淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)。包括太陽能集熱器、儲熱式換熱器、地埋管、地源熱泵和空調裝置，太陽能集熱器通過熱媒水循環(huán)管路連接至儲熱式換熱器內部的蛇形盤管，在熱媒水循環(huán)管路上設有太陽能熱媒水循環(huán)泵，地埋管通過地源水循環(huán)管路連接至地源熱泵，在地源水循環(huán)管路上設有地源水循環(huán)泵；儲熱式換熱器與地源熱泵兩者的進水口和出水口分別匯聚并通過空調循環(huán)水管路連接至空調裝置內的盤管，在儲熱式換熱器與地源熱泵兩者進水口的匯聚點與空調裝置盤管的出水口之間的空調循環(huán)水管路上或者在儲熱式換熱器與地源熱泵兩者出水口的匯聚點與空調裝置盤管的入水口之間的空調循環(huán)水管路上設有空調水循環(huán)泵。
【專利說明】淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于供熱制冷系統(tǒng)【技術領域】，尤其涉及一種淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]地源熱泵技術是可再生能源應用的主要應用方向之一，即利用淺層地熱能資源進行供熱與空調，具有良好的節(jié)能與環(huán)境效益，但地源熱泵系統(tǒng)存在土壤溫度場的恢復問題，即隨著地源熱泵系統(tǒng)連續(xù)長期的運行，會從地下過多的取熱或過多的散熱，造成地下溫度場的波動，降低機組的COP值，增加系統(tǒng)的能耗。
[0003]太陽能是永不枯竭的清潔能源，量大、資源豐富、綠色環(huán)保，也是可再生能源應用的主要應用方向之一。太陽能的利用由光能轉化成熱能及熱能傳遞、儲存、釋放四個過程組成，光能轉化成熱能的過程是指太陽能照射到集熱器后，通過光的反射作用將光線匯聚到一條直線上，即匯集到集熱管使集熱管升溫至90°C以上，實現(xiàn)連續(xù)供熱是太陽能供熱系統(tǒng)的技術關鍵，也是當前應用的主要技術障礙。由于太陽能隨著時間的變化，照度隨之變化，且陰天、雨雪天及夜間太陽能幾乎無法利用，當太陽能不足以加熱循環(huán)系統(tǒng)中的水時，房間內就無法進行采暖。
[0004]常規(guī)的太陽能采暖系統(tǒng)是利用現(xiàn)有市場上的兩種集熱器(真空管式集熱器和平板式集熱器)，由于以上兩種集熱器沒有利用聚焦原理，若想使管內液體升溫需要很長時間，并且大量的熱隨著集熱器表面散發(fā)到室外冷空氣中，太陽能光熱轉化效果大幅降低，同時，換熱后的熱水直接進入房間內常規(guī)的散熱器進行采暖，當陽光最充足時，房間內散熱器溫度最高，但是，這時房間內所需要的熱量在全天處于最低值，出現(xiàn)房間過熱狀態(tài)，在夜間，太陽能無法使用，散熱器也無法升溫，導致室內溫度降低，無法實現(xiàn)采暖功能，陰天或多云天氣時，由于太陽光強度不足，常規(guī)集熱器使循環(huán)水溫度升高至40°C左右，該水溫進入散熱器也無法使房間達到采暖的效果。
實用新型內容
[0005]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種綜合利用地源熱泵系統(tǒng)和太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)優(yōu)點的淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)，解決現(xiàn)有單一地源熱泵系統(tǒng)供熱制冷負荷不平衡以及造成的土壤溫度場的恢復問題，同時解決現(xiàn)有常規(guī)太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)在陰天、雨雪天氣及夜間無法采暖的問題。
[0006]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)包括太陽能集熱器、儲熱式換熱器、地埋管、地源熱泵和空調裝置，太陽能集熱器通過熱媒水循環(huán)管路連接至儲熱式換熱器內部的蛇形盤管，在熱媒水循環(huán)管路上設有太陽能熱媒水循環(huán)泵，地埋管通過地源水循環(huán)管路連接至地源熱泵，在地源水循環(huán)管路上設有地源水循環(huán)泵；儲熱式換熱器與地源熱泵兩者的進水口和出水口分別匯聚并通過空調循環(huán)水管路連接至空調裝置內的盤管，在儲熱式換熱器與地源熱泵兩者進水口的匯聚點與空調裝置盤管的出水口之間的空調循環(huán)水管路上或者在儲熱式換熱器與地源熱泵兩者出水口的匯聚點與空調裝置盤管的入水口之間的空調循環(huán)水管路上設有空調水循環(huán)泵。
