一种基于太阳能与建筑一体化的热水系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于太阳能与建筑一体化的热水系统，采用聚光器，一种平面反射镜阵列，安装在要安装热水系统的高层楼宇周围建筑的墙体上，太阳光跟踪装置采集太阳能通过聚光器将太阳能聚集到太阳能接收器上，太阳能接收器采用垂直空腔型集热器，供水部分将自来水送入太阳能接收器，太阳能接收器经过热交换，太阳能接收器输出蒸发后蒸汽经过保温管道送至储水部分。采用了太阳能与建筑一体化的独特设计，实现整个大楼的热水供应和生活用水的高温蒸馏消毒，使生活用水更方便、更健康，利用太阳能加热，替代了加压水泵，从供水和加热两方面节约了电能，这种热水系统能实现整个大楼用热水的单系统供应，有效整合热水资源，实现资源的合理利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能利用技术，特别涉及一种基于太阳能与建筑一体化的热水系统。
技术介绍
目前对太阳能的热利用中，主要有太阳能热发电站，太阳能热水器，太阳能供暖系统。太阳能热发电站还没有大规模商业化，太阳能热水器现在已经大规模商业化使用，太阳能供暖系统只限于一小部分地区，太阳能热水器和太阳能供暖系统的使用大多分散化程度高，限于每家每户，造成了投资成本高，对太阳能热水利用不合理导致的系统整体成本高和对太阳辐射能的利用不足。对于整栋楼宇，利用太阳能提供热水，利用太阳能蒸发将水送至楼宇高层替代加压泵供水，本专利涉及的方法是一种新的方法。太阳能与建筑一体化设计中，充分利用建筑空闲资源，本专利涉及到的基于太阳能与建筑一体化的热水系统具有独创性。目前公开的相关专利主要有1、上海建筑技术投资发展有限公司的“太阳能热水系统”，专利号00127694.82、云南省玉溪市同乐太阳能厂的“太阳能热水器系统装置”，专利号00121035.13、辽宁省盘锦市的孟范中的“太阳能热水器”，专利号03137104.324、甘肃省天水市环城中路张国华的“太阳能热水器”，专利号00101600.8上述专利所涉及的太阳能热水器和太阳能供暖系统大多数分散化使用，只限于每家每户，造成了投资成本高，对太阳能热水的不合理利用也导致了系统整体成本高和对太阳辐射能的利用不足。上述专利所涉及的热水系统也无法很好地解决整栋大楼的热水供应问题。综上所述，目前需要寻求适应建筑节能、清洁供水、热水综合利用、集约化程度较高的太阳能与建筑一体化的热水系统和装置。
技术实现思路
本专利技术是针对现在太阳能利用率低和成本高的问题，提出了一种基于太阳能与建筑一体化的热水系统，利用太阳能将生活用水高温蒸发后自动升压送至楼顶，在此过程中实现对水的加热和蒸馏消毒净化，并储存在保温水箱中，以供应整个大楼的生活热水。一般，高层楼宇都需要配备加压水泵才可以将水送至高层，本系统利用太阳能将水加热蒸发后，送至楼顶冷凝后储存在楼顶水箱，节省了高层楼宇购买循环水泵的投资，并降低了循环水泵对电能的消耗，节约了电能。本专利技术的技术方案为一种基于太阳能与建筑一体化的热水系统，包括聚光集热部分、供水部分和储水部分，聚光集热部分包括太阳光跟踪装置、聚光器、太阳能接收器，聚光器是平面反射镜阵列，安装在要安装热水系统的高层楼宇周围建筑的墙体上，太阳光跟踪装置采集太阳能通过聚光器将太阳能聚集到太阳能接收器上，太阳能接收器采用垂直空腔型集热换器，供水部分将自来水送入太阳能接收器，太阳能接收器经过热交换，太阳能接收器输出蒸发后蒸汽经过保温管道送至储水部分。所述储水部分依次包括止回阀、冷凝水箱、第一阀门、主储水箱和第二阀门，备用循环水泵接冷凝水箱给其补水，蒸汽通过止回阀后送入冷凝水箱与冷水混合成热水后进入主储水箱供用户。所述供水部分与太阳能接收器连接，中间安装一个压力阀门。所述主储水箱、蒸汽管道和热水管道外面均包裹一层保温性能较好的保温材料。本专利技术的有益效果在于本专利技术基于太阳能与建筑一体化的热水系统，充分利用楼顶空闲空间和楼体的空闲资源，符合太阳能与建筑一体化的趋势，是一种太阳能与建筑一体化的独特设计方法，是一种很好的建筑节能方法。