專利名稱：軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軌道交通車輛基地的節(jié)能技術(shù)以及太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其
涉及該基地中燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置。
背景技術(shù)：
全球性石化能源的緊缺以及溫室效應(yīng)的加劇給環(huán)境和社會發(fā)展帶來了很多負擔(dān)， 作為應(yīng)對，近年來太陽能等可再生能源的開發(fā)及利用發(fā)展迅速。軌道交通車輛基地占地較 大并且以低層建筑為主，具有較好的太陽能應(yīng)用條件。同時，由于車輛檢修等工作需要，軌 道交通車輛基地對熱量的要求也較大，并且要具備全天候的熱量要求。這些因素決定了在 軌道交通車輛基地中采用太陽能系統(tǒng)能夠有效節(jié)約能量。 軌道交通車輛基地對于熱量的要求，主要是生活熱水以及采暖季的供熱。這些需
求對于供熱穩(wěn)定性有一定要求，而太陽能系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面則非常欠缺，具有強烈的變動
性。為了彌補這一缺陷，在系統(tǒng)中需要設(shè)置輔助熱源以維持系統(tǒng)穩(wěn)定工作。對于軌道交通車
輛基地這種較大規(guī)模的生活熱水及采暖需求，采用燃氣鍋爐作為輔助熱源在穩(wěn)定性、效率
和經(jīng)濟性方面綜合考慮起來具有較大優(yōu)勢。太陽能熱水及采暖聯(lián)合系統(tǒng)已經(jīng)有一些應(yīng)用，
比如專利申請?zhí)?00710063483. X和200610111393. 9專利中，都對同時具備生活熱水制備
及采暖功能的太陽能熱水系統(tǒng)進行了設(shè)計。但是，現(xiàn)有的這方面的專利主要針對小型的家
用太陽能系統(tǒng)，主要著眼于功能的實現(xiàn)。而軌道交通車輛基地的太陽能熱水及采暖系統(tǒng)規(guī)
模較大，對熱水及采暖兩種不同需求的調(diào)配相對家用系統(tǒng)也有較高要求。 如何設(shè)計一種能夠有效滿足軌道交通車輛基地?zé)崴安膳枨蟮娜細忮仩t輔助
太陽能熱水及采暖聯(lián)合系統(tǒng)，保證系統(tǒng)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性及能量效率，是技術(shù)人員要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能 熱水及采暖裝置，旨在解決上述的問題。 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明包括一個采暖熱水箱；還包括一個與采暖熱水箱連接的太陽能集熱器
陣列， 一個與采暖熱水箱連接的生活熱水箱， 一個與采暖熱水箱及生活熱水箱同時連接的
燃氣鍋爐以及一個控制系統(tǒng)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是在軌道交通車輛基地的熱水及采暖需求 下，能夠提高太陽能利用率，節(jié)約能源消耗。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述 由圖l可見本發(fā)明包括一個采暖熱水箱2 ;還包括一個與采暖熱水箱2連接的 太陽能集熱器陣列1， 一個與采暖熱水箱2連接的生活熱水箱3， 一個與采暖熱水箱2及生 活熱水箱3同時連接的燃氣鍋爐4以及一個控制系統(tǒng)(圖中未示)；
還包括一個與采暖熱水箱2連接的地板采暖末端5 ; 所述的采暖熱水箱2與地板采暖末端5相接是采暖熱水箱2的上輸出端與地板 采暖末端5的輸入端相接，采暖熱水箱2的下輸入端與地板采暖末端5的輸出端相接；在采 暖熱水箱2的上輸出端與地板采暖末端5的輸入端之間還包括一個采暖循環(huán)泵12 ;
在所述的采暖熱水箱2內(nèi)固定安置一個豎直方向螺旋形排布的換熱盤管6 ;所述 換熱盤管6的上、下二端分別與太陽能集熱器陣列1的輸出、輸入端相接；
在換熱盤管6的下端和集熱器陣列1的輸入端之間還安置一個集熱循環(huán)泵10 ;
