CN110470075A - 水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，基于逆卡诺循环原理实现制热/制冷，包括热泵机组、养殖土塘、辅助蓄热塘和地下热源井，它还包括系统中构成的制冷剂回路、水源回路和地下水流路。与现有技术相比，本发明利用闲置塘蓄热作为水源热泵的热源，供热量大，能效高，运行成本低；避免了空气源热泵的除霜问题，整个养殖周期负荷平稳，装机容量小，初投资低。本发明利用温度较恒定的地下水作为地源热泵的热源，能效高，应用范围广，供热稳定。

Description

水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统

技术领域

本发明涉及一种双热源热泵系统，尤其是涉及一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统。

背景技术

小棚养殖是水产养殖业中一种重要的养殖模式，在江苏、山东等地的农田养殖区被广泛采用。具体说来，是通过在农田开辟土塘进行养殖。同一般的水产养殖相同，水温控制对土塘养殖物的生长非常重要。

太阳能是冬季土塘热量的主要来源，但单个塘蓄存的太阳能有限，尚需额外供热。传统的锅炉类供热设备中，燃煤会对环境产生污染，已经被禁止使用。天然气等清洁能源运行成本过高，压缩了利润空间。因此目前急需一种高能效的供热方案替代。此外，夏季也需要适当对塘进行降温。

热泵作为一种高效节能环保技术，已经在水产养殖业得到初步应用。各类热泵中，空气源热泵的供热不够稳定，冬季受到除霜影响，性能衰减严重。地源热泵需要额外打桩或打井，初投资过高；且养殖塘数量众多，大范围、长时间的应用会破坏地下水，影响地下热平衡。水源热泵要求养殖塘周围有河流等供热源，不适合大范围推广使用。因此现有的热泵系统在节能性、经济性和实用性上无法满足要求。

发明内容

为了解决目前水产养殖土塘温控用的热泵机组能效低、初投资高、实用性差的问题，充分利用水塘和土壤蓄存的太阳能，本发明提出了一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，基于逆卡诺循环原理实现制热/制冷，包括热泵机组、养殖土塘、辅助蓄热塘和地下热源井，

所述热泵机组包括第一水-制冷剂换热器、第二水-制冷剂换热器、第三水-制冷剂换热器、四通换向阀、压缩机，所述第一水-制冷剂换热器的制冷剂通道、第二水-制冷剂换热器的制冷剂通道、四通换向阀、压缩机连接形成水源热泵回路，

所述第一水-制冷剂换热器的制冷剂通道、第三水-制冷剂换热器的制冷剂通道、四通换向阀、压缩机连接形成地源热泵回路，

所述第一水-制冷剂换热器的水通道与养殖土塘内的换热管连通，构成水源第一回路，

所述第二水-制冷剂换热器的水通道与辅助蓄热塘内的换热管连通，构成水源第二回路，

所述第三水-制冷剂换热器的水通道与地下热源井连通，构成地下水流路，

所述水源热泵回路用于实现辅助蓄热塘塘水与养殖土塘塘水之间的换热，

所述地源热泵回路用于实现地下热源的地下水与养殖土塘塘水之间的换热，

所述水源热泵回路上设置控制水源热泵回路启闭的阀门，所述地源热泵回路上设置控制地源热泵回路启闭的阀门。

进一步地，所述水源热泵回路、地源热泵回路中均设置有膨胀阀。

进一步地，所述水源第一回路、水源第二回路中均设置有缓冲水箱、水泵及截止阀。

进一步地，所述地下水流路中设置有水泵、止回阀与截止阀。

进一步地，所述辅助蓄热塘可以设置一个、两个或两个以上，当辅助蓄热塘设置两个或两个以上时，每个辅助蓄热塘中的换热管通过分水器连接到水源第二回路上。

进一步地，所述地下热源井通入地下含水层，所述地下热源井可以设置一个、两个或两个以上，当所述地下热源井设置一个时，所述地下热源井内的地下水作为热源或冷源来流经第三水-制冷剂换热器的水通道实现地下热源的地下水与养殖土塘塘水之间的换热；当所述地下热源井设置两个或两个以上时，至少一个地下热源井中地下水用于作为热源或冷源被抽取流向第三水-制冷剂换热器的水通道，至少一个地下热源井被用于接收从第三水-制冷剂换热器的水通道流出的水。

