CN108826422A - 太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统及其供暖方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统及其供暖方法，属于能源供热的技术领域。本发明包括太阳能集热系统、蓄热和取热系统、地源热泵系统和末端采暖装置；太阳能集热系统、蓄热和取热系统均通过短期蓄能装置与末端采暖装置连接，地源热泵系统也与末端采暖装置连接；蓄热和取热系统包括蓄热管，蓄热管安装于蓄热井内，蓄热井组成蓄热区；地源热泵系统包括热泵机组和换热管，换热管设置于换热井内，换热井位于蓄热区的周向上。本发明的太阳能得到了跨季节储存，太阳能集热系统、蓄热和取热系统和地源热泵系统的热量得到了联合使用，充分利用了太阳能，降低了运行成本，消除了地源热泵系统的热衰减现象，使用寿命长。

Description

太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统及其供暖方法

技术领域

本发明涉及能源供热的技术领域，特别是指一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统及其供暖方法。

背景技术

随着科技的进步和时代的发展，人们对居住条件的要求不断提高，对室内供暖的舒适性提出了更高的要求。然而，以煤炭等化石燃料为主的传统供暖能源，给环境带来了雾霾、酸雨等环境污染问题。因此，太阳能、浅层地热能等可再生能源利用，是政府大力推广的清洁能源供暖的重要能源之一。

太阳能是一种分布广泛、绿色无污染的可再生能源，其太阳能集热系统的热利用技术己较为成熟。但是，太阳能是一种季节性变化与间歇性变化的能源，利用高效的光热转换技术及跨季节蓄能技术来给建筑供能将会大大提高系统的太阳能利用率，经济性更好。因此，在太阳能丰富且不供暖的春、夏、秋季节，将太阳能蓄存在地下蓄能系统中，在冬季有供暖需求时释放能量，用于冬季采暖。但是，地下蓄能系统在蓄能过程中总会有少部分热量逸失到周围的土壤中，如果设计不合理，热量散失严重，蓄能效率低，无法满足冬季供暖的需要。

地源热泵是陆地浅层能源，通过输入少量的高品位能源(如电能)实现由低品位热能向高品位热能转移的装置，通常地源热泵消耗1KWh的能量，用户可以得到4.4KWh以上的热量或冷量。但是，地源热泵存在衰减现象是不可避免的，其制热效率逐年下降，热泵机组甚至无法启动，严重影响用户的供暖系统，影响地源热泵的推广应用。

发明内容

本发明提出一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统及其供暖方法，解决了现有技术中太阳能集热系统的地下蓄能系统热量散失严重而导致其蓄能效率低以及地源热泵存在衰减现象而导致其寿命短的问题。

本发明的一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其技术方案是这样实现的：包括太阳能集热系统、蓄热和取热系统、地源热泵系统和末端采暖装置；所述太阳能集热系统通过短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述蓄热和取热系统也通过所述短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述地源热泵系统与所述末端采暖装置连接；所述蓄热和取热系统包括设置在地面以下的多数个蓄热管，所述蓄热管设置于一蓄热区内，所述蓄热区内设置有多数个用于安装所述蓄热管的蓄热井；所述地源热泵系统包括设置于地面之上的热泵机组和设置于地面以下的多数个换热管，每个所述换热管设置于一个换热井内，所述换热井设置于所述蓄热区的周向上。

本发明的短期蓄能装置与末端采暖装置之间通过第一换热器进行热量交换，太阳能集热系统包括太阳能集热器和第二换热器，太阳能集热器与短期蓄能装置之间通过第二换热器进行热量交换；本发明利用蓄热和取热系统将太阳能集热系统的热量进行跨季节储存，其储存过程为：太阳能集热器收集的热量先通过第二换热器与短期蓄能装置进行热量交换，当短期蓄能装置的温度达到一定值(通常为高于蓄热区温度5-8℃，根据实际情况进行设置)时，短期蓄能装置开始将其内的热量逐渐传递给蓄热管，蓄热管在蓄热井的作用下对热量进行储存；太阳能集热系统不断地给短期蓄能装置提供热量，同时，短期蓄能装置不断地将热量传递给蓄热管；蓄热管内的最高温度可达50-85℃。冬天供暖的时候，将太阳能集热系统、蓄热和取热系统和地源热泵系统三者的热量进行联合使用，这种联合供暖模式充分利用了太阳能，最大限度地降低了运行成本；同时，由于换热井设置在蓄热区的周向上，换热井的深度大于蓄热井的深度，蓄热井内蓄热管散发的热量被换热井内换热管进行了充分的吸收，热量得到了再次利用，消除地源热泵系统的热衰减现象，延长了地源热泵系统的使用寿命，特别适合单供暖项目，经济实用。