所述燃氣鍋爐4與采暖熱水箱2和生活熱水箱3之間的連接是經(jīng)由一個第一電動 三通閥8和第二電動三通閥9來實現(xiàn)；所述第一電動三通閥8位于燃氣鍋爐4的進水管路 上，三通閥出口通向燃氣鍋爐4，兩個進口分別連接采暖熱水箱2和生活熱水箱3 ;第二電動 三通閥9位于燃氣鍋爐4的出水管路上，三通閥進口通向燃氣鍋爐4，兩個出口分別連接采 暖熱水箱2和生活熱水箱3 ; 在所述燃氣鍋爐4和第一電動三通閥8之間還設(shè)置一臺用以驅(qū)動燃氣輔助加熱循 環(huán)的熱水循環(huán)泵11 ; 所述采暖熱水箱2與生活熱水箱3通過一個傾斜連通管7連接；所述傾斜連通管 7與采暖熱水箱2相連的一端較與生活熱水箱3相連的一端低； 采暖熱水箱2內(nèi)部布置了補水器13，補水器13的另一端直接接入自來水管路；
所述的控制系統(tǒng)包括中控電腦及溫度傳感器；所述的的溫度傳感器分別位于太 陽集熱器陣列1出口、采暖熱水箱2中部、生活熱水箱3中部、地板采暖末端5出口、地板表 面以及室內(nèi)空氣中。 本發(fā)明中太陽能集熱器陣列1采用單個集熱器按照一定的串、并聯(lián)方式組成，置 于在樓頂或其他空曠地帶。軌道交通車輛基地一般面積較大并且以低層建筑為主，所以具 有足夠的空間來放置集熱器陣列。每個集熱器采用不帶有水箱的直通式結(jié)構(gòu)。在太陽能集 熱器陣列1和采暖熱水箱2之間接近太陽能集熱器陣列1入口的地方，設(shè)置有集熱循環(huán)泵 10。太陽能集熱循環(huán)的設(shè)計循環(huán)溫差為l(TC，根據(jù)循環(huán)溫差和當(dāng)?shù)靥栞椪涨闆r可以選用 合適的串、并聯(lián)形式及集熱循環(huán)泵10的規(guī)格，使得在該設(shè)計循環(huán)溫差下集熱器陣列的總流 量和壓力損失與集熱循環(huán)泵10的額定流量及壓頭相匹配。太陽能集熱器陣列1內(nèi)部的工 作介質(zhì)，優(yōu)先選用適合在冬季工作的防凍液，這樣在冬季夜間環(huán)境溫度較低時管路也不會 上凍。 采暖熱水箱2內(nèi)部設(shè)置有太陽能集熱器陣列1的換熱盤管6，該盤管在水箱內(nèi)部沿 豎直方向螺旋形排布，按照內(nèi)部液體流動方向，上部為其入口，下部為其出口。在太陽能集 熱泵運行時，太陽能集熱器陣列1中的熱水由水箱上部進入換熱盤管6，在液體向下流動的 同時對采暖熱水箱2中的儲水進行加熱并降低自身溫度，最后從水箱下部流出，經(jīng)由集熱 循環(huán)泵10回到太陽能集熱器陣列1。
4
采暖熱水箱2另一對進出口通往地板采暖末端5。采暖熱水箱2中的儲水從水箱 上部流向地板采暖末端5，而從地板采暖末端5中流回的熱水則從下部進入采暖熱水箱2。 流經(jīng)地板采暖末端5的熱水直接來自采暖熱水箱2，中間沒有附加換熱器。
采暖熱水箱2還有一對進出口通向燃氣鍋爐4。采暖熱水箱2中的儲水從水箱下 部流向燃氣鍋爐4，而從燃氣鍋爐4中流回的熱水則從上部進入采暖熱水箱2。通向燃氣鍋 爐4的熱水直接來自采暖熱水箱2，中間沒有附加換熱器。 除了上述三對進出口之外，采暖熱水箱2還通過一根傾斜連通管7與生活熱水箱3 連接。該傾斜連通管7與采暖熱水箱2相連的一端位于采暖熱水箱2中部，在運行期間會 有部分熱水從該連通管7流向生活熱水箱3。 采暖熱水箱2內(nèi)部布置了補水器13，補水器13的另一端直接接入自來水管路。在 本實例中補水器13采用浮球閥形式，不過液位式補水器等其他形式的補水器也同樣能滿 足要求。當(dāng)采暖熱水箱2水位下降時，補水器13開啟對采暖熱水箱2中的儲水進行補充， 從而維持采暖熱水箱2內(nèi)部水量。 地板采暖末端5位于采暖房間內(nèi)中，在本實例中為置于地板結(jié)構(gòu)中按照"回"字形 排布的熱水盤管，除此之外其他形式的盤管布置方式也可以。除了最基本的熱水盤管之外， 在不同的應(yīng)用場合下地板采暖末端5可能還包括分集水器及排氣閥等其他調(diào)節(jié)裝置，不過 這在地板采暖領(lǐng)域已經(jīng)是很成熟的技術(shù)，在本發(fā)明中就不再敷述。在地板采暖末端5和采 暖熱水箱2之間接近地板采暖末端5入口的管路上設(shè)置有采暖循環(huán)泵12，采暖熱水箱2中 的熱水經(jīng)由采暖循環(huán)泵12流入地板采暖末端5，對地板結(jié)構(gòu)進行加熱，然后再回到采暖熱 水箱2。本發(fā)明中采用地板采暖系統(tǒng)作為軌道交通車輛基地的供暖末端，主要基于能量使用 效率方面的考慮。常規(guī)太陽能集熱的工作溫度都較低，如果與普通的室內(nèi)換熱器相配合，則 太陽能集熱效率衰減很嚴重。而地板采暖的熱水需求溫度較低， 一般不超過55°C ，在非嚴寒 地區(qū)采暖溫度還要更低。