CN102374571A - 与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置 - Google Patents

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Abstract

一种与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置，主要由太阳能集热器（1）、太阳能集热循环泵（2）、膨胀罐（3）、板式换热器（4）、热交换池（5）、蓄热循环泵（6）、地下蓄热池（7）、地下蓄热池转换阀（8）、热交换池转换阀（9）、热交换池循环泵（10）、地下蓄热池间接供热循环泵（11）、热泵机组（12）、热泵供热循环泵（13）、地下蓄热池直接供热循环泵（14）、供热终端（15），热交换池水温感应器（16），地下蓄热池水温感应器（17）组成，其中多个太阳能集热器（1）安装在建筑物的阳面，地下埋设方形箱式的地下蓄热池（7）和热交换池（5），通过管路与上述相关器件将太阳能集热器（1）、板式换热器（4）、热交换池（5）、地下蓄热池（7）和热泵机组（12）装配成一供热装置，向供热终端供暖，实现与热泵相结合的太阳能跨季的蓄热和供热。本发明结构简单，紧凑，整体提升了太阳能的供热保证率，造价低廉，易于推广。

Description

与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置
技术领域
本发明适用于一种太阳能蓄热系统，尤其涉及一种跨季节蓄热且与热泵相结合的太阳能供热装置。
背景技术
目前，太阳能供热采暖越来越受到人们的重视，相继建成了一些太阳能采暖示范项目，但已建工程绝大部分为单体建筑太阳能供热采暖工程，太阳能采用非蓄热或短期蓄热的方式。
该类型系统，一方面，采暖季节受辐照量、环境温度等因素影响，太阳能集热系统的效率较低，造成采暖季供暖的保证率相对较低；另一方面，与采暖季形成明显对比的是，非采暖季太阳能系统的效率较高，但由于非采暖季建筑物的热水负荷远远小于采暖负荷，太阳能集热器采集的大量能量无法利用而浪费，因此，造成太阳能采暖系统的全年利用率低，投资的浪费。同时，由于非采暖季太阳能量未充分使用，因此，需要解决因非采暖季太阳能量“过剩”而对设备造成的产品品质降低及使用寿命减少等一系列不良影响，致使目前的太阳能采暖方式在建筑物中的大量推广受到一定的限制。
因此，开发一种实现非采暖季节太阳能的充分利用势在必行。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于针对以上不足，提供一种地下型式的蓄热池，非采暖季节太阳能通过对地下蓄热池进行蓄热，采暖季节，地下蓄热池储备的热量作为热源与太阳能、热泵共同向建筑物进行联合供热；通过地下蓄热池，解决了非采暖季热量过剩问题，实现了非采暖季节太阳能的充分有效利用，采暖季节太阳能对热交换池进行低温加热，通过热交换池与热泵联合向建筑物供热末端进行供热；太阳能集热系统在采暖季始终工作在低温状态，大大提高了太阳能的采暖季集热效率的与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置，主要由太阳能集热器（1）、太阳能集热循环泵（2）、膨胀罐（3）、板式换热器（4）、热交换池（5）、蓄热循环泵（6）、地下蓄热池（7）、地下蓄热池转换阀（8）、热交换池转换阀（9）、热交换池循环泵（10）、地下蓄热池间接供热循环泵（11）、热泵机组（12）、热泵供热循环泵（13）、地下蓄热池直接供热循环泵（14）、供热终端（15），热交换池水温感应器（16），地下蓄热池水温感应器（17）组成，其中：多个太阳能集热器（1）安装在建筑物的向阳面，在地下埋设有混凝土与钢结构复合型方形箱式地下蓄热池（7）和热交换池（5）；太阳能集热器（1）进出水口通过管路（18）分别与板式换热器（4）的一次侧进行连接，多个太阳能集热器（1）与管路（18）并联，在管路（18）上分别设置有太阳能集热循环泵（2）和膨胀罐（3）、板式换热器（4）的二次侧与地下蓄热池（7）和热交换池（5）通过管路（19）与地下蓄热池（7）和热交换池（5）并联连接，在管路（19）上与地下蓄热池（7）、热交换池（5）、板式换热器（4）之间分别设置有蓄热循环泵（6）、地下蓄热池转换阀（8），热交换池转换阀（9）；热交换池（5）的供热出水、回水口通过管路（20）与热泵机组（12）相连接，在管路（20）上设置有热交换池（5）的热交换池循环泵（10），地下蓄热池（7）的供热出水口、回水口通过管路（21）与热泵机组（12）连接，在管路（21）上设置有地下蓄热池（7）的地下蓄热池间接供热循环泵（11）；热泵机组（12）通过管（22）与供热终端（15）连接，管路（22）上设置有热泵供热循环泵（13），地下蓄热池（7）通过管路（23）与供热终端（15）连接，管路（23）上设置有地下蓄热池直接供热循环泵（14）。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：本发明采用的地下蓄热池起到了跨季节的蓄热、调节非采暖季太阳能量过剩的作用，从而提高了系统的全年综合利用率；同时，热交换池与热泵的串联使用，降低了采暖季太阳能集热器的工作温度，提高了太阳能集热系统的效率。通过两方面的结合，整体提升了太阳能系统的供热保证率。
附图说明
图1是与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置，主要由太阳能集热器1、太阳能集热循环泵2、膨胀罐3、板式换热器4、热交换池5、蓄热循环泵6、地下蓄热池7、地下蓄热池转换阀8、热交换池转换阀9、热交换池循环泵10、地下蓄热池间接供热循环泵11、热泵机组12、热泵供热循环泵13、地下蓄热池直接供热循环泵14、供热终端15，热交换池水温感应器16，地下蓄热池水温感应器17组成，其中：多个太阳能集热器1安装在建筑物的向阳面，在地下埋设有混凝土与钢结构复合型方形箱式地下蓄热池7和热交换池5；太阳能集热器1进出水口通过管路18分别与板式换热器4的一次侧进行连接，多个太阳能集热器1与管路18并联，在管路18上分别设置有太阳能集热循环泵2和膨胀罐3、板式换热器4的二次侧与地下蓄热池7和热交换池5通过管路19与地下蓄热池7和热交换池5并联连接，在管路19上与地下蓄热池7、热交换池5、板式换热器4之间分别设置有蓄热循环泵6、地下蓄热池转换阀8，热交换池转换阀9；热交换池5的供热出水、回水口通过管路20与热泵机组12相连接，在管路20上设置有热交换池5的热交换池循环泵10，地下蓄热池7的供热出水口、回水口通过管路21与热泵机组12连接，在管路21上设置有地下蓄热池7的地下蓄热池间接供热循环泵11；热泵机组12通过管22与供热终端15连接，管路22上设置有热泵供热循环泵13，地下蓄热池7通过管路23与供热终端15连接，管路23上设置有地下蓄热池直接供热循环泵14。
另外，地下蓄热池7的最小容积应为10000 m 3。
非采暖季节，热交换池转换阀9关闭，地下蓄热池转换阀8打开；太阳能集热循环泵2将工作介质输送到太阳能集热器1循环加热，为消除传热介质温度升高造成的管路19压力上升，在管路19上设置膨胀罐3；蓄热循环泵6将地下蓄热池7内的水送至板式换热器4，利用太阳能集热器1的热量进行循环加热。
非采暖季结束后，地下蓄热池7的温度提升到设计工作温度，达到非采暖季蓄热的目的。
采暖季节，热交换池转换阀9打开，地下蓄热池转换阀8关闭，太阳能集热循环泵2将工作介质输送到太阳集热器1循环加热；蓄热循环泵6将热交换池5内的水送至板式换热器4，利用太阳能集热器1的热量进行循环加热，并使热交换池5的水温控制在较低的温度区间；
热交换池5内的水温感应器16数值高于热泵机组12的输入温度上限值时，热交换池5内的低温水通过热交换池循环泵10向热泵机组12输入热源，经热泵机组12提升品位后，通过热泵供热循环泵13向供热终端15进行供热。
当热交换池5内的水温感应器16数值低于热泵机组12的最低输入温度需求时，热交换池循环泵10停止工作；切换至地下蓄热池7进行向供热终端15进行供热。
地下蓄热池7的工作状态分为两种：采暖季初期，地下蓄热池7的地下蓄热池水温感应器17的数值高于供热终端15的供热温度要求，地下蓄热池7通过地下蓄热池直接供热循环泵14直接向供热终端15进行供热；采暖季末端，地下蓄热池7内的地下蓄热池水温感应器17的数值低于供热终端15的供热温度要求，地下蓄热池7通过地下蓄热池间接供热循环泵11向热泵机组12输入热源，经热泵提升品位后，通过热泵供热循环泵13向供热终端15进行供热。 

