專利名稱：一種新型采暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地源熱泵和太陽能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種新型采暖系統(tǒng)，是以土壤為熱源的地下埋管換熱器地源熱泵和以太陽能為輔助熱源的采暖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前全球性的能源危機(jī)和環(huán)境問題日見加劇，如何節(jié)能和開發(fā)利用新能源已是全世界的共同課題.地源熱泵和太陽能這兩種新能源各有其特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，這一點(diǎn)已經(jīng)被很多人所認(rèn)識(shí)。從國內(nèi)外總體上看，這一問題還處于研究探索階段。報(bào)刊及網(wǎng)絡(luò)也屢有這方面應(yīng)用實(shí)例的報(bào)道，但均為兩項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)成果的簡單疊加，并未做深入開發(fā)創(chuàng)新。我國幅員遼闊，各地自然條件和資源條件并不能用南方、北方兩個(gè)概念表述清楚。 根據(jù)各地的氣候條件、水文地質(zhì)條件、太陽能資源狀況，因地制宜地開發(fā)出地源熱泵+太陽能綜合利用系統(tǒng)，還有許多研究性工作要做，前景十分廣闊。我國西北地區(qū)氣候的共同特點(diǎn)是干旱少雨、地下水極度匱乏、冬季嚴(yán)寒夏季涼爽、海拔較高、空氣通透性好、太陽總輻射量較高。這些地區(qū)夏季無需安裝冷風(fēng)空調(diào)，主要矛盾是解決冬季采暖和生活熱水問題。如何更好的利用太陽能作為輔助熱源，發(fā)展土壤地源熱泵系統(tǒng)解決冬季采暖和生活熱水問題，目前還沒有成熟的技術(shù)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型采暖系統(tǒng)，以解決利用太陽能作為輔助熱源，發(fā)展土壤地源熱泵系統(tǒng)解決冬季采暖和生活熱水問題，具體的說是一種地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)+太陽能熱水系統(tǒng)+地板低溫輻射采暖系統(tǒng)；是針對(duì)那些夏季無需安裝冷風(fēng)空調(diào)地區(qū)， 主要矛盾是解決冬季采暖和生活熱水問題而提出的解決方案。本發(fā)明的特點(diǎn)是利用高置水箱將地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、 地板低溫輻射采暖系統(tǒng)組合成一個(gè)運(yùn)行整體，形成一種新型采暖系統(tǒng)，其節(jié)能效果十分顯
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者O本發(fā)明的技術(shù)方案包括監(jiān)測控制系統(tǒng)，還由地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)、高置水箱、熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)、熱水回灌系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)共八個(gè)部分構(gòu)成。監(jiān)測控制系統(tǒng)由各系統(tǒng)的一次儀表、二次儀表和PLC系統(tǒng)連接構(gòu)成。本發(fā)明監(jiān)測控制系統(tǒng)采用現(xiàn)有技術(shù)裝配而成.地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)I由地埋管換熱器、循環(huán)泵A、熱泵機(jī)組、循環(huán)泵B、開口 A、閥門A、閥門B、閥門C、閥門D、閥門E通過管線連接組成；太陽能熱水系統(tǒng)由太陽能集熱器、循環(huán)泵C、電磁閥V、開口 H依次通過管線連接高置水箱，由電磁閥V通過管線與開口 K連接高置水箱，由太陽能集熱器頂端與開口 K通過管線連接高置水箱。
