CN102393099B - 一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统，包括有太阳能集热器、储水箱、地埋管系统、空调末端、板式换热器、空调功能水源热泵机组和热水水源热泵机组，本发明充分利用太阳能光热技术，一则修复土壤因采暖或制取生活热水造成的温度衰减，二则可以制备生活热水，与地源热泵系统达到了高度的协调，使地源效率及功能得到了最大的提高，适合四季使用。

Description

一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统

技术领域

本发明涉及地源热泵系统领域，具体是一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统。

背景技术

随着地源热泵的发展，在北方冬季采暖中，土壤的温度的下降对设备对客户需求造成重大影响，以至于较多情况下不得不在后期使用防冻液来解决土壤温度夏季的难题，增加了项目投资，同时设备寿命衰减、系统维护难度加大问题随之而来。逐渐也产生了利用太阳能冬季辅助加热的土壤源热泵系统，但仅仅用在冬季提高土壤的温度，在夏季及过度季节并没有充分去利用太阳能为土壤蓄热，特别在北方，较多建筑仅需供暖及生活热水，这样建筑全年都是从土壤吸热，很有必要时刻为土壤蓄来自太阳的热能；再者，日常生活中，人们普遍采用电加热或燃气锅炉供暖或者制热水，并不能充分利用地热及太阳能这样的可再生资源，尤其是在北方供暖和热水需求大的情况下，势必多用了电或者燃气等危机能源，达不到节能环保的效果。在长江流域及以南地区建筑夏季排热一般为冬季需热的2倍或更高，若想保证冬夏土壤热量平衡，若在夏季系统除地源热泵之外无其他排热装置，那么地源热泵的埋管量需要按夏季设计，打孔空间及造价骤增，不利于项目投资，并且，夏季散热多余冬季的情况没有得到解决。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是提供一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统，充分利用太阳能资源为土壤能量修复、为建筑制备热水，且可根据空调的制冷模式进行废热回收制备生活热水。

本发明的技术方案为：

一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统，包括有太阳能集热器、储水箱、地埋管系统、空调末端、板式换热器、空调功能水源热泵机组和热水功能水源热泵机组，热水功能水源热泵机组包括依次循环连接的第一压缩机、第一冷凝器、第一节流装置和第一蒸发器，空调功能水源热泵机组包括依次循环连接的第二压缩机、第二冷凝器、第二节流装置和第二蒸发器；

所述的太阳能集热器与第一进水阀、储水箱、第一出水阀、太阳能循环泵依次循环连接，太阳能集热器与第二进水阀、板式换热器、第二出水阀、太阳能循环泵依次循环连接；

所述的空调末端与空调循环水泵、第一控制阀、第一蒸发器、第三控制阀依次循环连接，空调末端与空调循环水泵、第一控制阀、第二蒸发器、第三控制阀依次循环连接，空调末端与空调循环水泵、第二控制阀、第二冷凝器、第四控制阀依次循环连接；

所述的地埋管系统与地源循环泵、第七控制阀、第一蒸发器、第五控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接，地埋管系统与地源循环泵、第七控制阀、第二蒸发器、第五控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接，地埋管系统与地源循环泵、第八控制阀、第二冷凝器、

第六控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接，地埋管系统与地源循环泵、第九控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接；

所述的储水箱与第一冷凝器连接。

所述的储水箱外接供水管。

所述的储水箱的出水端与第一冷凝器的进水端之间连接有热水水泵。

本发明也可配备多台热水功能水源热泵机组用于对储水箱供给热水，也可配备多台空调功能水源热泵机组对空调进行制冷或供暖。

本发明充分利用太阳能光热技术，一则修复土壤因采暖或制取生活热水造成的土壤温度衰减，二则可以制备生活热水，与地源热泵系统达到了高度的协调，使地源热泵系统效率及功能得到了最大的提升，适合四季使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中，1-太阳能集热器，2-太阳能循环泵，3-第一出水阀，4-第一进水阀，5-空调末端，6-储水箱，7-空调循环水泵，8-第一控制阀，9-第二控制阀，10-第三控制阀，11-第四控制阀，12-热水水泵，13-第一冷凝器，14-热水功能水源热泵机组，15-第一压缩机，16-第一蒸发器，17-第一节流装置，18-第二冷凝器，19-空调功能水源热泵机组，20-第二压缩机，21-第二蒸发器，22-第二节流装置，23-第五控制阀，24-第六控制阀，25-第七控制阀，26-第八控制阀，27-地源循环泵，28-地埋管系统，29-第九控制阀，30-第三进水阀，31-第三出水阀，32-板式换热器，33-第二进水阀，34-第二出水阀，35-供水管。