进一步地，所述水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统通过不同控制方式实现水源制热模式、地源制热模式、水源和地源同时制热模式、制冷模式，制热模式和制冷模式的制冷剂循环回路通过四通换向阀切换。

所述水源制热模式下，所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路关闭，所述水源热泵回路内实现制冷剂的循环，所述水源第一回路与水源第二回路打开，所述地下水流路关闭，所述养殖土塘通过水源第一回路、水源热泵回路、水源第二回路之间的换热从辅助蓄热塘吸热，完成蓄热塘水源取热循环。

所述地源制热模式下，所述水源热泵回路关闭，所述地源热泵回路打开，所述地源热泵回路内实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路关闭，所述地下水流路打开，所述养殖土塘通过水源第一回路、地源热泵回路、地下水流路之间的换热从地下热源井吸热，完成地下水水源取热循环。

所述水源和地源同时制热模式下，所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路打开，所述水源热泵回路与地源热泵回路内同时实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路打开，所述地下水流路打开，所述养殖土塘通过水源第一回路、水源热泵回路、地源热泵回路、水源第二回路、地下水流路之间的换热从辅助蓄热塘以及地下热源井吸热，同时完成蓄热塘水源取热循环和地下水水源取热循环。

所述制冷模式下，所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路打开，所述水源热泵回路与地源热泵回路内同时实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路打开，所述地下水流路打开，所述地下热源井通过地下水流路、地源热泵回路、水源热泵回路、水源第一回路、水源第二回路之间的换热为养殖土塘与辅助蓄热塘内的塘水冷却，完成地下水水源供冷循环。

所述养殖土塘上铺盖塑料大棚与保温草垫，所述辅助蓄热塘上铺盖塑料大棚，在冬季，白天掀开养殖土塘的保温草垫吸收太阳能，夜晚铺盖养殖土塘的保温草垫保温；以水源制热模式为主，以地源制热模式为辅，低温情况下采取水源和地源同时制热模式或地源制热模式；在夏季，白天铺盖养殖土塘的保温草垫遮阳，夜晚掀开养殖土塘的保温草垫散热，辅助蓄热塘恢复养殖功能，采用制冷模式，所述地下热源井为养殖土塘与辅助蓄热塘内的塘水冷却，完成地下水水源供冷循环。

下面，本发明以设置两个辅助蓄热塘与两个地下热源井的形式，将本发明的水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统的结构以及工作原理做详细说明。

一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，基于逆卡诺循环原理实现制热/制冷，包括热泵机组、养殖土塘、辅助蓄热塘和地下热源井，它还包括系统中构成的制冷剂回路、水源回路和地下水流路。

所述热泵机组包括第一水-制冷剂换热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第二水-制冷剂换热器、第三电子膨胀阀、第三水-制冷剂换热器、四通换向阀、压缩机、第一缓冲水箱、第一水泵、第二缓冲水箱、第二水泵、第三水泵、第一止回阀、第四水泵、第二止回阀，它还包括机组内相连接的管道和检测控制系统。

所述养殖土塘上铺盖第一塑料大棚，加盖保温草垫，塘底铺设第一换热水管。

所述辅助蓄热塘包括第一辅助蓄热塘和第二辅助蓄热塘，第一辅助蓄热塘上铺盖第二塑料大棚，塘底铺设第二换热水管，第二辅助蓄热塘上铺盖第三塑料大棚，塘底铺设第三换热水管。

