一种村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，该系统包括：太阳能空气集热系统、热风传输系统、土壤蓄热系统、生活热水系统；其中太阳能空气集热系统通过热风传输系统输送热空气，热风传输系统可通过电动风阀改变热风流向，在供暖季，与室内土壤蓄热系统相连，为室内供暖；在非供暖季，与生活热水系统的风水换热器相连，在提供生活热水的同时，可增强室内外空气对流，强化通风。本实用新型解决了传统太阳能热水系统冬季防冻和非供暖季防过热的问题，造价低廉，热舒适性高，系统可靠性高，易于操作，维护维修量少，系统稳定性好，可有效减少常规能源的消耗。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及村镇房屋供暖及生活热水利用领域，特别涉及一种村镇房屋用太 阳能空气组合供热供暖系统。 一种村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统
【背景技术】
[0002] 目前我国农村冬季取暖仍采用传统的燃煤炉、土暖气或火炕方式，这不仅使室内 热环境很难得到保证，而且燃料燃烧效率很低，造成了一定程度的能源浪费与环境污染。
[0003] 太阳能热利用的现有技术仍以太阳能生活热水系统为主，农村地区的太阳能供暖 主要以被动式太阳房供暖为主，利用热水作为介质的主动式太阳能供热由于受成本和装 备、防冻、防过热要求等因素限制，目前还尚不成熟。
[0004] 太阳能空气供暖还涉及到蓄热问题，目前相关技术探索中有采用卵石床作为蓄热 体的形式，但该形式需要较大的地下架空空间铺设卵石层，增加了施工成本与材料成本；一 般通过热风取热，舒适性较差，因此在村镇地区的广泛应用受到了限制。而相变蓄热地板也 具有较高的成本。
[0005] 随着能源形势的日趋紧张和环境压力的进一步加大，可再生能源的利用受到了越 来越高的重视，探索适合我国村镇地区的太阳能空气供热供暖形式，不仅有利于改善农村 室内人居环境，扩大太阳能应用范围，实现节能减排，改善室内空气质量，也有利于广大农 村社区的可持续发展。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于，针对村镇地区房屋的具体情况，提供一种村镇房屋用太 阳能空气组合供热供暖系统，在满足系统基本功能的前提下尽量简化并有效降低成本，该 系统不仅避免了采用水系统供暖的室外防冻和非供暖季防过热问题，并且通过土壤蓄热进 一步降低了系统成本，提高了建筑舒适性。系统可实现在供暖季供暖，在非供暖季可不使用 常规能源提供生活热水的功能，因此，在保证村镇地区的人居环境质量的同时，以较低的成 本实现太阳能的有效利用。
[0007] 根据本实用新型的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统包括：太阳能空气集 热系统、热风传输系统、土壤蓄热系统和生活热水系统；
[0008] 所述的太阳能空气集热系统包括若干集热器，所述集热器以并联方式集成安装于 建筑采光坡屋面上，并与热风传输系统相连接；
[0009] 所述的热风传输系统包括热风管道、电动风阀、手动风阀、风机和辅助热源系统风 水换热器，用于向土壤蓄热系统或生活热水系统输送热风，系统回风口位于室内，非供暖季 排风口位于室外，风机采用低噪音风机，并设置于室外，系统设有电动风阀与手动风阀，可 实现风向切换；
[0010] 所述的土壤蓄热系统包括保温层、土壤蓄热床和热风换热盘管，土壤蓄热系统设 置于室内地面以下，蓄热床四周及底面铺设保温层，蓄热床内铺设金属换热盘管，盘管一侧 与热风传输系统连接，另一侧与室内送风管道连接；
[0011] 所述的生活热水系统包括生活热水风水换热器、热水管道、贮热水箱、生活热水一 次侧循环泵和用水装置，生活热水系统通过风水换热器与热风输送系统连接，贮热水箱采 用保温水箱，贮热水箱设有一次侧热水进水口、一次侧出水口、自来水补水口和二次侧热水 出口，一次侧出水口与生活热水一次侧循环泵连接。
[0012] 作为上述技术方案的一种改进，所述的太阳能空气集热系统采用真空管空气集热 器，可提高集热效率，增加集热器出口热风温度。
[0013] 作为本实用新型的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统的又一种改进，所述 的热风传输系统在室外设有低噪音风机，风机设置于集热器进风管路，风机出口设置逆止 阀与过滤器，以防止夏季热风倒灌并保证进风空气质量。
[0014] 作为本实用新型的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统的再一种改进，土壤 蓄热系统采用当地常见的素土作为蓄热材料，并经过夯实与换热盘管紧密接触，可减少材 料及施工成本。
[0015] 作为本实用新型的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统的还一种改进，所述 的电动风阀可通过换向开关实现全开或全关，以满足不同季节与不同日照条件下的手动风 向转换。
