一种适用于既有建筑平屋面的屋顶换热系统的制作方法

本发明涉及屋顶降温装置，具体涉及一种适用于既有建筑平屋面的屋顶换热系统。

背景技术：

夏季高温时段屋顶硬质面层大量吸热后向顶层室内持续传热，导致热舒适性差、空调制冷负荷偏高等问题（过量得热）；而加热生活用水又需要消耗电能或燃气，并在加热过程中产生附加散热（能耗与余热）；两者之间产生显著的热量错位矛盾。

平屋面建筑顶层是重要的太阳辐射热量收集面，在我国夏热冬冷、夏热冬暖、温和等低纬度地区表现尤其突出。由于构造需要，除屋顶花园外的平屋面表层都为易吸热的抹灰或瓷砖面层。夏季正午会有大量的热量通过面层向下透过找平层、保温层、结构层进入室内；特别是为设置屋顶保温层的既有建筑，这种现象更加显著。从实测来看，屋顶表层温度在晴天正午会达到65℃甚至更高，在向下传导过程中虽经过多次衰减，到达室内顶棚表面后仍比非顶层屋面高3～6℃，是造成顶层住户热舒适性差的主要因素。

现有利用屋顶热量的技术中，多为放置于屋顶的封装式换热装置，通过热交换将收集到的辐射热用于加热换热管内液体。换热装置多采用两套分离式管路，换热管内循环介质为水或专用液体，以热循环或附加水泵驱动介质循环。但是这种装置换热设备面积有限，不能对屋面形成有效遮蔽，在收集热量的同时无法阻挡太阳辐射热量通过暴露面向下传递。屋顶换热设备多通过支架固定于地面，对上人屋面空间利用有一定影响。平铺式换热器无法承受上人屋面活荷载，影响原有使用功能，建设成本较高，易维护性差。

技术实现要素：

本发明提供一种对平屋面屋顶热量收集利用的屋顶换热系统。

本发明采用的技术方案是：一种适用于既有建筑平屋面的屋顶换热系统，包括设置在平屋面混凝土屋面结构层上的换热器；换热器包括换热管，换热管进水口一端设置有降温装置，降温装置包括连接温度控制器的电磁阀；换热管出水口连接用水装置；降温装置还包括连接到换热管上，通过电磁阀控制其启闭的喷淋装置；温度控制器采集换热器与屋顶接触面之间的温度，当温度超过设定阈值时开启电池阀，当温度低于设定阈值时关闭电磁阀。

进一步的，所述换热管折返型设置，相邻换热管之间设置有轻质薄砖。

进一步的，所述换热管为ppr制成，换热管外设置有保温层。

进一步的，所述混凝土屋面结构层上从下到上依次设置有找坡层、砂浆面层、铝箔泡沫垫和涤纶毯。

进一步的，所述降温装置包括两个，设置在换热器两侧。

进一步的，所述喷淋装置的喷洒方向朝向换热器一侧。

本发明的有益效果是：

（1）本发明可充分利用平屋面屋顶的热量，且能够实现自动降温，提高了顶层的舒适度；

（2）本发明结构简单、施工难度小，可利用原有屋面结构，无需改动，适用于既有建筑改造；

（3）本发明成本低，整个工作过程无需额外电力驱动，使用成本低，维护量小。

附图说明

图1为本发明结构布置示意图。

图2为本发明图1中的a-a剖面结构示意图。

图中，1-换热管，2-电磁阀，3-温度控制器，4-喷淋装置，5-混凝土屋面结构层，6-轻质薄砖，7-温度探头。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，一种适用于既有建筑平屋面的屋顶换热系统，包括设置在平屋面混凝土屋面结构层5上的换热器；换热器包括换热管1，换热管1进水口一端设置有降温装置，降温装置包括连接温度控制器3的电磁阀2；换热管1出水口连接用水装置；降温装置还包括连接到换热管1上，通过电磁阀2控制其启闭的喷淋装置4；温度控制器3通过温度探头7采集换热器与屋顶接触面之间的温度，当温度超过设定阈值时开启电磁阀2，当温度低于设定阈值时关闭电磁阀2。