所述地下热源井包括第一地下热源井和第二地下热源井，通入地下含水层。热源井的数量和位置分布可根据实际情况调整。

所述制冷剂回路有两个回路，分别为制冷剂第一回路和制冷剂第二回路。所述制冷剂第一回路包括用铜管依次连接并构成回路的第一水-制冷剂换热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第二水-制冷剂换热器、压缩机和四通换向阀。所述制冷剂第二回路包括用铜管依次连接并构成回路的第一水-制冷剂换热器、第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第三水-制冷剂换热器、四通换向阀和压缩机。压缩机的排气端、第一水-制冷剂换热器的一端和第三水-制冷剂换热器的一端分别与四通换向阀的三个接口连通，压缩机的吸气端和第二水-制冷剂换热器的一个合流端与四通换向阀的另外一个接口连通。

所述水源回路有两个回路，分为水源第一回路和水源第二回路。所述水源第一回路包括用PVC水管依次连接并构成回路的第一缓冲水箱、第一截止阀、第一换热水管、第二截止阀、第一水泵和第一水-制冷剂换热器。其中进水端与第一截止阀连通，出水端与第二截止阀连通。所述水源第二回路包括用PVC水管依次连接并构成回路的第二缓冲水箱、第三截止阀、第一分水器、第二换热水管、第三换热水管、第二分水器、第四截止阀、第二水泵和第二水-制冷剂换热器。第二换热水管和第三换热水管的入口端和第一分水器的两个接口连通，第二换热水管和第三换热水管的出口端和第二分水器的两个接口连通。

所述地下水流路有两个流路，分为地下水第一流路和地下水第二流路。所述地下水第一流路由第二地下热源井抽取地下水，依次通过用PVC水管连接的第五截止阀、第三水泵、第一止回阀、第三水-制冷剂换热器和第六截止阀，回灌入第一地下热源井。所述地下水第二流路由第一地下热源井抽取地下水，依次通过用PVC水管连接的第七截止阀、第四水泵、第二止回阀、第三水-制冷剂换热器和第八截止阀，回灌入第二地下热源井。

水源制热模式下，打开第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，关闭第三电子膨胀阀，从压缩机排出的高温高压制冷剂气体被第一水泵泵送的载冷剂水在第一水-制冷剂换热器冷却，从第一水-制冷剂换热器出来的低温高压的制冷剂经第二电子膨胀阀节流进入第二水-制冷剂换热器，与第二水泵泵送的载冷剂水换热，从第二水-制冷剂换热器出来的低温低压制冷剂气体进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器加热后的载冷剂水依次经过第一缓冲水箱和第一截止阀进入第一换热水管，给养殖土塘的塘水加热，第一换热水管被冷却的水经过第二截止阀被第一水泵泵回第一水-制冷剂换热器，完成载冷剂供热循环。在第二水-制冷剂换热器冷却后的载冷剂水依次经过第二缓冲水箱和第三截止阀，在第一分水器分流后分别进入第二换热水管和第三换热水管，从而分别从第一辅助蓄热塘和第二辅助蓄热塘吸热，第二换热水管和第三换热水管中被加热的水在第二分水器中合流后，经过第四截止阀被第二水泵泵回第二水-制冷剂换热器，完成载冷剂取热循环。

地源制热模式下，关闭第二电子膨胀阀，打开第一电子膨胀阀和第三电子膨胀阀，打开第五截止阀和第六截止阀，关闭第七截止阀和第八截止阀。从压缩机排出的高温高压制冷剂气体被第一水泵泵送的载冷剂水在第一水-制冷剂换热器冷却，从第一水-制冷剂换热器出来的的低温高压的制冷剂液体经第三电子膨胀阀节流进入第三水-制冷剂换热器，与第三水泵泵送的地下水换热，从第三水-制冷剂换热器出来的低温低压制冷剂气体经过四通换向阀进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器加热后的载冷剂水依次经过第一缓冲水箱和第一截止阀，给第一水塘的塘水加热，第一换热水管被冷却的水经过第二截止阀被第一水泵泵回第一水-制冷剂换热器，完成载冷剂供热循环。第三水泵通过第五截止阀从第二地下热源井中抽取地下水进入第三水-制冷剂换热器冷却，从第三水-制冷剂换热器出来的水经过第六截止阀回灌第一地下热源井，完成载冷剂取热循环。