[0016] 本技术所述的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统的工作原理如下：
[0017] (1)太阳能空气集热器供暖并蓄热
[0018] 建筑物有供暖需求，白天日照充足的情况下，采用太阳能空气集热器为房屋供暖， 高温热风通过土壤蓄热系统换热后，送入供暖房间。
[0019] (2) 土壤蓄热系统供暖
[0020] 建筑物有供暖需求，白天日照充足使得土壤蓄热系统有一定的热量储存的情况 下，夜晚关闭风机，依靠土壤蓄热床放热量为房间供暖。
[0021] (3)辅助热源供暖
[0022] 建筑物有供暖需求，但日照不足且土壤蓄热系统无可用热量时，开启辅助热源系 统，为房间供暖，满足建筑供暖需求。
[0023] (3)非供暖季生活热水供热
[0024] 在无供暖需求的非供暖季，日照充足的情况下，通过设置在排风管路上风水换热 器制备生活热水，满足建筑在非供暖季的热水需求。并可增强室内通风，降低室内温度。
[0025] 该技术解决了以下问题：1、传统太阳能热水系统冬季防冻和非供暖季防过热的问 题；2、造价低廉，采用土壤蓄热降低了投资与施工成本，整个系统的成本低于普通太阳能供 暖系统；3、热舒适性高，土壤蓄热主要通过地面辐射取热，与全部采用热风取热相比舒适性 大大提高；4、系统可靠性高，易于操作，维护维修量少；5、系统稳定性好，可实现全年太阳 能的有效利用。6、该系统可有效减少常规能源的消耗，降低了二氧化碳、二氧化硫、氮氧化 物和粉尘等的排放，符合节能环保要求。
[0026] 本实用新型的优点在于，本实用新型提出的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖 系统，在现有的太阳能空气集热系统的基础上加以创新，以可再生能源太阳能作为主要热 源，配合辅助热源保证了建筑物的供热供暖，做到了可再生能源与常规能源的综合利用，降 低了系统的能源消耗。
[0027] 本实用新型提出的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，采用了以夯实素土 作为蓄热介质的形式，避免了采用卵石床蓄热造成的施工量大、系统成本高以及卵石的受 潮发霉问题，且在非供暖季仍可利用高温热风制备生活热水，提高了可再生能源的利用率。
[0028] 本实用新型提出的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，夜间土壤蓄热量的 释放主要通过地面辐射方式，与全部采用热风取热相比大大提高了热舒适性。
[0029] 为进一步降低系统成本，该系统采用手动控制，其特点是价格便宜，工作可靠，使 用简便，易于操作。
[0030] 该系统造价较低，控制操作简单，太阳能利用率高，符合我国太阳能资源丰富的广 大农村地区的具体需求，具有广泛推广的价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1是本实用新型的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统的系统原理图；
[0032] 图2为图1中土壤蓄热系统换热盘管俯视图。
[0033] 附图标识
[0034] 1、风机 2、逆止阀 3、过滤器
[0035] 4、电动风阀 5、送风分配联箱 6、太阳能空气集热器
[0036] 7、出风集箱 8、电动风阀 9、辅助热源风水换热器
[0037] 10、生活热水风水换热器 11、电动风阀 12、风帽
[0038] 13、手动调节风阀 14、金属换热盘管 15、送风口
[0039] 16、贮热水箱 17、生活热水一次侧循环泵 18、自来水接口
[0040] 19、用水装置 20、土壤蓄热床 21、室内地面
[0041] 22、吊顶 23、辅助热源系统热水管路 24、生活热水系统一次侧管路
[0042] 25、平屋顶 26、吊顶装风口
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型的村镇房屋用太阳能空气组合供热 供暖系统的结构和功能进行进一步详细的说明。如图1和图2所示，本实用新型所述的村 镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，包括：太阳能空气集热系统、热风传输系统、土壤 蓄热系统和生活热水系统；
[0044] 如图1所示，太阳能空气集热系统包括：若干并联的太阳能空气集热器6。
[0045] 如图1和图2所示，热风传输系统包括：室内回风管路系统、热风排风管路系统、 室内热风送风管路系统和辅助热源热风管路系统四个部分。其中室内回风管路系统包括风 机1、逆止阀2、过滤器3、电动风阀4、送风分配联箱5以及回风管道，用于抽取室内空气并 送往太阳能空气集热器6 ;热风排风管路系统包括生活热水风水换热器10、电动风阀11、风 帽12以及排风管道，在非供暖季日照充足的条件下，将太阳能空气集热器6的出口热风经 生活热水风水换热器10换热后排出室外；室内热风送风管路系统包括出风集箱7、手动调 节风阀13、送风口 15以及热风送风管路，用于将太阳能空气集热器6或辅助热源风水换热 器9产生的热风送入土壤蓄热系统管路，并送入室内；辅助热源热风管路系统包括电动风 阀8、辅助热源风水换热器9以及辅助热源热风管路，用于在太阳能集热量不能满足室内供 暖需求时通过辅助热源为室内供暖。
