一種村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：太陽能空氣集熱系統(tǒng)、熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)、土壤蓄熱系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)；其中太陽能空氣集熱系統(tǒng)通過熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)輸送熱空氣，熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)可通過電動風(fēng)閥改變熱風(fēng)流向，在供暖季，與室內(nèi)土壤蓄熱系統(tǒng)相連，為室內(nèi)供暖；在非供暖季，與生活熱水系統(tǒng)的風(fēng)水換熱器相連，在提供生活熱水的同時，可增強(qiáng)室內(nèi)外空氣對流，強(qiáng)化通風(fēng)。本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)冬季防凍和非供暖季防過熱的問題，造價低廉，熱舒適性高，系統(tǒng)可靠性高，易于操作，維護(hù)維修量少，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，可有效減少常規(guī)能源的消耗。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及村鎮(zhèn)房屋供暖及生活熱水利用領(lǐng)域，特別涉及一種村鎮(zhèn)房屋用太 陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)。 一種村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國農(nóng)村冬季取暖仍采用傳統(tǒng)的燃煤爐、土暖氣或火炕方式，這不僅使室內(nèi) 熱環(huán)境很難得到保證，而且燃料燃燒效率很低，造成了一定程度的能源浪費(fèi)與環(huán)境污染。
[0003] 太陽能熱利用的現(xiàn)有技術(shù)仍以太陽能生活熱水系統(tǒng)為主，農(nóng)村地區(qū)的太陽能供暖 主要以被動式太陽房供暖為主，利用熱水作為介質(zhì)的主動式太陽能供熱由于受成本和裝 備、防凍、防過熱要求等因素限制，目前還尚不成熟。
[0004] 太陽能空氣供暖還涉及到蓄熱問題，目前相關(guān)技術(shù)探索中有采用卵石床作為蓄熱 體的形式，但該形式需要較大的地下架空空間鋪設(shè)卵石層，增加了施工成本與材料成本；一 般通過熱風(fēng)取熱，舒適性較差，因此在村鎮(zhèn)地區(qū)的廣泛應(yīng)用受到了限制。而相變蓄熱地板也 具有較高的成本。
[0005] 隨著能源形勢的日趨緊張和環(huán)境壓力的進(jìn)一步加大，可再生能源的利用受到了越 來越高的重視，探索適合我國村鎮(zhèn)地區(qū)的太陽能空氣供熱供暖形式，不僅有利于改善農(nóng)村 室內(nèi)人居環(huán)境，擴(kuò)大太陽能應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，也有利于廣大農(nóng) 村社區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于，針對村鎮(zhèn)地區(qū)房屋的具體情況，提供一種村鎮(zhèn)房屋用太 陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下盡量簡化并有效降低成本，該 系統(tǒng)不僅避免了采用水系統(tǒng)供暖的室外防凍和非供暖季防過熱問題，并且通過土壤蓄熱進(jìn) 一步降低了系統(tǒng)成本，提高了建筑舒適性。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在供暖季供暖，在非供暖季可不使用 常規(guī)能源提供生活熱水的功能，因此，在保證村鎮(zhèn)地區(qū)的人居環(huán)境質(zhì)量的同時，以較低的成 本實(shí)現(xiàn)太陽能的有效利用。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)包括：太陽能空氣集 熱系統(tǒng)、熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)、土壤蓄熱系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)；
[0008] 所述的太陽能空氣集熱系統(tǒng)包括若干集熱器，所述集熱器以并聯(lián)方式集成安裝于 建筑采光坡屋面上，并與熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)相連接；
[0009] 所述的熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)包括熱風(fēng)管道、電動風(fēng)閥、手動風(fēng)閥、風(fēng)機(jī)和輔助熱源系統(tǒng)風(fēng) 水換熱器，用于向土壤蓄熱系統(tǒng)或生活熱水系統(tǒng)輸送熱風(fēng)，系統(tǒng)回風(fēng)口位于室內(nèi)，非供暖季 排風(fēng)口位于室外，風(fēng)機(jī)采用低噪音風(fēng)機(jī)，并設(shè)置于室外，系統(tǒng)設(shè)有電動風(fēng)閥與手動風(fēng)閥，可 實(shí)現(xiàn)風(fēng)向切換；