地板低溫輻射采暖系統(tǒng)熱水管線經(jīng)高置水箱的開口 B、閥門E、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)依次通過管線連接；低溫回水管線經(jīng)閥門C、熱泵機(jī)組、閥門D、循環(huán)泵B、高置水箱的開口 A依次通過管線連接；低溫回水管線另一條連接線路是經(jīng)閥門F、循環(huán)泵B、高置水箱的開口依次通過管線連接。高置水箱由水箱本體、本體連接的大氣連通管及本體上設(shè)有的開口 A、開口 B、開口 C、開口 D、開口 E、開口 F、開口 G、開口 H、開口 J、開口 K、水位計(jì)、溫控裝置組成。高置水箱置于建筑物頂層室內(nèi)，開口 D與閥門K連接、開口 A與循環(huán)泵B出水口連接、開口 B與閥門E連接、開口 C與閥門J連接、開口 E與閥門L連接、開口 F、開口 G分別與板式換熱器B進(jìn)出口連接、開口 H與電磁閥A連接、開口 J與太陽能集熱器頂端連接、開口 K與電磁閥B連接。熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)由水箱開口 C、閥門J、板式換熱器A、循環(huán)泵D、閥門K、開口 D依次通過管線連接；閥門G、閥門H分別與板式換熱器A連接，閥門H還與閥門K連接，閥門K 還與地埋管換熱器，閥門G還與循環(huán)泵A連接，循環(huán)泵A與地埋管換熱器連接。熱水回灌系統(tǒng)由水箱開口 E、閥門L、回灌分路依次連接組成。生活熱水系統(tǒng)的水箱開口 F、開口 G分別與板式換熱器B進(jìn)出口連接，閥門M、閥門 N分別與生活熱水系統(tǒng)的用戶連通。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用兩種熱源，更充分的使用自然界的熱能資源；高置水箱置于建筑物頂層室內(nèi)以利保溫，它匯集熱泵機(jī)組出口熱水和太陽能熱水，起蓄熱作用，使系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。水箱熱水自流供整個(gè)地板輻射采暖系統(tǒng)，節(jié)約大量電能；熱水通過板式換熱器和U 型地埋管換熱器向地下輸送、儲(chǔ)存熱能，無需啟動(dòng)熱泵機(jī)組；熱水通過板式換熱器，熱交換產(chǎn)生的潔凈熱水供生活使用；夏季熱水自流直接給地下土層補(bǔ)水、蓄熱，無需消耗動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)地下蓄熱功能，增加深層土壤蓄熱量，又可以提高其濕度，從而改善土壤導(dǎo)熱率和熱擴(kuò)散率。


圖1為本發(fā)明的示意圖
具體實(shí)施例方式圖中1、地埋管換熱器，2、循環(huán)泵A，3、熱泵機(jī)組，4、循環(huán)泵B，5、水箱，6、太陽能集熱器，7、循環(huán)泵C，8、大氣連通管，9、板式換熱器A，10、循環(huán)泵D，11、回灌分路，12、板式換熱器B ；VI、閥門A，V2、閥門B，V3、閥門C，V4、閥門D，V5、閥門E，V6、閥門F，V7、閥門G， V8、閥門H，V9、電磁閥A，V10、電磁閥B, VII、閥門J，V12、閥門K，V13、閥門L，V14、閥門M， V15、閥門N ；D1、開口 A，D2、開口 B，D3、開口 C，D4、開口 D，D5、開口 E，D6、開口 F，D7、開口 G，D8、 開口 H，D9、開口 J，D10、開口 K ；I、地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)，II、太陽能熱水系統(tǒng)，III、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)，IV、高置水箱，V、監(jiān)測控制系統(tǒng)，VI、熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)，VII、熱水回灌系統(tǒng)，VIII、生活熱水系統(tǒng)。
從圖1中可知，本發(fā)明包括監(jiān)測控制系統(tǒng)V，還由地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)I、太陽能熱水系統(tǒng)II、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)III、高置水箱IV、監(jiān)測控制系統(tǒng)V、熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)VI、熱水回灌系統(tǒng)VII和生活熱水系統(tǒng)VIII共八個(gè)部分構(gòu)成。監(jiān)測控制系統(tǒng)V由I-IV及VI-VIII各系統(tǒng)的一次儀表、二次儀表和PLC系統(tǒng)連接構(gòu)成，本發(fā)明監(jiān)測控制系統(tǒng)采用現(xiàn)有技術(shù)裝配。地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)I由地埋管換熱器1、循環(huán)泵A 2、熱泵機(jī)組3、循環(huán)泵 B 4、開口 A D1、閥門A VI、閥門B V2、閥門C V3、閥門D V4、閥門E V5通過管線連接組成；太陽能熱水系統(tǒng)II由太陽能集熱器6、循環(huán)泵C 7、電磁閥V9、開口 H D8依次通過管線連接水箱5，由電磁閥VlO通過管線與開口 K DlO連接水箱5，由太陽能集熱器6頂端經(jīng)管線與開口 K DlO連接水箱5。