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    • 一種太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu)及其控制方法與流程

      文檔序號(hào):11821356閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

      技術(shù)特征:

      1.一種太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu),包括熱泵機(jī)組(1)和太陽(yáng)能功率驅(qū)動(dòng)器(33),熱泵機(jī)組(1)包括壓縮機(jī)(35)、四通閥(34)、雙向膨脹閥(38)和兩個(gè)蒸發(fā)式換熱器(2),其特征在于:一個(gè)蒸發(fā)式換熱器(2)與用戶端換熱裝置(40)相連,另一個(gè)蒸發(fā)式換熱器(2)通過(guò)第六調(diào)節(jié)閥(11)與分水器(10)相連,并通過(guò)第一調(diào)節(jié)閥(4)與集水器(3)相連,分水器(10)還通過(guò)第五調(diào)節(jié)閥(9)、止回閥(8)和第二調(diào)節(jié)閥(5)與集水器(3)相連,分水器(10)還通過(guò)第八調(diào)節(jié)閥(13)和第一循環(huán)泵(14)與地埋管換熱器(16)相連,集水器(3)通過(guò)第三調(diào)節(jié)閥(6)和第十調(diào)節(jié)閥(17)與地埋管換熱器(16)相連,第十調(diào)節(jié)閥(17)和地埋管換熱器(16)之間的管路通過(guò)第十一調(diào)節(jié)閥(18)、第十三調(diào)節(jié)閥(20)、第十四調(diào)節(jié)閥(21)、第十五調(diào)節(jié)閥(22)、第二十調(diào)節(jié)閥(31)和第四調(diào)節(jié)閥(7)與集水器(3)相連,第十三調(diào)節(jié)閥(20)和第十四調(diào)節(jié)閥(21)之間的管路通過(guò)第十二調(diào)節(jié)閥(19)和第七調(diào)節(jié)閥(12)與分水器(10)相連,第一循環(huán)泵(14)與地埋管換熱器(16)之間的管路通過(guò)第九調(diào)節(jié)閥(15)和第二十一調(diào)節(jié)閥(32)與盤(pán)管換熱器(29)相連,第十四調(diào)節(jié)閥(21)和第十五調(diào)節(jié)閥(22)之間的管路通過(guò)第十六調(diào)節(jié)閥(23)與太陽(yáng)能吸收裝置(24)的進(jìn)水口相連,太陽(yáng)能吸收裝置(24)的出水口通過(guò)第十七調(diào)節(jié)閥(25)、第二循環(huán)泵(26)和第十九調(diào)節(jié)閥(28)與盤(pán)管換熱器(29)相連,第二循環(huán)泵(26)和第十九調(diào)節(jié)閥(28)之間的管路通過(guò)第十八調(diào)節(jié)閥(27)連接至第十五調(diào)節(jié)閥(22)和第二十調(diào)節(jié)閥(31)之間的管路上,盤(pán)管換熱器(29)外側(cè)設(shè)置有儲(chǔ)熱水箱(30),儲(chǔ)熱水箱(30)分別通過(guò)第一溫控閥(36)和第二溫控閥(37)連接冷水進(jìn)水管(41)和熱水出水管(42);太陽(yáng)能吸收裝置(24)包括鋁合金框架(43),鋁合金框架(43)頂部設(shè)置有玻璃蓋板(44),玻璃蓋板(44)下方設(shè)置有太陽(yáng)能電池片(39),玻璃蓋板(44)與太陽(yáng)能電池片(39)之間保留有空腔(45),太陽(yáng)能電池片(39)下方設(shè)置有吸熱板(46),吸熱板(46)下方設(shè)置有若干個(gè)循 環(huán)水排管(47),循環(huán)水排管(47)下方設(shè)置有背板(53),循環(huán)水排管(47)分別與太陽(yáng)能吸收裝置(24)的出水口和出水口相連,太陽(yáng)能功率驅(qū)動(dòng)器(33)分別與太陽(yáng)能電池片(39)和壓縮機(jī)(35)電氣連接。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu),其特征在于:所述太陽(yáng)能電池片(29)的外側(cè)設(shè)置有導(dǎo)熱金屬框(48),導(dǎo)熱金屬框(48)的底面與吸熱板(46)接觸,導(dǎo)熱金屬框(48)與吸熱板(46)之間設(shè)置有若干個(gè)貫穿的通孔(49),通孔(49)的頂部與空腔(45)連接,通孔(49)的底部與循環(huán)水排管(47)連接,通孔(49)中設(shè)置有球形腔室(50),相鄰的球形腔室(50)之間設(shè)置有橡膠隔膜(51),橡膠隔膜(51)的頂部與球形腔室(50)的頂部連接,橡膠隔膜(51)的底部與球形腔室(50)的底部選擇性密封接觸。