[0010] 所述的土壤蓄熱系統(tǒng)包括保溫層、土壤蓄熱床和熱風(fēng)換熱盤管，土壤蓄熱系統(tǒng)設(shè) 置于室內(nèi)地面以下，蓄熱床四周及底面鋪設(shè)保溫層，蓄熱床內(nèi)鋪設(shè)金屬換熱盤管，盤管一側(cè) 與熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)連接，另一側(cè)與室內(nèi)送風(fēng)管道連接；
[0011] 所述的生活熱水系統(tǒng)包括生活熱水風(fēng)水換熱器、熱水管道、貯熱水箱、生活熱水一 次側(cè)循環(huán)泵和用水裝置，生活熱水系統(tǒng)通過風(fēng)水換熱器與熱風(fēng)輸送系統(tǒng)連接，貯熱水箱采 用保溫水箱，貯熱水箱設(shè)有一次側(cè)熱水進(jìn)水口、一次側(cè)出水口、自來水補(bǔ)水口和二次側(cè)熱水 出口，一次側(cè)出水口與生活熱水一次側(cè)循環(huán)泵連接。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的太陽能空氣集熱系統(tǒng)采用真空管空氣集熱 器，可提高集熱效率，增加集熱器出口熱風(fēng)溫度。
[0013] 作為本實(shí)用新型的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)的又一種改進(jìn)，所述 的熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)在室外設(shè)有低噪音風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)置于集熱器進(jìn)風(fēng)管路，風(fēng)機(jī)出口設(shè)置逆止 閥與過濾器，以防止夏季熱風(fēng)倒灌并保證進(jìn)風(fēng)空氣質(zhì)量。
[0014] 作為本實(shí)用新型的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)的再一種改進(jìn)，土壤 蓄熱系統(tǒng)采用當(dāng)?shù)爻Ｒ姷乃赝磷鳛樾顭岵牧?，并?jīng)過夯實(shí)與換熱盤管緊密接觸，可減少材 料及施工成本。
[0015] 作為本實(shí)用新型的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)的還一種改進(jìn)，所述 的電動風(fēng)閥可通過換向開關(guān)實(shí)現(xiàn)全開或全關(guān)，以滿足不同季節(jié)與不同日照條件下的手動風(fēng) 向轉(zhuǎn)換。
[0016] 本技術(shù)所述的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)的工作原理如下：
[0017] (1)太陽能空氣集熱器供暖并蓄熱
[0018] 建筑物有供暖需求，白天日照充足的情況下，采用太陽能空氣集熱器為房屋供暖， 高溫?zé)犸L(fēng)通過土壤蓄熱系統(tǒng)換熱后，送入供暖房間。
[0019] (2) 土壤蓄熱系統(tǒng)供暖
[0020] 建筑物有供暖需求，白天日照充足使得土壤蓄熱系統(tǒng)有一定的熱量儲存的情況 下，夜晚關(guān)閉風(fēng)機(jī)，依靠土壤蓄熱床放熱量為房間供暖。
[0021] (3)輔助熱源供暖
[0022] 建筑物有供暖需求，但日照不足且土壤蓄熱系統(tǒng)無可用熱量時，開啟輔助熱源系 統(tǒng)，為房間供暖，滿足建筑供暖需求。
[0023] (3)非供暖季生活熱水供熱
[0024] 在無供暖需求的非供暖季，日照充足的情況下，通過設(shè)置在排風(fēng)管路上風(fēng)水換熱 器制備生活熱水，滿足建筑在非供暖季的熱水需求。并可增強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，降低室內(nèi)溫度。
[0025] 該技術(shù)解決了以下問題：1、傳統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)冬季防凍和非供暖季防過熱的問 題；2、造價低廉，采用土壤蓄熱降低了投資與施工成本，整個系統(tǒng)的成本低于普通太陽能供 暖系統(tǒng)；3、熱舒適性高，土壤蓄熱主要通過地面輻射取熱，與全部采用熱風(fēng)取熱相比舒適性 大大提高；4、系統(tǒng)可靠性高，易于操作，維護(hù)維修量少；5、系統(tǒng)穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)全年太陽 能的有效利用。6、該系統(tǒng)可有效減少常規(guī)能源的消耗，降低了二氧化碳、二氧化硫、氮氧化 物和粉塵等的排放，符合節(jié)能環(huán)保要求。
[0026] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型提出的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖 系統(tǒng)，在現(xiàn)有的太陽能空氣集熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新，以可再生能源太陽能作為主要熱 源，配合輔助熱源保證了建筑物的供熱供暖，做到了可再生能源與常規(guī)能源的綜合利用，降 低了系統(tǒng)的能源消耗。
[0027] 本實(shí)用新型提出的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，采用了以夯實(shí)素土 作為蓄熱介質(zhì)的形式，避免了采用卵石床蓄熱造成的施工量大、系統(tǒng)成本高以及卵石的受 潮發(fā)霉問題，且在非供暖季仍可利用高溫?zé)犸L(fēng)制備生活熱水，提高了可再生能源的利用率。