除此之外，國內(nèi)外的研究表明，由于地板采暖中輻射的存在以及地 板層的蓄熱效果，對于連續(xù)運行的地板采暖系統(tǒng)，室內(nèi)有效溫度對采暖供水并不敏感。這就 是說，對于軌道交通車輛基地這種部分房間全天都需要供暖的情況，其地板采暖用熱水溫 度還可以根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蜻M一步降低，在這種情況下，采用地板采暖的形式能夠使得太陽能 集熱器能夠保持高效運行。 生活熱水箱3位于采暖熱水箱2旁邊，高度與采暖熱水箱2 —致，容量根據(jù)末端熱 水需求確定。生活熱水箱3和采暖熱水箱2之間通過一根傾斜連通管7相連。該連通管7 與生活熱水箱3相連的一端較高，位于生活熱水箱3的中上部。 在生活熱水箱3和采暖熱水箱2之間采用傾斜連通管7，主要是基于節(jié)能考慮。在 軌道交通車輛基地中，生活熱水的溫度和地板采暖熱水的溫度并不相同，生活熱水的溫度 一般在50 60°C ，而基于節(jié)能考慮在大部分情況下地板采暖熱水的溫度都低于50°C ，所以 生活熱水箱3的溫度一般比采暖熱水箱2溫度高。在能源方面，對于上述兩種不同的溫度 需求，燃氣鍋爐的效率基本不會受到影響，而太陽能集熱器的效率則有顯著的改變。為了提 高作為主要熱源的太陽能集熱器的效率，發(fā)明中把低溫?zé)崴墓?yīng)交由太陽能集熱器陣列 1負責(zé)，而進一步加熱到較高的生活熱水溫度則交由燃氣鍋爐4負責(zé)，而該連通管7恰好能 達到該目的。當(dāng)生活熱水箱3中的熱水被送往末端消耗掉時，生活熱水箱3中的液位降低， 于是一部分熱水從采暖熱水箱2中經(jīng)由連通管7補充進來，這部分補水是在采暖熱水箱2中是被太陽能集熱器進行初步加熱的，進而在生活熱水箱3中被燃氣鍋爐4進一步加熱到
更高的溫度，這樣通過能量的梯級利用提高了系統(tǒng)的效率，達到了節(jié)能效果。由于溫度較高
的水相對溫度較低的水更傾向于向上浮，所以在該傾斜的連通管中，熱水的流向基本是單
向的，不會出現(xiàn)生活熱水箱3中溫度較高的熱水流回采暖熱水箱2的情況。 生活熱水箱3上部具有一個生活熱水出水口 14，在生活熱水末端閥門開啟時熱水
經(jīng)由該出口流向各種生活熱水消耗末端。 采暖熱水箱2有一對進出口通向燃氣鍋爐4。生活熱水箱3中的儲水從水箱下部 流向燃氣鍋爐4，而從燃氣鍋爐4中流回的熱水則從上部進入生活熱水箱3。通向燃氣鍋爐 4的熱水直接來自生活熱水箱3，中間沒有附加換熱器。 采暖熱水箱2和生活熱水箱3以并聯(lián)的方式與燃氣鍋爐4連接，在燃氣鍋爐4進 水管上布置有第一電動三通閥8及第二電動三通閥9，對流經(jīng)采暖熱水箱2和生活熱水箱3 的水量進行調(diào)節(jié)。其中第一電動三通閥8出口通向燃氣鍋爐4，兩個進口分別與采暖熱水箱 2和生活熱水箱3的出口連接；第二電動三通閥9進口通向燃氣鍋爐4，兩個出口分別與采 暖熱水箱2和生活熱水箱3的進口連接。在燃氣鍋爐4和第一電動三通閥8之間的燃氣鍋 爐4進水管路上布置了一臺熱水循環(huán)泵ll，用以驅(qū)動該環(huán)路的熱水循環(huán)。該熱水循環(huán)泵11 入口與三通閥出口管路相連，熱水循環(huán)泵11出口與燃氣鍋爐4入口管路相連。
燃氣鍋爐4的形式及規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計熱水負荷確定，在有多種產(chǎn)品備選的情況 下盡量選用啟停速度快的產(chǎn)品，以與本發(fā)明中的系統(tǒng)較好的配合。燃氣鍋爐本身已經(jīng)屬于 很成熟的產(chǎn)品，本發(fā)明中不進一步敷述。 控制系統(tǒng)包括中控電腦及溫度傳感器。本實例中設(shè)置的溫度傳感器分別位于太陽 集熱器陣列出口、采暖熱水箱2中部、生活熱水箱3中部、地板采暖出口、地板表面、室內(nèi)空 氣中等處。在中控電腦上安裝有有系統(tǒng)專用控制程序，用于可以按照默認的值也可以自行 設(shè)定控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)到接收到的傳感器的溫度信號，中控電腦確定下一步的系統(tǒng)工作狀態(tài)， 并向集熱循環(huán)泵10、采暖循環(huán)泵12、熱水循環(huán)泵11及第一電動三通閥8和第二電動三通閥 9發(fā)送動作信號。 在使用過程中，本發(fā)明能夠充分利用太陽能制取生活熱水及提供冬季采暖，達到 節(jié)能效果；同時本發(fā)明還能夠解決太陽能自身不穩(wěn)定性帶來的問題，使得生活熱水供應(yīng)和 采暖都能得到保障。
