可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，它不僅解決了太陽能與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行過程中太陽能利用的間斷性及不可靠性，也一定程度上使地源熱泵的運(yùn)行時(shí)間減少到最低，此系統(tǒng)運(yùn)行既滿足用戶使用熱水的要求，又不造成不必要的電能浪費(fèi)。該系統(tǒng)最大限度地利用太陽能產(chǎn)生熱水，當(dāng)太陽能熱水系統(tǒng)不足以滿足用戶的熱水需求時(shí)，通過自動控制開啟地源熱泵系統(tǒng)，從而極大地節(jié)省了地源熱泵系統(tǒng)長期工作的運(yùn)行成本，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益；此系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到了最低限度地消耗常規(guī)能源，最大限度地利用綠色、生態(tài)能源的目的。
【專利說明】可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及可再生能源領(lǐng)域，尤其是一種可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一種清潔、可再生的能源，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。由于太陽能熱水系統(tǒng)在運(yùn)行中受天氣的影響很大，其獨(dú)立應(yīng)用存在間歇性、不穩(wěn)定性和地區(qū)差異性。它自身也存在難以克服的供需矛盾，當(dāng)它制熱水量大的時(shí)候(夏季)，熱水需求量最少；當(dāng)它制熱水量小的時(shí)候(冬季)，熱水需求量又最多。我國大部分地區(qū)處在太陽北回歸線以北地區(qū)，在冬季太陽能熱水器的制熱溫度和水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足成倍增長的熱水需求，為解決這一矛盾，目前使用最普遍的是儲熱水箱內(nèi)部設(shè)電加熱裝置，但直接用電加熱是成本相對較高，且能源利用率低的一種方式。
[0003]地源熱泵是利用地球表面淺層的地?zé)豳Y源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供熱供冷系統(tǒng)。它不受地域、資源等限制，真正是大而廣，無處不在，但是熱泵機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行容易導(dǎo)致地溫不平衡，并且打井所需占地面積比較大，因此地源熱泵在一定層面上還需要其他能源做補(bǔ)充。
[0004]將太陽能與地源熱泵相結(jié)合應(yīng)用于供熱水系統(tǒng)，是較為理想的能源組合方式，但國內(nèi)這一聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)的運(yùn)用還不太成熟?，F(xiàn)有的太陽能與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)，主要是以太陽能輔助地源熱泵，但地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)大于太陽能制熱水系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，現(xiàn)有的系統(tǒng)運(yùn)行沒能很好的分配太陽能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，導(dǎo)致太陽能充足時(shí)不能最大限度的得到利用；另一方面，地源熱泵系統(tǒng)長期運(yùn)行不但消耗大量電能(相比太陽能制熱水系統(tǒng))，而且也容易導(dǎo)致地溫的不平衡。
[0005]因此，如何設(shè)計(jì)一種可自動控制的地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，使其最大限度地利用太陽能，從而減少整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本，就成為本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)自動控制的雙水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，它可以克服現(xiàn)有的技術(shù)中的缺點(diǎn)，解決太陽能與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行過程中太陽能利用的間斷性和不可靠性。