CN104567101A - 一种太阳能-地源联合热泵系统 - Google Patents

一种太阳能-地源联合热泵系统 Download PDF

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Abstract

一种太阳能-地源联合热泵系统，包括地下热交换管、分配器、止逆阀、泵a、电磁阀、集热器蓄热装置、泵b、太阳能集热器、泵c、热泵机组、安全阀、缓冲蓄热器、地板供热器、泵d、喷淋头、热交换器、辅助燃气加热器、泵e、风机、冷凝器、蒸发器、混水阀和自来水进水口，所述地下热交换管安装在地下五米以下，地下热交换管通过水管与分配器连接，太阳能集热器安装在屋顶，地板供热器安装在房间的地板下，集热器蓄热装置、缓冲蓄热器、热交换器、辅助燃气加热器安装在房间内，各个部件通过水管连接，水管上安装有电磁阀，电磁阀通过控制器控制开闭，缓冲蓄热器顶部安装有安全阀；热泵机组由冷凝器和蒸发器组成。

Description

一种太阳能-地源联合热泵系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能—地源联合热泵系统，属于能源工程领域。
背景技术
能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素，能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定；建筑领域消费的能源，主要是煤炭、石油和天然气等石化能源，这些能源资源有限，不可再生，终究要枯竭，而且传统能源会对环境造成严重的污染；我国人口众多，人均资源占有量低于世界平均水平，与经济发展和人民生活消费的需求相比，能源供应的缺口很大，而且能源消费结构不合理，以煤为主的能源供给造成了严重的大气污染和温室气体排放，我国目前的CO2排放量居世界第二位；我国是“京都议定书”的签约国，目前的这种能源消费方式，已受到国际社会的高度关注，加大了我们保护环境和改变经济增长模式的压力，因此，节约能源和开发利用清洁、可再生能源的任务十分紧迫，地源热泵技术和太阳能技术是可再生能源应用的主要应用方向之一，而现如今普遍的技术为太阳能单一应用或者地源热泵单一应用，因此会存在能源连续供应不足的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能—地源联合热泵系统。
本发明要解决的问题是现有单一太阳能或者单一地源热泵存在能源连续供应不足的缺陷。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一种太阳能—地源联合热泵系统，包括地下热交换管、分配器、止逆阀、泵a、电磁阀、集热器蓄热装置、泵b、太阳能集热器、泵c、热泵机组、安全阀、缓冲蓄热器、地板供热器、泵d、喷淋头、热交换器、辅助燃气加热器、泵e、风机、冷凝器、蒸发器、混水阀和自来水进水口，所述地下热交换管安装在地下五米以下，地下热交换管通过水管与分配器连接，太阳能集热器安装在屋顶，地板供热器安装在房间的地板下，集热器蓄热装置、缓冲蓄热器、热交换器、辅助燃气加热器安装在房间内，各个部件通过水管连接，水管上安装有电磁阀，电磁阀通过控制器控制开闭，缓冲蓄热器顶部安装有安全阀；热泵机组由冷凝器和蒸发器组成。
夏季制冷系统包括地下热交换管、分配器、止逆阀、泵a、电磁阀、冷凝器、蒸发器、泵e和风机，通过控制器控制相应的电磁阀开闭，地下热交换管通过水管与分配器连接，然后再连接到冷凝器形成闭式循环，在该闭式循环水管上泵a和止逆阀安装；风机和蒸发器通过水管连接形成闭式循环，在该闭式循环水管上安装有泵e和止逆阀；蒸发器能够将热传导至冷凝器，最终实现热交换使房间内的热释放到土壤内。
