專利名稱：軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水及采暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種軌道交通車輛基地的節(jié)能技術(shù)以及太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及該基地中燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水及采暖裝置。
背景技術(shù)：
全球性石化能源的緊缺以及溫室效應(yīng)的加劇給環(huán)境和社會發(fā)展帶來了很多負(fù)擔(dān)，作為應(yīng)對，近年來太陽能等可再生能源的開發(fā)及利用發(fā)展迅速。軌道交通車輛基地占地較大并且以低層建筑為主，具有較好的太陽能應(yīng)用條件。同時，由于車輛檢修等工作需要，軌道交通車輛基地對熱量的要求也較大，并且要具備全天候的熱量要求。這些因素決定了在軌道交通車輛基地中采用太陽能系統(tǒng)能夠有效節(jié)約能量。
軌道交通車輛基地對于熱量的要求，主要是生活熱水以及采暖季的供熱。這些需求對于供熱穩(wěn)定性有一定要求，而太陽能系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面則非常欠缺，具有強(qiáng)烈的變動性。為了彌補(bǔ)這一缺陷，在系統(tǒng)中需要設(shè)置輔助熱源以維持系統(tǒng)穩(wěn)定工作。對于軌道交通車輛基地這種較大規(guī)模的生活熱水及采暖需求，采用燃?xì)忮仩t作為輔助熱源在穩(wěn)定性、效率和經(jīng)濟(jì)性方面綜合考慮起來具有較大優(yōu)勢。太陽能熱水及采暖聯(lián)合系統(tǒng)已經(jīng)有一些應(yīng)
用，比如專利申請?zhí)?00710063483. X和200610111393.9專利中，都對同時具備生活熱水制備及采暖功能的太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。但是，現(xiàn)有的這方面的專利主要針對小型的家用太陽能系統(tǒng)，主要著眼于功能的實(shí)現(xiàn)。而軌道交通車輛基地的太陽能熱水及采暖系統(tǒng)規(guī)模較大，對熱水及采暖兩種不同需求的調(diào)配相對家用系統(tǒng)也有較高要求。如何設(shè)計(jì)一種能夠有效滿足軌道交通車輛基地?zé)崴安膳枨蟮娜細(xì)?鍋爐輔助太陽能熱水及采暖聯(lián)合系統(tǒng)，保證系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性及能量效 率，是技術(shù)人員要解決的問題。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種軌道交通車輛基地燃?xì)忮?爐輔助太陽能熱水及采暖裝置，旨在解決上述的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本實(shí)用新型包括 一個采暖熱水箱；還包括 一個與采暖熱水箱連接 的太陽能集熱器陣列， 一個與采暖熱水箱連接的生活熱水箱， 一個與采暖 熱水箱及生活熱水箱同時連接的燃?xì)忮仩t以及一個控制系統(tǒng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是在軌道交通車輛基地的 熱水及采暖需求下，能夠提高太陽能利用率，節(jié)約能源消耗。

圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述 由圖l可見本實(shí)用新型包括 一個采暖熱水箱2;還包括 一個與采 暖熱水箱2連接的太陽能集熱器陣列1， 一個與采暖熱水箱2連接的生活熱
