一種太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括真空管集熱器，真空管集熱器通過集熱循環(huán)管路與換熱水箱的進出水口連接，換熱水箱內(nèi)設有a、b換熱器，a換熱器的端口連接熱水循環(huán)管路。b換熱器的端口通過熱泵循環(huán)管路連接到熱泵的右邊端口，熱泵循環(huán)管路中串聯(lián)地下的U形管、水泵、閥門。熱泵左側(cè)的兩端口經(jīng)采暖循環(huán)管與與冷熱風盤管或輻射地熱盤管、水泵串聯(lián)構成采暖循環(huán)回路。該系統(tǒng)采用了太陽能、熱泵、土壤跨季節(jié)蓄熱、光伏照明等新能源綜合節(jié)能技術。徹底永久性消滅采暖小煤爐對城市空氣污染的影響、對緩解城市能源供需緊張具有重要意義。
【專利說明】一種太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能綜合利用【技術領域】，尤其涉及一種太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前我國北方供熱采暖地區(qū)，供熱采暖耗能占到建筑總能耗的65%以上，能源主要以煤炭之類的化石燃料為主，不僅利用率低，而且污染嚴重。
[0003]近年來我國大部分地區(qū)大氣污染嚴重，為實施生態(tài)北京、綠色環(huán)境，還人們一片藍天是政府和人民的重要而迫切的任務，研發(fā)設計一種太陽能自采暖系統(tǒng)裝置，實現(xiàn)采暖、空調(diào)、熱水三聯(lián)供的可再生能源集成系統(tǒng)太陽房，提供一種適於在學校、賓館、城鎮(zhèn)建筑中大面積推廣應用，實施城郊新農(nóng)村建設低碳用能技術，深度解決城市及周邊地區(qū)大氣污染、能源緊張、居民生活改善等有關民生的重大緊迫問題。
[0004]現(xiàn)有技術所存在的缺點:
[0005]1、現(xiàn)有的單一性太陽能供暖系統(tǒng)結(jié)構簡單，運行可靠，但陽光集熱密度較低，需要較大的太陽能集熱器采光面積，由于天氣的變化需要較大的儲熱水箱，因為供熱周期較短，往往會出現(xiàn)冬季供熱不足，夏季供熱過剩的現(xiàn)象，無法實現(xiàn)季節(jié)性儲能。
[0006]2、當前的太陽能供熱系統(tǒng)雖然也設置有熱泵、電、燃氣輔助供熱、降溫裝置，但是并沒有對其釋放的熱量進行收集利用，因此造成一定程度的浪費，導致整體能源利用率較低；
[0007]3、目前太陽能集熱器獲取太陽輻射能轉(zhuǎn)化熱量，通過管路系統(tǒng)送至室內(nèi)進行采暖；夏季過剩熱量儲存在儲熱水箱內(nèi)；當太陽能集熱器收集的熱量小于供暖負荷時，由儲存的熱量來補充；若儲存的熱量不足時，由備用的輔助熱源提供。較大的集熱器組件和較大的水箱提高了投資成本，占地面積較大。
[0008]4、由于太陽能季節(jié)性不均衡特點，直接利用太陽能采暖受到限制，單純利用地源熱泵會引起地下土壤溫度逐年降低的問題。
[0009]因此，有必要對現(xiàn)有太陽能供熱系統(tǒng)的結(jié)構進行改進，使其是太陽能能夠得到綜合利用。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有太陽能綜合利用方面的缺陷，提供一種將太陽能、熱泵、土壤跨季節(jié)蓄熱、光伏照明等新能源綜合利用的新技術，該技術可將夏季太陽能轉(zhuǎn)換成的熱能儲存到地下的土壤中，冬季再將儲存在土壤中的熱能釋放到室內(nèi)。
[0011]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術方案是提供一種太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括真空管集熱器，真空管集熱器通過集熱循環(huán)管路與換熱水箱的進出水口連接，構成及熱循環(huán)回路；換熱水箱內(nèi)設有a、b換熱器，a換熱器的進水口與冷水管路連接，出水口還與供熱水管路連接，供熱水管路末端與用水器連接；b換熱器上的進出水口通過熱泵循環(huán)管路與熱泵右側(cè)兩端口連接，構成熱泵循環(huán)回路；其中一路通過熱泵系統(tǒng)管路與埋設于地下的U形管、水泵串聯(lián)與熱泵的右側(cè)端口連接；熱泵的左側(cè)兩端口經(jīng)采暖循環(huán)管與冷熱風機盤管或輻射地熱盤管、水泵串聯(lián)構成采暖循環(huán)回路