[0028] 本實(shí)用新型提出的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，夜間土壤蓄熱量的 釋放主要通過地面輻射方式，與全部采用熱風(fēng)取熱相比大大提高了熱舒適性。
[0029] 為進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本，該系統(tǒng)采用手動控制，其特點(diǎn)是價格便宜，工作可靠，使 用簡便，易于操作。
[0030] 該系統(tǒng)造價較低，控制操作簡單，太陽能利用率高，符合我國太陽能資源豐富的廣 大農(nóng)村地區(qū)的具體需求，具有廣泛推廣的價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是本實(shí)用新型的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖；
[0032] 圖2為圖1中土壤蓄熱系統(tǒng)換熱盤管俯視圖。
[0033] 附圖標(biāo)識
[0034] 1、風(fēng)機(jī) 2、逆止閥 3、過濾器
[0035] 4、電動風(fēng)閥 5、送風(fēng)分配聯(lián)箱 6、太陽能空氣集熱器
[0036] 7、出風(fēng)集箱 8、電動風(fēng)閥 9、輔助熱源風(fēng)水換熱器
[0037] 10、生活熱水風(fēng)水換熱器 11、電動風(fēng)閥 12、風(fēng)帽
[0038] 13、手動調(diào)節(jié)風(fēng)閥 14、金屬換熱盤管 15、送風(fēng)口
[0039] 16、貯熱水箱 17、生活熱水一次側(cè)循環(huán)泵 18、自來水接口
[0040] 19、用水裝置 20、土壤蓄熱床 21、室內(nèi)地面
[0041] 22、吊頂 23、輔助熱源系統(tǒng)熱水管路 24、生活熱水系統(tǒng)一次側(cè)管路
[0042] 25、平屋頂 26、吊頂裝風(fēng)口

【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱 供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型所述的村 鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，包括：太陽能空氣集熱系統(tǒng)、熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)、土壤 蓄熱系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)；
[0044] 如圖1所示，太陽能空氣集熱系統(tǒng)包括：若干并聯(lián)的太陽能空氣集熱器6。
[0045] 如圖1和圖2所示，熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)包括：室內(nèi)回風(fēng)管路系統(tǒng)、熱風(fēng)排風(fēng)管路系統(tǒng)、 室內(nèi)熱風(fēng)送風(fēng)管路系統(tǒng)和輔助熱源熱風(fēng)管路系統(tǒng)四個部分。其中室內(nèi)回風(fēng)管路系統(tǒng)包括風(fēng) 機(jī)1、逆止閥2、過濾器3、電動風(fēng)閥4、送風(fēng)分配聯(lián)箱5以及回風(fēng)管道，用于抽取室內(nèi)空氣并 送往太陽能空氣集熱器6 ;熱風(fēng)排風(fēng)管路系統(tǒng)包括生活熱水風(fēng)水換熱器10、電動風(fēng)閥11、風(fēng) 帽12以及排風(fēng)管道，在非供暖季日照充足的條件下，將太陽能空氣集熱器6的出口熱風(fēng)經(jīng) 生活熱水風(fēng)水換熱器10換熱后排出室外；室內(nèi)熱風(fēng)送風(fēng)管路系統(tǒng)包括出風(fēng)集箱7、手動調(diào) 節(jié)風(fēng)閥13、送風(fēng)口 15以及熱風(fēng)送風(fēng)管路，用于將太陽能空氣集熱器6或輔助熱源風(fēng)水換熱 器9產(chǎn)生的熱風(fēng)送入土壤蓄熱系統(tǒng)管路，并送入室內(nèi)；輔助熱源熱風(fēng)管路系統(tǒng)包括電動風(fēng) 閥8、輔助熱源風(fēng)水換熱器9以及輔助熱源熱風(fēng)管路，用于在太陽能集熱量不能滿足室內(nèi)供 暖需求時通過輔助熱源為室內(nèi)供暖。
[0046] 如圖1和圖2所示，土壤蓄熱系統(tǒng)包括：金屬換熱盤管14、土壤蓄熱床20和室內(nèi) 地面21，用于將熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)送來的熱風(fēng)熱量經(jīng)金屬換熱盤管14蓄存到土壤蓄熱床20中， 蓄熱床熱量通過室內(nèi)地面21緩慢釋放到室內(nèi)，為室內(nèi)供暖。
[0047] 如圖1所示，生活熱水系統(tǒng)包括：生活熱水風(fēng)水換熱器10、生活熱水系統(tǒng)一次側(cè)管 路24、貯熱水箱16、生活熱水系統(tǒng)一次側(cè)循環(huán)泵17、自來水接口 18和用水裝置19,用于在 非供暖季日照充足的條件下，與太陽能空氣集熱器產(chǎn)生的熱空氣進(jìn)行換熱，制備生活熱水。
[0048] 該系統(tǒng)的工作過程：
[0049] (一)建筑物有供暖需求，白天日照充足的情況下，開啟電動風(fēng)閥4、手動風(fēng)閥13,關(guān) 閉電動風(fēng)閥8、11，開啟風(fēng)機(jī)1，室內(nèi)空氣經(jīng)太陽能空氣集熱器6加熱后，高溫?zé)犸L(fēng)通過熱風(fēng) 管道送至土壤蓄熱系統(tǒng)的金屬換熱盤管14,換熱盤管將熱量蓄存到土壤蓄熱床20內(nèi)，通過 送風(fēng)口 15送入供暖房間，在蓄存熱量的同時為室內(nèi)供暖。