      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu),其特征在于:所述太陽(yáng)能電池片(39)和導(dǎo)熱金屬框(48)與吸熱板(46)之間通過(guò)層壓的方式連接。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu),其特征在于:所述吸熱板(46)與循環(huán)水排管(47)之間通過(guò)導(dǎo)熱膠或者焊接的方式連接。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu),其特征在于:所述循環(huán)水排管(47)下部設(shè)置有保溫棉(52)。

      6.一種用于權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu)的控制方法,其特征在于包括以下步驟:

      供熱時(shí)期,根據(jù)天氣狀況的不同分為三種情況,分別為系統(tǒng)單獨(dú)依靠太陽(yáng)能運(yùn)行、系統(tǒng)單獨(dú)依靠土壤源運(yùn)行、系統(tǒng)依靠太陽(yáng)能和土壤源同時(shí)運(yùn)行;當(dāng)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分制得的熱水可以達(dá)到熱泵機(jī)組(1)進(jìn)水溫度要求時(shí),系統(tǒng)單獨(dú)依靠太陽(yáng)能運(yùn)行供熱,即在這種情況下工質(zhì)在太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分中吸熱升溫后進(jìn)入熱泵機(jī)組(1)為其供熱,具體循環(huán)流程為當(dāng)循環(huán)水在太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分中吸熱升溫后,在第二循環(huán)泵(26)作用下 經(jīng)過(guò)第十九調(diào)節(jié)閥(28)、盤(pán)管換熱器(29)和第四調(diào)節(jié)閥(7)后進(jìn)入集水器(3)中,再?gòu)牡谝徽{(diào)節(jié)閥(4)流出進(jìn)入熱泵機(jī)組(1)的循環(huán)水側(cè)換熱器(2)中,充分換熱后流出,經(jīng)過(guò)第六調(diào)節(jié)閥(11)進(jìn)入分水器(10)中,從第七調(diào)節(jié)閥(12)所在管路流出,流經(jīng)過(guò)第十二調(diào)節(jié)閥(19)、第十四調(diào)節(jié)閥(21)和第十六調(diào)節(jié)閥(23)后流入太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分進(jìn)口中重新吸熱升溫并開(kāi)始下一循環(huán),第二循環(huán)泵(26)為工質(zhì)提供循環(huán)動(dòng)力,這一工況下系統(tǒng)循環(huán)管路中工質(zhì)未流經(jīng)的調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉;當(dāng)戶外是雨雪天氣和夜晚時(shí),系統(tǒng)單獨(dú)依靠土壤源運(yùn)行,即此工況中循環(huán)水在地埋管換熱器(16)中吸熱升溫后進(jìn)入熱泵機(jī)組(1)為其供熱,具體循環(huán)流程為當(dāng)循環(huán)水在地埋管換熱器(16)中吸熱升溫后經(jīng)過(guò)第十調(diào)節(jié)閥(17)和第三調(diào)節(jié)閥(6)進(jìn)入集水器(3)中,于第一調(diào)節(jié)閥(4)所在的管路流出后進(jìn)入熱泵機(jī)組(1)的循環(huán)水側(cè)換熱器(2)中放熱降溫,換熱后的循環(huán)水流出并經(jīng)過(guò)第六調(diào)節(jié)閥(11)進(jìn)入分水器(10)中,從第八調(diào)節(jié)閥(13)所在管路流出,流經(jīng)過(guò)第一循環(huán)泵(14)流入地埋管換熱器(16)中重新吸熱升溫并開(kāi)始下一循環(huán),第一循環(huán)泵(14)為工質(zhì)提供循環(huán)動(dòng)力,這一工況下系統(tǒng)循環(huán)管路中工質(zhì)未流經(jīng)的調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉;當(dāng)戶外天氣狀況為太陽(yáng)輻射有一定的強(qiáng)度、太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分的有效集熱量大于零、但作為熱泵機(jī)組(1)的低位熱源所得的制熱量滿足不了室內(nèi)末端的熱需要時(shí),系統(tǒng)依靠太陽(yáng)能和土壤源同時(shí)運(yùn)行,本系統(tǒng)中聯(lián)合運(yùn)行方式為串聯(lián),串聯(lián)順序?yàn)楣べ|(zhì)先經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能吸收裝置(24)再進(jìn)入地埋管換熱器(16)繼續(xù)吸熱升溫,然后進(jìn)入熱泵機(jī)組(1)為熱泵機(jī)組(1)供熱,此時(shí)循環(huán)流程為,當(dāng)循環(huán)水在太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分中吸熱升溫后在第二循環(huán)泵(26)作用下經(jīng)第十九調(diào)節(jié)閥(28)、盤(pán)管換熱器(29)、第二十一調(diào)節(jié)閥(32)和第九調(diào)節(jié)閥(15)后,進(jìn)入地埋管換熱器(16)中繼續(xù)吸熱升溫,從地埋管換熱器(16)中流出后順次經(jīng)第十調(diào)節(jié)閥(17)和第三調(diào)節(jié)閥(6)進(jìn)入集水器(3)中,然后經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥(4)所在的管路進(jìn)入熱泵機(jī)組(1)的循環(huán)水側(cè)換熱器(2)中,充分換熱后流出, 經(jīng)過(guò)第六調(diào)節(jié)閥(11)進(jìn)入分水器(10)中,從第七調(diào)節(jié)閥(12)所在管路流出,流經(jīng)過(guò)第十二調(diào)節(jié)閥(19)、第十四調(diào)節(jié)閥(21)和第十六調(diào)節(jié)閥(23)后流入太陽(yáng)能吸收裝置(24)光熱轉(zhuǎn)換部分進(jìn)口中重新吸熱升溫并開(kāi)始下一循環(huán),第二循環(huán)泵(26)為工質(zhì)提供循環(huán)動(dòng)力,這一工況下系統(tǒng)循環(huán)管路中工質(zhì)未流經(jīng)的調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉;

