层建筑应用太阳能热水器应用的技术难题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用太阳能加热供水系统，尤其涉及高层建筑太阳能集中供热水系统。
背景技术
太阳能作为环保的可再生能源，一直被世界各国重视并广泛开发利用，尤其是太阳能热水器系统，已经被广泛使用，但是目前使用的太阳能热水器，一般都是分户式安装在建筑的楼顶，受楼顶面积和建筑结构的限制，分户式太阳能热水器仅适用于中低层建筑安装使用。高层建筑安装太阳热水系统，目前具有以下几个难点：（1）高层建筑楼顶面积相对较小，无法为每个家庭提供足够的面积安装分户式太阳能热水器；（2）即使能在楼顶安装，但由于每栋高层建筑内的住户很多，分户式安装会造成上下水管道配置复杂，极易出现各种故障；（3）目前有一种安装在每户阳台外墙上的分户式太阳能热水器系统，但是安装难度高，安全性差，采暖效果受楼间距和季节光照影响大，而且影响楼体外观和室内美观，也不能被广泛推广。目前，太阳能集中供热水系统在一些特殊单位的洗浴场所有所使用，但存在以下问题：单位集中安装使用集中供水系统，不会涉及到水费的分户计费系统，而高层住宅安装，必须解决分户计费问题；单个储水箱的容积受最大加工尺寸以及安装位置的限制，蓄水量往往达不到日常所需容量；单个储水箱的储水方式，当进水管的冷水充入水箱后，在整个水箱内部形成对流，使水箱内被加热的热水快速被冷水中和降温，热水使用率降低很多；并且对于单个储水箱结构，如果发生故障，整个供水系统只能停止使用后才能进行维修维护，系统可靠性较差；而阴雨等特殊天气下，在高层住宅中如何实现分户电辅热及计费问题，目前在用系统也未涉及。基于以上原因，设计了一种针对高层建筑的太阳能集中供热水系统，主要实现以下创新：首先，设计了一种面向高层住宅的太阳能集中供热水的系统，太阳能加热，集中供水，各户按需使用，分户计费；其次，设计了一种串联式蓄水箱，极大增大蓄水量，提高了热水使用效率；再次，设计了可分户计量的二次加热装置，保证了特殊天气的热水供应；最后，设计热水自动循环装置，实现各层住户打开水龙头后热水即开即得，而不必等待释放掉管道的冷水后才能获得热水。
发明内容
基于以上目的，本实用新型主要包括支架1、太阳能集热管组2、进水管联接套3、进水管4、进水阀门5、水箱外壳6、保温棉7、水箱内胆8、出水管联接套9、水箱连接管10、水阀门11、水箱温度传感器12、出水管13、热水器14、入户管15、水表16、排水管17、单向阀18、热水管温度传感器19、水泵20，A为高层建筑示意图；本实用新型空间结构如图1所示，支架1放置在高层建筑楼顶平面上，每个支架1上放置一个储水箱，储水箱为长方体结构，由水箱外壳6、保温棉7和水箱内胆8三部分组成，水箱内胆8在储水箱的最里侧，和水箱外壳6之间填充保温棉7，实现热水的保温功能，根据楼顶的形状和面积，可串联连接摆放多个支架1和储水箱，形成储水箱组；太阳能集热管组2放置在每个储水箱的下侧，竖直放置，上端深入水箱内胆8内并密封连接，下端固定在支架1的外侧；储水箱之间通过水箱连接管10依次串联连接，储水箱和水箱连接管10之间靠出水管联接套9密封连接，连接口开设在每个储水箱的侧面下部，水箱连接管10上装有水阀门11；进水管4下端接入自来水供水管网，上端通过进水管联接套3接入储水箱组左侧第一个储水箱，进入管4上安装一个进水阀门5，进水管口开设在第一个储水箱的左侧上部；串联储水箱组的最后一个储水箱的右侧下部开设出水口，出水管13的上端密封连接到此出水口上，出水管13的下端向下延伸到高层建筑底层，接入水泵20，作为水泵20的进水管，水泵20安装在高层建筑的最下一层内侧空地；水泵的排水管17上安装一个单向阀18，排水管17和进水管4所属的市政供水管网连通；在每户业主所住楼层，在出水管13的主干管上均连接引出一个入户管15进入户内，这个入户管15连接每家的热水器14，作为热水器14的进水管，入户管15上串联一个水表16；在出水管13最下端的管道内部，安装一个热水管温度传感器19，在串联储水箱组的最后一个储水箱的水箱内胆8的右侧内壁上，安装一个水箱温度传感器12，热水管温度传感器19和水箱温度传感器12将温度信号传输给水泵20，作为水泵20的开关控制信号。