權(quán)利要求
一種軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，包括一個采暖熱水箱(2)；其特征在于還包括一個與采暖熱水箱(2)連接的太陽能集熱器陣列(1)，一個與采暖熱水箱(2)連接的生活熱水箱(3)，一個與采暖熱水箱(2)及生活熱水箱(3)同時連接的燃氣鍋爐(4)以及一個控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其特征在于還包括一個與采暖熱水箱(2)連接的地板采暖末端(5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其特征在于所述的采暖熱水箱(2)與地板采暖末端(5)相接是采暖熱水箱(2)的上輸出端與地板采暖末端(5)的輸入端相接，采暖熱水箱(2)的下輸入端與地板采暖末端(5)的輸 出端相接；在采暖熱水箱(2)的上輸出端與地板采暖末端(5)的輸入端之間還包括一個采 暖循環(huán)泵(12)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其特征在于在所述的采暖熱水箱(2)內(nèi)固定安置一個豎直方向螺旋形排布的換熱盤管(6);所述換熱盤管(6)的上、下二端分別與太陽能集熱器陣列(1)的輸出、輸入端相接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其 特征在于在換熱盤管(6)的下端和集熱器陣列(1)的輸入端之間還安置一個集熱循環(huán)泵 (10)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其 特征在于所述燃氣鍋爐(4)與采暖熱水箱(2)和生活熱水箱(3)之間的連接是經(jīng)由第一 電動三通閥(8)和第二電動三通閥(9)來實現(xiàn)；所述第一電動三通閥(8)位于燃氣鍋爐(4) 的進水管路上，三通閥出口通向燃氣鍋爐(4)，兩個進口分別連接采暖熱水箱(2)和生活熱 水箱(3);所述第二電動三通閥(9)位于燃氣鍋爐(4)的出水管路上，三通閥進口通向燃氣 鍋爐(4)，兩個出口分別連接采暖熱水箱(2)和生活熱水箱(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其 特征在于在所述燃氣鍋爐(4)和第一電動三通閥(8)之間還設(shè)置一臺用以驅(qū)動燃氣輔助 加熱循環(huán)的熱水循環(huán)泵(11)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其 特征在于所述采暖熱水箱(2)與生活熱水箱(3)通過一個傾斜連通管(7)連接；所述傾斜 連通管(7)與采暖熱水箱(2)相連的一端較與生活熱水箱(3)相連的一端低。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，其 特征在于采暖熱水箱(2)內(nèi)部布置了補水器(13)，補水器(13)的另一端直接接入自來水 管路；
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采 暖裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括中控電腦及溫度傳感器；所述的的溫度傳感器 分別位于太陽集熱器陣列(1)出口、采暖熱水箱(2)中部、生活熱水箱(3)中部、地板采暖 末端(5)出口、地板表面以及室內(nèi)空氣中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軌道交通車輛基地燃氣鍋爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，包括一個采暖熱水箱(2)；還包括一個與采暖熱水箱(2)連接的太陽能集熱器陣列(1)，一個與采暖熱水箱(2)連接的生活熱水箱(3)，一個與采暖熱水箱(2)及生活熱水箱(3)同時連接的燃氣鍋爐(4)以及一個控制系統(tǒng)；本發(fā)明的有益效果是在軌道交通車輛基地的熱水及采暖需求下，能夠提高太陽能利用率，節(jié)約能源消耗。
文檔編號F24D3/08GK101726028SQ20081020112
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者宋兆培, 溫清, 王曉保, 翟曉強 申請人:上海申通軌道交通研究咨詢有限公司