一种建筑背阴面采暖补偿系统及补偿方法技术方案

本发明专利技术涉及用强制循环的住宅供热系统技术领域，公开了一种建筑背阴面采暖补偿系统及补偿方法，通过利用集热器将制冷剂汽化，制冷剂蒸汽输送到背阴面的冷凝器中冷凝放热，从而将向阳面的热量搬运到背阴面来克服二者之间的温差，同时部分制冷剂蒸汽在热水箱中的换热盘管中冷凝，从而产生热水。本发明专利技术中设计的集热器兼具真空管太阳能集热器以及平板式太阳能集热器二者的优点，能够在温度低于0度的地区使用，还能挂在建筑外墙上。且由于所有换热设备中均为高效率的相变换热，不需要很大的换热器，制冷剂需要的流量也很低，循环泵只需要功率很小的型号即可满足要求，整个系统设备费用及运行费用均低。用及运行费用均低。用及运行费用均低。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑背阴面采暖补偿系统及补偿方法


[0001]本专利技术涉及用强制循环的住宅供热系统
，特别是涉及一种建筑背阴面采暖补偿系统及补偿方法。

技术介绍

[0002]包括我国北方在内的高纬度地区，在冬季普遍有采暖需求。目前可行的供暖设备有包括用电或用燃气的个人取暖设备，以及通过集中烧热水然后供给各家住户来进行集中供暖的设备。而供暖设备的规模效应十分明显，个人供暖设备的平均运行成本远高于集中供暖，因此集中供暖是冬季取暖的主流方式。
[0003] 目前集中供暖的用户端是俗称为“暖气片”的鳍片式散热器，热水从里面通过后加热室内空气来提高室温。这种供暖设备在安装的时候，是按和消防设备的同样的思路进行铺设，也即每个固定的面积内设置一个暖气片（郭骏, 邹平华. 建筑采暖设计(第二版)[M]. 中国建筑工业出版社, 1987）。但这样带来了一个问题，在做了被动保温的建筑中，进入室内的太阳光的热效应依然十分明显，导致建筑向阳面与背阴面有明显的温差，对比之下，背阴面在冬季显得很冷。
[0004] 这一问题在东亚季风区尤为严重。由于包括我国北方地区在内的东亚季风区，其冬季的低温并不完全因为太阳光辐射严重下降，很大程度上还是因为西伯利亚冷空气入侵导致的（韩爱兴, 张海文. 中国建筑节能工作及技术发展状况[C]// 增强自主创新能力 促进吉林经济发展——启明杯
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吉林省第四届科学技术学术年会论文集（上册）. 2006）。除此之外，背阴面还有北风以及冰雪的冷却效果，因此在冬季有供暖的建筑中，向阳侧与背阴侧的温差尤为明显。
[0005]这一问题长期被住建行业忽视，目前学界未见对这一问题的解决方案。但在这种建筑中的住户一般会采用一些临时措施进行温度补偿，比如采用在背阴面增设电暖器等个人取暖设备的方式进行温度补偿，但能耗明显。
[0006]此外，现有技术中还存在一些利用太阳能供暖的设备，如CN101290146A
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住宅建筑闭式供暖系统。但这类设备在使用上存在很大的限制，因为其只能使用真空管式的太阳能集热器（平板式的太阳能集热器内部是不抽真空的，在冬季最低温小于零度的地区，其太阳能集热器的铜管内的水会结冰且热量损耗严重，因此不能使用），而真空管式的太阳能集热器由于顶部需要设置一个很大的筒状水箱而无法挂到建筑外墙上，因此只能用于顶楼或平房。但顶楼或平房由于房顶的阳光加热效果，本身向阳面与背阴面的温差就不明显，因此也不需要进行采暖补偿，用集中供暖就够了。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种建筑背阴面采暖补偿系统及补偿方法。
[0008]解决的技术问题是：集中供暖的暖气片是均匀设置的，而建筑的向阳面存在由阳光带来的额外供热，同时背阴面有北风和积蓄的冰雪的冷却效果，导致向阳面与背阴面有
明显的温差，背阴面的室内显得格外冷。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种建筑背阴面采暖补偿系统，包括设置在建筑向阳面能被阳光直射位置的集热器、设置在建筑背阴面室内的蒸发器、以及设置在室内并用于存储热水的热水箱；所述热水箱为保温水箱；所述集热器包括悬空设置在透光的真空外盒中的吸光盒，所述吸光盒向阳的一面涂敷有吸光涂料且盒内填充有制冷剂；所述吸光盒上端通过保温管分别与冷凝器的入口以及热水箱中的换热盘管的入口连通；所述冷凝器与换热盘管的出口通过保温管通入循环泵的入口，所述循环泵的出口通过保温管通入真空外盒底部。
[0010]进一步，所述集热器包括板状的真空外盒，所述真空外盒内并排设置有多个长条状的吸光盒，各吸光盒上端出口接入到记作蒸汽总管的保温管中且下端出口接入到记作回液总管的保温管中；所述真空外盒朝向太阳的一侧盒壁为钢化玻璃板，真空外盒平行于钢化玻璃的盒壁记作背阴壁；所述钢化玻璃板与背阴壁之间顶撑有用于避免真空外盒被外侧空气压瘪的外盒支撑柱，所述外盒支撑柱均匀设置在相邻的吸光盒之间并与各吸光盒均存在间距；位于真空外盒内的保温管均为硬管，所述蒸汽总管与回液总管顶撑在真空外盒上下两端之间并分别借助保温管托与真空外盒的内表面隔开；所述保温管托顶撑在钢化玻璃板与背阴壁之间，所述吸光盒与钢化玻璃板之间以及与背阴壁之间均留有间隙；所述蒸汽总管与回液总管穿出真空外盒的位置通过保温密封材料密封。