优点：集中供水结构简化了供水管道的繁杂性，通过在楼顶串联安装多个储水箱，不但储水量大，热效率提高，而且有效解决了分户用水的费用计量问题；串联水箱设计，不但热水的利用率高，而且当其中某个水箱需要维护维修时，只需要将水箱连接管10将待修水箱绕开连接而不会影响整套供水系统的运行；入户热水管直接作为家用电热水器14的进水管，既解决了特殊天气情况下水的二次加热问题，也解决了二次加热电费的分户计量问题，整套系统结构简单，成本低廉，节能效果显著，既可在高层建筑新建时设计安装，也可以对现有建筑进行改造安装，推广前景很大。
附图说明
图1是高层建筑太阳能集中供热水系统的结构简图。
具体实施方式
基于以上目的，本实用新型主要包括支架1、太阳能集热管组2、进水管联接套3、进水管4、进水阀门5、水箱外壳6、保温棉7、水箱内胆8、出水管联接套9、水箱连接管10、水阀11、水箱温度传感器12、出水管13、热水器14、入户管15、水表16、排水管17、单向阀18、热水管温度传感器19、水泵20。根据高层建筑楼顶的具体构造和建筑内的热水用量，在楼顶安装多个支架和储水箱，形成储水箱组，储水箱之间用水箱连接管10依次串联密封连接，串联储水箱组的左侧第一个水箱和进水管4通过进入管联接套3密封连接，右侧最后一个水箱和出水管13密封连接。当打开进水管4上的进水阀门5，自来水通过进水管4依串联顺序依次流入各个水箱内胆内，太阳能集热管组2吸收太阳的辐射热量并和水箱内胆8内的水发生热交换，水被加热到额定温度。
由于高层建筑内的每家住户均从出水管13上引入了一个支管连入自家的热水器14，因此如果入户管15内的水温达到额定温度，热水器14不用二次加热，各户即可获得热水使用，并且热水器14的供水压力由进水管4的进水压力和重力提供，这个用水过程不需要额外的能量消耗，是一个单纯的太阳能转化为热能的应用过程；如果入户管15内的水温未达到额定温度，热水器14二次加热，各户也可获得热水，这个二次加热虽然消耗了能量，但是进入热水器14中的水的温度通常情况下高于进水管4内的水温，因此这个二次加热过程相比于直接使用热水器加热自来水，也节省了能源消耗。入户管15上串联了水表，因此水费实现了分户计费，并且热水器二次加热所费电力或燃气，也是分户计量，因此本系统很好地解决了分户计费问题。
出水管13裸露在空气中，并且长度很长，因此一般采用保温管，但是保温管道太长，它的保温效果要低于水箱保温效果，如果出水管15内热水长时间不流动，管内水温会逐渐下降，如果在寒冷季节，出水管15内的水温会经常低于可用温度，而如果住户想使用热水的话，往往需要较长时间来排空出水管15内的冷水，居住楼层越低，排水量越多，等待时间越长，因此设计了一套自动循环结构，保证出水管15内的温度保持在额定范围内。自动循环结构包括水箱温度传感器12、热水管温度传感器19、水泵20、单向阀18和排水管17。其中热水管温度传感器19负责监测出水管13最下端管内水温，水箱温度传感器12负责监测储水箱组的最后一个水箱内的水温，这两个水温信号，传输给水泵20，形成水泵20的自动控制信号：当水箱温度传感器12的温度信号在额定范围内时，代表水箱内的水温在可用范围；当热水管温度传感器19的温度信号在额定范围内时，代表出水管13内的水温在可用范围。当水箱温度传感器12的温度在额定范围内并且热水管温度传感器19的温度信号低于额定范围时，水泵20开始工作，吸入出水管13内的水，通过排水管17排出到进入管4所属的市政供水网内；当热水管温度传感器19的温度达到额定范围时，水泵20停止工作，此时整个出水管13内的水温在额定范围内；当水箱温度传感器12的温度低于额定范围时，代表储水箱组内的水温已经低于使用温度，此时即使热水管温度传感器19的温度低于额定温度时，水泵也不工作，以免出现无效内循环。如此反复工作，可保证出水管13内的水温基本保持在额定温度范围内，并且由于出水管13内存水有限，再加上出水管13自身的保温效果，以上自动循环过程是间歇性工作且工作频率不高，不会造成多少电力损耗；排出的水被排入进水管4内，因此未造成用水浪费；单向阀18主要保证排出的水不会逆向回流。