地板低溫輻射采暖系統(tǒng)III熱水管線經(jīng)水箱5的開口 B D2、閥門E V5、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)依次通過管線連接；低溫回水管線經(jīng)閥門C V3、熱泵機(jī)組3、閥門D V4、循環(huán)泵B 4、水箱5的開口 A Dl依次通過管線連接；低溫回水管線另一條連接線路是經(jīng)閥門F V6、循環(huán)泵B 4、水箱5的開口 A Dl依次通過管線連接。高置水箱IV由水箱5本體、本體上連接的大氣連通管8及本體上設(shè)有的開口 A D1、開口 B D2、開口 C D3、開口 D D4、開口 E D5、開口 F D6、開口 G D7、開口 H D8、開口 J D9、 開口 K D10、水位計(jì)、溫控裝置組成。高置水箱IV置于建筑物頂層室內(nèi)，開口 D D4與閥門K V12連接、開口 A Dl與循環(huán)泵B 4出水口連接、開口 B D2與閥門E V5連接、開口 C D3與閥門J Vll連接、開口 E D5 與閥門L V13連接、開口 F D6、開口 G D7分別與板式換熱器B 12進(jìn)出口連接、開口 H D8與電磁閥A V9連接、開口 J D9與太陽能集熱器6頂端連接、開口 K DlO與電磁閥B VlO連接。熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)VI由水箱(5)開口 C D3、閥門J VII、板式換熱器A9、循環(huán)泵D 10、閥門K V12、開口 D D4依次通過管線連接；閥門G V7、閥門H V8分別與板式換熱器A9 連接，閥門H V8還與閥門K V12連接，閥門K V12還與地埋管換熱器1，閥門G V7還與循環(huán)泵A 2連接，循環(huán)泵A 2與地埋管換熱器1連接。熱水回灌系統(tǒng)VII由水箱( 開口 E D5、 閥門L V13、回灌分路11依次連接組成。生活熱水系統(tǒng)VIII水箱5的開口 F D6、開口 G D7分別與板式換熱器B 12進(jìn)出口連接，閥門M V14、閥門N V15分別與生活熱水系統(tǒng)的用戶連通。當(dāng)?shù)芈窆軗Q熱器地源熱泵系統(tǒng)I運(yùn)行時(shí)，打開閥門A VI、閥門B V2、閥門C V3、閥門D V4、閥門E V5，關(guān)閉閥門F V6、閥門G V7、閥門H V8，啟動(dòng)循環(huán)泵A 2、熱泵機(jī)組3、循環(huán)泵B 4。地埋管換熱器1中的低位能熱水經(jīng)熱泵機(jī)組3提高成高位能熱水后，經(jīng)開口 A Dl 進(jìn)入水箱5。水箱中的熱水經(jīng)開口 B D2、閥門EV5自流進(jìn)人地板低溫輻射采暖系統(tǒng)III，低溫回水經(jīng)閥門C V3回流熱泵機(jī)組3，后經(jīng)閥門D V4、循環(huán)泵B 4、開口 A Dl返回水箱，形成正常循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)太陽能熱水系統(tǒng)I I運(yùn)行時(shí)，太陽能集熱器6采用強(qiáng)制循環(huán)方式。當(dāng)太陽能集熱器6內(nèi)水溫高于水箱5內(nèi)水溫設(shè)定上限時(shí)，通過監(jiān)測控制系統(tǒng)V控制循環(huán)泵C 7運(yùn)行及電磁閥A V9 ；電磁閥A V9自動(dòng)打開，循環(huán)泵7自動(dòng)運(yùn)行，熱水自開口 H D8進(jìn)入水箱5中。 當(dāng)太陽能集熱器6內(nèi)水溫低于水箱內(nèi)水溫設(shè)定下限時(shí)，監(jiān)測控制系統(tǒng)V控制循環(huán)泵C 7停止運(yùn)行，電磁閥A V9關(guān)閉，太陽能集熱器6處于悶曬狀態(tài)。當(dāng)太陽能集熱器6檢修或防凍排空時(shí)，打開電磁閥B V10，積水自開口 K DlO流入水箱5中。太陽能集熱器6頂端經(jīng)管線與水箱開口 K DlO連接水箱，形成自然循環(huán)。當(dāng)?shù)匕宓蜏剌椛洳膳到y(tǒng)III運(yùn)行時(shí)，水箱5中熱水經(jīng)開口 B D2和閥門E V5，自流進(jìn)入地板低溫輻射采暖系統(tǒng)。低溫回水經(jīng)閥門C V3回流熱泵機(jī)組3，進(jìn)行熱交換后經(jīng)閥門D V4、循環(huán)泵B 4、開口 A Dl返回水箱，形成正常循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)匕宓蜏剌椛洳膳到y(tǒng)III低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，監(jiān)測控制系統(tǒng)V停止熱泵機(jī)組3運(yùn)行，關(guān)閉閥門C V3、閥門D V4，打開閥門F V6，啟動(dòng)循環(huán)泵B 4，低溫回水經(jīng)閥門F V6、循環(huán)泵B 4、開口 A Dl返回水箱，形成循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了僅用循環(huán)水箱5中的熱水保持室內(nèi)溫度。