水箱3， 一個與采暖熱水箱2及生活熱水箱3同時連接的燃?xì)忮仩t4以及一 個控制系統(tǒng)(圖中未示)；
還包括 一個與采暖熱水箱2連接的地板采暖末端5;
所述的采暖熱水箱2與地板采暖末端5相接是采暖熱水箱2的上輸 出端與地板采暖末端5的輸入端相接，采暖熱水箱2的下輸入端與地板采 暖末端5的輸出端相接；在采暖熱水箱2的上輸出端與地板采暖末端5的 輸入端之間還包括一個采暖循環(huán)泵12;
5在所述的采暖熱水箱2內(nèi)固定安置一個豎直方向螺旋形排布的換熱盤
管6;所述換熱盤管6的上、下二端分別與太陽能集熱器陣列1的輸出、輸
入端相接；
在換熱盤管6的下端和集熱器陣列1的輸入端之間還安置一個集熱循 環(huán)泵10;
所述燃?xì)忮仩t4與采暖熱水箱2和生活熱水箱3之間的連接是經(jīng)由一 個第一電動三通閥8和第二電動三通閥9來實(shí)現(xiàn)；所述第一電動三通閥8 位于燃?xì)忮仩t4的進(jìn)水管路上，三通閥出口通向燃?xì)忮仩t4，兩個進(jìn)口分別 連接采暖熱水箱2和生活熱水箱3;第二電動三通閥9位于燃?xì)忮仩t4的出 水管路上，三通閥進(jìn)口通向燃?xì)忮仩t4，兩個出口分別連接采暖熱水箱2和 生活熱水箱3;
在所述燃?xì)忮仩t4和第一電動三通閥8之間還設(shè)置一臺用以驅(qū)動燃?xì)?輔助加熱循環(huán)的熱水循環(huán)泵11;
所述采暖熱水箱2與生活熱水箱3通過一個傾斜連通管7連接；所述 傾斜連通管7與采暖熱水箱2相連的一端較與生活熱水箱3相連的一端低；
采暖熱水箱2內(nèi)部布置了補(bǔ)水器13，補(bǔ)水器13的另一端直接接入自來 水管路；
所述的控制系統(tǒng)包括中控電腦及溫度傳感器；所述的的溫度傳感器 分別位于太陽集熱器陣列1出口、采暖熱水箱2中部、生活熱水箱3中部、 地板采暖末端5出口、地板表面以及室內(nèi)空氣中。
本實(shí)用新型中太陽能集熱器陣列1采用單個集熱器按照一定的串、并 聯(lián)方式組成，置于在樓頂或其他空曠地帶。軌道交通車輛基地一般面積較 大并且以低層建筑為主，所以具有足夠的空間來放置集熱器陣列。每個集 熱器采用不帶有水箱的直通式結(jié)構(gòu)。在太陽能集熱器陣列1和采暖熱水箱2 之間接近太陽能集熱器陣列1入口的地方，設(shè)置有集熱循環(huán)泵IO。太陽能
6集熱循環(huán)的設(shè)計(jì)循環(huán)溫差為IOT,根據(jù)循環(huán)溫差和當(dāng)?shù)靥栞椪涨闆r可以選 用合適的串、并聯(lián)形式及集熱循環(huán)泵10的規(guī)格，使得在該設(shè)計(jì)循環(huán)溫差下 集熱器陣列的總流量和壓力損失與集熱循環(huán)泵10的額定流量及壓頭相匹
配。太陽能集熱器陣列1內(nèi)部的工作介質(zhì)，優(yōu)先選用適合在冬季工作的防 凍液，這樣在冬季夜間環(huán)境溫度較低時管路也不會上凍。
采暖熱水箱2內(nèi)部設(shè)置有太陽能集熱器陣列1的換熱盤管6，該盤管在 水箱內(nèi)部沿豎直方向螺旋形排布，按照內(nèi)部液體流動方向，上部為其入口， 下部為其出口。在太陽能集熱泵運(yùn)行時，太陽能集熱器陣列1中的熱水由 水箱上部進(jìn)入換熱盤管6，在液體向下流動的同時對采暖熱水箱2中的儲水 進(jìn)行加熱并降低自身溫度，最后從水箱下部流出，經(jīng)由集熱循環(huán)泵10回到 太陽能集熱器陣列1。
采暖熱水箱2另一對進(jìn)出口通往地板采暖末端5。采暖熱水箱2中的儲 水從水箱上部流向地板采暖末端5，而從地板采暖末端5中流回的熱水則從 下部進(jìn)入采暖熱水箱2。流經(jīng)地板采暖末端5的熱水直接來自采暖熱水箱2， 中間沒有附加換熱器。
采暖熱水箱2還有一對進(jìn)出口通向燃?xì)忮仩t4。采暖熱水箱2中的儲水 從水箱下部流向燃?xì)忮仩t4，而從燃?xì)忮仩t4中流回的熱水則從上部進(jìn)入采 暖熱水箱2。通向燃?xì)忮仩t4的熱水直接來自采暖熱水箱2，中間沒有附加 換熱器。
