專利名稱：太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用太陽輻射的能量進行建筑采暖、降溫空調(diào)和熱水多功能的應(yīng)用 系統(tǒng)，屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國太陽能市場中的主要產(chǎn)品是太陽能熱水器，主要應(yīng)用是洗澡用熱水，技術(shù)水 平較低、產(chǎn)品性能指標(biāo)較差、價格偏高、可靠性較差、使用壽命較短、功能單一、性價比低、 節(jié)能效果并不顯著、環(huán)境治理作用也不明顯，屬于初級的技術(shù)水平。近年來，在我國一些地 區(qū)開始試驗示范性地推廣建筑地板低溫輻射式太陽能采暖，利用循環(huán)水泵將太陽能熱水器所 產(chǎn)生的熱水壓入室內(nèi)地板的盤管中，通過低溫輻射方式進行采暖，這種太陽能采暖方式除了 系統(tǒng)復(fù)雜、施工麻煩、成本偏高和推廣性較差之外，還因為集熱器性能指標(biāo)低難以保證采暖 效果等原因，更為重要的是，系統(tǒng)無法維修，加熱的是室內(nèi)原狀空氣而不能為室內(nèi)的居住者 提供新鮮空氣，對身心健康不利，因此，該采暖方式并不是一種理想的值得推廣的最佳方式。
發(fā)明內(nèi)容
為了扭轉(zhuǎn)現(xiàn)有太陽能技術(shù)、產(chǎn)品與應(yīng)用市場中單一熱水功能和不夠理想的地板輻射采暖
的現(xiàn)狀，推動太陽能事業(yè)向健康的主流應(yīng)用軌道發(fā)展，發(fā)明人曾在2008年提出了兩個實用新
型產(chǎn)品1、"一種單層波浪型孔板式平板太陽能空氣集熱器"(專利申請?zhí)?br> 200820128047.6)，(產(chǎn)品名稱窗式孔板太陽能空氣集熱器)，2、"一種建筑一體化的墻體式 太陽能儲熱水箱"(專利申請?zhí)?00820128045. 7)，(產(chǎn)品名稱頂棚式太陽能儲熱采暖箱)， 在此基礎(chǔ)上進一步提出了本實用新型"太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)"。
本實用新型的應(yīng)用系統(tǒng)是由窗式孔板太陽能空氣集熱器、頂棚式太陽能采暖箱、輔助加 熱器、控制器、采暖控制閥、降溫控制閥、排風(fēng)控制閥、備用低噪小風(fēng)機、混流器、管路、 建筑南北立面上的雨水管和建筑室內(nèi)的南采暖進風(fēng)孔口、中采暖通風(fēng)孔口、北排風(fēng)孔口、中 降溫通風(fēng)孔口、南降溫排風(fēng)孔口共同組成。窗式孔板太陽能空氣集熱器建筑一體化的安裝在 建筑的南立面，而頂棚式太陽能采暖箱則建筑一體化的安裝在陽臺間的頂棚位置，集熱器的 空氣出口與采暖箱的空氣進口對接，使該二產(chǎn)品的底平面夾角》90度，構(gòu)成太陽能集熱、傳 熱、換熱、儲熱和輸送熱的熱空氣動力系統(tǒng)。頂棚式太陽能采暖箱的熱風(fēng)出口和陽臺間北墻 頂部的南采暖進風(fēng)孔口通過短管道水平連接，構(gòu)成進入室內(nèi)采暖熱風(fēng)的輸送系統(tǒng)。建筑室內(nèi) 各層房間東西向隔墻的底部設(shè)有中采暖通風(fēng)孔口，孔口上設(shè)有開關(guān)調(diào)節(jié)功能的活門，在建筑 北立面墻的底部設(shè)有北排風(fēng)孔口，孔口內(nèi)設(shè)有空氣濾清裝置，與北立面的雨水管連通，形成 室內(nèi)儲熱、采暖用熱系統(tǒng)和末端的排放系統(tǒng)。在陽臺間北墻的頂部還設(shè)有南降溫排風(fēng)孔口， 該孔口通過管道依次和降溫控制閥、備用低噪小風(fēng)機、混流器、排風(fēng)控制閥、南立面雨水管 連接，構(gòu)成降溫空調(diào)的排風(fēng)動力系統(tǒng)。