[0012]為了有效的提高熱泵的使用效率，其中優(yōu)選的技術方案是，所述的熱泵可選用雙源熱泵，所述雙源包括水源和氣源。
[0013]為了更有效地利用太陽能轉(zhuǎn)化成的熱能，優(yōu)選系統(tǒng)用水器設計，所述的用水器包括開水器、凈水器和淋浴器，將所述的開水器與凈水器串聯(lián)連接后再與淋浴器并聯(lián)連接，供熱水管路末端通過管路與并聯(lián)后的管路連接，在淋浴器與冷水管路之間設有冷熱水混合連接管路，在冷熱水混合連接管路上設有水溫調(diào)節(jié)閥；在所述真空管集熱器通往換熱水箱的循環(huán)管路上設有流量調(diào)節(jié)閥。
[0014]為了便于控制熱水的水溫，使其熱水達到審定溫度后再流入開水器內(nèi)，優(yōu)選的技術方案還有，在所述開水器與凈水器之間設有閥門。
[0015]為了便于及時向換熱水箱及其它用水器內(nèi)補充冷水，或為了便于水溫的調(diào)節(jié)，進一步優(yōu)選的技術方案還有，所述冷水管路分別通往換熱水箱、a換熱器的熱水回路、采暖循環(huán)回路。
[0016]為了便于控制冷水的共給，及便于控制水溫的調(diào)節(jié)，進一步優(yōu)選的技術方案還有，在所述每條之路上均設有閥門。
[0017]為了便于有效的貯存由太陽能轉(zhuǎn)換成的熱能，并保證其適時地被釋放出來，優(yōu)選的技術方案還有，所述的U形管有若干根且并聯(lián)連接，若干根U形管被設置在1-100的地下。
[0018]為了便于控制熱泵的制冷或制熱狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，優(yōu)選的技術方案還有，所述熱泵在采暖循環(huán)回路之間設有相互轉(zhuǎn)換的換向閥。
[0019]為了便于隨時控制調(diào)節(jié)每一個制冷或供熱單元的實際溫度，優(yōu)選的技術方案還有，在所述采暖循環(huán)回路的進出口上均設有閥門。
[0020]為了使得太陽的能量得到進一步充分的利用，進一步優(yōu)選的技術方案還有，在所述太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)中還設有太陽能光伏電池，太陽能光伏電池通過逆變器與照明燈和/或換氣扇連接。
[0021]本實用新型的優(yōu)點和有益效果在于，該太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)采用了太陽能、熱泵、土壤跨季節(jié)蓄熱、光伏照明等新能源綜合節(jié)能技術。利用太陽能通過土壤蓄能方式使春夏秋三個非供暖季的太陽能得到收集并儲存，并用于冬季供暖，這對于實現(xiàn)太陽能全年收集利用，徹底永久性消滅采暖小煤爐對城市空氣污染的影響、改善居民生活質(zhì)量、緩解城市能源供需緊張都具有十分重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構示意圖。
[0023]圖中:1-真空管集熱器，2-集熱循環(huán)管路，3-凈水器，4-開水器，5-換熱水箱，6_a換熱器和b換熱器，7-熱泵系統(tǒng)管路，8-熱泵，9、9-1_水泵，1-U形管，11-采暖循環(huán)回路，12-閥門，13-冷熱風機盤管或輻射地熱盤管，14-淋浴器，15-水溫調(diào)節(jié)閥，16-冷水管路，17-供熱水管路，18-流量調(diào)節(jié)閥?！揪唧w實施方式】
[0024]圖1為本實用新型提供的一種太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括真空管集熱器1，真空管集熱器I通過集熱循環(huán)管路2與換熱水箱5的進出水口連接，構成及熱循環(huán)回路。換熱水箱5內(nèi)設有a、b換熱器6，a換熱器6的進水口與冷水管路16連接，出水口與供熱水管路17連接；供熱水管路17末端用水器連接，b換熱器上的進出水口通過熱泵循環(huán)管路7與熱泵8右側(cè)兩端口連接，構成熱泵循環(huán)回路；其中一路通過熱泵系統(tǒng)管路7與埋設于地下的U形管10、水泵9串聯(lián)與熱泵8的右側(cè)端口連接。熱泵8的左側(cè)兩端口經(jīng)采暖循環(huán)管路11與冷熱風機盤管或輻射地熱盤管13、水泵9-1串聯(lián)構成采暖循環(huán)回路。