除了上述三對進(jìn)出口之外，采暖熱水箱2還通過一根傾斜連通管7與 生活熱水箱3連接。該傾斜連通管7與采暖熱水箱2相連的一端位于采暖 熱水箱2中部，在運(yùn)行期間會有部分熱水從該連通管7流向生活熱水箱3。
采曖熱水箱2內(nèi)部布置了補(bǔ)水器13，補(bǔ)水器13的另一端直接接入自來 水管路。在本實(shí)例中補(bǔ)水器13采用浮球閥形式，不過液位式補(bǔ)水器等其他 形式的補(bǔ)水器也同樣能滿足要求。當(dāng)采暖熱水箱2水位下降時，補(bǔ)水器13
7開啟對采暖熱水箱2中的儲水進(jìn)行補(bǔ)充，從而維持采暖熱水箱2內(nèi)部水量。地板采暖末端5位于采暖房間內(nèi)中，在本實(shí)例中為置于地板結(jié)構(gòu)中按照"回"字形排布的熱水盤管，除此之外其他形式的盤管布置方式也可以。除了最基本的熱水盤管之外，在不同的應(yīng)用場合下地板采暖末端5可能還包括分集水器及排氣閥等其他調(diào)節(jié)裝置，不過這在地板采暖領(lǐng)域已經(jīng)是很成熟的技術(shù)，在本實(shí)用新型中就不再敷述。在地板采暖末端5和采暖熱水箱2之間接近地板采暖末端5入口的管路上設(shè)置有采暖循環(huán)泵12，采暖熱水箱2中的熱水經(jīng)由采暖循環(huán)泵12流入地板采暖末端5，對地板結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，然后再回到采暖熱水箱2。本實(shí)用新型中采用地板采暖系統(tǒng)作為軌道交通車輛基地的供暖末端，主要基于能量使用效率方面的考慮。常規(guī)太陽能集熱的工作溫度都較低，如果與普通的室內(nèi)換熱器相配合，則太陽能集熱效率衰減很嚴(yán)重。而地板采暖的熱水需求溫度較低， 一般不超過55°C，在非嚴(yán)寒地區(qū)采暖溫度還要更低。除此之外，國內(nèi)外的研究表明，由于地板采暖中輻射的存在以及地板層的蓄熱效果，對于連續(xù)運(yùn)行的地板采暖系統(tǒng)，室內(nèi)有效溫度對采暖供水并不敏感。這就是說，對于軌道交通車輛基地這種部分房間全天都需要供暖的情況，其地板采暖用熱水溫度還可以根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蜻M(jìn)一步降低，在這種情況下，采用地板采曖的形式能夠使得太陽能集熱器能夠保持高效運(yùn)行。
生活熱水箱3位于采暖熱水箱2旁邊，高度與采暖熱水箱2—致，容量根據(jù)末端熱水需求確定。生活熱水箱3和采暖熱水箱2之間通過一根傾斜連通管7相連。該連通管7與生活熱水箱3相連的一端較高，位于生活熱水箱3的中上部。
在生活熱水箱3和采暖熱水箱2之間采用傾斜連通管7，主要是基于節(jié)能考慮。在軌道交通車輛基地中，生活熱水的溫度和地板采暖熱水的溫度并不相同，生活熱水的溫度一般在50 60°C，而基于節(jié)能考慮在大部分情
8況下地板采暖熱水的溫度都低于50°C，所以生活熱水箱3的溫度一般比采暖熱水箱2溫度高。在能源方面，對于上述兩種不同的溫度需求，燃?xì)忮仩t的效率基本不會受到影響，而太陽能集熱器的效率則有顯著的改變。為了提高作為主要熱源的太陽能集熱器的效率，發(fā)明中把低溫?zé)崴墓?yīng)交由太陽能集熱器陣列1負(fù)責(zé)，而進(jìn)一步加熱到較高的生活熱水溫度則交由燃?xì)忮仩t4負(fù)責(zé)，而該連通管7恰好能達(dá)到該目的。當(dāng)生活熱水箱3中的熱水被送往末端消耗掉時，生活熱水箱3中的液位降低，于是一部分熱水從采暖熱水箱2中經(jīng)由連通管7補(bǔ)充進(jìn)來，這部分補(bǔ)水是在采暖熱水箱2中是被太陽能集熱器進(jìn)行初步加熱的，進(jìn)而在生活熱水箱3中被燃?xì)忮仩t4進(jìn)一步加熱到更高的溫度，這樣通過能量的梯級利用提高了系統(tǒng)的效率，達(dá)到了節(jié)能效果。由于溫度較高的水相對溫度較低的水更傾向于向上浮，所以在該傾斜的連通管中，熱水的流向基本是單向的，不會出現(xiàn)生活熱水箱3中溫度較高的熱水流回采暖熱水箱2的情況。