該系統(tǒng)的主要功能在于:一是最大限度地利用太陽能產(chǎn)生熱水，當(dāng)太陽能熱水系統(tǒng)不能滿足用戶要求時(shí)，通過自動控制系統(tǒng)開啟地源熱泵系統(tǒng)，從而極大地節(jié)省地源熱泵長期工作的運(yùn)行成本，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益；二是兩個(gè)儲熱水箱可交替的提供用戶所需的熱水，當(dāng)熱水的需求量過大時(shí)，兩個(gè)儲熱水箱均可實(shí)現(xiàn)供熱水的需求，從而避免了單獨(dú)大熱水箱熱水循環(huán)溫升過慢、供水不足的問題。此系統(tǒng)達(dá)到了最低限度地消耗常規(guī)能源，最大限度地利用綠色、生態(tài)能源的目的。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、太陽能儲熱水箱、地埋管換熱器、熱泵機(jī)組、地源熱泵儲熱水箱、板式換熱器，
[0008]所述的太陽能儲熱水箱與太陽能集熱器之間通過太陽能集熱器給水管、太陽能集熱器回水管連成回路，并在太陽能集熱器給水管上設(shè)有太陽能集熱循環(huán)泵，在太陽能集熱器回水管上設(shè)有閘閥；
[0009]所述的太陽能集熱器與板式換熱器之間連接有補(bǔ)熱給水管和補(bǔ)熱回水管，在補(bǔ)熱回水管上設(shè)有太陽能側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；
[0010]所述板式換熱器與地埋管換熱器之間連接有地下水補(bǔ)熱供水管和地下水補(bǔ)熱回水管，在地下水補(bǔ)熱回水管上設(shè)有地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在地下水補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；
[0011]所述的熱泵機(jī)組和地埋管換熱器之間設(shè)有地能供水管和地能回水管，并在地能回水管上設(shè)有地能循環(huán)泵和閘閥，在地能供水管上設(shè)有閘閥；
[0012]所述的地源熱泵儲熱水箱和熱泵機(jī)組之間設(shè)有熱水給水管和熱水回水管，在熱水給水管上設(shè)有熱水循環(huán)泵和電磁閥，在熱水回水管上設(shè)有閘閥；
[0013]所述的太陽能儲熱水箱內(nèi)設(shè)有太陽能側(cè)溫度及水位傳感器，所述的地源熱泵儲熱水箱內(nèi)設(shè)有地源熱泵側(cè)溫度及水位傳感器，所述的太陽能集熱器上設(shè)有太陽輻射傳感器；
[0014]所述的太陽能儲熱水箱上設(shè)有供冷水管和供熱回水管，所述的地源熱泵儲熱水箱上設(shè)有供熱回水管，所述的地源熱泵上設(shè)有供冷水管；
[0015]該系統(tǒng)還設(shè)有熱水供水管和熱水供水泵，太陽能儲熱水箱下部通過太陽能供熱水管與熱水供水管連接，在太陽能供熱水管上設(shè)有閘閥和電磁閥；地源熱泵儲熱水箱通過地?zé)峁┧芘c熱水供水管連接，在地?zé)峁崴苌显O(shè)有電磁閥。
[0016]所述的太陽能儲熱水箱的下部通過一個(gè)出管通過三通分別與太陽能供熱水管、補(bǔ)熱給水管連接。
[0017]所述的地埋管換熱器通過一個(gè)地下水出管分別與地能供水管、地下水補(bǔ)熱供水管連接；所述的地埋管換熱器通過一個(gè)地下水回管分別與地能回水管、地下水補(bǔ)熱回水管連接。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果
[0019]所述的系統(tǒng)不僅能滿足各時(shí)間段的用水要求，而且最大限度地利用了太陽能熱水系統(tǒng)，從而減少了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本，本實(shí)用新型的實(shí)施極大地方便了人們的生活，此系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到了最低消耗常規(guī)能源，最大限度地利用綠色可再生能源的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為可實(shí)現(xiàn)自動控制的雙水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)的原理圖；
[0021]圖1中1、太陽能儲熱水箱，2、地源熱泵儲熱水箱，3、熱泵機(jī)組，4、板式換熱器，5、太陽能集熱器，6、地埋管換熱器，7、熱水循環(huán)泵，8、熱水供水泵，9、太陽能補(bǔ)熱循環(huán)泵，10、太陽能集熱循環(huán)泵，11、地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵，12、地能循環(huán)泵，13、太陽能側(cè)溫度及水位傳感器，14、地源熱泵側(cè)溫度及水位傳感器，15、太陽輻射傳感器。