      過(guò)渡時(shí)期,采用自然通風(fēng)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境,無(wú)需熱泵及室內(nèi)設(shè)備為其工作,這時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行工況為太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分與地埋管換熱器(16)組成閉合回路,白天太陽(yáng)能吸收裝置(24)持續(xù)工作,通過(guò)太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分加熱之后的熱水在第二循環(huán)泵(26)的作用下通過(guò)第十九調(diào)節(jié)閥(28)、盤(pán)管換熱器(29)、第二十一調(diào)節(jié)閥(32)和第九調(diào)節(jié)閥(15)所在的管路送至地埋管換熱器(16)中,為土壤補(bǔ)熱,避免土壤溫度場(chǎng)失衡,多余出的熱量加熱儲(chǔ)熱水箱(30)中的水,循環(huán)水在地埋管換熱器(16)中換熱后通過(guò)第十一調(diào)節(jié)閥(18)、第十三調(diào)節(jié)閥(20)、第十四調(diào)節(jié)閥(21)、第十六調(diào)節(jié)閥(23)所在的管路回到太陽(yáng)能吸收裝置(24)中繼續(xù)吸熱,并開(kāi)始下一個(gè)循環(huán),工質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力由第二循環(huán)泵(26)提供,這一工況下系統(tǒng)循環(huán)管路中工質(zhì)未流經(jīng)的調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉,夜間系統(tǒng)停止工作;