同時(shí)，太陽能熱水系統(tǒng)II亦可投入運(yùn)行。這種運(yùn)行方式節(jié)能效果顯著。在本發(fā)明的新型采暖系統(tǒng)中，配置地板低溫輻射采暖系統(tǒng)是最佳選擇。因?yàn)?，其循環(huán)水溫為40 50°C，正是地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)I和太陽能熱水系統(tǒng)II的最佳工作溫度范圍。高置水箱IV運(yùn)行時(shí)，將熱泵機(jī)組熱水和太陽能熱水匯集在一起，水箱熱水自流供各系統(tǒng)用水。在現(xiàn)有的地源熱泵與太陽能熱水聯(lián)合采暖系統(tǒng)中，兩路熱水都是以并聯(lián)或串聯(lián)方式運(yùn)行。在本復(fù)合采暖系統(tǒng)中設(shè)置了高置水箱IV。其基本特征是該水箱將熱泵機(jī)組熱水和太陽能熱水匯集在一起，水箱熱水自流供各系統(tǒng)用水；該水箱放置于建筑物頂層室內(nèi)，高于一切采暖設(shè)施，保證自流方式給各系統(tǒng)供水的壓力，方便采取保溫措施。其優(yōu)點(diǎn)是起蓄熱作用；使采暖系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)；使各系統(tǒng)運(yùn)行電能消耗都大幅度降低，節(jié)能效果顯著；簡化了監(jiān)測控制系統(tǒng)。熱泵機(jī)組3的出口循環(huán)泵4直接向高置水箱IV內(nèi)供熱水，水箱熱水以自流方式給采暖系統(tǒng)供水，與傳統(tǒng)的循環(huán)泵直接推動(dòng)整個(gè)采暖系統(tǒng)的水循環(huán)方案相比，將大幅度降低電能消耗。當(dāng)熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)VI運(yùn)行時(shí)，在夏季，太陽能熱水系統(tǒng)II所產(chǎn)生的多余熱水存入水箱5內(nèi)，熱水經(jīng)開口 C D3和閥門J Vll自流進(jìn)入板式換熱器9，熱交換后的低溫回水經(jīng)閥門K V12，用循環(huán)泵D 10加壓，經(jīng)開口 D D4入水箱5。同時(shí)，關(guān)閉閥門A VI、閥門B V2, 啟動(dòng)循環(huán)泵2，打開閥門G V7、閥門H V8,地埋管換熱器1中的低溫水進(jìn)入板式換熱器9，熱交換后的熱水返回，進(jìn)入地埋管換熱器1，實(shí)現(xiàn)地下蓄熱功能。本蓄熱方式只需啟動(dòng)二臺(tái)小功率循環(huán)泵，與啟動(dòng)大功率熱泵機(jī)組制冷的同時(shí)向地下蓄熱相比，其裝機(jī)容量相差數(shù)倍至數(shù)十倍，節(jié)能效果十分顯著。對(duì)傳統(tǒng)的一般地源熱泵系統(tǒng)而言，冬季從深層土壤中取熱采暖，夏季空調(diào)制冷的同時(shí)向深層土壤蓄熱，基本遵循了保持深層土壤熱平衡這一設(shè)計(jì)原則。對(duì)本新型采暖系統(tǒng)而言，由于無空調(diào)制冷系統(tǒng)，因此向地下土壤蓄熱顯得尤其重要。當(dāng)熱水回灌系統(tǒng)VII運(yùn)行時(shí)，打開回灌總管閥門L V13和回灌分路11的各個(gè)閥門，水箱5中的熱水經(jīng)開口 E D5、閥門L V13、回灌分路11的各個(gè)閥門進(jìn)入回灌分路11，即可完成對(duì)每一口井的自流熱水回灌。由于新型采暖系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行，必然導(dǎo)致深層土壤溫度降低且被干燥。夏季將太陽能熱水適量的回灌，既可以增加深層土壤蓄熱量，又可以提高其濕度，從而改善土壤導(dǎo)熱率和熱擴(kuò)散率。 當(dāng)生活熱水系統(tǒng)VIII運(yùn)行時(shí)，水箱熱水經(jīng)開口 F D6進(jìn)入板式換熱器B 12熱交換后，經(jīng)開口 G，D7返回水箱；自來水經(jīng)閥門M V15進(jìn)入板式換熱器B 12中，換熱后的熱水經(jīng)閥門MV14進(jìn)入生活熱水系統(tǒng)VIII，供應(yīng)各種生活熱水。
權(quán)利要求