水源和地源同时制热模式下，打开第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀，打开第五截止阀和第六截止阀，关闭第七截止阀和第八截止阀。从压缩机排出的高温高压制冷剂气体被第一水泵泵送的载冷剂水在第一水-制冷剂换热器冷却，从第一水-制冷剂换热器出来的的低温高压的制冷剂分别经第二电子膨胀阀节流进入第二水-制冷剂换热器和经第三电子膨胀阀节流进入第三水-制冷剂换热器，在第二水-制冷剂换热器的制冷剂与第二水泵泵送的载冷剂水换热，从第二水-制冷剂换热器出来的低温低压制冷剂气体进入压缩机，在第三水-制冷剂换热器的制冷剂与第三水泵泵送的地下水换热，从第三水-制冷剂换热器出来的低温低压制冷剂气体经过四通换向阀进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器加热后的载冷剂水依次经过第一缓冲水箱和第一截止阀，进入第一换热水管，给第一水塘的塘水加热，第一换热水管被冷却的水依次经过第二截止阀被第一水泵泵回第一水-制冷剂换热器，完成载冷剂供热循环。在第二水-制冷剂换热器冷却后的载冷剂水依次经过第二缓冲水箱和第三截止阀，在第一分水器分流后分别进入第二换热水管和第三换热水管，从而分别从第一辅助蓄热塘和第二辅助蓄热塘吸热，第二换热水管和第三换热水管中被加热的水在第二分水器中合流后，经过第四截止阀被第二水泵泵回第二水-制冷剂换热器，完成载冷剂取热循环。第三水泵通过第五截止阀从第二地下热源井中抽取地下水进入第三水-制冷剂换热器冷却，从第三水-制冷剂换热器出来的水经过第六截止阀回灌第一地下热源井，完成载冷剂取热循环。

制冷模式下，打开第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀，关闭第五截止阀和第六截止阀，打开第七截止阀和第八截止阀。从压缩机排出的高温高压制冷剂气体进入第三水-制冷剂换热器，与第四水泵泵送的地下水换热，从第三水-制冷剂换热器出来的低温高压制冷剂分别经第一电子膨胀阀节流进入第一水-制冷剂换热器和经第二电子膨胀阀节流进入第二水-制冷剂换热器，在第一水-制冷剂换热器的制冷剂与第一水泵泵送的载冷剂水换热，从第一水-制冷剂换热器出来的低温低压制冷剂气体经四通换向阀进入压缩机，在第二水-制冷剂换热器的制冷剂与第二水泵泵送的载冷剂水换热，从第二水-制冷剂换热器出来的低温低压制冷剂气体进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器冷却后的载冷剂水经过第一缓冲水箱和第一截止阀，进入第一换热水管，给养殖土塘的塘水冷却，第一换热水管被加热的水经过第二截止阀，被第一水泵泵回第一水-制冷剂换热器，完成载冷剂供冷循环。在第二水-制冷剂换热器冷却后的载冷剂水经过第二缓冲水箱和第三截止阀，在第一分水器分流后分别进入第二换热水管和第三换热水管，给第一辅助蓄热塘和第二辅助蓄热塘冷却，第二换热水管和第三换热水管被加热的水在第二分水器合流后，经过第四截止阀，被第二水泵泵回第二水-制冷剂换热器，完成载冷剂供冷循环。第四水泵通过第七截止阀从第一地下热源井抽取地下水进入第三水-制冷剂换热器被加热，从第三水-制冷剂换热器出来的水经过第八截止阀回灌第二地下热源井，完成载冷剂放热循环。