[0007]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型提供了一種結構設計合理的淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)，通過將傳統(tǒng)太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)并聯(lián)連接在空調裝置的盤管上，充分實現(xiàn)了兩個系統(tǒng)的優(yōu)勢互補。與現(xiàn)有技術相比，①本技術方案聯(lián)合太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)，太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)為地源熱泵系統(tǒng)補熱，提高系統(tǒng)水升溫速度，即在開機以前一段時間內，如果太陽能的水溫高于系統(tǒng)水溫，通過控制系統(tǒng)將太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)里的水與系統(tǒng)水充分混合，以提高系統(tǒng)水溫，以減少機組的提溫時間；②維護地下溫度場，熱不平衡的問題是設計土壤源熱泵系統(tǒng)過程中經常遇到的問題，本系統(tǒng)對于只要求采暖或吸熱量大于放熱量的地埋管工程，能較好的解決地下溫度場的熱平衡問題；③太陽能集熱器可以使集熱管內防凍液迅速升溫，且溫度可升高至90°C以上，并且將高溫的熱量通過熱媒水循環(huán)系統(tǒng)傳遞到儲熱式換熱器內部，利用儲熱式換熱器內的水進行熱量儲存，利用白天日照充足時的富裕熱量，使該系統(tǒng)在夜間及陰天、雨雪天氣情況下保障正常供熱。
[0008]優(yōu)選地:所述太陽能集熱器為真空管式集熱器。
[0009]優(yōu)選地:在熱媒水循環(huán)管路上太陽能熱媒水循環(huán)泵的入口側、地源水循環(huán)管路上地源水循環(huán)泵的入口側以及空調循環(huán)水管路上空調水循環(huán)泵的入口側均設有蝶閥和過濾器，在熱媒水循環(huán)管路上太陽能熱媒水循環(huán)泵的出口側、地源水循環(huán)管路上地源水循環(huán)泵的出口側以及空調循環(huán)水管路上空調水循環(huán)泵的出口側均設有蝶閥。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0011]圖中:1、太陽能集熱器；2、集熱管；3、集熱器支座；4、熱媒水循環(huán)管路；5、太陽能熱媒水循環(huán)泵；6、儲熱式換熱器；7、蛇形盤管；8、支座；9、地埋管；10、地源水循環(huán)管路；11、地源水循環(huán)泵；12、地源熱泵；13、空調循環(huán)水管路；14、空調水循環(huán)泵；15、空調裝置。

【具體實施方式】
[0012]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例詳細說明如下:
[0013]請參見圖1，本實用新型包括太陽能集熱器1、儲熱式換熱器6、地埋管9、地源熱泵12和空調裝置15。
[0014]其中，太陽能集熱器I通過熱媒水循環(huán)管路4連接至儲熱式換熱器6內部的蛇形盤管7，在熱媒水循環(huán)管路4上設有太陽能熱媒水循環(huán)泵5 ;地埋管9通過地源水循環(huán)管路10連接至地源熱泵12，在地源水循環(huán)管路10上設有地源水循環(huán)泵11。
[0015]儲熱式換熱器6與地源熱泵12兩者的進水口和出水口分別匯聚并通過空調循環(huán)水管路13連接至空調裝置15內的盤管，在儲熱式換熱器6與地源熱泵12兩者進水口的匯聚點與空調裝置15盤管的出水口之間的空調循環(huán)水管路13上或者在儲熱式換熱器6與地源熱泵12兩者出水口的匯聚點與空調裝置15盤管的入水口之間的空調循環(huán)水管路13上設有空調水循環(huán)泵14。
[0016]上述由太陽能集熱器1、儲熱式換熱器6、熱媒水循環(huán)管路4和太陽能熱媒水循環(huán)泵5構成的太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)和由地埋管9、地源水循環(huán)管路10和地源水循環(huán)泵11構成的地源熱泵系統(tǒng)構成并聯(lián)結構。
[0017]本實施例中，太陽能集熱器I為真空管式集熱器，與其它如平板式集熱器相比具有溫升快、光熱轉化效率高的優(yōu)點。結構上:太陽能集熱器I包括集熱罩，在集熱罩的內壁設有反射膜，在集熱罩的焦點上設有集熱管。集熱管為真空管形式，內部為無縫鋼管，外部為玻璃管，兩管之間為真空狀態(tài)。為了跟蹤太陽的角度使集熱效果最大化，在集熱罩與集熱管的連接處設置軸承，集熱罩可以轉動以調整角度。
[0018]在熱媒水循環(huán)管路4上太陽能熱媒水循環(huán)泵5的入口側、地源水循環(huán)管路10上地源水循環(huán)泵11的入口側以及空調循環(huán)水管路13上空調水循環(huán)泵14的入口側均設有蝶閥和過濾器，對管路的通斷進行控制并對水質進行過濾。在熱媒水循環(huán)管路4上太陽能熱媒水循環(huán)泵5的出口側、地源水循環(huán)管路10上地源水循環(huán)泵11的出口側以及空調循環(huán)水管路13上空調水循環(huán)泵14的出口側均設有蝶閥，對管路的通斷進行控制。
