一种基于墙体吸收太阳能供热水系统的制作方法

本发明涉及建筑节能领域，尤其是一种基于墙体吸收太阳能供热水系统。

背景技术：

在人们的生产、生活中，总是离不开热水的供应。以往热水供应大多都是由电、煤、气等能源进行加热，这无疑增加了建筑能耗。为了降低建筑能耗，开始开发利用太阳能来加热水，以供生产、生活中的热水消耗。但是太阳能热水器通常会占用大量屋顶的面积，而且当楼层过高时，屋面面积并不能满足所有用户的热水需求。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于墙体吸收太阳能供热水系统，包括太阳能集热系统与热水系统，特别是太阳能集热系统的太阳能吸热材料涂抹在外墙装饰层上，在不占用建筑空间和影响建筑使用外观的基础上，有效地利用建筑外墙增加太阳能的辐射面积，以提高太阳能的利用率，增加太阳能供热水的量，降低建筑能耗。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种基于墙体吸收太阳能热供水系统，包括安装在建筑外墙结构上的太阳能集热系统，以及与太阳能集热系统连接的热水系统；所述太阳能集热系统包括涂在建筑外墙结构上的吸热材料层，吸热材料层内设有集热管，集热管上端蒸发段出口与上集管进口相连接，上集管出口与导气管进口相连接，导气管出口与加热器热流体侧进口相连接，加热器热流体侧出口与回液管进口相连接，回液管出口与下集管进口相连接，下集管上部出口与集热管蒸发段进口相连接。

以上结构，由于在建筑外墙结构上涂有吸热材料层，吸热材料吸收的太阳能向内传递，由集热管吸收，为热水系统加热，解决太阳能热水器吸热面积不足的问题，在不增加（或占用）额外建筑面积以及不影响建筑外观的基础上，增大了太阳能利用面积，提高了热水的供应量，降低了建筑能耗。

进一步的，所述建筑外墙结构包括：设置在建筑外墙上的若干钢筋挂钩，钢筋挂钩上固定有钢丝网，钢丝网外设有混凝土垫层，混凝土垫层外部设置有外装饰层，在外装饰层表面涂有吸热材料层。

进一步的，所述建筑外墙外设有保温隔热层；所述保温隔热层与外装饰层之间设有下集管、集热管和上集管。

以上结构，集热管安装在保温隔热层与外装饰层之间，安装方便、使用寿命长、温度稳定、传热效率好，不占用多余的空间。

进一步的，所述热水系统包括加热器和保温水箱，加热器的冷流体侧出口与保温水箱的上部热水进口通过管道连接，管道上安装有活塞式液位控制阀；所述保温水箱的下部补水口、加热器的冷流体侧进口和自来水给水口之间通过补水管连接，补水管上安装有电磁阀。

进一步的，所述保温水箱内设有高水位传感器和低水位传感器，高水位传感器与低水位传感器分别安装在保温水箱下部补水口的上方和下方，与水位控制器相连接，水位控制器控制电磁阀。

以上结构，高水位传感器、低水位传感器、水位控制器和电磁阀的配合使用，能够检测保温水箱内的水位，同时控制温水箱下部补水口的进水量，自动控制保温水箱的水量。

进一步的，所述吸热材料层采用易吸收光线的暗色导热涂料或易吸收光线的暗色金属膜。

以上易吸收光线的暗色导热涂料或易吸收光线的暗色金属膜都具有很好的吸热效果，有利于太阳能的吸热。

进一步的，所述保温隔热层采用胶粉聚苯颗粒、硅酸铝、聚苯板、挤塑板、膨胀玻化微珠、橡塑保温材料或酚醛泡沫材料。

以上胶粉聚苯颗粒、硅酸铝、聚苯板、挤塑板、膨胀玻化微珠、橡塑保温材料或酚醛泡沫材料都具有很好的保温效果。

进一步的，所述集热管（2）的下部为蒸发段，蒸发段管内的工质采用水、ti、tio2、sio2、al2o3、ag、cuo、zno、r1234ze、r245ca、hfc32、hfc152a、hfc245fa、hfc236fa、氨、甲醇、乙醇、丙酮、甲苯和氟利昂中的一种或混合物。

