新能源节水沉降式卫生间系统及安装方法与流程

本发明涉及能源利用与节能环保技术领域，尤其涉及一种新能源节水沉降式卫生间系统及安装方法。

背景技术：

随着社会的发展，人民生活水平提高，城郊和农村地区对卫生间节能、环保及节水智能化的需求越来越强烈。而当前农村厕所卫生状况差、粪尿储存池敞开、基本上没有能够实现稳定化和杀菌，其次没有污水收集系统，自然散排。另外，农村地区环境污染、缺水缺能也越发严重，节能减排节水刻不容缓，急需发展新能源利用于广大农村地区的卫生间智能化系统。

太阳能光伏/光热联供利用与卫生间耦合化系统由于改善了环境对农村地区单独卫生间的合理化、卫生安全、节能节水环保等优势，以及新能源利用和智能型卫生间协调调控运行，倍受重视。

由于环境气候及复杂地形等因素，尤其我国西部和北方偏远地区的城市郊区、农村，冬天严寒、电力不达、缺水，冲洗水结冻，居民上厕所相对困难。但这些地区太阳能丰富，采用太阳能新能源供热采暖、净水、节能节水安全的卫生系统是提高农村生活质量所需。响应国家提倡农村厕所革命，改造农村及城郊地区厕所的乱、脏，差等系列问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新能源节水沉降式卫生间系统及安装方法，本卫生间系统采用太阳能光伏电池板将太阳能转换成电能储存于蓄电池，蓄电池给整个卫生间系统提供电源电力；采用扁平集热器收集太阳能光伏电池板多余的热量，采用电源控制系统自动控制扁平集热器与蓄热压力水箱内盘管形成温差循环，通过循环水加热、保温蓄热压力水箱内的水，从而保证卫生间冲水不会结冰，节能环保。

本发明的技术方案是这样实现的：

新能源节水沉降式卫生间系统，包括卫生间本体、马桶、冲洗装置、led照明灯、排气扇，所述led照明灯、排气扇均设于卫生间本体的内部房顶上，其特征在于还包括电源控制系统、光伏/光热联供装置、蓄热保温装置、蓄电池、抽水装置，所述卫生间本体采用装配式保温建筑结构，所有零部件均做成标准化配件，便于安装，共设有三层，分别设为地上层、中间层、保温层，所述电源控制系统设于地上层内一侧壁上，所述led照明灯、排气扇均与电源控制系统相联；

所述卫生间本体房顶设为倾斜结构，该房顶与水平面的夹角设为30～45°，所述光伏/光热联供装置设于房顶上平面上，与房顶平行设置，包括太阳能光伏电池板和扁平集热器，所述太阳能光伏电池板下平面与扁平集热器上平面采用绝缘导热胶粘接固定，所述扁平集热器底面及周边各外侧面均敷设有保温材料，所述扁平集热器下端设有第一进出水口，上端设有第二进出水口，所述蓄电池设于地上层内与电源控制系统同一侧侧壁上，位置靠近房顶，所述蓄电池与太阳能光伏电池板、电源控制系统均相联，地上层内一侧侧壁上设有红外传感器，所述红外传感器与电源控制系统相联；

所述蓄热保温装置包括蓄热压力水箱、第一循环水管、第二循环水管、第一温度传感器、第二温度传感器、集热循环水泵，所述蓄热压力水箱设于保温层内，里面装满水，下端左侧壁上设有进出水口，所述蓄热压力水箱内部设有盘管换热器，所述第一循环水管一端与扁平集热器进水口相连，另一端与盘管换热器上端相连，所述第二循环管一端与扁平集热器出水口相连，另一端与盘管换热器下端相连，所述第一、第二温度传感器分别设于扁平集热器进水口和出水口处，所述集热循环水泵设于第一循环水管上，所述第一、第二温度传感器、集热循环水泵均与电源控制系统相联，所述扁平集热器与蓄热保温装置采用温差循环控制，保证蓄热压力水箱内的水不结冰；

所述马桶底部设有马桶安装板，所述马桶安装板下面设有升降机构，所述升降机构与电源控制系统相联，所述马桶下面固设有不锈钢材质的伸缩下水管，所述冲洗装置包括冲洗水管，所述冲洗水管采用钢丝编织软管，一端与马桶相连，另一端与蓄热压力水箱下端进出水口相连；

所述地上层底板下侧面于马桶处设有两件相对马桶中心左右对称或前后对称设置的半圆形伸缩盖板，所述半圆形伸缩盖板下面均设有伸缩机构，所述伸缩机构与地上层底板下底面固定连接，所述伸缩机构与电源控制系统相联；