作为一种优选的实施方案，所述蓄热井在所述蓄热区内呈圆形、椭圆形或正多边形中的任意一种排列。多数个蓄热井呈多种形状排列，根据实际情况进行选择，从而使蓄热井的排列集中，外周表面积最小，减少热量的散失，提高蓄热能力。

作为一种优选的实施方案，所述换热井的排列形状与所述蓄热井的排列形状一致。换热井设置在蓄热井所围成的正多边形、圆形或椭圆形的外侧，可以是一层，也可以是多层，换热井直接包围蓄热井，紧密吸收蓄热井散失的热量，避免地源热泵的衰减现象。

作为一种优选的实施方案，所述换热井的深度大于所述蓄热井的深度，所述换热管的长度大于所述蓄热管的长度。换热井的深度大于蓄热井的深度，也即换热管的长度大于蓄热管的长度，由于换热管和蓄热管上端的安装高度基本在同一水平面上，蓄热井内蓄热管的底部散发出去的热量也可以通过换热井内的换热管进行吸收，进一步避免地源热泵的衰减现象。

作为一种优选的实施方案，所述换热井的深度比所述蓄热井的深度深5-20m。换热管的长度大于蓄热管的长度，蓄热管的底部散发出去的热量沿着斜下方被换热管的底部吸收，其长度适当即可，避免材料和资源浪费。

作为一种优选的实施方案，所述蓄热区上在地面以下设有保温层。保温层的设置使蓄热管的顶部得到了保温，避免了蓄热管的热量从其顶部散发出去，充分保证了蓄热管内热量的有效储存。

作为一种优选的实施方案，所述换热管和所述蓄热管均为U型管，所述蓄热管为耐高温PE-Xa管、耐高温PE-Xb管、耐高温PE-Xc管、耐高温PERT管、耐高温Pb管中的任意一种。换热井和蓄热井内的U型管，可以是单U，也可以是双U，这种U型管方便安装，蓄热管通过串联、并联、串联之后再并联、并联之后再串联等多种结合方式使所有的蓄热管连接成一种蜿蜒曲折的管路，位置集中，热量储存效率高，可以耐高温，充分储存夏天高热量的太阳能。

作为一种优选的实施方案，所述短期蓄能装置和所述蓄热管之间设有蓄热管道和取热管道，所述蓄热管道上设有第一控制阀、蓄热泵、第三控制阀和第五控制阀，所述取热管道上设有第四控制阀、取热泵、第六控制阀和第二控制阀，所述蓄热泵和所述取热泵为同一个泵。短期蓄能装置从蓄热管中提取热量时流体介质的流向与短期蓄能装置向蓄热管中储存热量时流体介质的流向相反，蓄热管道和取热管道各自从两个方向完成短期蓄能装置的热量储存和提取。

本发明的一种根据上面任意一项所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统的供暖方法，其技术方案是这样实现的：包括以下模式：1)当太阳能充足、短期蓄能装置的温度达到末端采暖装置的采暖要求时，开启短期蓄能装置，短期蓄能装置将太阳能集热系统收集的热量供给末端采暖装置；2)当太阳能集热系统所提供的热量不能够满足末端采暖装置的采暖要求时，开启蓄热和取热系统，短期蓄能装置从蓄热和取热系统中提取热量，以对其内的热量进行补偿，并将太阳能集热系统以及蓄热和取热系统联合收集的热量供给末端采暖装置；3)当1)和2)两个模式都不能够满足末端采暖装置的采暖要求时，开启地源热泵系统，热泵机组转移热量，并供给末端采暖装置；4)当地源热泵系统的供暖达到末端采暖装置的温度要求后，关闭地源热泵系统，再次需要供暖时继续重复模式1)、模式2)和模式3)。

本发明的供暖方法，首先，直接利用太阳能集热系统的热量，该热量通过短期蓄能装置进行暂时储存，当短期蓄能装置的温度达到采暖需求之后，直接由短期蓄能装置通过第一换热器对末端采暖装置进行供热；其次，当太阳能集热系统的热量不足以满足采暖需求时，启动蓄热和取热系统，短期蓄能装置从蓄热和取热系统中提取地下蓄热井内的热量以对其热量进行补偿，并通过第一换热器对末端采暖装置进行供热；最后，当太阳能集热系统的热量以及蓄热和取热系统中的热量均不能满足采暖需求时，启动地源热泵系统，利用热泵机组转移换热管内的热量并给末端采暖装置进行供热；地源热泵系统的供暖达到末端采暖装置的设定水温后，立即关闭地源热泵系统，重复使用太阳能集热系统、蓄热和取热系统和地源热泵系统，三种热量得到了充分的联合使用，供热效率高，经济实用。