[0025]在本實用新型中為了有效的提高熱泵的使用效率，其中優(yōu)選的實施適時方案是，所述的熱泵8可選用雙源熱泵，所述的雙源包括水源和氣源。
[0026]在本實用新型中為了更有效地利用太陽能轉(zhuǎn)化成的熱能，讓太陽能能夠為人們的生活提供更多的便利，優(yōu)選的實施方案還有，所述的用水器包括開水器4、凈水器3和淋浴器14，將開水器4與凈水器3串聯(lián)連接后再與淋浴器14并聯(lián)連接，a換熱器6的出水口通過管路與并聯(lián)后的管路連接，在淋浴器14與冷水管路16之間設有水溫調(diào)節(jié)閥15 ;在所述真空管集熱器I通過換熱水箱5的循環(huán)管路上設有流量調(diào)節(jié)閥18。
[0027]在本實用新型中為了便于控制熱水的水溫，使其熱水達到審定溫度后再流入開水器內(nèi)，優(yōu)選的實施方案還有，在所述開水器4與凈水器3之間設有閥門。
[0028]在本實用新型中為了便于控制冷水的共給，及便于控制水溫文的調(diào)節(jié)，進一步優(yōu)選的實施方案還有，在所述每條之路上均設有閥門。
[0029]在本實用新型中為了便于有效的貯存由太陽能轉(zhuǎn)換成的熱能，并保證其適時地被釋放出來，優(yōu)選的實施方案還有，所述的U形管10有若干根且并聯(lián)連接，若干根U形管被設置在1-100的地下。
[0030]為了便于控制熱泵的制冷或制熱狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，優(yōu)選的技術方案還有，所述采暖循環(huán)回路11之間設有相互轉(zhuǎn)換的換向閥。
[0031]在本實用新型中為了便于隨時控制調(diào)節(jié)每一個制冷或供熱單元的實際溫度，優(yōu)選的實施方案還有，在所述制冷或采暖器的采暖循環(huán)管路的進出口上均設有閥門12。
[0032]在本實用新型中為了使得太陽的能量得到進一步充分的利用，進一步優(yōu)選的實施方案還有，在所述太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)中還設有太陽能光伏電池，太陽能光伏電池通過逆變器與照明燈和/或換氣扇連接(圖中未畫)。
[0033]實施例1
[0034]一種具有太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，被安裝在北京大興定福莊小學184平方米教室實施。
[0035]包括:真空管集熱器、換熱水箱(0.5噸)、熱泵，土壤蓄熱循環(huán)系統(tǒng)、地板輻射采暖或冷熱風機空調(diào)系統(tǒng)，新風機換氣和光伏發(fā)電照明系統(tǒng)。
[0036]所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其中真空管集熱器是由一種高效鎖熱環(huán)真空管組成，8平方米一組，采用4組安裝在房屋頂部，采光面積為32平方米。
[0037]所述雙源(水源和空氣源)熱泵采用5P機型，用換向閥實施轉(zhuǎn)換。
[0038]所述土壤蓄熱技術是采用太陽能自采暖設計跨季節(jié)蓄熱方式，在宅基地地面上打6眼100米深豎井，垂直埋管入U型管組成蓄熱循環(huán)系統(tǒng)，南向坡屋面上的32平方米太陽能集熱器與地埋U型管構成跨季節(jié)蓄熱循環(huán)回路。夏季晴天太陽能集熱器收集到的剩余熱能由管路系統(tǒng)傳輸儲存到地下土壤中，冬季聯(lián)通采暖循環(huán)系統(tǒng)，將地下土壤中的熱能輸送到室內(nèi)供采暖，實現(xiàn)了全年集熱，冬季使用的跨季節(jié)儲熱利用，設計理論和實用效果表明，太陽能采暖的保障率逐年遞增，預計第四年基本達到94%。
[0039]為解決初期儲熱過程中，地下土壤含熱量不飽和，滿足不了冬季供熱需求的問題，利用雙源熱泵在取熱供暖過程中對熱源溫度進行提升。利用熱泵技術可將需要的室內(nèi)溫度升降自如，夏季將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到室外地下土壤里，實現(xiàn)室內(nèi)降溫。冬季將室外的熱量轉(zhuǎn)移到室內(nèi)采暖，實現(xiàn)室內(nèi)升溫。
[0040]所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)裝置利用地源熱泵向地下土壤輸送全年太陽能集熱并蓄存，冬季做為建筑采暖熱源使用。夏季熱泵制冷同時也向土壤蓄熱。系統(tǒng)還可以全年供應45 °C生活熱水和飲用開水。