进一步的，所述加热器采用板式换热器，流道组合为1x1；所述吸热材料采用铝膜，厚度为5mm；所述保温隔热层材料采用胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板，厚度为40mm；所述保温水箱采用不锈钢制造，体积为6m³。

以上结构，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换，该换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、综合利用建筑墙体和太阳能。目前，绝大多数太阳能热水器所用到的平板集热器或真空管集热器都是安装在建筑物的顶部，由于建筑物顶部空间有限，且平板集热器或真空管集热器的安装还需考虑太阳辐射角度的问题，故太阳能热水器一般很难能满足整栋建筑的生活、生产使用，仍需其他能源来加热水以供需求；而本发明通过对建筑外墙的开发利用，即把外墙装饰做到由钢筋挂钩固定的钢丝网上，外装饰上附有吸热材料，吸热材料吸收的太阳能向内传递，由建筑外墙和外装饰之间的集热管吸收，通过此方法来增加吸收太阳辐射的面积，尽可能的利用更多的太阳能。

2、维持室内温度。夏季，太阳光直射建筑墙体，会使建筑墙体温度升高，然后把大量的热能传向室内，引起室内温度升高，本发明能够吸收大量太阳辐射在建筑墙体上的能量，有效的降低了建筑外墙外表面传导给建筑外墙内表面的温度，降低夏季室内冷负荷，并且间接的降低了供冷需求；冬季，室外温度虽然低于室内温度，但本发明在最外层涂有吸热材料，提高了建筑外墙外表面的温度，有效减少建筑外墙内表面传导给外墙外表面的温度，减低冬季室内热负荷，且减少了室内采暖需求。

3、本发明集热管采用热管传热的原理，该集热管体积小、安装简单，可以直接埋于建筑外墙与外墙外装饰之间，增大太阳能利用面积，提高太阳能热利用率；另外，还具有使用年限高、性价比高、温度稳定、传热效率好等优点。

4、减少了热水供应所需能耗，降低了建筑能耗。集热管吸收的热量通过导气管传输，经过加热器时，与加热器中的自来水进行冷热交换，对向其他加热设备供给的自来水进行了预加热，加热后的水流入保温水箱，最终流向其他加热设备，供建筑物内的生活、生产使用。本发明将直接供给加热设备的自来水进行预加热，提高了需加热水的基础温度，减少了热水供应所需能耗，不仅直接降低了建筑能耗，还节省经济成本。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是实施例中一种基于墙体吸收太阳能热供水系统的结构示意图。

图2是集热管及加热器的连接结构示意图。

图3是集热系统的结构剖面示意图。

图4是集热系统中a局部放大结构示意图。

图中标记：1-下集管，2-集热管，3-上集管，4-导气管，5-加热器，6-回液管，7-自来水给水口，8-活塞式液位控制阀，9-保温水箱，10-水箱出水口，11-高水位传感器，12-低水位传感器，13-水位控制器，14-电磁阀，15-补水管，16-钢筋挂钩，17-建筑外墙，18-保温隔热层，19-混凝土垫层，20-钢丝网，21-外装饰层，22-吸热材料层。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一：如图1和2所示，一种基于墙体吸收太阳能热供水系统，包括安装在建筑外墙结构上的太阳能集热系统，以及与太阳能集热系统连接的热水系统；

所述太阳能集热系统包括下集管1、集热管2、上集管3、导气管4、回液管6和涂在外墙装饰层21上的太阳能吸热材料层22；吸热材料层22涂在外墙装饰层21上吸收太阳能将其转化为热能后将热量传递给集热管2的蒸发段，集热管2上端蒸气出口与上集管3进口相连接，上集管3出口与导气管4进口相连接，导气管4出口与加热器5热流体侧进口相连接，加热器5热流体侧出口与回液管6进口相连接，回液管6出口与下集管1进口相连接，下集管1上部出口与集热管2蒸发段进口相连接；