作为一种优选的实施方案，所述模式1)下，短期蓄能装置的水温大于40℃；所述模式2)下，短期蓄能装置的水温小于40℃且蓄热管内的水温大于45℃；所述模式3)下，短期蓄能装置的水温小于40℃且蓄热管内的水温小于45℃。通过温度可以直观地判断供暖模式，有利于检修和维护。本发明可以采用智能控制系统，利用现有的PLC控制器对其进行控制，控制方便，便于管理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用蓄热和取热系统将太阳能集热系统的热量进行跨季节储存，储存方便，热量得到了有效储存，储存效率高；冬季供暖的时候，将太阳能集热系统、蓄热和取热系统以及地源热泵系统三者的热量进行联动使用，这种联动供暖模式充分利用了太阳能，最大限度地降低运行成本；由于换热井设置在蓄热井组成的蓄热区的周向上，换热井的深度大于蓄热井的深度，蓄热管散失的热量被换热管进行了充分的吸收，极大地减少了热量损失，消除地源热泵系统的热衰减现象，延长了地源热泵系统的使用寿命，特别适合单供暖项目，经济实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的平面结构示意图；

图2为图1所示蓄热井和换热井的连接关系的俯视结构示意图；

图中：1-热泵机组；2-短期蓄能装置；3-太阳能集热器；4-第一换热器；5-第二换热器；6-换热管；7-蓄热管；8-第一循环泵；9-第二循环泵；10-第三循环泵；11-第四循环泵；12-第五循环泵；13-第六循环泵；14-第七控制阀；15-第八控制阀；16-第九控制阀；17-第十控制阀；18-第十一控制阀；19-第十二控制阀；20-第一控制阀；21-第二控制阀；22-第三控制阀；23-第四控制阀；24-第五控制阀；25-第六控制阀；26-地面；27-保温层；29-蓄热井；30-换热井；31-末端采暖装置；A-太阳能集热系统；B-蓄热和取热系统；C-地源热泵系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅附图1和附图2，本发明的一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，包括太阳能集热系统A、蓄热和取热系统B、地源热泵系统C和末端采暖装置31；太阳能集热系统A通过短期蓄能装置2与末端采暖装置31连接，蓄热和取热系统B也通过短期蓄能装置2与末端采暖装置31连接，地源热泵系统C与末端采暖装置31连接；短期蓄能装置2与末端采暖装置31之间设有第一换热器4，短期蓄能装置2通过第一换热器4与末端采暖装置31连接，短期蓄能装置2与末端采暖装置31通过第一换热器4进行热量交换，地源热泵系统C直接与末端采暖装置31连接；蓄热和取热系统B包括设置在地面26以下的多数个蓄热管7，蓄热管7设置于一蓄热区内，蓄热区内设置有多数个用于安装蓄热管7的蓄热井29；地源热泵系统C包括设置于地面26之上的热泵机组1和设置于地面26以下的多数个换热管6，每个换热管6设置于一个换热井30内，换热井30设置于蓄热区的周向上。太阳能集热系统A用于收集太阳能，太阳能集热系统A包括太阳能集热器3和第二换热器5，太阳能集热器3与短期蓄能装置2之间通过第二换热器5进行热量交换。太阳能集热系统A收集到的热量先通过短期蓄能装置2进行暂时储存，短期蓄能装置2暂时储存的热量，即可以通过第一换热器4直接用于末端采暖装置31供暖，也可以跨季节储存在蓄热和取热系统B内；冬天需要供暖的时候，太阳能集热系统A、蓄热和取热系统B和地源热泵系统C三者的热量进行联动使用，这种联动供暖模式充分利用了太阳能，最大限度地降低运行成本；本发明的蓄热管7散失的热量被换热管6进行了充分的吸收，极大地减少了热量损失，消除地源热泵系统C的热衰减现象，延长了地源热泵系统C的使用寿命，特别适合单供暖项目，经济实用。

