CN102853471B - 夏季蓄热式太阳能供暖洗浴系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种夏季蓄热式太阳能供暖洗浴系统，其包括太阳能集热器、集热储水箱、洗浴换热器、热泵、暖气散热器、控制器、储热循环水泵、供暖循环水泵、土壤蓄热器。土壤蓄热器由多层软管环形埋入土壤蓄热，深度为2-20米，在夏季，太阳能集热器产生的热水通过循环流动将地下的土壤加热，从而将热量储存于地下，在冬季流经地下软管的水被土壤加热后流入暖气散热器加热室内空气，蓄热器采用中心温度高，周边温度低的土壤蓄热方法，减少了周边散热，提高了出水温度，达到了不用或少用热泵的目的，大幅度降低了运行成本。
Description
技术领域：
本发明涉及一种夏季蓄热式太阳能供暖系统
背景技术：
目前，现有的夏季蓄热技术主要是含水层蓄热，蓄热温度较低，而且不适合小型工程。必须使用热泵，储热含水层必须符合一定的水文地质条件。
1.含水层要具备一定的渗透性，含水层厚度要大，储水的容量要多。
2.含水层中地下水热交换速度慢，无异常的地温梯度现象。
3.含水层上下隔水层有良好的隔水性，能形成良好的保温层。
4.含水层储热后不会引起其他不良的水文地质和工程地质现象，如：地面深降，土壤盐碱化等。
发明内容：
本发明解决的技术问题在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种蓄热量大，蓄热温度高，成本低的夏季蓄热式太阳能供暖系统。
以北京地区为例，全年日照时数约为2760小时，太阳年辐射总量为5700MJ/m2，春夏秋三季的太阳辐射约为4500MJ/m2，如果将这三个季节的光能储存下来以备冬季使用，考虑光热转换效率，管路热损及蓄热损失，蓄热效率按40％计，每平米太阳能集热器产生的热量有1800MJ的热能储存于土壤蓄热器中。而冬季供暖期为4个月，每平米需供热520MJ，白天光线较好时，利用太阳能集热器的热量供暖，白天光线不足及夜间的供暖，用春夏秋三季储存于土壤蓄热器中的能量，完全可以满足冬季供暖要求。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：采用中心温度高，周边温度低的土壤蓄热方法，以减少周边散热提高出水温度。达到不用或少用热泵的目的。
具体方法是：在建筑物旁，挖2-20米的坑，面积和深度由所需蓄热量及环境条件决定。
坑的地面平整后夯实，合适位置安置用于管路连接的管路井，把有加强护套的软管一端伸入竖井，与太阳能集热器的水箱出口相连，将管路铺至坑的中心位置后，围绕中心做环状铺设，中心距离小，外围距离大，铺设到坑边后，尾端引入竖井，与太阳能集热器的水箱入口相连，填六十厘米的土后夯实、压平，再重复上述过程，直到据地面两米时不再铺管，覆盖保温材料后，全部以土填满夯实。蓄热时，热水从中心向周边流动，使中心温度高周边温度低。放热时，水从周边流入，中心流出，达到出水温度高的目的。合理设计采光面积及土壤热容量，使中心区保持较高工作温度，达到昼夜供暖水温变化不超过2度，实现只有后期使用热泵的目的。
本发明具有的优点在于：
1.绿色环保、节能减排。
2.克服了热泵从低温热源中吸收热量，耗电多，不省钱的弊端。
3.性能稳定、寿命长。
4.对地质条件要求较低，易于推广。
5.大面积安装，能够降低城市夏季的气温，减少了空调耗能。
附图说明
图1为夏季蓄热式太阳能供暖洗浴系统原理示意图
图中：
1.控制器温度水位传感器。2.集热储水箱。3.太阳能集热器。
4.暖气节门。5.热泵输出节门。6.热泵。7.散热器。
8.热泵输入节门。9.土壤蓄热器。10.低温管路节门。
11.供暖回水节门。12.供暖来水节门。13.高温管路节门。
14.储热循环泵。15.控制器。16.供暖循环泵。17.洗浴换热器。
18.管道井。
具体实施方式：
参看附图1，本发明所提供的夏季蓄热式太阳能供暖洗浴系统，主要构成及工作原理如下：太阳能集热器由本人发明的承压储水式太阳能集热管或金属集热管等集热效率高、散热系数低，玻璃管碎裂不跑水的集热管构成。为增大热容量，集热器上边设有太阳能集热储水箱，利用自然循环加热水箱中的水。