所述热水系统包括加热器5、活塞式液位控制阀8、保温水箱9、高水位传感器11、低水位传感器12、水位控制器13和电磁阀14；加热器5的冷流体侧出口与保温水箱9上部热水进口相连接，活塞式液位控制阀8安装在加热器5冷流体侧出口与保温水箱9热水进口相连接的管道上，高水位传感器11与低水位传感器12分别安装在保温水箱9下部补水口的上方和下方，与水位控制器13相连接，水位控制器13控制电磁阀14，保温水箱9下部补水口、加热器5冷流体侧进口和自来水给水口7通过补水管15连接，电磁阀14安装在补水管15上，保温水箱9还设有水箱出水口10；

从自来水给水口7过来的冷水一路进入加热器5冷流体侧进口，在加热器5中吸收热蒸气释放的热量，加热后从加热器5冷流体出口出来，从保温水箱9上部热水进口处流入保温水箱9，同时在加热器5冷流体侧出口与保温水箱9热水进口相连接的管道上安装活塞式液位控制阀8，控制保温水箱9上部热水进口处热水的进入量；当保温水箱9水位过低，而从加热器5冷流体侧出口来的水量又不足时，从自来水给水口7过来的冷水另一路则作为补水，从保温水箱9下部补水口处进入保温水箱9，高水位传感器11与低水位传感器12分别安装在保温水箱9下部补水口的上方和下方，与水位控制器13相连接，水位控制器13通过控制电磁阀14来控制温水箱9下部补水口的进水量；保温水箱9里的热水根据温度可再进入太阳热水器进行进一步加热或者直接进入用户。

实施例二：与实施例一相比，本实施例中，所述附于外装饰层21上的吸热材料可以选择使用易吸收光线的暗色导热的涂料，也可以选择使用易吸收光线的暗色金属膜（如铝膜）；由于吸热材料是做在外装饰层21上，并由钢筋挂钩16进行承重，考虑到承重和固定问题，故优先选取易吸收光线的暗色金属膜（如铝膜）。

实施例三：与其他实施例相比，本实施例中，所述建筑外墙17外设有保温隔热层18；所述保温隔热层18与外装饰层21之间，即建筑外墙与外墙外装饰之间，设有下集管1、集热管2和上集管3；所述建筑墙体17外的保温隔热层18可选用如胶粉聚苯颗粒、硅酸铝、聚苯板、挤塑板、膨胀玻化微珠、橡塑保温材料、酚醛泡沫材料等保温材料。

实施例四：与其他实施例相比，本实施例中，所述集热管2采用热管传热的原理，下部为蒸发段，吸收热量，蒸发段管内工质采用水、ti、tio2、sio2、al2o3、ag、cuo、zno、r1234ze、r245ca、hfc32、hfc152a、hfc245fa、hfc236fa、氨、甲醇、乙醇、丙酮、甲苯和氟利昂等物质中的一种或混合物。

实施例五：与其他实施例相比，本实施例中，所述加热器5采用板式换热器，板式换热器各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换，具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。

实施例六：如图4所示，本实施例中，建筑外墙结构如下：在建筑外墙17上做若干钢筋挂钩16，在钢筋挂钩16上固定钢丝网20，然后在钢丝网上做混凝土垫层19，然后在混凝土垫层19外部做外装饰层21，在外装饰层21外面涂吸热材料层22。

实施例七：在本实施例中，昆明地区一居民楼利用墙体吸收太阳能供热水系统，该建筑层高为六层，常住人数为150人口，建筑外墙17面积为3400m²左右，在外墙布置2800m²的太阳能吸热材料层22，吸热材料层22采用铝膜，厚度为5mm；

加热器5采用板式换热器，换热面积为100m²，流道组合为1x1；

保温隔热层18材料采用胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板，厚度为40mm，保温水箱9采用不锈钢制造，体积为6m³；

系统所有给水管道以及回液管道均采用pvc-u给水管，导气管道采用不锈钢材料，将以上所有设备配件按图1连接，完成安装；系统可将15℃的自来水经加热器5预加热到45℃，每天为用户提供温度为45℃的热水18m²。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。