[0041]所述新風機換氣系統(tǒng)是在用戶需要的情況下加入該系統(tǒng)，是室內(nèi)空氣達到I小時換氣一次的效果。
[0042]所述光伏發(fā)電照明系統(tǒng)是在用戶需要的情況下實施安裝。
[0043]采用該實用新型每平方米集熱器每年可提供生活熱水21噸以上45°C生活熱水或6噸開水，可供8平米建筑面積采暖。按照100 Hf建筑面積計算，每年共可節(jié)約電能2.15萬Kffh,冬季采暖可節(jié)約標準煤節(jié)約5.73噸，減少二氧化碳排放14.898噸，二氧化硫137.52公斤，氮氧化物(NOX) 40.11公斤。
[0044]本實用新型不限于上述實施方式，本領域技術人員所做出的對上述實施方式任何顯而易見的改進或變更，都不會超出本實用新型的構思和所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括真空管集熱器，真空管集熱器通過集熱循環(huán)管路與換熱水箱的進出水口連接，構成及熱循環(huán)回路；換熱水箱內(nèi)設有a、b換熱器，a換熱器的進水口與冷水管路連接，出水口還與供熱水管路連接，供熱水管路末端與用水器連接；b換熱器上的進出水口通過熱泵循環(huán)管路與熱泵右側(cè)兩端口連接，構成熱泵循環(huán)回路；其中一路通過熱泵系統(tǒng)管路與埋設于地下的U形管、水泵串聯(lián)與熱泵的右側(cè)端口連接；熱泵的左側(cè)兩端口經(jīng)采暖循環(huán)管與冷熱風機盤管或輻射地熱盤管、水泵串聯(lián)構成采暖循環(huán)回路。
2.如權利要求1所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱泵為雙源熱泵，所述雙源包括水源和氣源。
3.如權利要求1所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述的用水器包括開水器、凈水器和淋浴器，將所述的開水器與凈水器串聯(lián)連接后再與淋浴器并聯(lián)連接，供熱水管路末端通過管路與并聯(lián)后的管路連接，在淋浴器與冷水管路之間設有冷熱水混合連接管路，在冷熱水混合連接管路上設有水溫調(diào)節(jié)閥；在所述真空管集熱器通往換熱水箱的循環(huán)管路上設有流量調(diào)節(jié)閥。
4.如權利要求3所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，在所述開水器與凈水器之間設有閥門。
5.如權利要求4所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述冷水管路分別通往換熱水箱、a換熱器的熱水回路、采暖循環(huán)回路。
6.如權利要求5所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，在所述每條之路上均設有閥門。
7.如權利要求1所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述的U形管有若干根且并聯(lián)連接，若干根U形管被設置在100米的地下。
8.如權利要求1所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵在采暖循環(huán)回路之間設有相互轉(zhuǎn)換的換向閥。
9.如權利要求1所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，在所述采暖循環(huán)回路的進出口上均設有閥門。
10.如權利要求1至9中任意一項所述的太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，在所述太陽能熱泵蓄熱采暖系統(tǒng)中還設有太陽能光伏電池，太陽能光伏電池通過逆變器與照明燈和/或換氣扇連接。
【文檔編號】F24D19/10GK203823873SQ201420093673
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權日:2014年3月3日
【發(fā)明者】許新中, 于良, 董珊珊 申請人:北京英豪陽光太陽能工業(yè)有限公司, 北京天普太陽能工業(yè)有限公司