3由于窗式孔板太陽能空氣集熱器產(chǎn)品中的吸熱板芯采用了一種單層波浪型孔流式吸熱板 新技術(shù)，從而使空氣集熱器的集熱傳熱性能和空氣流動性能大為改善，從根本上保證了該應(yīng) 用系統(tǒng)的熱利用功能；由于頂棚式太陽能采暖箱中采用了螺旋管式換熱器新技術(shù)，從而使集 熱器所產(chǎn)生的熱量在合理調(diào)節(jié)的情況下，達到有效地?zé)崃績Υ妗⑤斔秃褪褂?，最終保障了建 筑室內(nèi)適宜的采暖溫度和充足的空氣新鮮度；巧妙地利用建筑南北兩個立面上雨水管式的"煙 囪"效應(yīng)，使該系統(tǒng)的冬季采暖和夏季降溫空調(diào)效能得到可靠的保證；使太陽輻射能量的有 效利用接近理想狀態(tài)。
該應(yīng)用系統(tǒng)的特點是1、太陽能采暖、降溫和熱水多功能；2、用太陽能讓建筑具有呼 吸功能，為室內(nèi)提供新鮮空氣；3、能有效凈化治理室外的污染空氣；4、采暖和降溫空調(diào)運 行穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)效率高；5、徹底解決了太陽能產(chǎn)品和建筑一體化設(shè)計安裝的技術(shù)瓶頸；6、
該應(yīng)用系統(tǒng)總成本低，節(jié)省建筑材料和施工費用，經(jīng)濟性好，是一種值得大面積推廣的多功
能應(yīng)用系統(tǒng)；7、大規(guī)模產(chǎn)能，大幅度節(jié)能，有效治理大氣污染，社會效益好；8、產(chǎn)品和應(yīng) 用系統(tǒng)均具有很強的可復(fù)制性，能廣泛地推廣應(yīng)用于許多熱利用領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明技術(shù)原理和技術(shù)方案。 圖l是城市小區(qū)住宅建筑的一種典型戶型平面圖。 圖2是在該系統(tǒng)安裝前建筑自然通風(fēng)的建筑剖面示意圖。 圖3是窗式孔板太陽能空氣集熱器產(chǎn)品在建筑南立面的安裝布置示意圖。 圖4是窗式孔板太陽能空氣集熱器和頂棚式太陽能采暖器在陽臺間的安裝布置示意圖。 圖5是太陽能呼吸式建筑的新鮮空氣采暖、降溫空調(diào)和熱水多功能應(yīng)用系統(tǒng)中供暖運行工 況示意圖。
圖6是太陽能呼吸式建筑的新鮮空氣采暖、降溫空調(diào)和熱水多功能應(yīng)用系統(tǒng)中降溫空調(diào)運
行工況示意圖。
圖7是太陽能呼吸式建筑的新鮮空氣采暖、降溫空調(diào)和熱水多功能應(yīng)用系統(tǒng)中供應(yīng)熱水運 行工況示意圖。
圖8是太陽能呼吸式建筑的新鮮空氣采暖、降溫空調(diào)和熱水多功能應(yīng)用系統(tǒng)的控制運行示 意圖。
圖中的產(chǎn)品及零部件有1、南采暖進風(fēng)孔口， 2、北排風(fēng)孔口， 3、建筑南立面，4、建筑 北立面，5、南立面雨水管，6、北立面雨水管，7、窗式孔板太陽能空氣集熱器，8、頂棚式 太陽能采暖箱，9、螺旋管式換熱器，10、建筑室內(nèi)，11、中采暖通風(fēng)孔口l， 12、中采暖通 風(fēng)孔口2， 13、采暖控制閥，14、降溫控制閥，15、排風(fēng)控制閥，16、南降溫排風(fēng)孔口， 17、 混流器，18、管路，19、控制器，20、輔助加熱器，21、中降溫通風(fēng)孔口l， 22、中降溫通風(fēng) 孔口2， 23、太陽能熱水系統(tǒng)中的自來水進口， 24、太陽能熱水系統(tǒng)中的熱水出口， 25、集熱 器濾清器，26、北排風(fēng)孔口空氣濾清器。
具體實施方式
如


圖1和圖2所示，北方采暖區(qū)座北朝南的住宅建筑，在冬季或夏季正常太陽輻射的條件 下，南北兩個墻表面3和4的空氣溫度差可達30"C左右。在這種溫差下，如果打開南北兩個墻 表面上的窗戶，同時開啟室內(nèi)各門窗，建筑室內(nèi)將產(chǎn)生自然通風(fēng)式的空氣流動，人們常利用 這一建筑呼吸式的自然通風(fēng)進行夏季降溫。
如圖3所示，對于框架式建筑，將南立面按一定面積的太陽能空氣集熱器7和一定面積的 采光玻璃窗建筑一體化的設(shè)計安裝成整個太陽能墻3，在集熱器出口將產(chǎn)生更高溫度和更大壓 力的熱氣流，與北立面空氣的自然溫度形成較大的溫度差和壓強差。
如圖4所示，將頂栩式太陽能采暖箱8建筑一體化的安裝在陽臺間的頂棚位置，并且使采 暖箱中的螺旋管式換熱器9的進口與集熱器出口對接，同時換熱器9的出口通過管路18和采暖 控制閾13直接與建筑室內(nèi)南采曖進風(fēng)孔口1連接，就形成了冬季采暖的動力系統(tǒng)。