[0022]SV1、SV2、SV3、SV4、SV5、SV6、SV7 為電磁閥;Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7 為閘閥。
[0023]LJ一地下水補(bǔ)熱供水管；LH—地下水補(bǔ)熱回水管；RJ—熱水供水管；RH—熱水回水管；TJ一太陽能集熱器給水管；TH—太陽能集熱器回水管；DJ—地能供水管；DH—地能回水管，BJ—補(bǔ)熱給水管；BH—補(bǔ)熱回水管；XJ-熱水給水管；XH-熱水回水管；DXJ-地下出水管；DXH-地下回收管、TRJ-太陽能供熱水管、DRJ-地?zé)峁┧?br> 【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例:參見圖1，圖中一種可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、太陽能儲熱水箱、地埋管換熱器、熱泵機(jī)組、地源熱泵儲熱水箱、板式換熱器，所述的太陽能儲熱水箱與太陽能集熱器之間通過太陽能集熱器給水管、太陽能集熱器回水管連成回路，并在太陽能集熱器給水管上設(shè)有太陽能集熱循環(huán)泵，在太陽能集熱器回水管上設(shè)有閘閥；所述的太陽能集熱器與板式換熱器之間連接有補(bǔ)熱給水管和補(bǔ)熱回水管，在補(bǔ)熱回水管上設(shè)有太陽能側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；所述板式換熱器與地埋管換熱器之間連接有地下水補(bǔ)熱供水管和地下水補(bǔ)熱回水管，在地下水補(bǔ)熱回水管上設(shè)有地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在地下水補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；所述的熱泵機(jī)組和地埋管換熱器之間設(shè)有地能供水管和地能回水管，并在地能回水管上設(shè)有地能循環(huán)泵和閘閥，在地能供水管上設(shè)有閘閥；所述的地源熱泵儲熱水箱和熱泵機(jī)組之間設(shè)有熱水給水管和熱水回水管，在熱水給水管上設(shè)有熱水循環(huán)泵和電磁閥，在熱水回水管上設(shè)有閘閥；所述的太陽能儲熱水箱內(nèi)設(shè)有太陽能側(cè)溫度及水位傳感器，所述的地源熱泵儲熱水箱內(nèi)設(shè)有地源熱泵側(cè)溫度及水位傳感器，所述的太陽能集熱器上設(shè)有太陽輻射傳感器；所述的太陽能儲熱水箱上設(shè)有供冷水管和供熱回水管，所述的地源熱泵儲熱水箱上設(shè)有供熱回水管，所述的地源熱泵上設(shè)有供冷水管；該系統(tǒng)還設(shè)有熱水供水管和熱水供水泵，太陽能儲熱水箱下部通過太陽能供熱水管與熱水供水管連接，在太陽能供熱水管上設(shè)有閘閥和電磁閥；地源熱泵儲熱水箱通過地?zé)峁┧芘c熱水供水管連接，在地?zé)峁崴苌显O(shè)有電磁閥。所述的太陽能儲熱水箱的下部通過一個(gè)出管通過三通分別與太陽能供熱水管、補(bǔ)熱給水管連接。所述的地埋管換熱器通過一個(gè)地下水出管分別與地能供水管、地下水補(bǔ)熱供水管連接；所述的地埋管換熱器通過一個(gè)地下水回管分別與地能回水管、地下水補(bǔ)熱回水管連接。
[0025]本實(shí)用新型的實(shí)施例優(yōu)先考慮使用太陽能熱水系統(tǒng)，當(dāng)儲熱水箱I內(nèi)的溫度和水位不滿足用戶的使用要求時(shí)，溫度及水位傳感器13把信號傳給太陽輻射傳感器15，若太陽輻射達(dá)到制熱水的設(shè)定值時(shí)，太陽輻射傳感器15把信號傳送給控制系統(tǒng)，啟動太陽能熱水系統(tǒng)，而熱泵機(jī)組3停止運(yùn)行，此時(shí)，電磁閥SV1、SV2、SV3、SV4關(guān)閉，電磁閥SV5、SV6開啟，閘閥Z5開啟，熱水供水泵把熱水供到用戶，從而實(shí)現(xiàn)太陽能制熱水系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0026]所述的太陽能儲熱水箱I中的水位較低時(shí)，電磁閥SV7開啟補(bǔ)水，太陽能集熱循環(huán)泵10開始啟動，直至太陽能保溫水箱的水位達(dá)到所設(shè)計(jì)的要求。
[0027]若太陽能輻射不能滿足制熱水的要求時(shí)，太陽輻射傳感器15把信號傳給控制系統(tǒng)，則啟動地源熱泵系統(tǒng)開始為用戶提供熱水，此時(shí)，電磁閥SV1、SV3、SV4開啟，SV5、SV6、SV7關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)制熱水的運(yùn)行。