生活熱水箱3上部具有一個生活熱水出水口 14，在生活熱水末端閥門開啟時熱水經(jīng)由該出口流向各種生活熱水消耗末端。
采暖熱水箱2有一對進(jìn)出口通向燃?xì)忮仩t4。生活熱水箱3中的儲水從水箱下部流向燃?xì)忮仩t4，而從燃?xì)忮仩t4中流回的熱水則從上部進(jìn)入生活熱水箱3。通向燃?xì)忮仩t4的熱水直接來自生活熱水箱3，中間沒有附加換熱器。
采暖熱水箱2和生活熱水箱3以并聯(lián)的方式與燃?xì)忮仩t4連接，在燃?xì)忮仩t4進(jìn)水管上布置有第一電動三通閥8及第二電動三通閥9，對流經(jīng)采暖熱水箱2和生活熱水箱3的水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中第一電動三通閥8出口通向燃?xì)忮仩t4，兩個進(jìn)口分別與采暖熱水箱2和生活熱水箱3的出口連接；第二電動三通閥9進(jìn)口通向燃?xì)忮仩t4，兩個出口分別與采暖熱水箱2和生活熱水箱3的進(jìn)口連接。在燃?xì)忮仩t4和第一電動三通閥8之間的燃?xì)忮仩t4進(jìn)水管路上布置了一臺熱水循環(huán)泵11，用以驅(qū)動該環(huán)路的熱水循環(huán)。該熱水循環(huán)泵11入口與三通閥出口管路相連，熱水循環(huán)泵11出口與燃?xì)忮仩t4入口管路相連。
燃?xì)忮仩t4的形式及規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱水負(fù)荷確定，在有多種產(chǎn)品備選的情況下盡量選用啟停速度快的產(chǎn)品，以與本實(shí)用新型中的系統(tǒng)較好的配合。燃?xì)忮仩t本身己經(jīng)屬于很成熟的產(chǎn)品，本實(shí)用新型中不進(jìn)一步敷述。控制系統(tǒng)包括中控電腦及溫度傳感器。本實(shí)例中設(shè)置的溫度傳感器分別位于太陽集熱器陣列出口、采暖熱水箱2中部、生活熱水箱3中部、地板采暖出口、地板表面、室內(nèi)空氣中等處。在中控電腦上安裝有有系統(tǒng)專用控制程序，用于可以按照默認(rèn)的值也可以自行設(shè)定控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)到接收到的傳感器的溫度信號，中控電腦確定下一步的系統(tǒng)工作狀態(tài)，并向集熱循環(huán)泵10、采暖循環(huán)泵12、熱水循環(huán)泵11及第一電動三通閥8和第二電動三通閥9發(fā)送動作信號。
在使用過程中，本實(shí)用新型能夠充分利用太陽能制取生活熱水及提供冬季采暖，達(dá)到節(jié)能效果；同時本實(shí)用新型還能夠解決太陽能自身不穩(wěn)定性帶來的問題，使得生活熱水供應(yīng)和采暖都能得到保障。
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權(quán)利要求1. 一種軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水及采暖裝置，包括一個采暖熱水箱(2)；其特征在于還包括一個與采暖熱水箱(2)連接的太陽能集熱器陣列(1)，一個與采暖熱水箱(2)連接的生活熱水箱(3)，一個與采暖熱水箱(2)及生活熱水箱(3)同時連接的燃?xì)忮仩t(4)以及一個控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水及采暖裝置，其特征在于還包括 一個與采暖熱水箱(2)連接的地板采暖末端(5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水及采暖裝置，其特征在于所述的采暖熱水箱(2)與地板采暖末端(5) 