所述抽水装置用于抽取地下水，包括补水管、补水电磁阀、压力泵，所述补水管与蓄热压力水箱下端进出水口相连，所述补水电磁阀、压力泵均设于补水管上，所述补水电磁阀与电源控制系统相联。

进一步的，所述升降机构包括液压油箱系统、油缸，所述液压油箱系统设于中间层层板上，所述油缸底部与中间层层板固定连接，所述油缸的活塞杆与马桶安装板固定连接，该油缸设有两件，分别设于马桶的前、后两侧，所述油缸与液压油箱系统相连，所述液压油箱系统与电源控制系统相联。

进一步的，所述马桶安装板上于马桶左、右两侧均设有通孔，该通孔内套设有导向柱，该导向柱轴线与油缸轴线平行，所述导向柱与中间层层板固定连接。

进一步的，所述冲洗装置还包括喷射器、压力阀、负压收集箱、第一电磁压力阀、第二电磁压力阀、化粪池，所述喷射器、第一电磁压力阀均设于冲洗水管上，该喷射器的进水口在下，出水口在上，横向接口与负压收集箱顶部相连，所述负压收集箱进口与伸缩下水管下端相连，所述压力阀设于负压收集箱与伸缩下水管相连处，所述负压收集箱与化粪池通过连通管相连，所述第二电磁压力阀设于连通管上，所述第一、第二电磁压力阀均与电源控制系统相联。

进一步的，所述伸缩下水管包括接管一、接管二、密封圈，所述接管一上部为上大下小的圆锥筒结构，顶端与马桶密封固定连接，所述接管一套设于接管二内，与接管二形成可直线移动连接，所述接管二上端内固设有密封圈，所述接管一下端外侧面上设有密封沟槽，当马桶升起工作时，密封圈卡入密封沟槽内，保证伸缩下水管密封。

进一步的，所述伸缩机构为丝杆直线导轨，所述半圆形伸缩盖板与丝杆直线导轨上的工作平台固定连接。

进一步的，所述蓄热压力水箱侧壁上设有第三温度传感器、电加热器和水位传感器，所述第三温度传感器、电加热器和水位传感器均与电源控制系统相联。

进一步的，所述冲洗水管上设有第一电伴热带和第四温度传感器，所述第一电伴热带用于防止冲洗水管结冰，所述第四温度传感器与电源控制系统相联；所述马桶上边缘沿周边内部设有夹层，所述夹层内设有第二电伴热带。

进一步的，所述负压收集箱上端粪便进口处设有螺旋式刀片，用于捣碎粪便，所述螺旋式刀片与电机相联，所述电机与电源控制系统相联。

本发明还提供了上述卫生间系统安装设计方法，包括以下步骤：

s1、选择房屋附近合适位置，用于安装所述新能源节水沉降式卫生间系统；

s2、在步骤s1选定位置处挖地坑，地坑深度为中间层和保温层的高度和，大小与中间层和保温层相配合；

s3、将地上层底板放于地坑上面，将太阳能光伏电池板外侧面正对太阳放置；

s4、把中间层位于地面标高下，保温层放置在地面冻土层以下，便于保温；

s4、最后将卫生间本体与地面用螺栓固定。

本发明的工作原理：由于只有一定光谱范围内的太阳能可以产生光电效应，实际投射到太阳能光伏电池板上的太阳能只有6～15%转化为电能。太阳能光伏电池板白天吸收太阳能，并将6～15%太阳能转变成电能，储存于蓄电池中，80%以上的太阳能被扁平集热器吸收，一方面降低太阳能光伏电池板工作温度，每降低1℃，光电转换效率平均可提高0.4～0.5%，另一方面第一、第二温度传感器将检测数据发送给电源控制系统，电源控制系统根据两数据温度差，控制扁平集热器内的水与蓄热压力水箱内盘管内的水形成循环流动，将80%以上被扁平集热器吸收的太阳能转移至蓄热压力水箱，保持蓄热压力水箱内的水温，使蓄热压力水箱不结冰；

当有人进来时，红外传感器将检测信息传送回电源控制系统，电源控制系统控制半圆形伸缩盖板向两侧打开，启动油缸，将马桶升起，当人使用完出去后，红外传感器再次将检测信息传送给电源控制系统，电源控制系统控制第一、第二电磁压力阀打开，启动喷射器工作，使负压收集箱产生负压，喷射器将高压水喷入马桶内，高压水使压力阀打开，将粪便顺利冲入负压收集箱，并通过连通管冲入化粪池，然后再次启动丝杆直线导轨将半圆形伸缩盖板关上；

