专利名称：建筑一体化楼层网络互济太阳热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热利用领域，是一种运用于高层、超高层建筑外立面协调安装， 以楼层为单元的，建筑一体化楼层网络互济太阳热水装置。
背景技术：
目前，我国在太阳热水生产技术上，形成了以平板集热器和真空管系列集热器 (含真空热管、真空U型管)为主的两大系列产品；利用这两类集热器，可分别组合成家用独立系统和多层建筑的共用系统。其中家用系统中又有自然循环集储合一的紧凑型热水器和阳台壁挂强制循环，或工质二次循环(带电加热，或热泵)热水器之分。在多层建筑共用系统中，集热器(无论平板还是真空管)均被大面积集中安装在建筑物的平(坡)屋顶上，储热水箱则分为自然循环集中储备供整幢建筑住户共同使用的大吨位保温循环储热水箱；或利用工质强制循环集中集热，分户设立家用承压储热水箱进行二次循环换热(带电加热)的“集中集热-分户储水”热水系统两大类。上述“家用”和“共用”系统已被广泛应用于12层以下的民用建筑。但对13层以上的高层和建筑高度超过IOOm的超高层点式建筑，存在三个问题。首先，屋顶面积已不够放置共用太阳能热水系统的集热器。其次，为了照顾到高层、超高层建筑中居住在各个方位的住户均能不同程度地分享到阳光的权利，建筑物的座向便决定了同一个楼层朝向不同的每一个家庭，持续采光时间较短，因此，通过安装家用阳台壁挂式太阳热水系统，是无法完全解决生活热水的供应问题的。最后，我国目前大规模批量化生产的传统平板集热器和真空管系列集热器，从性能上来说还没有一种能满足高层、超高层建筑外立面协调安装，并具备抗风、抗冰雹、抗霜冻，防滑落，瞬间高效集热的功能。目前，是否存在能满足高层、超高层建筑外立面建筑一体化协调安装，并能实现 “阳光共享，水量互济”；为高层建筑所有住户提供全天候24h生活热水供应的太阳热利用技术。经委托国家一级科技查新咨询单位-云南省科学技术情报研究院检索查新(报告编号 《2010》53b2000810)，结论为“国内未见文献报道”。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种有别于家用壁挂系统和屋顶集中集热共用系统，能满足高层、超高层建筑物外立面建筑一体化协调锚固安装；实现超薄、 超轻、高强度结构，具备抗风、抗冰雹、防霜冻、防滑落，高效瞬间集热功能；“阳光共享，网络互济，各取所需，计量付费”，全天候M小时生活热水保障供应体系的，新型建筑一体化楼层网络互济太阳热水装置。以填补我国太阳能热利用在高层、超高层建筑中久已存在的技术空白。本发明解决技术问题所采用的技术方案是选定管板式集热器板芯上、下集管对角线方向两端的下集管口为冷水进水口，上集管口为热水出水口。然后，在与上、下集管冷、 热水进、出水口相反方向的上、下集管另一端头管口处，在距离最外一根集热排管1/2排管距离的圆周上，以集热器安装角的余角为度，在上、下集管上相对应位置上分别开一个与排管等径的圆孔；然后，用一根同样口径的铜管斜向将两个圆孔焊接联通；在对该铜管做严格保温处理后形成板芯的“下循环管”；最后，封堵下集管上的这一轴向管口 ；而在与斜向“下循环管”相联接的上集管端头管口处，则焊接安装温度阀传感器探头的螺丝接口 ；经上述技术处理过的集热板芯，再通过用新型平板集热器的新材料和新工艺成熟技术组装之后，就获得本发明中实现了超薄、超轻、高强度结构，具备高效瞬间集热功能的核心集热部件管板式系统集成集-热水器。根据与建筑设计师相配合，共同规划，协调安排，确定需要统一在高层、超高层建筑外立面每一个楼层的阳台护栏，相邻两扇窗户的上下，或左右之间，以及圈梁上可以安装和需要安装的太阳能集-热水器的几何尺寸；脚架锚固结构的接口标准；预埋管网的位置、 管径和数量之后；遵照同步规划，同步设计，统一协调施工的原则，完成采集太阳热能的核心组件管板式自然循环系统集成太阳集-热水器整个系统配套部件，及专用锚固脚架的工业化生产。将经验收合格的管板式系统集成集-热水器(以下简称集-热水器)，按建筑一体化统一规划要求，在建筑外立面特定位置锚固就位后，从就近事先预埋的自来水冷水管口开始，按顺序安装减压阀、手控冷水阀、冷水表、无源温控阀后，通过三通与集-热水器的冷水进水管连接的同时，在其三通的垂直接口处安装有排空电磁阀和排空管，最后再将该排空管的另一端与集-热水器的热水输水支管相连接。从集-热水器的热水出水口处开始，按顺序先连接一支纵向安装的三通，在三通向上的接口处安装专利产品“放气止水阀”；三通向下的接口则连接热水输水支管。