Claims (2)

1.一种与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置，主要由太阳能集热器（1）、太阳能集热循环泵（2）、膨胀罐（3）、板式换热器（4）、热交换池（5）、蓄热循环泵（6）、地下蓄热池（7）、地下蓄热池转换阀（8）、热交换池转换阀（9）、热交换池循环泵（10）、地下蓄热池间接供热循环泵（11）、热泵机组（12）、热泵供热循环泵（13）、地下蓄热池直接供热循环泵（14）、供热终端（15），热交换池水温感应器（16），地下蓄热池水温感应器（17）组成，其特征在于：多个太阳能集热器（1）安装在建筑物的向阳面，在地下埋设有混凝土与钢结构复合型方形箱式地下蓄热池（7）和热交换池（5）；太阳能集热器（1）进出水口通过管路（18）分别与板式换热器（4）的一次侧进行连接，多个太阳能集热器（1）与管路（18）并联，在管路（18）上分别设置有太阳能集热循环泵（2）和膨胀罐（3）、板式换热器（4）的二次侧与地下蓄热池（7）和热交换池（5）通过管路（19）与地下蓄热池（7）和热交换池（5）并联连接，在管路（19）上与地下蓄热池（7）、热交换池（5）、板式换热器（4）之间分别设置有蓄热循环泵（6）、地下蓄热池转换阀（8），热交换池转换阀（9）；热交换池（5）的供热出水、回水口通过管路（20）与热泵机组（12）相连接，在管路（20）上设置有热交换池（5）的热交换池循环泵（10），地下蓄热池（7）的供热出水口、回水口通过管路（21）与热泵机组（12）连接，在管路（21）上设置有地下蓄热池（7）的地下蓄热池间接供热循环泵（11）；热泵机组（12）通过管（22）与供热终端（15）连接，管路（22）上设置有热泵供热循环泵（13），地下蓄热池（7）通过管路（23）与供热终端（15）连接，管路（23）上设置有地下蓄热池直接供热循环泵（14）。
2.根据权利要求1所述的与热泵相结合的太阳能跨季节蓄热供热装置，其特征在于：所述的地下蓄热池（7）的最小容积10000 m 3。
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