冬季供热系统包括地下热交换管、分配器、止逆阀、泵a、电磁阀、集热器蓄热装置、泵b、太阳能集热器、泵c、缓冲蓄热器、泵e、冷凝器和蒸发器，通过控制器控制相应的电磁阀开闭，集热器蓄热装置出口通过水管连接到泵a，泵a通过水管连接到止逆阀，止逆阀连接到分配器，分配器与地下热交换管连接，分配器出水口通过水管与集热器蓄热装置连接，通过泵a运行使该闭式循环内的水流动从而实现热传导；集热器蓄热装置另外一个出口通过水管与泵b连接，泵b另一端通过水管连接到太阳能集热器，太阳能集热器出水口连接到集热器蓄热装置，泵b运行使太阳能集热器的热能传导至集热器蓄热装置；集热器蓄热装置通过水管与蒸发器连接形成闭式循环，在该水管上安装有泵e和止逆阀，泵e运行能够将集热器蓄热装置内的热量传递至蒸发器；冷凝器通过水管与缓冲蓄热器连接形成闭式循环，在该水管上安装有泵c和止逆阀；太阳能集热器和地下热交换管吸收的热量最终传导至缓冲蓄热器，缓冲集热器储存的热量用于冬季供热。
地板供暖系统包分配器、止逆阀、电磁阀、缓冲蓄热器、地板供热器和泵d，通过控制器控制相应的电磁阀开闭，地板供热器与分配器连接，分配器进出口通过分别与缓冲蓄热器进出口连接，缓冲蓄热器出水管上安装有泵d和止逆阀，泵d运行使缓冲蓄热器内的热量传递至地板供热器。
生活用热水系统包括电磁阀、缓冲蓄热器、喷淋头、热交换器、辅助燃气加热器、混水阀和自来水进水口，通过控制器控制相应的电磁阀开闭，缓冲蓄热器出口通过水管连接至辅助燃气加热器，辅助燃气加热器出口与热交换器进口连接，热交换器出口与缓冲蓄热器进口连接形成闭式循环；热交换器另外两个进出口与混水阀连接，混水阀另一头连接喷淋头，热交换器进口和混水阀之间的水管处设有自来水进水口。
本发明的优点：可以抽取分散而储量又十分巨大的低品位能量（太阳能与地表热）,实现对低品位环境能的挖掘、收集利用，大大扩宽了能量的利用范围；降低常规能源的消耗速度，太阳能、地热能是清洁环保且“可再生”的能源，过程几乎不产生污染，具有显著的环境效益；全年温度波动小、较为稳定的地热能克服了单纯利用太阳能做热源时受环境、气候等因素影响较大的缺点；太阳能无处不在、取之不尽，而地热能则受当地水源条件和地质条件的限制，这使得该系统兼有太阳能系统与地源热泵系统的特点的同时，实现相互之间的互补。
附图说明
图1是本发明一种太阳能—地源联合热泵系统的示意图；
图2是本发明一种太阳能—地源联合热泵系统的夏季制冷示意图；
图3是本发明一种太阳能—地源联合热泵系统的冬季供热示意图；
图4是本发明一种太阳能—地源联合热泵系统的地板供暖示意图；
图5是本发明一种太阳能—地源联合热泵系统的生活用热水示意图；
图中：1、地下热交换管   2、分配器   3、止逆阀   4、泵a   5、电磁阀   6、集热器蓄热装置   7、泵b   8、太阳能集热器   9、泵c   10、热泵机组   11、安全阀   12、缓冲蓄热器   13、地板供热器   14、泵d   15、喷淋头   16、热交换器   17、辅助燃气加热器   18、泵e   19、风机   20、冷凝器   21、蒸发器   22、混水阀   23、自来水进水口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