在热水输水支管下部，通过又一个三通与排空管相连通；最后再通过一个变径三通，与系统的楼层热水输入干管联通；从而完成一个单元管板式自然循环系统集成定温补水太阳集-热水器的全部管网系统组装。同一个楼层外立面上安装的所有定温补水集-热水器在不同时段太阳的照射下所生产的热水，通过该楼层热水输入干管汇集之后，统一输送到位于下一个楼层楼梯间的非承压共用保温储热水箱内保存，并最终提供给再下一个楼层的全体住户使用。安装在各楼层楼梯间里的非承压共用保温储热水箱，其水箱上部的热水进水口， 与来自上一层的热水输入干管相连接；而水箱最下部的热水出水口，则与输往下一层热水用户的热水输出干管相连通。保温储热水箱的顶部装有与大气连通的放气管和溢流管；溢流管在水箱未装满之前，将优先从事先预埋的纵向共用溢流总管内接收来自上方向水箱的溢流水；直到自己也被满载发生溢流时，才会把多余的溢流水通过纵向预埋的共用溢流总管，优先输送给处于下一个楼层楼梯间的保温水箱；如此类推。在安装保温储热水箱的楼梯间里，与保温水箱并联有一台热泵，该热泵将确保水箱随时保有恒定最低储量和设定温度的备用热水，以方便下一个楼层住户全天候24h随时调用。系统配置有自动控制箱，凡保温水箱内发生低于最低储量水位(例如320L)，或存水温度低于设定温度(例如50°C ；士5°C )时，在设定时间段内，自控系统会立即自行启动热泵将包括水箱底部热水输出干管中散热余水在内的水箱存水，进行二次循环加热到设定温；或在启动热泵的同时也打开电磁阀，将自来水经热泵加热到设定温度后再输入到水箱内，以补充定温热水的最低备用存量。系统通过水箱底部热水输出干管，在重力作用下自动将水箱内保存的热水输往下一个楼层，供该楼层的住户使用；每一家住户通过顺序安装的热水手控阀、热水表、增压泵 (自选)从热水输出干管中将热水引入本户的热水管网使用。每一块独立运行定温补水集-热水器，本着就近取水的原则，从最靠近的住户家预埋的自来水管中，通过冷水表接引自来水；而每家庭用户则从最靠近自己的楼层热水输出干管中，通过热水表计量后提取生活热水。物管收取水费时，对每一户的冷水实际用量， 要从家用总冷水表中，减去连接本户集-热水器的冷水表输出量后结算；热水费则应根据热水表实际读数，外加该楼层水箱-热泵系统的实耗平均吨水电费和系统折旧费后收取。 对整幢建筑住户而言，系统将遵循“阳光共享、网络互济、各取所需、计量附费”的理念运行和管理。对任何一幢高层、超高层建筑，只需在屋顶为最高两层住户统一安装两套平屋面， 或坡屋顶型建筑一体化的共用系统之后，按照“阳光采自上边一层，水箱置于中间一层，热水供给下面一层，最低一、二层坐享其成”的原则，逐一进行楼层系统的统一配套设计和安装，即可解决整幢建筑的建筑一体化太阳热水供应问题。本发明的有益效果是利用本发明开发的管板式自然循环系统集成板芯，配合上国家专利技术产品“多功能平板集热器边框型材”(专利号ZL200420104531. 7)、“放气止水阀”(专利号ZL200420104530.幻，结合高层、超高层建筑外立面阳台、窗户、圈梁等部位建筑结构的安装条件，有针对性的组装出便于在相应外立面特定部位上锚固安装的，实现了超薄、超轻、高强度结构，具备抗风、抗冰雹、防霜冻、防滑落，高效瞬间集热功能，各自相对独立运行的管板式自然循环系统集成定温补水太阳集-热水器；并在高层建筑每一层的楼梯间，为楼层用户准备一间放置共用保温水箱、热泵和电子自动控制器，面积约2-3m2的 “阳光锅炉房”;即可用本发明的技术按“阳光共享、网络互济、各取所需、计量附费”的理念， 实现高性能、高价值、高难度目标的低成本解决方案整幢建筑住户全天候24h太阳能生活热水保障供应的目标。
下面结合附图和实施例对本发明的内容进一步说明图1为本发明管板式自然循环系统集成板芯的结构示意图。图2为本发明管板式自然循环系统集成定温补水太阳集-热水器单元管路连接示意图。图3为建筑一体化楼层网络互济太阳热水器系统原理图。图中，1.管板式系统集成集-热水器，2.上集管，3.集热排管，4.集热板，5.下集管；6.下循环管，7.保温层，8.密封底板，9.透明盖板，10.边框，11.冷水进水口，12热水出水口，13.手控阀，14.冷水表，15.温控阀，16.温度探头接口，17.排空电磁阀，18.排空管， 19.放气止水阀，20.热水输水支管，21.楼层热水输入干管，22.楼层保温储热水箱，23.水箱热水入水口，24.水箱热水出水口，25.水箱热水输出干管，26.水箱放气管，27.水箱溢流管，28.共用溢流总管，29.水箱冷水补水电磁阀，30.热泵，31.水箱热泵热水进口，32.电子自动控制箱，33.水箱底部水温探头，34.水箱水位探头，35.热水手控阀，36.热水表，37.热水增压泵，38.止回阀，39.减压阀本发明结构不仅限于附图所示。