参阅附图1和附图2，蓄热井29在蓄热区内呈圆形、椭圆形或正多边形中的任意一种排列。本实施例中，蓄热井29在蓄热区内呈正八边形排列，当然，蓄热井29在蓄热区内也可以呈正四边形、正六边形或正十边形中的任意一种排列。蓄热井29的排列形状，以使其排列更加集中为宜，使其组成的蓄热区的外表面积最小，减少热量的散失，提高蓄热能力。换热井30的排列形状可以与蓄热井29的排列形状一致，当然，换热井30的排列形状也可以与蓄热井29的排列形状不一致。换热井30设置在蓄热井29所围成的正多边形、圆形或椭圆形的外侧，可以是一层，可以是多层，换热井30直接包围蓄热井29，紧密吸收蓄热井29散失的热量，避免了地源热泵系统C的衰减现象。本实施例中，换热井30的排列形状与蓄热井29的排列形状不一致，换热井30排列成正四边形，这种正四边形全面包围其内蓄热井29组成的正八边形，换热管6充分吸收蓄热管7散发出来的热量。换热井30的深度大于蓄热井29的深度，换热管6的长度大于蓄热管7的长度。换热井30的深度大于蓄热井29的深度，也即换热管6的长度大于蓄热管7的长度，由于换热管6和蓄热管7上端的安装高度基本在同一水平面上，蓄热井29内蓄热管7的底部散发出去的热量也可以通过换热井30内的换热管6进行吸收，进一步避免了地源热泵系统C的衰减现象。通常情况下，换热井30的深度比蓄热井29的深度深5-20m。一般蓄热管7的长度为35-120m，换热管6的长度大于蓄热管7的长度，蓄热管7的底部散发出去的热量沿着斜下方被换热管6的底部吸收，其长度适当即可，避免材料和资源浪费。另外，蓄热区上在地面26以下设有保温层27。保温层27的设置使蓄热管7的顶部得到了保温，避免了蓄热管7的热量从其顶部散发出去，充分保证了蓄热管7内热量的有效储存。

参阅附图1，本发明中，短期蓄能装置2和蓄热管7之间设有蓄热管道和取热管道，蓄热管道上设有第一控制阀20、蓄热泵、第三控制阀22和第五控制阀24，取热管道上设有第四控制阀23、取热泵、第六控制阀25和第二控制阀21，蓄热泵和取热泵为同一个泵即第六循环泵13。短期蓄能装置2从蓄热管7中提取热量的时候的流向与短期蓄能装置2向蓄热管7中储存热量的时候的流向相反，蓄热管道和取热管道各自从两个方向完成短期蓄能装置2的热量储存和提取。本发明中，换热管6和蓄热管7均为U型管，蓄热管7为耐高温PE-Xa管、耐高温PE-Xb管、耐高温PE-Xc管、耐高温PERT管、耐高温Pb管中的任意一种。换热井29和蓄热井30内的U型管，可以是单U，也可以是双U，这种U型管方便安装，所有的蓄热管7连接成一种蜿蜒曲折的管路，位置集中，热量储存效率高，可以耐高温，充分储存夏天高热量的太阳能。

参阅附图1，本发明在太阳能集热系统A中，太阳能集热器3与第二换热器5通过管道连接形成回路，第二换热器5通常为板式换热器，太阳能集热器3的输出端在第四循环泵11的作用下流向第二换热器5，经过第二换热器5换热之后，在第十一控制阀18的作用下，进入太阳能集热器3的输入端，并在太阳能集热器3内再次吸收太阳能，依次循环；同时，短期蓄能装置2的输出端在第五循环泵12的作用下流向第二换热器5，经过第二换热器5换热之后，在第十二控制阀19的作用下，进入短期蓄能装置2的输入端，从而吸收太阳能集热器3收集的热量，依次循环。本发明的蓄热和取热系统B通过蓄热管道和取热管道与短期蓄能装置2连接，蓄热的时候，短期蓄能装置2的输出端连接蓄热管道，依次经过蓄热管道上的第一控制阀20、第六循环泵13和第三控制阀22进入蓄热管7，从蓄热管7出来之后经过第五控制阀24进入短期蓄能装置2的输入端，将短期蓄能装置2暂时储存的热量储存于蓄热和取热系统B中；取热的时候，短期蓄能装置2此时的输出端即蓄热管道上的输入端连接取热管道，依次经过取热管道上的第四控制阀23、第六循环泵13和第六控制阀25沿着与蓄热相反的方向进入蓄热管7，从蓄热管7出来之后经过第二控制阀21进入短期蓄能装置2此时的输入端即蓄热的输出端，短期蓄能装置2完成了从蓄热和取热系统B中提取热量。短期蓄能装置2与第一换热器4通过管道连接形成回路，通常情况下，第一换热器4也为板式换热器，短期蓄能装置2的输出端通过第三循环泵10进入第一换热器4，经过第一换热器4换热之后，在第十控制阀17的作用下，进入短期蓄能装置2的输入端，依次循环；同时，末端采暖装置31的输出端在第一循环泵8的作用下流向第一换热器4，经过第一换热器4换热之后，在第七控制阀14的作用下，进入末端采暖装置31的输入端，依次循环，从而完成末端采暖装置31的供暖。另外，在地源热泵系统C中，热泵机组1通过第二循环泵9进入换热管6，由换热管6出来之后，经过第九控制阀16回到热泵机组1进行热量转移，热泵机组1完成转移换热管6内的热量；同时，末端采暖装置31的输出端在第一循环泵8和第八控制阀15的作用下流向热泵机组1，在热泵机组1完成换热之后，进入末端采暖装置31的输入端，依次循环，从而完成末端采暖装置31的供暖。