制热模式和制冷模式的制冷剂循环回路通过四通换向阀切换，地下水流路通过第五截止阀、第六截止阀、第七截止阀、第八截止阀来切换。

第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀在机组正常工作时始终是开启状态，在机组故障维修时按需要关闭或开启。

本发明一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，冬季主要从闲置塘取热，无需额外开挖蓄热塘，可以通过吸收太阳能维持热平衡。在极端恶劣的气候条件下，蓄热塘有结冰的可能性，此时可以从地下水取热，保证供热稳定性。在冬季还增加了保温草垫用于减少养殖土塘的负荷。夏季市场需求大，闲置塘也用于养殖，但制冷需求不大，此时直接抽取地下水冷却多个养殖塘，同时可以恢复地下的全年热平衡。

与现有技术相比，本发明的特征在于：1.热泵机组内包含了两条制冷剂循环回路，分别为与蓄热塘塘水换热的水源热泵回路和与地下水换热的地源热泵回路，其中水源热泵回路不经过四通换向阀，直接与压缩机进气端连通。2.冬季从辅助蓄热塘取热的水源热泵是主要供热热源，从地下水取热的地源热泵是气候恶劣的低温情况下的辅助热源；夏季辅助蓄热塘恢复为养殖塘，地源热泵是唯一冷源。

本发明的有益效果在于：1.利用闲置塘蓄热作为水源热泵的热源，供热量大，能效高，运行成本低；避免了空气源热泵的除霜问题，整个养殖周期负荷平稳，装机容量小，初投资低。2.利用温度较恒定的地下水作为地源热泵的热源，能效高，应用范围广，供热稳定。3.水源与地源巧妙结合：在冬季，水源为主，地源为辅，解决了超低温下水源结冰的问题，有效保证极限情况下制热的连续及稳定；同时，降低地源的应用时长和制热负荷，地源热泵的规模小，初投资低。在夏季，恢复蓄热塘的养殖功能，只从地下水取热，维持地下的全年热平衡。

附图说明

图1为实施例1中水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统的结构示意图。

图中1为第一水-制冷剂换热器，2为第一电子膨胀阀，3为第二电子膨胀阀，4为第二水-制冷剂换热器，5为第三电子膨胀阀，6为第三水-制冷剂换热器，7为四通换向阀，8为压缩机，9为第一缓冲水箱，10为第一截止阀，11为第一换热水管，12为第二截止阀，13为第一水泵，14为第二缓冲水箱，15为第三截止阀，16为第二换热水管，17为第三换热水管，18为第四截止阀，19为第二水泵，20为第五截止阀，21为第三水泵，22为第一止回阀，23为第六截止阀，24为第七截止阀，25为第四水泵，26为第二止回阀，27为第八截止阀，28、29、30、31、32、33、34、35为铜连接管，36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55为PVC水管，56为养殖土塘，57为第一塑料大棚，58为草垫，59为第一分水器，60为第二分水器，61为第一辅助蓄热塘，62为第二塑料大棚，63为第二辅助蓄热塘，64为第三塑料大棚，65为第一地下热源井，66为第二地下热源井。

具体实施方式

一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，基于逆卡诺循环原理实现制热/制冷，包括热泵机组、养殖土塘、辅助蓄热塘和地下热源井，

所述热泵机组包括第一水-制冷剂换热器、第二水-制冷剂换热器、第三水-制冷剂换热器、四通换向阀、压缩机，所述第一水-制冷剂换热器的制冷剂通道、第二水-制冷剂换热器的制冷剂通道、四通换向阀、压缩机连接形成水源热泵回路，