相接是采暖熱水箱(2)的上輸出端與地板采暖末端(5)的輸入端相接， 采暖熱水箱(2)的下輸入端與地板采暖末端(5)的輸出端相接；在采暖 熱水箱(2)的上輸出端與地板采暖末端(5)的輸入端之間還包括一個采 暖循環(huán)泵(12)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水 及采暖裝置，其特征在于在所述的采暖熱水箱(2)內(nèi)固定安置一個豎直 方向螺旋形排布的換熱盤管(6);所述換熱盤管(6)的上、下二端分別與太陽能集熱器陣列(1)的輸出、輸入端相接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水 及采暖裝置，其特征在于在換熱盤管(6)的下端和集熱器陣列(1)的 輸入端之間還安置一個集熱循環(huán)泵(10)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水 及采暖裝置，其特征在于所述燃?xì)忮仩t(4)與采暖熱水箱(2)和生活 熱水箱(3)之間的連接是經(jīng)由第一電動三通閥(8)和第二電動三通閥(9)來實(shí)現(xiàn)；所述第一電動三通閥(8)位于燃?xì)忮仩t(4)的進(jìn)水管路上，三 通閥出口通向燃?xì)忮仩t(4)，兩個進(jìn)口分別連接采暖熱水箱(2)和生活熱 水箱(3);所述第二電動三通閥(9)位于燃?xì)忮仩t(4)的出水管路上， 三通閥進(jìn)口通向燃?xì)忮仩t(4)，兩個出口分別連接采暖熱水箱(2)和生活 熱水箱(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水 及采暖裝置，其特征在于在所述燃?xì)忮仩t(4)和第一電動三通閥(8) 之間還設(shè)置一臺用以驅(qū)動燃?xì)廨o助加熱循環(huán)的熱水循環(huán)泵(11)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水 及采暖裝置，其特征在于所述采暖熱水箱(2)與生活熱水箱(3)通過 一個傾斜連通管(7)連接；所述傾斜連通管(7)與采曖熱水箱(2)相連 的一端較與生活熱水箱(3)相連的一端低。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水 及采暖裝置，其特征在于采暖熱水箱(2)內(nèi)部布置了補(bǔ)水器(13)，補(bǔ) 水器(13)的另一端直接接入自來水管路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水及采暖裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括中控電腦及溫 度傳感器；所述的的溫度傳感器分別位于太陽集熱器陣列(1)出口、采暖 熱水箱(2)中部、生活熱水箱(3)中部、地板采暖末端(5)出口、地板 表面以及室內(nèi)空氣中。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種軌道交通車輛基地燃?xì)忮仩t輔助太陽能熱水及采暖裝置，包括一個采暖熱水箱(2)；還包括一個與采暖熱水箱(2)連接的太陽能集熱器陣列(1)，一個與采暖熱水箱(2)連接的生活熱水箱(3)，一個與采暖熱水箱(2)及生活熱水箱(3)同時連接的燃?xì)忮仩t(4)以及一個控制系統(tǒng)；本實(shí)用新型的有益效果是在軌道交通車輛基地的熱水及采暖需求下，能夠提高太陽能利用率，節(jié)約能源消耗。
文檔編號F24D19/02GK201285100SQ20082015399
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者宋兆培, 清 溫, 王曉保, 翟曉強(qiáng) 申請人:上海申通軌道交通研究咨詢有限公司