具体实施方式

见图1，一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统，包括有太阳能集热器1、储水箱6、地埋管系统28、空调末端5、板式换热器32、热水功能水源热泵机组14和空调功能水源热泵机组19，储水箱6外接供水管35，热水功能水源热泵机组14包括依次循环连接的第一压缩机15、第一冷凝器13、第一节流装置17和第一蒸发器16，空调功能水源热泵机组19包括依次循环连接的第二压缩机20、第二冷凝器18、第二节流装置22和第二蒸发器21；

太阳能集热器1与第一进水阀4、储水箱6、第一出水阀3、太阳能循环泵2依次循环连接，太阳能集热器1与第二进水阀33、板式换热器32、第二出水阀34、太阳能循环泵2依次循环连接；

空调末端5与空调循环水泵7、第一控制阀8、第一蒸发器16、第三控制阀10依次循环连接，空调末端5与空调循环水泵7、第一控制阀8、第二蒸发器21、第三控制阀10依次循环连接，空调末端5与空调循环水泵7、第二控制阀9、第二冷凝器18、第四控制阀11依次循环连接；

地埋管系统28与地源循环泵27、第七控制阀25、第一蒸发器16、第五控制阀23、第三进水阀30、板式换热器32、第三出水阀31依次循环连接，地埋管系统28与地源循环泵27、第七控制阀25、第二蒸发器21、第五控制阀23、第三进水阀30、板式换热器32、第三出水阀31依次循环连接，地埋管系统28与地源循环泵27、第八控制阀26、第二冷凝器18、第六控制阀24、第三进水阀30、板式换热器32、第三出水阀31依次循环连接，地埋管系统28与地源循环泵27、第九控制阀29、第三进水阀30、板式换热器32、第三出水阀31依次循环连接；

所述的储水箱6的出水端与第一冷凝器13的进水端之间连接有热水水泵12，其储水箱6的进水端与第一冷凝器13的出水端相互连接。

本发明的使用方法：

（1）、首先所有控制阀、进水阀、出水阀、空调循环水泵、地源循环泵、太阳能循环泵、热水功能水源热泵机组和空调功能水源热泵机组关闭；

（2）、太阳能制热水：开启太阳能循环泵2、第一出水阀3和第一进水阀4，太阳能循环泵2将太阳能集热器1中加热后的水经第一进水阀4输送至储水箱6中，储水箱6中的冷水再输送至太阳能集热器1中进行加热，即太阳能制备热水循环为1→4→6→3→2→1；本操作可与（3）、（4）、（5）、（6）同时使用；

（3）、太阳能加热土壤：建筑供冷期结束后，白天光照好的时候，可以利用太阳能加热土壤。包括热水功能水源热泵机组14和空调功能水源热泵机组19关闭时、热水功能水源热泵机组14和空调功能水源热泵机组19工作时两种情况：

a、热水功能水源热泵机组14和空调功能水源热泵机组19关闭时：开启地源循环泵27、第九控制阀29、第三进水阀30、第三出水阀31、第二进水阀33和第二出水阀34，太阳能循环泵2将太阳能集热器1中加热后的水经第二进水阀33输送至板式换热器32中，同时地埋管系统28中的冷水依次经地源循环泵27、第九控制阀29、第三进水阀30输送至板式换热器32中，板式换热器32中的冷水和热水进行热量转换，地埋管系统28中的冷水换热后经第三出水阀31返回到地埋管系统28中；即太阳能侧的加热循环为：1→33→32→34→1，地源侧的加热循环为：28→27→29→30→32→31→28；

b、热水功能水源热泵机组14和空调功能水源热泵机组19工作时：开启热水功能水源热泵机组14、空调功能水源热泵机组19、第五控制阀23、第七控制阀25、地源循环泵27、第九控制阀29、第三进水阀30、第三出水阀31、第二进水阀33和第二出水阀34，太阳能循环泵2将太阳能集热器1中加热后的水经第二进水阀33输送至板式换热器32中，同时地埋管系统28中的冷水依次经地源循环泵27、第七控制阀25然后与第一蒸发器16和第二蒸发器21中的冷水合并后依次经第五控制阀23、第三进水阀30进入板式换热器32中，板式换热器32中的冷水和热水进行热量转换，地埋管系统28、第一蒸发器16和第二蒸发器21中的冷水经换热后再依次经第三出水阀31、地源循环泵27、第七控制阀25返回；即太阳能侧的加热循环为：1→33→32→34→1，地源侧和热泵机组的加热循环为：32→31→28→27→25→21（16）→23→30→32；