所述第一水-制冷剂换热器的制冷剂通道、第三水-制冷剂换热器的制冷剂通道、四通换向阀、压缩机连接形成地源热泵回路，

所述第一水-制冷剂换热器的水通道与养殖土塘内的换热管连通，构成水源第一回路，

所述第二水-制冷剂换热器的水通道与辅助蓄热塘内的换热管连通，构成水源第二回路，

所述第三水-制冷剂换热器的水通道与地下热源井连通，构成地下水流路，

所述水源热泵回路用于实现辅助蓄热塘塘水与养殖土塘塘水之间的换热，

所述地源热泵回路用于实现地下热源的地下水与养殖土塘塘水之间的换热，

所述水源热泵回路上设置控制水源热泵回路启闭的阀门，所述地源热泵回路上设置控制地源热泵回路启闭的阀门。

进一步地，所述水源热泵回路、地源热泵回路中均设置有膨胀阀。

进一步地，所述水源第一回路、水源第二回路中均设置有缓冲水箱、水泵及截止阀。

进一步地，所述地下水流路中设置有水泵、止回阀与截止阀。

进一步地，所述辅助蓄热塘可以设置一个、两个或两个以上，当辅助蓄热塘设置两个或两个以上时，每个辅助蓄热塘中的换热管通过分水器连接到水源第二回路上。

进一步地，所述地下热源井通入地下含水层，所述地下热源井可以设置一个、两个或两个以上，当所述地下热源井设置一个时，所述地下热源井内的地下水作为热源或冷源来流经第三水-制冷剂换热器的水通道实现地下热源的地下水与养殖土塘塘水之间的换热；当所述地下热源井设置两个或两个以上时，至少一个地下热源井中地下水用于作为热源或冷源被抽取流向第三水-制冷剂换热器的水通道，至少一个地下热源井被用于接收从第三水-制冷剂换热器的水通道流出的水。

进一步地，所述水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统通过不同控制方式实现水源制热模式、地源制热模式、水源和地源同时制热模式、制冷模式，制热模式和制冷模式的制冷剂循环回路通过四通换向阀切换。

所述水源制热模式下，所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路关闭，所述水源热泵回路内实现制冷剂的循环，所述水源第一回路与水源第二回路打开，所述地下水流路关闭，所述养殖土塘通过水源第一回路、水源热泵回路、水源第二回路之间的换热从辅助蓄热塘吸热，完成蓄热塘水源取热循环。

所述地源制热模式下，所述水源热泵回路关闭，所述地源热泵回路打开，所述地源热泵回路内实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路关闭，所述地下水流路打开，所述养殖土塘通过水源第一回路、地源热泵回路、地下水流路之间的换热从地下热源井吸热，完成地下水水源取热循环。

所述水源和地源同时制热模式下，所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路打开，所述水源热泵回路与地源热泵回路内同时实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路打开，所述地下水流路打开，所述养殖土塘通过水源第一回路、水源热泵回路、地源热泵回路、水源第二回路、地下水流路之间的换热从辅助蓄热塘以及地下热源井吸热，同时完成蓄热塘水源取热循环和地下水水源取热循环。

所述制冷模式下，所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路打开，所述水源热泵回路与地源热泵回路内同时实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路打开，所述地下水流路打开，所述地下热源井通过地下水流路、地源热泵回路、水源热泵回路、水源第一回路、水源第二回路之间的换热为养殖土塘与辅助蓄热塘内的塘水冷却，完成地下水水源供冷循环。

所述养殖土塘上铺盖塑料大棚与保温草垫，所述辅助蓄热塘上铺盖塑料大棚，在冬季，白天掀开养殖土塘的保温草垫吸收太阳能，夜晚铺盖养殖土塘的保温草垫保温；以水源制热模式为主，以地源制热模式为辅，低温情况下采取水源和地源同时制热模式或地源制热模式；在夏季，白天铺盖养殖土塘的保温草垫遮阳，夜晚掀开养殖土塘的保温草垫散热，辅助蓄热塘恢复养殖功能，采用制冷模式，所述地下热源井为养殖土塘与辅助蓄热塘内的塘水冷却，完成地下水水源供冷循环。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，结构和流程如图1所示，主要结构包括第一水-制冷剂换热器1，第一电子膨胀阀2，第二电子膨胀阀3，第二水-制冷剂换热器4，第三电子膨胀阀5，第三水-制冷剂换热器6，四通换向阀7，压缩机8，第一缓冲水箱9，第一截止阀10，第一换热水管11，第二截止阀12，第一水泵13，第二缓冲水箱14，第三截止阀15，第二换热水管16，第三换热水管17，第四截止阀18，第二水泵19，第五截止阀20，第三水泵21，第一止回阀22，第六截止阀23，第七截止阀24，第四水泵25，第二止回阀26，第八截止阀27，铜连接管28、29、30、31、32、33、34、35，PVC水管36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55，养殖土塘56，第一塑料大棚57，草垫58，第一辅助蓄热塘61，第二塑料大棚62，第二辅助蓄热塘63，第三塑料大棚64，第一地下热源井65，第二地下热源井66。