当温度太低时，可启动马桶边沿的电伴热带进行加热。

当蓄热压力水箱中的水位传感器检测到蓄热压力水箱中的水位低于设定最低水位时，电源控制系统控制补水电磁阀动作，启动压力泵，将地下水抽入蓄热压力水箱补水，使蓄热压力水箱内水位达到设定工作水位；

当第三温度传感器检测到水箱内的温度低于设定最低温度（保持水不结冰）时，电源控制系统控制蓄热压力水箱中的电加热器工作，对蓄热压力水箱中的水进行加热，当水温增加到设定最高温度时停止加热；

当第四温度传感器检测到冲洗水管内的温度低于设定最低温度（保持水不结冰）时，电源控制系统控制冲洗水管上的电伴热带工作，对冲洗管内的水进行加热，使冲洗水管内的水不结冰，当达到设定温度时停止加热。

本发明的有益效果是：

1、卫生间本体采用装配式建筑结构，所有部件做成标准化配件，便于安装；

2、采用太阳能发电、扁平集热器回收余热保温，管路及水箱设置在冻土层下，防止北方严寒冬天冲洗水不结冻，节能环保；

3、采用沉降式马桶，不使用时将马桶置于地底下面，对马桶起一定的保温作用；

4、采用压力泵、电磁压力阀与蓄热压力水箱驱动喷射器产生负压，冲洗马桶，稳定性好，节水节能；

5、采用电源控制系统自动控制，使光伏/光热供热保温及马桶冲洗自动运行，保证寒冷及严寒地区冲洗水冬天不结冻，提高系统稳定性与效率。

附图说明

图1为本发明实施例工作时结构示意图；

图2为图1中房顶结构示意图；

图3为图1中a处放大图；

图4为马桶、油缸、导向柱位置结构示意图；

图5为马桶及导向柱结构示意图；

图6为本发明实施例不工作时结构示意图；

图7为半圆形伸缩盖板及丝杆直线导轨结构示意图。

图中：1、装配式保温建筑结构，101、地上层，102、中间层，103、保温层，2、集热循环水泵，3、第一温度传感器，4、扁平集热器，5、保温材料，6、led照明灯，7、太阳能光伏电池板，8、排气扇，9、第二温度传感器，10、蓄电池，11、电源控制系统，12、红外传感器，13、马桶，1301、马桶安装板，14、第二循环水管，15、伸缩下水管，1501、接管一，1502、密封圈，1503、接管二，16、压力阀，17、负压收集箱，18、第二电磁压力阀，19、化粪池，20、电加热器，21、蓄热压力水箱，22、螺旋式刀片，23、盘管换热器，24、水位传感器，25、第三温度传感器，26、压力泵，27、补水管，28、补水电磁阀，59、第一电伴热带，30、冲洗水管，31、第一电磁压力阀，32、第四温度传感器，33、液压油箱系统，34、喷射器，35、油缸，36、第一循环水管，37、第二电伴热带，38、导向柱，39、半圆形伸缩盖板，40、丝杆直线导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例包括卫生间本体1、马桶13、冲洗装置、led照明灯6、排气扇8、电源控制系统11、光伏/光热联供装置、蓄热保温装置、蓄电池10、抽水装置，led照明灯6、排气扇8均设于卫生间本体1的内部房顶上，卫生间本体1采用装配式保温建筑结构，所有零部件均做成标准化配件，便于安装，共设有三层，分别设为地上层101、中间层102、保温层103，电源控制系统11设于地上层101内一侧壁上，led照明灯6、排气扇8均与电源控制系统11相联；

卫生间本体1房顶设为倾斜结构，该房顶与水平面的夹角α设为30～45°，光伏/光热联供装置设于房顶上平面上，与房顶平行设置，包括太阳能光伏电池板7和扁平集热器4，太阳能光伏电池板7下平面与扁平集热器4上平面采用绝缘导热胶粘接固定，扁平集热器4底面及周边各外侧面均敷设有保温材料5，扁平集热器4下端设有第一进出水口，上端设有第二进出水口，蓄电池10设于地上层101内与电源控制系统11同一侧侧壁上，位置靠近房顶，蓄电池10与太阳能光伏电池板7、电源控制系统11均相联，地上层101内一侧侧壁上设有红外传感器12，红外传感器12与电源控制系统11相联，红外传感器12用于感应人体；