本操作可与（2）、（5）、（6）同时使用；

（4）、地源热泵系统供冷：建筑需要供冷时，利用空调功能水源热泵机组直接为建筑供冷。开启空调功能水源热泵机组19、空调循环水泵7、第一控制阀8、第三控制阀10、第六控制阀24、第八控制阀26、地源循环泵27、第三进水阀30和第三出水阀31，空调末端5吸收室内余热后的热水依次经空调循环水泵7、第一控制阀8输送至第二蒸发器21，然后热水经空调功能水源热泵机组19的内部制冷循环传递给第二冷凝器18，第二冷凝器18将带有热量的热水依次经第六控制阀24、第三进水阀30、板式换热器32、第三出水阀31输送至地埋管系统28中；即用户侧的制冷循环为：5→7→8→21→10→5，空调功能水源热泵机组19的内部制冷循环为：21→20→18→22→21，地源侧的加热循环为：18→24→30→32→31→28→27→26→18；本操作可与（2）、（6）同时使用；

（5）、地源热泵系统供暖：建筑需要供暖时，利用地空调功能水源热泵机组直接为建筑供暖。开启空调功能水源热泵机组19、空调循环水泵7、第二控制阀9、第四控制阀11、第五控制阀23、第七控制阀25、地源循环泵27、第三进水阀30和第三出水阀31，地埋管系统28中的热水依次经地源循环泵27、第七控制阀25输送至第二蒸发器21，然后热水经空调功能水源热泵机组19的内部制冷循环传递给第二冷凝器18，第二冷凝器18中的热水经第四控制阀11输送至空调末端5进行供暖；即地源侧的供暖循环为：28→27→25→21→→23→30→32→31→28，空调功能水源热泵机组19的内部热泵循环为：21→20→18→22→21，用户侧的供暖循环为：5→7→9→18→11→5；本操作可与（2）、（3）、（6）同时使用；

（6）、地源热泵系统制热水：利用热水功能水源热泵机组14为建筑制备热水。开启热水功能水源热泵机组14、热水水泵12、第五控制阀23、第七控制阀25、地源循环泵27、第三进水阀30和第三出水阀31，地埋管系统28中的热水依次经地源循环泵27、第七控制阀25输送至第一蒸发器16，然后热水经水源热泵机组14的内部制冷循环传递给第一冷凝器13，然后13将热水最后输送至储水箱6中；即地源侧的制热循环为：28→27→25→16→23→30→32→31→28，热水功能水源热泵机组14的内部热泵循环为：16→15→13→17→16，热水侧的制热循环为：13→6→12→13；本操作可与（2）、（3）、（4）、（5）同时使用。

Claims (3)

1.一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统，包括有太阳能集热器、储水箱、地埋管系统和热水功能水源热泵机组，热水功能水源热泵机组包括依次循环连接的第一压缩机、第一冷凝器、第一节流装置和第一蒸发器，其特征在于：所述的复合系统还包括有空调末端、板式换热器和空调功能水源热泵机组，空调功能水源热泵机组包括依次循环连接的第二压缩机、第二冷凝器、第二节流装置和第二蒸发器；

所述的太阳能集热器与第一进水阀、储水箱、第一出水阀、太阳能循环泵依次循环连接，太阳能集热器与第二进水阀、板式换热器、第二出水阀、太阳能循环泵依次循环连接；

所述的空调末端与空调循环水泵、第一控制阀、第一蒸发器、第三控制阀依次循环连接，空调末端与空调循环水泵、第一控制阀、第二蒸发器、第三控制阀依次循环连接，空调末端与空调循环水泵、第二控制阀、第二冷凝器、第四控制阀依次循环连接；

所述的地埋管系统与地源循环泵、第七控制阀、第一蒸发器、第五控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接，地埋管系统与地源循环泵、第七控制阀、第二蒸发器、第五控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接，地埋管系统与地源循环泵、第八控制阀、第二冷凝器、

第六控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接，地埋管系统与地源循环泵、第九控制阀、第三进水阀、板式换热器、第三出水阀依次循环连接；

所述的储水箱与第一冷凝器连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统，其特征在于：所述的储水箱外接供水管。

3.根据权利要求1所述的一种利用太阳能修复土壤能量的地源热泵复合系统，其特征在于：所述的储水箱的出水端与第一冷凝器的进水端之间连接有热水水泵。

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