CN203373815U - 利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统 - Google Patents

Abstract

一种利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，储热水箱内设置有换热管路，换热管路的进水口和出水口均通过连通水管连通到屋顶消防水箱内，连通水管上设置有循环水泵和温控电磁阀；还包括消防水箱间控制柜，屋顶消防水箱内设置有消防水箱水温探测器，循环水泵的控制开关、温控电磁阀和消防水箱水温探测器均连接到消防水箱间控制柜。本实用新型利用原有的消防稳压装置系统改造后直接进行控制。保证了消防泵房内水箱以及消防稳压装置还有管路的防冻，同时利用原有的站房面积进行管路布置，增加的费用是增加的循环管道费用、贮热水箱内的换热盘管、电磁阀和控制阀门的费用。

Description

利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统

技术领域。

本实用新型涉及建筑给排水设计技术领域，尤其是涉及一种利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统。

背景技术

目前我国的多层及高层建筑消防供水，基本都采用临时高压给水系统，也即在小区或建筑物地下设置消防水池和消防泵房，在最高建筑物顶设置消防水箱间，消防水箱间内有消防水箱。按照国家相关规范，临时高压消防给水系统高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾水灭火系统所需消防用水量的要求，并应符合下列规定：一类高层民用公共建筑不应小于18m3，当计算有效容积大于18m3仍可采用18m3；多层及二类高层公共建筑和一类高层居住建筑不应小于12m3，当计算有效容积大于12m3仍可采用12m3；大于7层的多层居住建筑和二类高层居住建筑不应小于6m3；，当计算有效容积大于6m3仍可采用6m3。

按照《建筑设计防火规范》GB50016-2006第8.4.4条及条文解释以及《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)第7.4.7条，消防水箱的设置高度应保证最不利消火栓静水压力。在绝大多数项目中，都没有条件将水箱间位置抬高7米以上，采用水箱自流保证静水压力，所以在高位消防水箱不能满足静压要求时，一般采用设置增压设施。增压设施一般由稳压泵(两台，一用一备)和稳压罐组成，按照国标图集98S205《消防增压稳压设备选用与安装》进行选取。稳压泵的设计流量应符合下列规定：1不应小于消防给水系统管网的正常泄漏量和系统自动启动流量；2消防给水系统管网的正常泄漏量应根据管道材质、接口形式等确定，当没有管网泄漏量数据时，稳压泵的设计流量宜按消防给水系统设计流量的1％-3％计，且不宜小于1L/s；按照《建筑给水排水设计手册》(第二版)增压设备的增压泵流量不应大于5L/s。

按照《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)第3.5.25条：敷设在有可能结冻的房间、地下室及管井、管沟等处的给水管道应有防冻措施。2009年版《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》第2.8.18条：设置贮水池(箱)的房间室内光线、通风应良好，并便于维护，室温不宜低于5℃，当室温可能低于0℃时，应有防结冰措施。《消防给水及消火栓系统技术规范》(2011年报批稿)第5.2.5条：高位消防水箱间应通风良好，不结冰，当必须设置在严寒、寒冷等冬季结冰地区的非采暖房间时，应采取防冻措施，环境温度或水温不应低于5℃。

一般建筑物如果设计有集中供暖系统，如小区锅炉房或市政热力供暖，可以接入水箱间内暖气片供暖。但是，目前设计中，有些地区的住宅小区或者公建没有设置集中采暖系统，尤其郊区的住宅小区越来越多的采用户式燃气炉供室内采暖系统，更高档的小区住宅采用户式中央空调冬季向户内送热风采暖；大型公建综合楼一般采用风机盘管系统冬季向商业或办公区域送热风采暖。所以在寒冷和严寒地区的住宅或公共建筑，屋顶消防水箱采暖成为当前一大问题。这些小区或建筑的屋顶消防水箱间通常采用电暖气或管道电伴热的方法对水箱和管道进行保温防冻。采用电暖气，存在安全隐患，需要有人值班专门负责房屋的采暖；采用电伴热对水箱和管道保温，效果明显，但是属于电加热系统，不符合节能理念。《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2010)第5.1.6条和北京市地方标准《居住建筑节能设计标准》(DBJ11/891-2012)第4.1.7条：不应采用直接电热供暖设施作为供暖的主体热源。北京市地方标准《公共建筑节能设计标准》(DBJ11/687-2009)第4.4.2条：不得采用电热锅炉、电热水器等作为直接采暖和空气调节系统的主体热源。上述条文均为强制性条文，原因是以高品位的电能直接转换为低品位的热能进行采暖，是能源的低效率使用。况且在无人看守的消防水箱间，或者短时非消防用电停电或检修的情况下，电暖气和伴热电缆失去加热功能，屋顶水箱可能会发生冻结现象，如果此时火情发生，后果不堪设想。