      供冷時(shí)期,服務(wù)對(duì)象的冷負(fù)荷完全由土壤場(chǎng)承擔(dān),熱泵機(jī)組(1)只依靠地埋管換熱器(16)供冷,太陽(yáng)能吸收裝置(24)產(chǎn)生的熱量直接用于加熱生活熱水,此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的工質(zhì)分為兩路循環(huán),其中一路循環(huán)是地埋管換熱器(16)充當(dāng)熱泵機(jī)組(1)的冷源的供冷循環(huán),工質(zhì)通過(guò)地埋管換熱器(16)與土壤換熱降溫,再到循環(huán)水側(cè)換熱器(2)中吸熱升溫從而為熱泵機(jī)組(1)提供冷量,具體的循環(huán)流程是系統(tǒng)循環(huán)水在地埋管換熱器(16)中放熱降溫后,經(jīng)過(guò)第十調(diào)節(jié)閥(17)、第三調(diào)節(jié)閥(6)所在的管路流入集水器(3)中,然后從第一調(diào)節(jié)閥(4)所在的管路流至熱泵機(jī)組(1)的循環(huán)水側(cè)換熱器(2)中,在循環(huán)水側(cè)換熱器(2)中與熱泵制冷劑換熱后升溫,經(jīng)過(guò)第六調(diào)節(jié)閥(11)被送入分水器(10)中,于第八調(diào)節(jié)閥(13)所在的管路流出,經(jīng)過(guò)第一循環(huán)泵(14)后進(jìn) 入地埋管換熱器(16)中,開(kāi)始下一個(gè)循環(huán),這一路循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)動(dòng)力由第一循環(huán)泵(14)提供;另一路循環(huán)是太陽(yáng)能吸收裝置(24)間接加熱生活熱水部分,這一部分環(huán)路中系統(tǒng)循環(huán)水在太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分中吸熱升溫,從太陽(yáng)能吸收裝置(24)光熱轉(zhuǎn)換部分出口流出后經(jīng)過(guò)第十七調(diào)節(jié)閥(25)、第二循環(huán)泵(26)和第十九調(diào)節(jié)閥(28)后進(jìn)入盤(pán)管換熱器(29)中與儲(chǔ)熱水箱(30)中儲(chǔ)存的水換熱,循環(huán)水放熱降溫后通過(guò)第二十調(diào)節(jié)閥(31)、第十五調(diào)節(jié)閥(22)和第十六調(diào)節(jié)閥(23)后進(jìn)入太陽(yáng)能吸收裝置(24)的光熱轉(zhuǎn)換部分中,再次吸熱升溫并開(kāi)始下一循環(huán),這一路循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)動(dòng)力由第二循環(huán)泵(26)提供,這一工況下系統(tǒng)兩路循環(huán)中工質(zhì)未流經(jīng)的調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉。

      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu)的控制方法,其特征在于:在供熱時(shí)期,系統(tǒng)單獨(dú)依靠太陽(yáng)能運(yùn)行時(shí),第四調(diào)節(jié)閥(7)和第十二調(diào)節(jié)閥(19)的開(kāi)度同步變化,系統(tǒng)單獨(dú)依靠土壤源運(yùn)行時(shí),第一調(diào)節(jié)閥(4)和第八調(diào)節(jié)閥(13)的開(kāi)度同變化,系統(tǒng)依靠太陽(yáng)能和土壤源同時(shí)運(yùn)行時(shí),第九調(diào)節(jié)閥(15)和第十二調(diào)節(jié)閥(19)的開(kāi)度同步變化。

      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu)的控制方法,其特征在于:在過(guò)渡時(shí)期,第二十一調(diào)節(jié)閥(32)與第十一調(diào)節(jié)閥(18)的開(kāi)度同步變化。

      9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于太陽(yáng)能、土壤源復(fù)合熱泵結(jié)構(gòu)的控制方法,其特征在于:在供冷時(shí)期,第一調(diào)節(jié)閥(4)和第十五調(diào)節(jié)閥(22)的開(kāi)度同步變化。

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