如圖5所示，冬季的白天，集熱器7吸收太陽輻射能，產(chǎn)生溫度高熱量大的熱氣流，在集 熱器7的出口與北立面之間形成較大的溫差和壓差，同時在北立面雨水管6的虹吸壓力作用下， 集熱器7出口的熱氣流將連續(xù)通過采暖箱8中的嫘旋管換熱器9、管路18、開啟的采暖控制閥13 和南采暖進風(fēng)孔口I進入室內(nèi)IO,再經(jīng)過中采暖通風(fēng)孔口11和12,最后經(jīng)北排風(fēng)孔口2進入雨 水管6，排至建筑頂面的大氣中。在這一采暖運行過程中，集熱器7所產(chǎn)生的熱量在流經(jīng)螺旋 管換熱器9時， 一部分熱量被儲存于采暖箱8中的液體，另一部分降溫以后的熱量則進入室內(nèi) IO的各房間，連續(xù)的進行熱量儲存和用熱，直至熱氣流降溫成冷氣流才進入北立面雨水管6 排出。冬季夜間，儲存在采暖箱8和室內(nèi)10壁面的熱量緩慢放出，繼續(xù)迸行采暖工況的運行。
如圖6所示，夏季的白天，集熱器7吸收太陽輻射產(chǎn)生溫度較高的熱氣流，經(jīng)過采暖箱8中 的換熱器9，大量的熱量儲存于采暖箱8中，在控制器19的控制下，采暖控制閥I3關(guān)閉而降溫 控制閥14和排風(fēng)控制閥15開啟，在南立面雨水管5的虹吸壓力下，熱氣流將快速的流經(jīng)混流器 17和管路18,從南立面雨水管5排至屋頂?shù)拇髿庵?。空氣的流動使混流?7產(chǎn)生較大的真空度， 在這一負(fù)壓的作用下，來自建筑北立面雨水管6的冷空氣經(jīng)過北排風(fēng)孔口2進入建筑室內(nèi)10， 再經(jīng)過中降溫通風(fēng)孔口22、 21和南降溫排風(fēng)孔口16進入混流器17，并與頂棚式太陽能采暖箱 的換熱器9流出的熱氣流混合一起排向南立面雨水管5。夏季的夜間，頂棚式太陽能采暖箱8 中儲存的熱量將繼續(xù)產(chǎn)生虹吸的熱氣流，使室內(nèi)的降溫工況繼續(xù)運行。只有采暖箱內(nèi)儲存的 熱量使用完畢或白天太陽輻射不足時，才需要開啟備用低噪小風(fēng)機，以保證降溫空調(diào)的效能。
如圖7所示，窗式孔板太陽能集熱器7所產(chǎn)生的熱量儲存于頂棚式太陽能采暖箱8，在采暖 箱內(nèi)膽頂部設(shè)置的螺旋管換熱器能將從進水口23流入的自來水及時加熱至一定溫度，從熱水 出口24流出的熱水通過管道可以到達室內(nèi)的熱水使用處。
本實用新型的技術(shù)方案如圖8所示，是上述太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水等各種工況的綜
合控制和運行系統(tǒng)。為了滿足向室內(nèi)提供新鮮空氣和治理建筑室外污染大氣的要求，在窗式 孔板太陽能集熱器7的進口和北排風(fēng)孔口2處分別安裝有空氣濾清器25和26。
本實用新型的有益效果是1、為我國的太陽能事業(yè)健康發(fā)展提供了一條可行的技術(shù)道路,可以建筑一體化的實現(xiàn)太陽能采暖、空調(diào)和熱水多功能應(yīng)用，還可以在此基礎(chǔ)上，進一步實 現(xiàn)太陽能建筑屋頂式熱氣流發(fā)電功能；2、由于系統(tǒng)中采用空氣介質(zhì)，不存在液體怕凍、泄漏 等問題，可靠性很高，使用壽命長，適用區(qū)域廣；3、給室內(nèi)提供新鮮空氣，有利于身心健康， 還能有效的凈化并治理室外的污染空氣；4、可自動調(diào)節(jié)或手動調(diào)節(jié)，使采暖和降溫空調(diào)運 行工況穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)效率高；5、徹底解決了太陽能和建筑一體化安裝的技術(shù)瓶頸問題，為 太陽能事業(yè)大發(fā)展開辟了廣闊的應(yīng)用前景；6、應(yīng)用系統(tǒng)的總成本低，還能大量的節(jié)省建筑材 料和施工費用，經(jīng)濟性很好，是一種值得大面積推廣的多功能應(yīng)用系統(tǒng)；7、產(chǎn)品和應(yīng)用系統(tǒng) 具有很強的可復(fù)制性，能廣泛地推廣應(yīng)用于太陽能工農(nóng)業(yè)物品烘干、木材干燥、石油加熱儲 存和輸送等許多熱利用領(lǐng)域，進而向鐵路、公路等工程設(shè)施、荒地、山坡、沙漠等范圍推廣 應(yīng)用，將為國家生產(chǎn)更多的能源，治理更大范圍的環(huán)境污染。