自2012年3月1日起北京市实施《北京市太阳能热水系统城镇建筑应用管理办法》。办法规定：本市行政区域内新建城镇居住建筑，宾馆、酒店、学校、医院、浴池、游泳馆等有生活热水需求并满足安装条件的新建城镇公共建筑，应当配备生活热水系统，并应优先采用工业余热、废热作为生活热水热源。不具备采用工业余热、废热的，应当安装太阳能热水系统，并实行与建筑主体同步规划设计、同步施工安装、同步验收交用。并鼓励具备条件的既有建筑通过改造安装使用太阳能热水系统。根据建筑功能特点、节能降耗和方便使用与维护等要求，合理确定太阳能集热系统的类型。河北，天津等地也相继出台相关利用太阳能热水政策。

太阳能热水系统的设计形式一般分为集中式和分散式。分散式是每户自己设置太阳能集热板和热水贮水罐；集中式是在屋顶集中设置太阳能集热板和太阳能热水箱(单水箱系统和双水箱系统两种做法)。由于集中式太阳能系统造价低，热效率较高，系统管道少，应用比较广泛。集中式太阳能热水系统，见图1所示。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种新型的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，包括太阳能热水系统和消防系统，所述太阳能热水系统包括储热水箱，所述消防系统包括屋顶消防水箱；所述储热水箱内设置有换热管路，所述换热管路的进水口和出水口均通过连通水管连通到所述屋顶消防水箱内，所述连通水管上设置有循环水泵和温控电磁阀；

还包括消防水箱间控制柜，所述屋顶消防水箱内设置有消防水箱水温探测器，所述循环水泵的控制开关、所述温控电磁阀和所述消防水箱水温探测器均连接到所述消防水箱间控制柜。

所述连通水管上还设置有火灾强制关闭电磁阀，所述火灾强制关闭电磁阀与所述温控电磁阀串联，并且所述火灾强制关闭电磁阀也连接到所述消防水箱间控制柜。

所述连通水管上还设置有手动控制阀，所述手动控制阀也与所述温控电磁阀串联。

所述循环水泵由两个并联的水泵构成。

所述循环水泵为消防稳压装置配备的稳压泵。

所述换热管路在所述屋顶消防水箱内的进水口上设置有T型三通接头，并伸入所述屋顶消防水箱的中间，所述T型三通接头上的两个进水口对准不同的进水方向。

所述太阳能热水系统为集中式太阳能热水系统。

所述储热水箱内设置有电辅助加热设备。

本实用新型的有益效果可以总结如下：

1、本实用新型利用原有的消防稳压装置系统改造后直接进行控制。保证了消防泵房内水箱以及消防稳压装置还有管路的防冻，同时利用原有的站房面积进行管路布置，增加的费用是增加的循环管道费用、贮热水箱内的换热盘管、电磁阀和控制阀门的费用。

2、本实用新型电气控制器可以利用原有的太阳能机房的控制箱和原有屋顶消防水箱间的控制箱，信号和电磁阀信号均通过弱电总线和太阳能机房及消防控制室联系，在弱电控制上增加造价很少。

3、本实用新型循环系统上设置有消防时紧急关断专用电磁阀，在火灾发生时在现场可以直接关闭循环系统，保证消防稳压系统。

4、本实用新型不涉及楼宇消防系统改动，在已有建筑上可以直接增加管道连接即可。

5、目前北京或其他某些省市，均有强制要求在住宅或有热水需求的公建上设置太阳能热水系统，本技术直接利用现有设计的太阳能热水机房和热水箱，对寒冷地区和严寒地区的屋顶消防水箱间的水箱、泵阀及管路进行热交换措施加热防冻，安装方便，可靠性高。系统优点：1.充分全面利用太阳能源，实现太阳能资源共享；2.最少限度使用常规能源，达到运行费用最低；3.系统防冻安全性高；4.利用原有的站房进行布置，没有设备的增加；5.系统全自动无人值守；自动控制，同时保证消防时的消防安全用水，具有推广价值。

附图说明

图1为现有技术中的集中式太阳能热水系统布置图；

图2为本实用新型太阳能热水系统在消防水箱间防冻循环布置图。

其中，1储热水箱，2浮球阀，3电辅助加热设备，4太阳能系统控制柜，5自来水进水电磁阀，6生活热水供水回路，7屋顶消防水箱，8循环水泵，9温控电磁阀，10火灾强制关闭电磁阀，11消防水箱水温探测器，12消防管路电压力表，13消防水箱间控制柜，14消防管网接口，15换热管路，16手动控制阀。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示的一种利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，包括一种利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，包括太阳能热水系统和消防系统，所述太阳能热水系统包括储热水箱1，所述消防系统包括屋顶消防水箱7；所述储热水箱1内设置有换热管路15，所述换热管路15的进水口和出水口均通过连通水管连通到所述屋顶消防水箱7内，所述连通水管上设置有循环水泵8和温控电磁阀9；还包括消防水箱间控制柜13，所述屋顶消防水箱7内设置有消防水箱水温探测器11，所述循环水泵8的控制开关、所述温控电磁阀9和所述消防水箱水温探测器11均连接到所述消防水箱间控制柜13。