土壤蓄热器由盘管、土壤及管道井构成，蓄热器采用中心温度高、周边温度低的土壤蓄热方法，减少了周边散热，提高了蓄热温度，中心蓄热温度可以达到85℃以上，提高了出水温度，达到了一个供暖季多半时间不用启动热泵。如果是地板供暖的话，甚至一冬天基本不用启动热泵。克服了热泵从低温热源中吸热，节能不省钱的弊端。具体方法是：在建筑物旁挖2-20米的坑，面积和深度由所需蓄热量及环境条件决定。
坑的地面平整后夯实，合适位置安置用于管路连接的管路井，把有加强护套的软管一端伸入竖井，与太阳能集热器的水箱出口相连，将管路铺至坑的中心位置后，围绕中心做环状铺设，中心距离小，外围距离大，铺设到坑边后，尾端引入竖井，与太阳能集热器的水箱入口相连，填六十厘米的土后夯实、压平，再重复上述过程，直到据地面两米时不再铺管，覆盖保温材料后，全部以土填满夯实。蓄热时，热水从中心向周边流动，达到中心温度高周边温度低的目的。放热时，水从周边流入中心流出，达到出水温度高的目的。合理设计采光面积及土壤热容量，使中心区保持较高工作温度，达到昼夜供暖水温变化不超过2度，实现只有后期蓄热量减少温度下降才使用热泵的目的。
夏季蓄热时，供暖回水节门11、供暖来水节门12关闭，低温管路节门10、高温管路节门13打开，储热循环水泵14间歇性工作，高温水流入土壤蓄热器中心，再流到周边。冬季时，低温管路节门10、高温管路节门13关闭，供暖回水节门11、供暖来水节门12打开，供暖循环水泵16工作。热水从土壤蓄热器9的中心高温区流出，流经散热器7后进入集热储水箱2。从集热储水箱2的另一出口流出后，流经洗浴换热器17，流经供暖回水节门11后，返回土壤蓄热器9完成循环供热。
太阳能集热器3的白天吸热量大于白天所需供暖量。这样，将有一部分热能储存于集热储水箱和土壤蓄热器中，这部分热能和土壤蓄热器中存储的热能提供夜间供暖。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可以利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的要求，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种夏季蓄热式太阳能供暖系统，包括太阳能集热器(3)、集热储水箱(2)、洗浴换热器(17)、热泵(6)、暖气散热器(7)、低温管路节门(10)、高温管路节门(13)、供暖回水节门(11)、供暖来水节门(12)、控制器(15)、储热循环水泵(14)、供暖循环水泵(16)、土壤蓄热器(9)、管道井(18)，其特征在于，土壤蓄热器(9)埋管采用环形辅设，使中心部分温度高于周边部分，多层埋管在管道井(18)中并联；
土壤蓄热器(9)中心部分的引出端口一路经高温管路节门(13)连至洗浴换热器(17)端口I，另一路经供暖来水节门(12)、供暖循环水泵(16)连接至散热器(7)入口，散热器(7)出口连接至集热储水箱(2)端口I，集热储水箱(2)端口II与洗浴换热器(17)端口II相连；热泵(6)连接在散热器(7)进出口管路之间；
土壤蓄热器(9)周边部分的引出端口一路经供暖回水节门(11)连接至洗浴换热器(17)端口I，另一路经储热循环水泵(14)、低温管路节门(10)连接至集热储水箱(2)端口I；
夏季时，供暖回水节门(11)、供暖来水节门(12)关闭，低温管路节门(10)、高温管路节门(13)打开，储热循环水泵(14)受控制器(15)控制间歇性工作，高温水流入土壤蓄热器(9)中心部分，再流到周边部分；
冬季时，低温管路节门(10)、高温管路节门(13)关闭，供暖回水节门(11)、供暖来水节门(12)打开，供暖循环水泵(16)受控制器(15)控制间歇性运转，热水从土壤蓄热器(9)的中心部分流出，依次流经供暖来水节门(12)、散热器(7)、集热储水箱(2)、洗浴换热器(17)、供暖回水节门(11)后，回到土壤蓄热器(9)的周边部分。
2.根据权利要求1所述的夏季蓄热式太阳能供暖系统，其特征在于：通过洗浴换热器(17)加热洗浴用热水，洗浴用热水与供暖用热水隔离。
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