CN101900387A - 一种新型的地热能太阳能中央空调系统 - Google Patents

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Abstract

一种新型的地热能太阳能中央空调系统,本发明属于中央空调系统的技术领域,具体而言是一种绿色环保的区域制冷或供热的高效节能装置。包括:太阳能集热器、蓄热水箱、水箱阀门、地埋管阀门、循环水泵、地埋管集热系统、换热器、地板辐射或风机盘管。地源热泵是利用地表浅层常温土壤或水源中的地温能量作为低位热能资源,适用于住宅和商用建筑,是一种可持续发展的节能技术。它通过循环介质在封闭的地埋管中的流动,实现与大地热源之间的传热。采用太阳能作为辅助热源,阳光照射充沛时,优先使用太阳能集热器来采集热量,可使热泵系统以更小的负荷进行设计,这能大大降低地源热泵部分的初投资。

Description

一种新型的地热能太阳能中央空调系统
[技术领域]
[0001] 本发明属于中央空调系统的技术领域,具体而言是一种绿色环保的区域制冷或供 热的高效节能装置。
[背景技术]
[0002] 地源热泵是利用地表浅层常温土壤或水源中的地温能量作为低位热能资源,适用 于住宅和商用建筑,是一种可持续发展的节能技术。它通过循环介质在封闭的地埋管中的 流动,实现与大地热源之间的传热。在我国北方地区,系统以热负荷为主。按照冬季工况进 行设计,倘若完全采用地源热泵来供暖,那么地埋管和机组的初投资高,但连续运行的效率 低,并且系统在夏季运行时,机组的容量就会过大,造成浪费。不仅如此,由于我国北方地区 冬季从大地的取热量大于夏季对大地的排热量,长期运行将造成大地温度降低,热泵系统 的COP值也比较低,系统将无法满足设计要求,同时也很难体现热泵的节能效果。如果采用 太阳能作为辅助热源,阳光照射充沛时,优先使用太阳能集热器来采集热量,可使热泵系统 以更小的负荷进行设计,这能大大降低地源热泵部分的初投资。
[发明内容]
[0003] 本发明的目的是克服现有设计的不足,设计一种绿色环保,同时又能灵活舒适应 用的高效节能的制冷制热的装置。
[0004] 为实现上述目的,设计的一种地热能太阳能中央空调系统,包括:太阳能集热器 1、蓄热水箱2、水箱阀门3、地埋管阀门4、循环水泵5、地埋管集热系统6、换热器7、地板辐 射8或风机盘管9。其原理在于:太阳能集热器1收集的热量储存在蓄热水箱2中,水温较 高时,打开水箱阀门3让水箱中的热水通过循环水泵5进入换热器7,与用户系统环路换热, 提供地板辐射8供热或风机盘管9制热制冷的需求;水温较低时,启动地埋管集热系统6收 集热量,并打开地埋管阀门4,通过循环水泵5进入换热器7,与用户系统环路换热,提供地 板辐射8供热或风机盘管9制热制冷的需求。夏季制冷时,室内热量以及压缩机能耗通过 地埋盘管6排入大地中,再通过土壤的导热把热量扩散出去,并且在夏季的晚间,太阳能集 热器1也可以作为散热器排放热量。冬季供热时,大地作为热泵机组的低温热源,通过地埋 管集热系统6获取土壤中热量结合太阳能集热器1收集的热量,为室内供热。
[0005] 本发明同现有技术相比,新系统的联合运行具有很大的灵活性。可弥补由于太阳 辐射强度随着季节、早晚、昼夜而变化,单一运用太阳能集热器采集热量会有间歇性以及不 稳定性,以及单一运用地源热泵由于土壤导热系数小,需要较大的地埋管面积,在一些区域 面积受限时,系统无法满足设计要求的两大难题。
[0006] 另外,采用新型系统供热时,机组的蒸发温度大大提高,热泵压缩机的耗电量减 少,节省运行费用;在夏季夜间运行时太阳能集热器也将作为辅助散热设备,减少夏季向地 下的排热量。系统设计时按夏季工况进行,减少了地埋管换热器的热容量要求,更使地温在 数年内保持稳定,从而保证机组在高效率下运行;在冬季运行时由于蒸发温度提高,使得用户侧出水或空气出口温度上升,提高了舒适性。 [附图说明]
[0007] 图1本发明地热能太阳能中央空调系统结构原理示意图
[0008] 参见附图,1为太阳能集热器、2为蓄热水箱、3为水箱阀门、4为地埋管阀门、5为循 环水泵、6为地埋管集热系统、7为换热器、8为地板辐射、9为风机盘管。
[具体实施方式]
[0009] 下面结合附图对本发明作进一步的说明,本发明对本技术领域的人来说还是比较 清楚的。
[0010] 参见附图,此系统并联太阳能集热系统和地埋管集热系统,交替使用太阳能供热 和地源热泵供热。
[0011] 太阳能集热器1收集的热量储存在蓄热水箱2中,当白天太阳直射,蓄热水箱2中 的水温较高时,打开水箱阀门3让水箱中的热水通过循环水泵5进入换热器7,与用户系统 环路换热,提供地板辐射8供热或风机盘管9制热制冷的需求;当晚间或阴天没有太阳直 射,蓄热水箱2中的水温较低时,启动地埋管集热系统6收集热量,并打开地埋管阀门4,通 过循环水泵5进入换热器7,与用户系统环路换热,提供地板辐射8供热或风机盘管9制热 制冷的需求。
[0012] 夏季制冷时,室内热量以及压缩机能耗通过地埋盘管6排入大地中,再通过土壤 的导热把热量扩散出去,并且在夏季的晚间,太阳能集热器1也可以作为散热器排放热量。
[0013] 冬季供热时,大地作为热泵机组的低温热源,通过地埋管集热系统6获取土壤中 热量结合太阳能集热器1收集的热量,为室内供热。
[0014] 两个换热器都既可作冷凝器又可作蒸发器,只是因季节不同而功能不同。由此可 见,在地源热泵空调系统中,由于冬季从大地中取出的热量可在夏季得到补偿,因而可使大 地热量基本平衡。
[0015][参考图]