具体实施例方式在管板式集热器板芯上，与冷水进水口(11)、热水出口(1 成相反方向的上、下集管(2、5)末端，在离最近一根集热排管(3)1/2排管距离的圆周上，以集热器计划安装角成余角的地方，分别打一个与集热排管直径相同的小孔；并用一根同口径的铜管将其斜向焊接连通，同时做好隔热保温处理后即形成我们定义的“下循环管(6)”。随后，再将下集管 (5)上焊有斜向“下循环管(6)”的这一端，用轴向堵头焊死；上集管⑵相应的一端则焊接安装温控阀(1 的温度探头接口(16)。经上述技术处理过的板芯，再按现代平板集热器的组装生产工艺，配上用“多功能平板集热器边框型材”(专利号ZL200420104531. 7)制造的边框(10)，密封底板(8)，保温层(7)，以及透明盖板(9)，用新工艺组装出来的产品，就是一块实现了系统集成，具备温差自然循环换热功能的太阳热水器。因而，我们将其命名为管板式系统集成集-热水器(1)。实验测试，在太阳以士 60°左右角度照射下，该型管板式系统集成集-热水器(1) 平均每平方米小时产水量达40L/50°C，远远高于传统平板，或真空管系统的热效率和实际可得热水产量。图3给出了整个楼层网络互济太阳热水系统的原理图。根据建筑座向及每层住户数，确定每层所需集-热水器(1)的数量，然后将集-热水器(1)锚固安装在上一个楼层阳台护栏、窗台上下或左右。采集到的热水最终自动流入处于楼梯间“阳光锅炉房”内的楼层保温储热水箱0 内储备待用。在每一个太阳日，当太阳上午从东方向升起时，被安装在高层建筑东向外立面上的集-热水器(1)，就在阳光的“正晒”下开始了早晨的“短暂”工作；中午阳光开始转移“正晒”东南方向的板群；正午南向的板群自动进入工作状态；下午西晒的太阳将最后的余热洒向安装在西向外立面上的集-热水器(1)。统一锚固安装在高层建筑四周各楼层外立面上的每一块集-热水器(1)，会抓住照射到自己板面上的瞬间点滴阳光，将其转化为源源不断的股股热流，注入到相应楼层保温储热水箱0 内，再提供给生活在水箱下一个楼层的住户使用。这个在建筑设计部门全面配合下，按统一格式横纵交叉，有序编织起来的太阳热水生产供应网络，说起来复杂，事实上是一个最能体现今天和谐社会“人人为我，我为人人”这一理念的技术工程设计。楼层保温储热水箱0 上，从上到下，分别安装有放气管06)、溢流管07)、水箱热水入水口(23)、热泵热水进口(31)、水箱水位探头(34)、水箱热水出水口(M)、水箱底部水温探头(33)。本发明与常规共用系统不同之处，是在非承压只装热水的水箱底部，设置了一个最低热水容量控制水位和最低水温控制温度功能。将水箱水位探头(34)安装在最低水位附近，水温探头(33)则安装在水箱热水出口 04)与水箱热水输出干管05)的接口部位，当水箱底部水温下降到设定温度之下时(含水箱热水输出干管0 中的温度下降)，电子自动控制箱(3 会自动启动热泵(30)，对楼层保温储热水箱0 和水箱热水输出干管 (25)中的降温水进行二次循环增温，向水箱内补充热量，以确保用户开阀即得热水；当水位下降到水箱水位探头(34)监控水位以下时，电子自动控制箱(3 会同时启动热泵(30) 和冷水电磁阀( )，向水箱补充达标热水，直到水箱水量、温度都达到设定值时自动停机。在水箱内装满了太阳集-热水器(1)输入的热水，并发生溢流时，溢流水会顺水箱溢流管(27)，进入预埋在墙体中的共用溢流总管(观)，优先将溢流水补充送给下一个楼层的水箱，一层一层向下逐级传递，以避免可贵水资源的流失浪费。该发明系统与现有的任何一种家用或集体共用系统的不同之处还在于1、是自然循环系统，但已实现了集储分离，水箱低位隐蔽安装，不对建筑造成任何视觉污染和安全隐患。2、水箱内只装热水，不存在冷热水渗混问题，当天所产热水可全部有效提取使用； 实现了阀门开、热水来，避免了水资源的排弃浪费，甚至溢流水也将被有效回收利用。3、充分利用高层建筑的楼层位势实现低压自流，维系了安全，降低了节能。4、系统实现了集中有序管理，网络互济调节，根据需求用水，并承担相应经济责任。5、系统统一安置在公共通道建筑设计划定的“阳光锅炉房”内，不占用家庭可贵的有效使用面积。6、整个系统仅由集-热水器、非承压水箱、热泵和自动控制器，四件大批量产业化生产的标准总成部件组成；结构简单、安全稳妥，故障率低、互换性强；实现了高性能、高价值、高难度目标的低成本解决办法。7、阳光共享，是解决高屋建筑全体住户太阳热水供应的唯一可行方案。8、网络互济，是解决各户用水不均，确保各户随机热水实际需求的最佳途径。9、各取所需，是一种权力，也是一种义务；具不会造成不必要的浪费，也不会受到不必要的度量制约。10、计量收费，是一种公开、公平的市场行为，也是一种维系和谐共处的约束机制