蓄热保温装置包括蓄热压力水箱21、第一循环水管36、第二循环水管14、第一温度传感器3、第二温度传感器9、集热循环水泵2，蓄热压力水箱21设于保温层103内，里面装满水，下端左侧壁上设有进出水口，内部设有盘管换热器23，第一循环水管36一端与扁平集热器4第一进出水口相连，另一端与盘管换热器23上端相连，第二循环管14一端与扁平集热器4第二进出水口相连，另一端与盘管换热器23下端相连，第一温度传感器3、第二温度传感器9分别设于扁平集热器4第一进出水口和第二进出水口处，集热循环水泵2设于第一循环水管36上，第一温度传感器3、第二温度传感器9、集热循环水泵2均与电源控制系统11相联，扁平集热器4与蓄热保温装置采用温差循环控制，保证蓄热压力水箱21内的水不结冰；

马桶13底部设有马桶安装板1301，马桶安装板1301下面设有升降机构，该升降机构包括液压油箱系统33、油缸35，液压油箱系统33设于中间层102层板上，油缸35底部与中间层102层板固定连接，油缸35的活塞杆与马桶安装板1301固定连接，该油缸35设有两件，分别设于马桶13的前、后两侧，油缸35与液压油箱系统33相连，液压油箱系统33与电源控制系统11相联，马桶13下面固设有不锈钢材质的伸缩下水管15，冲洗装置包括冲洗水管30，冲洗水管30采用钢丝编织软管，一端与马桶13相连，另一端与蓄热压力水箱21下端进出水口相连；

地上层101底板下侧面于马桶13处设有两件相对马桶13中心左右对称设置的半圆形伸缩盖板39，半圆形伸缩盖板39下面均设有丝杆直线导轨40，丝杆直线导轨40与地上层101底板下底面固定连接，半圆形伸缩盖板39与丝杆直线导轨40工作台固定连接，当马桶13升起工作时，半圆形伸缩盖板39向马桶13左、右两侧缩进，当马桶13用完下降到地下时，半圆形伸缩盖板39伸出，将马桶13盖住，丝杆直线导轨40与电源控制系统11相联。

抽水装置用于抽取地下水，包括压力泵26、补水管27、补水电磁阀28，补水管27与蓄热压力水箱21下端进出水口相连，补水电磁阀28、压力泵26均设于补水管27上，补水电磁阀28与电源控制系统11相联。

冲洗装置还包括喷射器34、压力阀16、负压收集箱17、第一电磁压力阀31、第二电磁压力阀18、化粪池19，喷射器34、第一电磁压力阀31均设于冲洗水管30上，该喷射器34的进水口在下，出水口在上，横向接口与负压收集箱17顶部相连，负压收集箱17进口与伸缩下水管15下端相连，压力阀16设于负压收集箱17与伸缩下水管15相连处，负压收集箱17与化粪池19通过连通管相连，第二电磁压力阀18设于连通管上，第一电磁压力阀31、第二电磁压力阀18均与电源控制系统11相联。

马桶安装板1301上于马桶13左、右两侧均设有通孔，该通孔内套设有导向柱38，导向柱38与中间层102层板固定连接。

伸缩下水管15包括接管一1501、接管二1503、密封圈1502，接管一1501上部为上大下小的圆锥筒结构，顶端与马桶13密封固定连接，接管一1501套设于接管二1503内，与接管二1503形成可直线移动连接，接管二1503上端内固设有密封圈1502，接管一1501下端外侧面上设有密封沟槽，当马桶13升起工作时，密封圈1502卡入密封沟槽内，保证伸缩下水管15密封。

蓄热压力水箱21侧壁上设有第三温度传感器25、电加热器20和水位传感器24，第三温度传感器25、电加热器20和水位传感器24均与电源控制系统11相联。

冲洗水管30上设有第一电伴热带29和第四温度传感器32，第一电伴热带29用于防止冲洗水管30结冰，第四温度传感器32与电源控制系统11相联。

作为优选，马桶13上边缘沿周边内部设有夹层，夹层内设有第二电伴热带37，第二电伴热带37用于加热马桶13上边缘。

作为优选，负压收集箱17上端粪便进口处设有螺旋式刀片22，用于捣碎粪便，螺旋式刀片22与电机相联，电机与电源控制系统11相联。

本发明实施例安装方法，包括以下步骤：

s1、选择房屋附近合适位置，用于安装新能源节水沉降式卫生间系统；

s2、在步骤s1选定位置处挖地坑，地坑深度等于中间层102和保温层103的高度和，大小与中间层102和保温层103相配合；

s3、将地上层101底板放于地坑上面，将太阳能光伏电池板7外侧面正对太阳方向放置；

s4、把中间层102位于地面标高下，保温层103放置在地面冻土层以下，便于保温；

s4、最后将卫生间本体1与地面用螺栓固定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。