Claims (5)

  1. 一种新型的地热能太阳能中央空调系统,包括:太阳能集热器1、蓄热水箱2、水箱阀门3、地埋管阀门4、循环水泵5、地埋管集热系统6、换热器7、地板辐射8或风机盘管9。其原理在于:太阳能集热器1收集的热量储存在蓄热水箱2中,水温较高时,打开水箱阀门3让水箱中的热水通过循环水泵5进入换热器7,与用户系统环路换热,提供地板辐射8供热或风机盘管9制热制冷的需求;水温较低时,启动地埋管集热系统6收集热量,并打开地埋管阀门4,通过循环水泵5进入换热器7,与用户系统环路换热,提供地板辐射8供热或风机盘管9制热制冷的需求。夏季制冷时,室内热量以及压缩机能耗通过地埋盘管6排入大地中,再通过土壤的导热把热量扩散出去,并且在夏季的晚间,太阳能集热器1也可以作为散热器排放热量。冬季供热时,大地作为热泵机组的低温热源,通过地埋管集热系统6获取土壤中热量结合太阳能集热器1收集的热量,为室内供热。
  2. 2.如权利要求1所述的一种新型的地热能太阳能中央空调系统,其特征在于:此系统 并联太阳能集热系统和地埋管集热系统,交替使用太阳能供热和地源热泵供热,具有很大 的灵活性。
  3. 3.如权利要求1所述的一种新型的地热能太阳能中央空调系统,其原理在于:阳光充 沛时,通过太阳能集热器采集热量,并存储于集热水箱中,提供系统制冷或供热,反之则利 用地埋管换热获取热量。
  4. 4.如权利要求1所述的一种新型的地热能太阳能中央空调系统,其原理在于:夏季晚 间制冷时,室内热量以及压缩机能耗除了能通过地埋盘管6排入大地中,再通过土壤的导 热把热量扩散出去,还可以使太阳能集热器1作为散热器排放热量。
  5. 5.如权利要求1所述的一种新型的地热能太阳能中央空调系统,其特征在于:两个换 热器都既可作冷凝器又可作蒸发器,只是因季节不同而功能不同,此系统大大的提高了舒 适度、稳定度,是高效节能的系统。
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