[0019]實際搭建時，可以為本聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)設置控制器，將控制管路通斷的蝶閥設置為帶有電動執(zhí)行器的電控閥門形式，將各蝶閥的電動執(zhí)行器和太陽能熱媒水循環(huán)泵5、地源水循環(huán)泵11以及空調水循環(huán)泵14連接至控制器，根據(jù)預設規(guī)則控制各蝶閥和泵的開啟閉合，實現(xiàn)對供熱制冷工況的控制。
[0020]工作原理:
[0021]地源熱泵系統(tǒng)和太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)要從三個方面著手:一是充分利用太陽能的光熱轉換，采用聚焦真空管式太陽能集熱器I使集熱管內的水溫迅速升高；二是對熱量的存儲，采用儲熱式換熱器6將集熱管內收集的熱量儲存至換熱器殼體內的水中，使存水溫度升高至90°C以上，還可以設置保溫層提升保溫效果；三是太陽能集熱儲熱供熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)的聯(lián)合運行，以較好地解決地下溫度場的熱平衡問題。
[0022]工作過程:
[0023]本聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)利用太陽能集熱器I將太陽光聚焦到集熱管上加熱其內部的熱媒水、進入與集熱管連接的熱媒水循環(huán)管路4，通過太陽能熱媒水循環(huán)泵5的作用將熱媒水輸送至儲熱式換熱器6內部的蛇形盤管7進行換熱，儲熱式換熱器6設置獨立支座8。儲存熱量的水進入空調循環(huán)水管路13。地源熱源水通過地埋管9與土壤進行換熱，將土壤中的熱量取出、進入與地埋管9連接的地源水循環(huán)管路10，通過地源水循環(huán)泵11的作用將熱源水輸送至地源熱泵12內部進行換熱，地源熱泵12出來的空調水進入空調循環(huán)水管路13，與由儲熱式換熱器6出來的熱水一起輸送至空調裝置15的盤管中進行供熱或制冷。
[0024]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的結構作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型的技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于:包括太陽能集熱器(I)、儲熱式換熱器￠)、地埋管(9)、地源熱泵(12)和空調裝置(15)，太陽能集熱器(I)通過熱媒水循環(huán)管路(4)連接至儲熱式換熱器￠)內部的蛇形盤管(7)，在熱媒水循環(huán)管路(4)上設有太陽能熱媒水循環(huán)泵(5)，地埋管(9)通過地源水循環(huán)管路(10)連接至地源熱泵(12)，在地源水循環(huán)管路(10)上設有地源水循環(huán)泵(11);儲熱式換熱器(6)與地源熱泵(12)兩者的進水口和出水口分別匯聚并通過空調循環(huán)水管路(13)連接至空調裝置(15)內的盤管，在儲熱式換熱器出)與地源熱泵(12)兩者進水口的匯聚點與空調裝置(15)盤管的出水口之間的空調循環(huán)水管路(13)上或者在儲熱式換熱器(6)與地源熱泵(12)兩者出水口的匯聚點與空調裝置(15)盤管的入水口之間的空調循環(huán)水管路(13)上設有空調水循環(huán)泵(14)。
2.如權利要求1所述的淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能集熱器(I)為真空管式集熱器。
3.如權利要求1所述的淺層土壤熱能與太陽能聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)，其特征在于:在熱媒水循環(huán)管路(4)上太陽能熱媒水循環(huán)泵(5)的入口側、地源水循環(huán)管路(10)上地源水循環(huán)泵(11)的入口側以及空調循環(huán)水管路(13)上空調水循環(huán)泵(14)的入口側均設有蝶閥和過濾器，在熱媒水循環(huán)管路(4)上太陽能熱媒水循環(huán)泵(5)的出口側、地源水循環(huán)管路(10)上地源水循環(huán)泵(11)的出口側以及空調循環(huán)水管路(13)上空調水循環(huán)泵(14)的出口側均設有蝶閥。
【文檔編號】F24F5/00GK204227598SQ201420548991
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】周娜 申請人:天津市盛光澤環(huán)保節(jié)能科技有限公司