在更加优选的实施例中，所述连通水管上还设置有火灾强制关闭电磁阀10，所述火灾强制关闭电磁阀10与所述温控电磁阀9串联，并且所述火灾强制关闭电磁阀10也连接到所述消防水箱间控制柜13。所述连通水管上还设置有手动控制阀16，所述手动控制阀16也与所述温控电磁阀9串联。

在更加优选的实施例中，所述循环水泵8由两个并联的水泵构成。所述循环水泵8为消防稳压装置配备的稳压泵。并且所述循环水泵同时作为消防系统稳压泵。

在更加优选的实施例中，所述换热管路15在所述屋顶消防水箱7内的进水口上设置有T型三通接头，并伸入所述屋顶消防水箱7的中间，所述T型三通接头上的两个进水口对准不同的进水方向。

在更加优选的实施例中，所述太阳能热水系统为集中式太阳能热水系统。所述储热水箱1内设置有电辅助加热设备3。

本专利针对集中式太阳能热水系统，利用与太阳能热水箱(或者太阳能双水箱系统中使用与集热板相连的水箱)进行热交换，提高消防水箱内消防水的温度，防止管道，水泵和水的冻结。

利用屋顶太阳能机房的热水箱采用管道和相邻的屋顶消防水箱7间的水箱相连，系统包括控制阀门，循环泵，管路，电气控制线路等设备组成。循环泵为消防用水的稳压泵，工作原理如下：冬季，当消防水箱内的温度测点T1低于5℃时，控制器自动打开与贮热水箱连接的循环管路上的电磁阀1，启动消防稳压泵水泵(此时为工作为循环泵)P1，将消防水箱内的冷水送入贮热水箱内的盘管内，为了保证消防水箱内水的循环，在吸水管上连接T型三通接头，伸入水箱中间，两个方向进水，防止冷热水短路，同时让水箱里的水流动起来。通过不断循环和热交换，不断将太阳能热水箱的能量储存在消防水箱中，消防水箱内的水温升高。

当升高到某个温控设定值时，如10℃左右，水泵P1停止运行，自动关闭电磁阀1，保证消防时用水。水箱内的水将能保持一定温度防冻时间。当温度再次下降到设定值时，水泵重新启动，再次循环。根据设定，采用两台泵交替运行方式。对于18m3的水箱，开启稳压泵后只需1小时，就能将水箱内的水循环一次。由于热水箱内的水温基本在40-55℃之间，可以通过加大换热面积，提高循环出水的水温，然后在消防水箱内和冷水通过混合提高消防水箱内水温，减少加热时间和水泵运转时间。火灾发生时，消防管网的压力突然降低，稳压泵根据电压力表的信号启动，无论是否正在进行防冻循环，系统都将强制关闭电磁阀2.保证消防时的稳压供水。

在阴雨天气或太阳能量不足的条件下，尤其夜晚时，当太阳能热水箱用水量增大后，温度会有大的降低，达不到住户生活热水设定温度时，此时太阳能控制器启动辅助能源系统对太阳能热水箱加热，达到设定温度停止以满足要求。这样对于专利设计的消防水箱及设备的防冻系统没有影响。春夏秋季节关闭循环管路上的手动控制阀16门。

本技术电磁阀采用ZSCF型消防电磁阀，通径DN15-DN50六个尺寸。工作电压：DC24V.结构形式采用直动式。

详细布置见图2。虚线框内为消防泵房的设备和管线。通过穿隔墙的两根循环管道和太阳能热水机房热水箱相接。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：包括太阳能热水系统和消防系统，所述太阳能热水系统包括储热水箱，所述消防系统包括屋顶消防水箱；所述储热水箱内设置有换热管路，所述换热管路的进水口和出水口均通过连通水管连通到所述屋顶消防水箱内，所述连通水管上设置有循环水泵和温控电磁阀；

还包括消防水箱间控制柜，所述屋顶消防水箱内设置有消防水箱水温探测器，所述循环水泵的控制开关、所述温控电磁阀和所述消防水箱水温探测器均连接到所述消防水箱间控制柜。

2.根据权利要求1所述的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：所述连通水管上还设置有火灾强制关闭电磁阀，所述火灾强制关闭电磁阀与所述温控电磁阀串联，并且所述火灾强制关闭电磁阀也连接到所述消防水箱间控制柜。

3.根据权利要求1所述的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：所述连通水管上还设置有手动控制阀，所述手动控制阀也与所述温控电磁阀串联。

4.根据权利要求1所述的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：所述循环水泵由两个并联的水泵构成。

5.根据权利要求4所述的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：所述循环水泵为消防稳压装置配备的稳压泵。

6.根据权利要求1所述的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：所述换热管路在所述屋顶消防水箱内的进水口上设置有T型三通接头，并伸入所述屋顶消防水箱的中间，所述T型三通接头上的两个进水口对准不同的进水方向。

7.根据权利要求1所述的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：所述太阳能热水系统为集中式太阳能热水系统。

8.根据权利要求7所述的利用太阳能热水系统为消防水箱间防冻保温的系统，其特征在于：所述储热水箱内设置有电辅助加热设备。

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