[0011]进一步，所述换热盘管与冷凝器的入口管道交叉位置设置有用于进行流量分配的三通阀。
[0012]进一步，所述循环泵入口处还设置有用于避免未冷凝的蒸汽冲入循环泵造成气缚的缓冲罐，缓冲罐为耐压保温罐，所述换热盘管以及冷凝器的出口管道通入缓冲罐顶部，所述循环泵的入口与缓冲罐底部连通。
[0013]进一步，所述循环泵为变频泵，循环泵的出口设置有出口压力表。
[0014]进一步，各吸光盒顶部出口处分别设置有节流孔板。
[0015]进一步，所述集热器与热水箱以及冷凝器之间的管道均单调上升或单调下降。
[0016]进一步，所述冷凝器为翅片式散热器。
[0017]进一步，所述制冷剂为低压高温制冷剂。
[0018]一种建筑背阴面采暖补偿方法，采用上述的一种建筑背阴面采暖补偿系统来对建筑背阴位置进行温度补偿并同时产生热水；集热器中的制冷剂被阳光加热汽化成为制冷剂蒸汽后通入到冷凝器以及换热盘管中，在冷凝器及换热盘管中冷凝为制冷剂液体并放出热量，从而为建筑背阴面采暖不足的房间进行供暖并加热热水箱中的水。
[0019]本专利技术一种建筑背阴面采暖补偿系统及补偿方法与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术中，通过利用集热器将制冷剂汽化，制冷剂蒸汽输送到背阴面的冷凝器中冷凝放热，从而将向阳面的热量搬运到背阴面来克服二者之间的温差，同时部分制冷剂蒸汽在热水箱中的换热盘管中冷凝，从而产生热水；同时由于本专利技术中热量的搬运是从高温测搬运到低温侧，汽化和冷凝过程可自发进行，不需要借助诸如空调中的压缩机那样的高能耗设备把制冷剂蒸汽加压强行冷凝；
本专利技术中，通过在有支撑柱支撑的真空外盒内悬空设置几个装有制冷剂的吸光盒组成集热器，吸光盒与外界环境完全被隔开，不会因为与外界环境换热而损失热量，同时由于整个设备内流动的流体为制冷剂，不会结冰，从而能够在温度低于0度的地区使用，同时还能够挂在建筑外墙上，从而能够应用于高层建筑非顶楼；兼具真空管太阳能集热器以及平板式太阳能集热器二者的优点；本专利技术中，由于所有换热设备中均为高效率的相变换热，不需要很大的换热器（相变换热对流换热系数高），且制冷剂需要的流量也很低（相变换热中的相变焓远大于比热容），循环泵只需要功率很小的型号即可满足要求，整个系统设备费用及运行费用均低。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种建筑背阴面采暖补偿系统的平面布置图；图2为集热器内部结构示意图；1
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集热器，11
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真空外盒，12
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吸光盒，13
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保温管托，14
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外盒支撑柱，2
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冷凝器，3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑背阴面采暖补偿系统，其特征在于：包括设置在建筑向阳面能被阳光直射位置的集热器（1）、设置在建筑背阴面室内的蒸发器、以及设置在室内并用于存储热水的热水箱（3）；所述热水箱（3）为保温水箱；所述集热器（1）包括悬空设置在透光的真空外盒（11）中的吸光盒（12），所述吸光盒（12）向阳的一面涂敷有吸光涂料且盒内填充有制冷剂；所述吸光盒（12）上端通过保温管分别与冷凝器（2）的入口以及热水箱（3）中的换热盘管的入口连通；所述冷凝器（2）与换热盘管的出口通过保温管通入循环泵（5）的入口，所述循环泵（5）的出口通过保温管通入真空外盒（11）底部。2.根据权利要求1所述的一种建筑背阴面采暖补偿系统，其特征在于：所述集热器（1）包括板状的真空外盒（11），所述真空外盒（11）内并排设置有多个长条状的吸光盒（12），各吸光盒（12）上端出口接入到记作蒸汽总管的保温管中且下端出口接入到记作回液总管的保温管中；所述真空外盒（11）朝向太阳的一侧盒壁为钢化玻璃板，真空外盒（11）平行于钢化玻璃的盒壁记作背阴壁；所述钢化玻璃板与背阴壁之间顶撑有用于避免真空外盒（11）被外侧空气压瘪的外盒支撑柱（14），所述外盒支撑柱（14）均匀设置在相邻的吸光盒（12）之间并与各吸光盒（12）均存在间距；位于真空外盒（11）内的保温管均为硬管，所述蒸汽总管与回液总管顶撑在真空外盒（11）上下两端之间并分别借助保温管托（13）与真空外盒（11）的内表面隔开；所述保温管托（13）顶撑在钢化玻璃板与背阴壁之间，所述吸光盒（12）与钢化玻璃板之间以及与背阴壁之间均留有间隙；所述蒸汽总管与回液总管穿出真...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡广辉，王保亮，岳庭，冉立，张超，匡炬，周宇辉，曾云鹏，陈杰，何镇才，曲毅，李甲文，黄宇航，刘凯，
申请(专利权)人：中铁八局集团有限公司中铁河北投资开发建设有限公司，
类型：发明
国别省市：