1. 一種新型采暖系統(tǒng)，包括監(jiān)測控制系統(tǒng)(V)，其特征是還由地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)(I)、太陽能熱水系統(tǒng)(II)、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)(III)、高置水箱(IV)、熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)(VI)、熱水回灌系統(tǒng)(VII)和生活熱水系統(tǒng)(VIII)共八個(gè)部分構(gòu)成；地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)(I)由地埋管換熱器(1)、循環(huán)泵AO)、熱泵機(jī)組C3)、循環(huán)泵B 、開口 A (Dl)、閥門A (Vl)、閥門B (V2)、閥門C (V3)、閥門D (V4)、閥門E (V5)通過管線連接組成；太陽能熱水系統(tǒng)(II)由太陽能集熱器(6)、循環(huán)泵C(7)、電磁閥V(9)、開口 H(DS)依次通過管線連接高置水箱(IV)，由電磁閥V (10)通過管線與開口 K(DlO)連接高置水箱(IV)， 由太陽能集熱器(6)頂端與開口 K(DlO)通過管線連接高置水箱(IV)；地板低溫輻射采暖系統(tǒng)(III)熱水管線經(jīng)高置水箱(IV)的開口 B(D2)、閥門E(V5)、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)依次通過管線連接；低溫回水管線經(jīng)閥門C(V3)、熱泵機(jī)組(3)、閥門 0作4)、循環(huán)泵^4)、高置水箱(IV)的開口 A(Dl)依次通過管線連接；低溫回水管線另一條連接線路是經(jīng)閥門F(V6)、循環(huán)泵B(4)、高置水箱IV的開口 A(Dl)依次通過管線連接；高置水箱IV由水箱本體( 、本體連接的大氣連通管(8)及本體上設(shè)有的開口 A(Dl)、 開口 B(D2)、開口 C(D3)、開口 D(D4)、開口 E(D5)、開口 F(D6)、開口 G(D7)、開口 H(D8)、開口 J(D9)、開口 K(DlO)、水位計(jì)、溫控裝置組成；高置水箱(IV)置于建筑物頂層室內(nèi)，開口 D(D4)與閥門K(V12)連接、開口 A(Dl)與循環(huán)泵B(4)出水口連接、開口 B(D2)與閥門E(V5)連接、開口 C(D3)與閥門J(Vll)連接、開口 E(D5)與閥門L(V13)連接、開口 F(D6)、開口 G(D7)分別與板式換熱器B(12)進(jìn)出口連接、 開口 H(DS)與電磁閥A(V9)連接、開口 J(D9)與太陽能集熱器(6)頂端連接、開口 K(DlO) 與電磁閥B(VlO)連接；熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)(VI)由水箱(5)開口 C(D3)、閥門J(Vll)、板式換熱器A(9、循環(huán)泵 D(IO)、閥門K(V12)、開口 D(D4)依次通過管線連接；閥門G(V7)、閥門H(VS)分別與板式換熱器A(9)連接，閥門H(V8)還與閥門K(V12)連接，閥門K(V12)還與地埋管換熱器(1)，閥門G(V7)還與循環(huán)泵A(2)連接，循環(huán)泵A(2)與地埋管換熱器(1)連接；熱水回灌系統(tǒng)VII由水箱(5)開口 E(D5)、閥門L(V13)、回灌分路(11)依次連接組成； 生活熱水系統(tǒng)(VIII)的水箱(5)開口 F(D6)、開口 G(D7)分別與板式換熱器B(12)進(jìn)出口連接，閥門M(V14)、閥門N(V15)分別與生活熱水系統(tǒng)的用戶連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及地源熱泵和太陽能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種新型采暖系統(tǒng)，是一種地下埋管換熱器地源熱泵和以太陽能為輔助熱源的采暖系統(tǒng)。目前，地源熱泵和太陽能輔助熱源的綜合利用尚未深入開發(fā)利用，仍處于研究探索階段。本發(fā)明僅針對(duì)夏季無需安裝冷風(fēng)空調(diào)，主要解決僅需冬季采暖和生活熱水地區(qū)的問題，采用以高置水箱將地埋管換熱器地源熱泵系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、地板低溫輻射采暖系統(tǒng)、熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)、熱水回灌系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)連接成一個(gè)運(yùn)行整體，形成新型采暖系統(tǒng)。本系統(tǒng)中熱水自流進(jìn)采暖系統(tǒng)、熱水回灌系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)，無需動(dòng)力；熱能地下儲(chǔ)存系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)僅用小功耗的循環(huán)泵，節(jié)能效果十分顯著，且系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。
文檔編號(hào)F24J2/04GK102287862SQ20111019244
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者趙曉雯 申請(qǐng)人:北京圣兆科技開發(fā)有限公司