權(quán)利要求1.太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，是由窗式孔板太陽能空氣集熱器、頂棚式太陽能采暖箱、輔助加熱器、控制器、采暖控制閥、降溫控制閥、排風(fēng)控制閥、備用低噪小風(fēng)機、混流器、管路、南北兩個建筑立面上的雨水管和建筑室內(nèi)的南采暖進風(fēng)孔口、中采暖通風(fēng)孔口、北排風(fēng)孔口、中降溫通風(fēng)孔口、南降溫排風(fēng)孔口共同構(gòu)成，其特征是窗式孔板太陽能空氣集熱器設(shè)計安裝在建筑的南立面，頂棚式太陽能采暖箱則安裝固定在陽臺間的頂棚位置，窗式孔板太陽能空氣集熱器上的進氣孔口設(shè)置在集熱器的底面，而出氣孔口設(shè)置在集熱器的頂面，并與頂棚式太陽能采暖箱的進氣孔口對接成一體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征是 窗式孔板太陽能空氣集熱器和頂棚式太陽能采暖箱兩個平板型產(chǎn)品間的平面夾角》卯度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征是-建筑室內(nèi)的南采暖進風(fēng)孔口設(shè)置在陽臺間北墻的頂部，該孔口通過管道依次和采暖控制閥、 頂棚式太陽能采暖箱的熱風(fēng)出口水平連接，構(gòu)成采暖熱風(fēng)的輸送系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征是-室內(nèi)各房間東西向隔墻的底部設(shè)有中采曖通風(fēng)孔口，孔口上設(shè)具有開關(guān)功能的調(diào)節(jié)活門。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征是 北排風(fēng)孔口設(shè)在建筑北立面墻的底部，孔口內(nèi)設(shè)有空氣濾清裝置，與北立面的雨水管連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征是.-室內(nèi)各房間東西向隔墻的頂部設(shè)有中降溫通風(fēng)孔口，孔口上設(shè)具有開關(guān)功能的調(diào)節(jié)活門。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征是-建筑室內(nèi)的南降溫排風(fēng)孔口設(shè)置在陽臺間北墻的頂部，該孔口通過管道依次和降溫控制閥、 備用低噪小風(fēng)機、混流器、排風(fēng)控制閥、南立面雨水管連接，構(gòu)成降溫抹風(fēng)的動力系統(tǒng)。
專利摘要太陽能采暖、降溫空調(diào)和熱水建筑一體化的應(yīng)用系統(tǒng)是由窗式孔板太陽能空氣集熱器、頂棚式太陽能采暖箱、輔助加熱器、控制器、混流器、管路、室內(nèi)通風(fēng)孔口和建筑設(shè)施共同構(gòu)成。該系統(tǒng)充分利用太陽輻射能量使建筑具有呼吸功能，在可靠的冬季采暖和夏季降溫空調(diào)運行中，為室內(nèi)提供新鮮空氣，有利于身心健康，全年使用太陽能熱水，真正實現(xiàn)太陽能產(chǎn)品與建筑一體化，為太陽能事業(yè)開辟了健康發(fā)展的廣闊前景。該系統(tǒng)成本低、效率高、功能多、可復(fù)制性強、推廣應(yīng)用領(lǐng)域廣闊、規(guī)模產(chǎn)能節(jié)能、治理環(huán)境污染、社會經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號F24J2/42GK201417037SQ20092000500
公開日2010年3月3日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者貴 趙 申請人:貴 趙