[0028]所述的地源熱泵熱水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的啟停是由儲熱水箱2內(nèi)的溫度及水位傳感器14控制的，當(dāng)儲熱水箱2內(nèi)溫度傳感器14檢測水溫低于設(shè)定值時(shí)，熱泵機(jī)組3停止工作，地能循環(huán)泵12，熱水循環(huán)泵7停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥SVl關(guān)閉。當(dāng)儲熱水箱2液位低于設(shè)定值時(shí)，電磁閥SV2打開，地能循環(huán)泵12開始運(yùn)轉(zhuǎn)，熱泵機(jī)組3開啟；當(dāng)儲水箱2的液位高于設(shè)定值時(shí)，熱泵機(jī)組3停止工作，電磁閥SV2關(guān)閉，地能泵12停止運(yùn)轉(zhuǎn)。[0029]當(dāng)太陽能熱水系統(tǒng)能正常運(yùn)行時(shí)，而用戶的熱水需求量過大，單一的太陽能系統(tǒng)無法滿足用戶需求時(shí)，溫度及水位傳感器13把信號傳給溫度及水位傳感器14，通過溫度及水位傳感器14啟動地源熱泵熱水系統(tǒng)。此時(shí)電磁閥SV1、SV3、SV4、SV5、SV6均開啟，兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)開始工作。
[0030]系統(tǒng)控制工況與土壤補(bǔ)熱工況切換:地源熱泵機(jī)組正常工作時(shí)，關(guān)閉閥門Zl、Z4、Z5、Z7，開啟閥門Z2、Z3。需要向地下水補(bǔ)充熱量時(shí)，關(guān)閉閥門Z2、Z3，開啟閥門Z1、Z4、Z5、Z7，太陽能儲熱水箱I通過板式換熱器4的熱交換將熱量儲存于地下，以此來維持地下土壤的熱平衡。
[0031]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，其描述較為詳細(xì)和具體，但并不能因此理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、太陽能儲熱水箱、地埋管換熱器、熱泵機(jī)組、地源熱泵儲熱水箱、板式換熱器，其特征是: 所述的太陽能儲熱水箱與太陽能集熱器之間通過太陽能集熱器給水管、太陽能集熱器回水管連成回路，并在太陽能集熱器給水管上設(shè)有太陽能集熱循環(huán)泵，在太陽能集熱器回水管上設(shè)有閘閥； 所述的太陽能集熱器與板式換熱器之間連接有補(bǔ)熱給水管和補(bǔ)熱回水管，在補(bǔ)熱回水管上設(shè)有太陽能側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥； 所述板式換熱器與地埋管換熱器之間連接有地下水補(bǔ)熱供水管和地下水補(bǔ)熱回水管，在地下水補(bǔ)熱回水管上設(shè)有地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在地下水補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；所述的熱泵機(jī)組和地埋管換熱器之間設(shè)有地能供水管和地能回水管，并在地能回水管上設(shè)有地能循環(huán)泵和閘閥，在地能供水管上設(shè)有閘閥； 所述的地源熱泵儲熱水箱和熱泵機(jī)組之間設(shè)有熱水給水管和熱水回水管，在熱水給水管上設(shè)有熱水循環(huán)泵和電磁閥，在熱水回水管上設(shè)有閘閥； 所述的太陽能儲熱水箱內(nèi)設(shè)有太陽能側(cè)溫度及水位傳感器，所述的地源熱泵儲熱水箱內(nèi)設(shè)有地源熱泵側(cè)溫度及水位傳感器，所述的太陽能集熱器上設(shè)有太陽輻射傳感器； 所述的太陽能儲熱水箱上設(shè)有供冷水管和供熱回水管，所述的地源熱泵儲熱水箱上設(shè)有供熱回水管，所述的地源熱泵上設(shè)有供冷水管； 該系統(tǒng)還設(shè)有熱水供水管和熱水供水泵，太陽能儲熱水箱下部通過太陽能供熱水管與熱水供水管連接，在太陽能供熱水管上設(shè)有閘閥和電磁閥；地源熱泵儲熱水箱通過地?zé)峁┧芘c熱水供水管連接，在地?zé)峁崴苌显O(shè)有電磁閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，其特征是:所述的太陽能儲熱水箱的下部通過一個(gè)出管通過三通分別與太陽能供熱水管、補(bǔ)熱給水管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可自控的雙熱水箱地源熱泵輔助太陽能制熱水系統(tǒng)，其特征是:所述的地埋管換熱器通過一個(gè)地下水出管分別與地能供水管、地下水補(bǔ)熱供水管連接；所述的地埋管換熱器通過一個(gè)地下水回管分別與地能回水管、地下水補(bǔ)熱回水管連接。
【文檔編號】F24J2/04GK203719148SQ201320840905
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】張國強(qiáng), 劉政軒, 石洋溢, 康書碩, 秦鴻杰, 張虎 申請人:湖南湖大瑞格能源科技有限公司