工作原理：在春、夏、秋三个非供暖季节，只开启太阳能集热系统A以及蓄热和取热系统B两个子系统，关闭地源热泵系统C和末端采暖装置31，实现非供暖季节太阳能跨季蓄能运行，工作流程为：在第二换热器5的高温一侧，太阳能集热器3、第四循环泵11、第二换热器5和第十一控制阀18组成的环路，在第二换热器5的低温一侧，短期蓄能装置2、第五循环泵12、第二换热器5和第十二控制阀19组成的环路，将太阳能集热器3吸收的热量暂时储存于短期蓄能装置2的内部；当短期蓄能装置2水温达到设定温度，开启由短期蓄能装置2、第一控制阀20、第六循环泵13、第三控制阀22、蓄热管7、第五控制阀24组成的储热系统，将热量储存于蓄热区中。

本发明的一种根据上面所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统的供暖方法，包括以下模式：1)当太阳能充足、短期蓄能装置2的温度达到末端采暖装置31的采暖要求时，开启短期蓄能装置2，短期蓄能装置2将太阳能集热系统A收集的热量供给末端采暖装置31；2)当太阳能集热系统A所提供的热量不能够满足末端采暖装置31的采暖要求时，开启蓄热和取热系统B，短期蓄能装置2从蓄热和取热系统B中提取热量，以对其内的热量进行补偿，并将太阳能集热系统A以及蓄热和取热系统B联合收集的热量供给末端采暖装置31；3)当1)和2)两个模式都不能够满足末端采暖装置31的采暖要求时，开启地源热泵系统C，热泵机组1转移热量，并供给末端采暖装置31；4)当地源热泵系统C的供暖达到末端采暖装置31的温度要求后，关闭地源热泵系统C，再次需要供暖时继续重复模式1)、模式2)和模式3)。

通常情况下，模式1)下，短期蓄能装置2的水温大于40℃；模式2)下，短期蓄能装置2的水温小于40℃且蓄热管7内的水温大于45℃；模式3)下，短期蓄能装置2的水温小于40℃且蓄热管7内的水温小于45℃。通过温度可以直观地判断供暖模式，有利于检修和维护。本发明可以采用智能控制系统，利用现有的PLC控制器对其进行控制，控制方便，便于管理。

在冬季供暖时，本发明的供暖方法有三种供暖模式：

1)当太阳能充足、短期蓄能装置2中的水温达到供暖要求时，可以直接用太阳能集热系统A提供的热量来供暖，工作流程为：太阳能集热器3收集太阳能，其输出端依次经过第四循环泵11、第二换热器5和第十一控制阀18组成的环路，在第二换热器5内进行热量交换，并流回至太阳能集热器3，以再次吸收热量，依次循环；同时，短期蓄能装置2的输出端依次经过第五循环泵12、第二换热器5和第十二控制阀19组成的环路，在第二换热器5内进行热量交换，并流回至短期蓄能装置2，依次循环，使太阳能集热器3吸收的热量暂时储存于短期蓄能装置2的内部；当短期蓄能装置2水温达到设定温度，开启由短期蓄能装置2、第一控制阀20、第六循环泵13、第三控制阀22、蓄热管7、第五控制阀24组成的储热系统，将热量通过蓄热管7储存于蓄热区中。