[0050] (二)建筑物有供暖需求，白天日照充足使得土壤蓄熱床20有一定的熱量儲存的情 況下，夜晚關(guān)閉風(fēng)機(jī)1，依靠土壤蓄熱床20將熱量通過室內(nèi)地面21釋放到房間中，為房間供 暖。
[0051] (三)建筑物有供暖需求，但日照不足且土壤蓄熱系統(tǒng)無可用熱量時，開啟風(fēng)機(jī)1和 電動風(fēng)閥8,關(guān)閉電動風(fēng)閥4,啟動輔助熱源，通過輔助熱源系統(tǒng)管路將熱水送入輔助熱源 風(fēng)水換熱器9,將空氣加熱后送入房間供暖，滿足建筑供暖需求。
[0052] (四）在無供暖需求的非供暖季，日照充足的情況下，開啟電動風(fēng)閥4、11，關(guān)閉電動 風(fēng)閥8,關(guān)閉手動調(diào)節(jié)閥13,啟動風(fēng)機(jī)1，抽取室內(nèi)空氣經(jīng)太陽能空氣集熱器6加熱后，通過 設(shè)置在排風(fēng)管路上生活熱水風(fēng)水換熱器10換熱后排出室外，同時開啟生活熱水一次側(cè)循 環(huán)泵17,循環(huán)加熱貯熱水箱16中的水，滿足建筑在非供暖季的熱水需求，并增強(qiáng)室內(nèi)外空 氣對流。
[0053] (五）最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本系統(tǒng)的技術(shù)方案而非限制。盡 管參照實(shí)施例對本技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對系統(tǒng)的技術(shù) 方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本技術(shù)的 權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：太陽能 空氣集熱系統(tǒng)、熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)、土壤蓄熱系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)， 其中， 所述的太陽能空氣集熱系統(tǒng)設(shè)置于房屋采光屋頂，并與熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)相連接； 所述的熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)包括熱風(fēng)管道、電動風(fēng)閥、手動風(fēng)閥、風(fēng)機(jī)和輔助熱源系統(tǒng)風(fēng)水換 熱器，用于向建筑室內(nèi)、土壤蓄熱系統(tǒng)或生活熱水系統(tǒng)輸送熱風(fēng)； 所述的土壤蓄熱系統(tǒng)包括保溫層、土壤蓄熱床和熱風(fēng)換熱盤管； 所述的生活熱水系統(tǒng)包括生活熱水風(fēng)水換熱器、熱水管道、貯熱水箱、生活熱水一次側(cè) 循環(huán)泵和用水裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，所 述的太陽能空氣集熱系統(tǒng)包括若干以并聯(lián)方式集成安裝于建筑采光坡屋面上的集熱器，所 述集熱器的進(jìn)出口與熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，所 述的熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)的回風(fēng)口位于室內(nèi)，非供暖季排風(fēng)口位于室外，風(fēng)機(jī)采用低噪音風(fēng)機(jī)，并 設(shè)置于室外，系統(tǒng)設(shè)有電動風(fēng)閥與手動風(fēng)閥，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)向切換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，所 述的土壤蓄熱系統(tǒng)設(shè)置于室內(nèi)地面以下，土壤蓄熱床的四周及底面鋪設(shè)保溫層，土壤蓄熱 床內(nèi)鋪設(shè)金屬換熱盤管，盤管一側(cè)與熱風(fēng)傳輸系統(tǒng)連接，另一側(cè)與室內(nèi)送風(fēng)管道連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，所 述的生活熱水系統(tǒng)通過風(fēng)水換熱器與熱風(fēng)輸送系統(tǒng)連接，貯熱水箱采用保溫水箱，貯熱水 箱設(shè)有一次側(cè)熱水進(jìn)水口、一次側(cè)出水口、自來水補(bǔ)水口和二次側(cè)熱水出口，一次側(cè)出水口 與生活熱水一次側(cè)循環(huán)泵連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的村鎮(zhèn)房屋用太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，所 述的太陽能空氣組合供熱供暖系統(tǒng)上設(shè)有輔助熱源系統(tǒng)，該輔助熱源系統(tǒng)為常規(guī)熱風(fēng)取暖 裝直。
【文檔編號】F24D12/02GK203848366SQ201420179680
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】李忠, 李愛松, 劉宗江, 馮愛榮, 聶晶晶, 賈春霞, 陳亮, 李常鈴 申請人:中國建筑科學(xué)研究院