一种太阳能—地源联合热泵系统，包括地下热交换管1、分配器2、止逆阀3、泵a4、电磁阀5、集热器蓄热装置6、泵b7、太阳能集热器8、泵c9、热泵机组10、安全阀11、缓冲蓄热器12、地板供热器13、泵d14、喷淋头15、热交换器16、辅助燃气加热器17、泵e18、风机19、冷凝器20、蒸发器21、混水阀22和自来水进水口23，所述地下热交换管1安装在地下五米以下，地下热交换管1通过水管与分配器2连接，太阳能集热器8安装在屋顶，地板供热器13安装在房间的地板下，集热器蓄热装置6、缓冲蓄热器12、热交换器16、辅助燃气加热器17安装在房间内，太阳能集热器8能够将太阳能转换成热能并吸收，地下热交换管1能够交换土壤的热量，集热器蓄热装置6能够将分散且低品味的热能进行收集利用，缓冲蓄热器12能够将热能进行储存；各个部件通过水管连接，水管上安装有电磁阀5和止逆阀3，电磁阀5通过控制器控制开闭，止逆阀3起到单向流动的作用，缓冲蓄热器12顶部安装有安全阀11，安全阀11超过一定压力时会自动打开泄压；热泵机组10由冷凝器20和蒸发器21组成。
夏季制冷系统包括地下热交换管1、分配器2、止逆阀3、泵a4、电磁阀5、冷凝器20、蒸发器21、泵e18和风机19，通过控制器控制相应的电磁阀5开闭，地下热交换管1通过水管与分配器2连接，然后再连接到冷凝器20形成闭式循环，在该闭式循环水管上泵a4和止逆阀3安装；风机19和蒸发器21通过水管连接形成闭式循环，在该闭式循环水管上安装有泵e18和止逆阀3；蒸发器21能够将热传导至冷凝器20，最终实现热交换使房间内的热释放到土壤内。
冬季供热系统包括地下热交换管1、分配器2、止逆阀3、泵a4、电磁阀5、集热器蓄热装置6、泵b7、太阳能集热器8、泵c9、缓冲蓄热器12、泵e18、冷凝器20和蒸发器21，通过控制器控制相应的电磁阀5开闭，集热器蓄热装置6出口通过水管连接到泵a4，泵a4通过水管连接到止逆阀3，止逆阀3连接到分配器2，分配器2与地下热交换管1连接，分配器2出水口通过水管与集热器蓄热装置6连接，通过泵a4运行使该闭式循环内的水流动从而实现热传导；集热器蓄热装置6另外一个出口通过水管与泵b7连接，泵b7另一端通过水管连接到太阳能集热器8，太阳能集热器8出水口连接到集热器蓄热装置6，泵b7运行使太阳能集热器8的热能传导至集热器蓄热装置6；集热器蓄热装置6通过水管与蒸发器21连接形成闭式循环，在该水管上安装有泵e18和止逆阀3，泵e18运行能够将集热器蓄热装置6内的热量传递至蒸发器21；冷凝器20通过水管与缓冲蓄热器12连接形成闭式循环，在该水管上安装有泵c9和止逆阀3；太阳能集热器8和地下热交换管1吸收的热量最终传导至缓冲蓄热器12，缓冲集热器储存的热量用于冬季供热。
地板供暖系统包分配器2、止逆阀3、电磁阀5、缓冲蓄热器12、地板供热器13和泵d14，通过控制器控制相应的电磁阀5开闭，地板供热器13与分配器2连接，分配器2进出口通过分别与缓冲蓄热器12进出口连接，缓冲蓄热器12出水管上安装有泵d14和止逆阀3；泵d14运行使缓冲蓄热器12内的热量传递至地板供热器13。
生活用热水系统包括电磁阀5、缓冲蓄热器12、喷淋头15、热交换器16、辅助燃气加热器17、混水阀22和自来水进水口23，通过控制器控制相应的电磁阀5开闭，缓冲蓄热器12出口通过水管连接至辅助燃气加热器17，辅助燃气加热器17出口与热交换器16进口连接，热交换器16出口与缓冲蓄热器12进口连接形成闭式循环；热交换器16另外两个进出口与混水阀22连接，混水阀22另一头连接喷淋头15，热交换器16进口和混水阀22之间的水管处设有自来水进水口23。
本发明使用方法：通过控制器控制电磁阀5的动作实现各个系统之间的切换，具有使用方便高效的特点，太阳能、地热能是清洁环保且“可再生”的能源，过程几乎不产生污染，具有显著的环境效益。