串联式水箱结构，可以充分利用楼顶的结构特点多安装一些水箱及太阳能集热管组，保证足量的热水供应；并且当供水系统工作时，冷水从进水管4首先流入水箱组的第一个水箱内胆中，温差最大的对流热传导首先在这个内胆中进行，降温速度较快，而其他水箱内胆内流入的是其前一个水箱内胆内的热水，对流热传导降温速度较慢，因此整体来说，热水的使用效率提高了很多，从而保证热水的供应量。
Claims (1)
1.一种高层建筑太阳能集中供热水系统，主要包括支架（1）、太阳能集热管组（2）、进水管联接套（3）、进水管（4）、进水阀门（5）、水箱外壳（6）、保温棉（7）、水箱内胆（8）、出水管联接套（9）、水箱连接管（10）、水阀门（11）、水箱温度传感器（12）、出水管（13）、热水器（14）、入户管（15）、水表（16）、排水管（17）、单向阀（18）、热水管温度传感器（19）、水泵（20）；其特征在于：支架（1）放置在高层建筑楼顶平面上，每个支架（1）上放置一个储水箱，储水箱为长方体结构，由水箱外壳（6）、保温棉（7）和水箱内胆（8）三部分组成，水箱内胆（8）在储水箱的最里侧，和水箱外壳（6）之间填充保温棉（7），实现热水的保温功能，根据楼顶的形状和面积，可串联连接摆放多个支架（1）和储水箱，形成储水箱组；太阳能集热管组（2）放置在每个储水箱的下侧，竖直放置，上端深入水箱内胆（8）内并密封连接，下端固定在支架（1）的外侧；储水箱之间通过水箱连接管（10）依次串联连接，储水箱和水箱连接管（10）之间靠出水管联接套（9）密封连接，连接口开设在每个储水箱的侧面下部，水箱连接管（10）上装有水阀门（11）；进水管（4）下端接入自来水供水管网，上端通过进水管联接套（3）接入储水箱组左侧第一个储水箱，进入管（4）上安装一个进水阀门（5），进水管口开设在第一个储水箱的左侧上部；串联储水箱组的最后一个储水箱的右侧下部开设出水口，出水管（13）的上端密封连接到此出水口上，出水管（13）的下端向下延伸到高层建筑底层，接入水泵（20），作为水泵（20）的进水管，水泵（20）安装在高层建筑的最下一层内侧空地；水泵的排水管（17）上安装一个单向阀（18），排水管（17）和进水管（4）所属的市政供水管网连通；在每户业主所住楼层，在出水管（13）的主干管上均连接引出一个入户管（15）进入户内，这个入户管（15）连接每家的热水器（14），作为热水器（14）的进水管，入户管（15）上串联一个水表（16）；在出水管（13）最下端的管道内部，安装一个热水管温度传感器（19），在串联储水箱组的最后一个储水箱的水箱内胆（8）的右侧内壁上，安装一个水箱温度传感器（12），热水管温度传感器（19）和水箱温度传感器（12）将温度信号传输给水泵（20），作为水泵（20）的开关控制信号。
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| CN107289650A (zh) * | 2016-03-30 | 2017-10-24 | 范沈江 | 多能源承压平板集热太阳能热水器 |
| CN114353355A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 北京东方华脉工程设计有限公司 | 一种在小高层住宅使用屋面的太阳能一体机的系统 |
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