所述换热管1折返型设置，相邻换热管1之间设置有轻质薄砖6。换热管1呈折返型串联而成，如图1所示结构；所述换热管1为ppr制成，换热管1外设置有保温层（保温层采用涤纶毯制备）；换热管1外径2.0～2.5cm，间距为10cm（轴线间距）；换热管1外可设置绿或蓝或黑色涤纶毯，在换热管1之间密排设置厚3.0、长10cm的轻质薄砖6；也可以采用加气混凝土或多孔火山岩等，用于压制混凝土换热管1上覆盖的涤纶毯，并填充换热管1之间的间隙，使其与换热管1上表面形成较为平整的平面便于人员行走。混凝土屋面结构层5上从下到上依次设置有找坡层、砂浆面层、铝箔泡沫垫和涤纶毯。

换热管1的铺设范围取决于屋顶平整面的范围，一般以女儿墙边汇水沟为边界，根据平整面形状调整铺设范围和布管方案。换热管1两侧靠近汇水沟处各设置一个放置于地面的喷淋装置4。喷淋装置4水源由顶层住户提供，其启闭由温度控制器3连接的电磁阀2控制。温度控制器3的温度探头7置于换热管1上的涤纶毯下。当测点温度高于温度控制器3的启动阈值，电磁阀2开启，喷淋装置4开始向屋面喷水降温。当测点温度下降至温度控制器3的闭合阈值，电磁阀2关闭，停止喷水。

温度控制器3用于监测换热管1与屋顶接触面之间的温度，由埋置于换热管1上的涤纶毯下的测温探头获得。当测点温度较高时，说明热水用量较少换热不足，为降低顶层室内温度，需要开启辅助喷淋装置4降温屋面温度。温度控制器3开启后激励电磁阀2开启，喷淋装置4启动喷淋，直至温度降低到预设范围后关闭。

喷淋装置4安装于换热管1两侧的地面，净高11cm，可将喷洒方向调至换热管1侧，以提高喷洒降温效率。换热管1内水由顶层住户提供并接出。入水口到屋顶后分为两路，一路为换热管1内水，另一路连接喷淋装置4前端的电磁阀2，用于提供喷淋用水。换热管1内水吸热后，出水口向下进入顶层用户热水管。

上水、下水管路可通过顶层外墙并绕过女儿墙顶后与换热管1和喷淋装置4相连，也可从女儿墙排水口接入。

换热管1内侧流动冷水与外侧屋面及表层热空气之间通过热传递进行换热，以传导为主，对流和辐射为辅。喷淋装置4喷出的水对屋面的喷淋降温以蒸发吸热为主，传导降温为辅。

温度控制器3可采用手机app远程控制或温度湿度双路控制或时钟控制器控制，提高对气候与温度调节的适应性。换热管1也可选择其他材质，如换热较好的铁管或波纹管，但是与屋面适应性和耐腐蚀性较差，造价较高。

本发明通过屋顶太阳辐射热量的有效收集与利用，加装成本低、结构简单的装置，在高温时段可辅助喷淋降温，采用重量较低的结构和材质，实现在附加荷载很小的情况下屋顶太阳辐射热量的有效阻隔、提供温度水水量适当的生活热水，有效改善屋面俯视景观。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于既有建筑平屋面的屋顶换热系统，包括设置在平屋面混凝土屋面结构层上的换热器；换热器包括换热管，换热管进水口一端设置有降温装置，降温装置包括连接温度控制器的电磁阀；换热管出水口连接用水装置；降温装置还包括连接到换热管上，通过电磁阀控制其启闭的喷淋装置；温度控制器采集换热器与屋顶接触面之间的温度，当温度超过设定阈值时开启电池阀，当温度低于设定阈值时关闭电磁阀；本发明通过屋顶太阳辐射热量的有效收集与利用；系统装置结构简单、成本低。

技术研发人员：韩君伟
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2019.05.23
技术公布日：2019.08.16