Claims (5)

1.一种太阳能—地源联合热泵系统，包括地下热交换管（1）、分配器（2）、止逆阀（3）、泵a（4）、电磁阀（5）、集热器蓄热装置（6）、泵b（7）、太阳能集热器（8）、泵c（9）、热泵机组（10）、安全阀（11）、缓冲蓄热器（12）、地板供热器（13）、泵d（14）、喷淋头（15）、热交换器（16）、辅助燃气加热器（17）、泵e（18）、风机（19）、冷凝器（20）、蒸发器（21）、混水阀（22）和自来水进水口（23），其特征是：所述地下热交换管（1）安装在地下五米以下，地下热交换管（1）通过水管与分配器（2）连接，太阳能集热器（8）安装在屋顶，地板供热器（13）安装在房间的地板下，集热器蓄热装置（6）、缓冲蓄热器（12）、热交换器（16）、辅助燃气加热器（17）安装在房间内，各个部件通过水管连接，水管上安装有电磁阀（5），电磁阀（5）通过控制器控制开闭，缓冲蓄热器（12）顶部安装有安全阀（11）；热泵机组（10）由冷凝器（20）和蒸发器（21）组成，该系统构成了夏季制冷系统、冬季供热系统、地板供暖系统、生活用热水系统四种相互共用的工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能—地源联合热泵系统，其特征是：所述夏季制冷系统包括地下热交换管（1）、分配器（2）、止逆阀（3）、泵a（4）、电磁阀（5）、冷凝器（20）、蒸发器（21）、泵e（18）和风机（19），通过控制器控制相应的电磁阀（5）开闭，地下热交换管（1）通过水管与分配器（2）连接，然后再连接到冷凝器（20）形成闭式循环，在该闭式循环水管上泵a（4）和止逆阀（3）安装；风机（19）和蒸发器（21）通过水管连接形成闭式循环，在该闭式循环水管上安装有泵e（18）和止逆阀（3）。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能—地源联合热泵系统，其特征是：所述冬季供热系统包括地下热交换管（1）、分配器（2）、止逆阀（3）、泵a（4）、电磁阀（5）、集热器蓄热装置（6）、泵b（7）、太阳能集热器（8）、泵c（9）、缓冲蓄热器（12）、泵e（18）、冷凝器（20）和蒸发器（21），通过控制器控制相应的电磁阀（5）开闭，集热器蓄热装置（6）出口通过水管连接到泵a（4），泵a（4）通过水管连接到止逆阀（3），止逆阀（3）连接到分配器（2），分配器（2）与地下热交换管（1）连接，分配器（2）出水口通过水管与集热器蓄热装置（6）连接；集热器蓄热装置（6）另外一个出口通过水管与泵b（7）连接，泵b（7）另一端通过水管连接到太阳能集热器（8），太阳能集热器（8）出水口连接到集热器蓄热装置（6）；集热器蓄热装置（6）通过水管与蒸发器（21）连接形成闭式循环，在该水管上安装有泵e（18）和止逆阀（3）；冷凝器（20）通过水管与缓冲蓄热器（12）连接形成闭式循环，在该水管上安装有泵c（9）和止逆阀（3）。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能—地源联合热泵系统，其特征是：所述地板供暖系统包分配器（2）、止逆阀（3）、电磁阀（5）、缓冲蓄热器（12）、地板供热器（13）和泵d（14），通过控制器控制相应的电磁阀（5）开闭，地板供热器（13）与分配器（2）连接，分配器（2）进出口通过分别与缓冲蓄热器（12）进出口连接，缓冲蓄热器（12）出水管上安装有泵d（14）和止逆阀（3）。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能—地源联合热泵系统，其特征是：所述生活用热水系统包括电磁阀（5）、缓冲蓄热器（12）、喷淋头（15）、热交换器（16）、辅助燃气加热器（17）、混水阀（22）和自来水进水口（23），通过控制器控制相应的电磁阀（5）开闭，缓冲蓄热器（12）出口通过水管连接至辅助燃气加热器（17），辅助燃气加热器（17）出口与热交换器（16）进口连接，热交换器（16）出口与缓冲蓄热器（12）进口连接形成闭式循环；热交换器（16）另外两个进出口与混水阀（22）连接，混水阀（22）另一头连接喷淋头（15），热交换器（16）进口和混水阀（22）之间的水管处设有自来水进水口（23）。
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