2)当太阳能集热系统A所提供的热量不满足供暖要求时，开启由短期蓄能装置2、第四控制阀23、第六循环泵13、第六控制阀25、蓄热管7、第二控制阀21形成回路的取热系统，将储存于蓄热管7中及其所在的蓄热井29周围的热量提取到短期蓄能装置2，以对短期蓄能装置2的热量进行补偿，从而完成短期蓄能装置2向末端供暖装置31的供暖。

3)当1)和2)两个模式都不能满足供暖需求时，关闭第七控制阀14、第三循环泵10、第十控制阀17，开启第八控制阀15和热泵机组1，热泵机组1从由第二循环泵9、换热管6、第九控制阀16组成的环路中转移换热管6内及其所在的换热井30周围的热量，并给末端供暖装置31供暖。

4)当地源热泵系统C供暖达到设定水温后，关闭地源热泵系统C，再次需要供暖时重复1)、2)和3)模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用蓄热和取热系统B将太阳能集热系统A的热量进行跨季节储存，储存方便，热量得到了有效储存，储存效率高；冬季供暖的时候，将太阳能集热系统A、蓄热和取热系统B和地源热泵系统C三者的热量进行联动使用，这种联动供暖模式充分利用了太阳能，最大限度地降低运行成本；由于换热井30设置在蓄热井29组成的蓄热区的周向上，换热井30的深度大于蓄热井29的深度，蓄热管7散失的热量被换热管6进行了充分的吸收，极大地减少了热量损失，消除地源热泵系统C的热衰减现象，延长了地源热泵系统C的使用寿命，特别适合单供暖项目，经济实用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热系统、蓄热和取热系统、地源热泵系统和末端采暖装置；

所述太阳能集热系统通过短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述蓄热和取热系统也通过所述短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述地源热泵系统与所述末端采暖装置连接；

所述蓄热和取热系统包括设置在地面以下的多数个蓄热管，所述蓄热管设置于一蓄热区内，所述蓄热区内设置有多数个用于安装所述蓄热管的蓄热井；

所述地源热泵系统包括设置于地面之上的热泵机组和设置于地面以下的多数个换热管，每个所述换热管设置于一个换热井内，所述换热井设置于所述蓄热区的周向上。

2.根据权利要求1所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：

所述蓄热井在所述蓄热区内呈圆形、椭圆形或正多边形中的任意一种排列。

3.根据权利要求2所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：

所述换热井的排列形状与所述蓄热井的排列形状一致。

4.根据权利要求1所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：

所述换热井的深度大于所述蓄热井的深度，所述换热管的长度大于所述蓄热管的长度。

5.根据权利要求4所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：

所述换热井的深度比所述蓄热井的深度深5-20m。

6.根据权利要求1所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：

所述蓄热区上在地面以下设有保温层。

7.根据权利要求1所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：

所述换热管和所述蓄热管均为U型管，所述蓄热管为耐高温PE-Xa管、耐高温PE-Xb管、耐高温PE-Xc管、耐高温PERT管、耐高温Pb管中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：

所述短期蓄能装置和所述蓄热管之间设有蓄热管道和取热管道，所述蓄热管道上设有第一控制阀、蓄热泵、第三控制阀和第五控制阀，所述取热管道上设有第四控制阀、取热泵、第六控制阀和第二控制阀，所述蓄热泵和所述取热泵为同一个泵。

9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统的供暖方法，其特征在于：包括以下模式：

1)当太阳能充足、短期蓄能装置的温度达到末端采暖装置的采暖要求时，开启短期蓄能装置，短期蓄能装置将太阳能集热系统收集的热量供给末端采暖装置；

2)当太阳能集热系统所提供的热量不能够满足末端采暖装置的采暖要求时，开启蓄热和取热系统，短期蓄能装置从蓄热和取热系统中提取热量，以对其内的热量进行补偿，并将太阳能集热系统以及蓄热和取热系统联合收集的热量供给末端采暖装置；

3)当1)和2)两个模式都不能够满足末端采暖装置的采暖要求时，开启地源热泵系统，热泵机组转移热量，并供给末端采暖装置；

4)当地源热泵系统的供暖达到末端采暖装置的温度要求后，关闭地源热泵系统，再次需要供暖时继续重复模式1)、模式2)和模式3)。

10.根据权利要求9所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统的供暖方法，其特征在于：

所述模式1)下，短期蓄能装置的水温大于40℃；所述模式2)下，短期蓄能装置的水温小于40℃且蓄热管内的水温大于45℃；所述模式3)下，短期蓄能装置的水温小于40℃且蓄热管内的水温小于45℃。