该系统可以实现整个大楼的热水供应和生活用水的高温蒸馏消毒，使生活用水更方便、更健康，利用太阳能加热，替代了加压水泵，从供水和加热两方面充分节约了电能，达到了良好的节能效果，这种热水系统能实现整个大楼用热水的单系统供应，有效整合热水资源，实现资源的合理利用，所需成本比分散化的太阳能热水器低。附图说明图1为本专利技术基于太阳能与建筑一体化的热水系统结构示意图。 具体实施例方式该太阳能热辐射利用系统主要针对高层楼宇，也可适用于一般居民楼。整个系统分为聚光集热部分、供水部分和储水部分，聚光集热部分主要包括太阳光跟踪装置、聚光器 8、太阳能接收器1，储水部分主要包括冷凝水箱3、主储水箱5、备用循环泵10和相关阀门 2、4、6，供水部分包括太阳能接收器1和压力阀门7。供水部分和储水部分通过管道9连接， 系统如图1所示。聚光集热部分的主要功能是吸收太阳能辐射能，并转换成热能，实现对水的加热蒸发汽化，由太阳光跟踪装置、聚光器、太阳能接收器组成。(1)太阳光跟踪装置为了实现对太阳辐射能的充分利用，使太阳光一整天都能聚焦到固定不动的接收器上，聚光器必须设置太阳光跟踪机构，本系统设计的太阳能跟踪装置采用程序控制和传感器控制两种方式相结合，程序控制按计算太阳运动规律来控制跟踪机构的运动，传感器控制由传感器瞬时测出入射太阳辐射的方向，以此控制跟踪机构的运动，以程序控制为主，采用传感器瞬时测量做反馈，对程序进行累计误差修正。两种方式相结合能使聚光器得到稳定而可靠的跟踪控制。(2)聚光器8 聚光器将太阳能聚集到接收器上，升高被加热工质水的温度，促使水沸腾蒸发，提高接收器的工作效率。本系统采用的聚光器8是大型平面反射镜阵列，通过在高层楼宇周围建筑的墙体上安装大型平面抛物面反射镜(定日镜)，将太阳光聚集到接收器上(集中聚焦)，聚光倍率大，工作温度高。聚光器依托高层楼宇周围建筑安装，可以充分利用空置资源，这是一种太阳能与建筑一体化的有效方法。(3)太阳能接收器1 采用垂直空腔型集热换器，接收器1表面涂覆选择性吸收膜以达到较高的集热温度。通过接收经过聚焦的阳光，将太阳辐射能转变为热能，加热水，使其沸腾蒸发后经过保温管道送至楼顶冷凝水箱。太阳能接收器可以根据实际情况安装在以下地方①高层楼宇的裙楼楼顶②比高层楼宇低很多的周围建筑楼顶③居民楼楼底④其它合适地方储水部分位于楼顶主要功能是将高温蒸汽冷凝成水，并储存在主储水箱5中，进而提供整个大楼的生活用热水(及常温水)。储水部分依次包括止回阀2、冷凝水箱3、阀门4、主储水箱5普通阀门6，备用循环水泵10给冷凝水箱3补水。供水部分主要功能是提供太阳能接收器换热所需室温水。供水来自普通自来水管，与太阳能接收器1连接，中间安装一个压力阀门7，压力阀门7可以根据供水水压和太阳能接收器1中水压调节阀门开关，太阳能接收器1中水压低于某一设定值时阀门打开自动供水，接收器1中水压高于某一设定值时阀门关上停止供水，供水部分通过管道9将热水送入储水部分。冷凝水箱3实现对高温蒸汽的冷凝，箱体采用散热较好的材料，使冷凝水向外适当散热，提高冷凝效果。为达到良好的冷凝效果，冷凝水箱需要储存足够的室温水，具体水量根据建筑所需热水量确定，水箱中采用蛇形盘管，采用蒸汽入口低位，热水出口高位的形式，利用水温不同密度不同的原理，提高冷凝效果的同时，提高出水口水温。冷凝水箱采用普通钢材或混凝土结构，冷凝水夜间自行降至环境温度。主储水箱5储存热水，箱体外面包裹一层保温性能较好的保温材料，减少热量的散失。备用循环水泵10主要是实现对冷凝水的补充。整个系统运行前，通过循环水泵将冷水泵至冷凝水箱3里面，用来冷凝高温蒸汽。止回阀2主要用来防止水的回流，普通阀门 4、6用来控制水的储存与流动。蒸汽管道和热水管道都需要包裹一层保温性能较好的保温材料，减少热量的散失。上海市某一高层楼宇，共有十层，每层有6户，共60户居民。按每户日均消耗温度为40 °C^K150L计算，日消耗水量约为9吨，此太阳能热水系统可以提供温度为80 °C的热水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江，吴业成，冯巧波，马士辉，彭霄汉，武子璐，赵栩莹，栗翔，胡召磊，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：