和可持续发展的管理理念。
权利要求
1.一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，由管板式系统集成集-热水器(1)、减压阀(39)、手控冷水阀(13)、冷水表(14)、无源温控阀(15)、排空电磁阀(17)和排空管(18)、 “放气止水阀”(19)、热水输水支管(20)、楼层热水输入干管(21)、共用保温储热水箱(22)、 水箱溢流管(XT)、共用溢流总管08)、热泵(30)、电子自动控制箱(3 、水箱冷水补水电磁阀(四)、止回阀(38)、以及热水手控阀(35)、热水表(36)、增压泵(37)组合而成；其特征在于管板式系统集成集-热水器⑴板芯的上集管⑵和下集管(5)上，与冷、热水进、出口成相反方向一端，距最近一根排管(3)1/2排管距离的圆周上，以集热器安装角成余角的地方，斜向连接有一根下循环管(6)。
2.一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，其特征在于在管板式系统集成集-热水器(1)的冷水进水口(11) 一端装有减压阀(39)、手控冷水阀(13)、冷水表(14)、无源温控阀(15)，通过三通与冷水进水管连通的同时，在其三通的垂直接口处，安装有排空电磁阀(17)和排空管(18)，最后与集-热水器(1)的热水输水支管00)相连接。
3.一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，其特征在于在管板式系统集成集-热水器(1)的热水出水口(1 处安装有三通，三通上接“放气止水阀”(19)，下接口热水输水支管OO)；在热水输水支管OO)下部，先与排空管(18)连接后，再与楼层热水输入干管(21)联通。
4.一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，其特征在于共用保温储热水箱02)上部的热水进水口(23)，与热水输入干管相接；而水箱最下部的热水出水口( 与水箱热水输出干管0 相通；水箱上部的溢流管(XT)则与共用溢流总管08)相连。
5.一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，其特征在于热泵(30)出口通过水箱热泵热水进口(31)与共用保温储热水箱0 相连接；热泵(30)进口则通过三通分别与水箱热水输出干管0 上的止回阀(38)和水箱冷水补水管上经冷水表(14)之后的水箱冷水补水电磁阀09)相连通。
6.一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，其特征在于住户从水箱热水输出干管 (25)上，通过热水手控阀(35)、热水表(36)、增压泵(37)将热水引入本户的热水管网。
7.一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，其特征在于电子自动控制箱(32)控制共用保温储热水箱0 内的水位和水温可按需设定，并控制热泵，使共用保温储热水箱(22)内的水位和水温在设定的时间段内一直保持最低水位和最低水温。
全文摘要
一种建筑一体化楼层网络互济太阳热水器，由于在一块集热板范围内实现了自然循环换热机制的高度系统集成，从而创建出有别于家用壁挂系统和屋面集中集热共用系统，能满足高层、超高层建筑物外立面建筑一体化协调锚固安装；实现了超薄、超轻、高强度结构，具备抗风、抗冰雹、防霜冻、防滑落，高效瞬间集热功能；“阳光共享，网络互济，各取所需，计量付费”，全天候24小时生活热水保障供应体系的，新型建筑一体化楼层网络互济太阳热水装置；从而填补了我国太阳能热利用在高层、超高层建筑中久已存在的技术空白。
文档编号F24D17/02GK102297469SQ20101020833
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者柯尊铭, 涂济民 申请人:柯尊铭, 涂济民