[0046] 如图1和图2所示，土壤蓄热系统包括：金属换热盘管14、土壤蓄热床20和室内 地面21，用于将热风传输系统送来的热风热量经金属换热盘管14蓄存到土壤蓄热床20中， 蓄热床热量通过室内地面21缓慢释放到室内，为室内供暖。
[0047] 如图1所示，生活热水系统包括：生活热水风水换热器10、生活热水系统一次侧管 路24、贮热水箱16、生活热水系统一次侧循环泵17、自来水接口 18和用水装置19,用于在 非供暖季日照充足的条件下，与太阳能空气集热器产生的热空气进行换热，制备生活热水。
[0048] 该系统的工作过程：
[0049] (一)建筑物有供暖需求，白天日照充足的情况下，开启电动风阀4、手动风阀13,关 闭电动风阀8、11，开启风机1，室内空气经太阳能空气集热器6加热后，高温热风通过热风 管道送至土壤蓄热系统的金属换热盘管14,换热盘管将热量蓄存到土壤蓄热床20内，通过 送风口 15送入供暖房间，在蓄存热量的同时为室内供暖。
[0050] (二)建筑物有供暖需求，白天日照充足使得土壤蓄热床20有一定的热量储存的情 况下，夜晚关闭风机1，依靠土壤蓄热床20将热量通过室内地面21释放到房间中，为房间供 暖。
[0051] (三)建筑物有供暖需求，但日照不足且土壤蓄热系统无可用热量时，开启风机1和 电动风阀8,关闭电动风阀4,启动辅助热源，通过辅助热源系统管路将热水送入辅助热源 风水换热器9,将空气加热后送入房间供暖，满足建筑供暖需求。
[0052] (四）在无供暖需求的非供暖季，日照充足的情况下，开启电动风阀4、11，关闭电动 风阀8,关闭手动调节阀13,启动风机1，抽取室内空气经太阳能空气集热器6加热后，通过 设置在排风管路上生活热水风水换热器10换热后排出室外，同时开启生活热水一次侧循 环泵17,循环加热贮热水箱16中的水，满足建筑在非供暖季的热水需求，并增强室内外空 气对流。
[0053] (五）最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本系统的技术方案而非限制。尽 管参照实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对系统的技术 方案进行修改或者等同替换，都不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本技术的 权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，其特征在于，该系统包括：太阳能 空气集热系统、热风传输系统、土壤蓄热系统、生活热水系统， 其中， 所述的太阳能空气集热系统设置于房屋采光屋顶，并与热风传输系统相连接； 所述的热风传输系统包括热风管道、电动风阀、手动风阀、风机和辅助热源系统风水换 热器，用于向建筑室内、土壤蓄热系统或生活热水系统输送热风； 所述的土壤蓄热系统包括保温层、土壤蓄热床和热风换热盘管； 所述的生活热水系统包括生活热水风水换热器、热水管道、贮热水箱、生活热水一次侧 循环泵和用水装置。
2. 根据权利要求1所述的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，其特征在于，所 述的太阳能空气集热系统包括若干以并联方式集成安装于建筑采光坡屋面上的集热器，所 述集热器的进出口与热风传输系统相连接。
3. 根据权利要求1所述的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，其特征在于，所 述的热风传输系统的回风口位于室内，非供暖季排风口位于室外，风机采用低噪音风机，并 设置于室外，系统设有电动风阀与手动风阀，可实现风向切换。
4. 根据权利要求1所述的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，其特征在于，所 述的土壤蓄热系统设置于室内地面以下，土壤蓄热床的四周及底面铺设保温层，土壤蓄热 床内铺设金属换热盘管，盘管一侧与热风传输系统连接，另一侧与室内送风管道连接。
5. 根据权利要求1所述的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，其特征在于，所 述的生活热水系统通过风水换热器与热风输送系统连接，贮热水箱采用保温水箱，贮热水 箱设有一次侧热水进水口、一次侧出水口、自来水补水口和二次侧热水出口，一次侧出水口 与生活热水一次侧循环泵连接。
6. 根据权利要求1所述的村镇房屋用太阳能空气组合供热供暖系统，其特征在于，所 述的太阳能空气组合供热供暖系统上设有辅助热源系统，该辅助热源系统为常规热风取暖 装直。
【文档编号】F24D12/02GK203848366SQ201420179680
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】李忠, 李爱松, 刘宗江, 冯爱荣, 聂晶晶, 贾春霞, 陈亮, 李常铃 申请人:中国建筑科学研究院