各部件的连接关系为：第一水-制冷剂换热器1的制冷剂进口端与四通换向阀7的一个接口7A通过连接管35连通，出口端与第一电子膨胀阀2进口端通过连接管28连通，第一电子膨胀阀2的出口端与第二电子膨胀阀3的进口端、第三电子膨胀阀5的进口端通过分支管29连通，第二电子膨胀阀3的出口端与第二水-制冷剂换热器的4的制冷剂进口端通过连接管30连通，第三电子膨胀阀5的出口端与第三水-制冷剂换热器6的制冷剂进口端通过连接管31连通，压缩机8的进气口、第二水-制冷剂换热器4的制冷剂出口端与四通换向阀7的一个接口7B通过分支管33连通，第三水-制冷剂换热器6的制冷剂出口端与四通换向阀7的一个接口7C通过连接管32连通，压缩机8的排气口与四通换向阀7的一个接口7D通过连接管34连通。第一水-制冷剂换热器1的载冷剂水进口端和第一水泵13的出口端通过PVC水管36连通，第一水-制冷剂换热器1的载冷剂水出口端和第一缓冲水箱9的进水端通过PVC水管37连通，第一缓冲水箱9的出水端与第一截止阀10的进水端通过PVC水管38连通，第一换热水管11的进水端与第一截止阀10的出水端连通，第一换热水管11的出水端与第二截止阀12的进水端连通，第二截止阀12的出水端与第一水泵13的进水端通过PVC水管39连通。第二水-制冷剂换热器4的载冷剂水进口端和第二水泵19的出口端通过PVC水管45连通，第二水-制冷剂换热器4的载冷剂水出口端和第二缓冲水箱14的进水端通过PVC水管40连通，第二缓冲水箱14的出水端与第三截止阀15的进水端通过PVC水管41连通，第一分水器59的进水端与第三截止阀15的出水端通过PVC水管42连通，第二分水器60的出水端与第四截止阀18的进水端通过PVC水管43连通。第二换热水管16的进水端和第三换热水管17的进水端分别与第一分水器59的两个接口连通，第二换热水管16的出水端和第三换热水管17的出水端分别于第二分水器60的两个接口连通。第四截止阀18的出水端与第二水泵19的进水端通过PVC水管44连通。第三水-制冷剂换热器6的右端与第一止回阀22的出口端、第八截止阀27的进口端通过分支管49连通，第八截止阀27的出口端与第二地下热源井66通过PVC水管50连通，第一止回阀22的进口端与第三水泵21的出口端通过PVC水管48连通，第三水泵21的进口端与第五截止阀20的出口端通过PVC水管47连通，第五截止阀20的进口端与第二地下热源井66通过PVC水管46连通，第三水-制冷剂换热器6的左端与第二止回阀26的出口端、第六截止阀23的进口端通过分支管51连通，第六截止阀23的出口端与第一地下热源井65通过PVC水管55连通，第二止回阀26的进口端与第四水泵25的出口端通过PVC水管52连通，第二水泵25的进口端与第七截止阀24的出口端通过PVC水管53连通，第七截止阀24的进口端与第一地下热源井65通过PVC水管54连通。

水源制热模式下，打开第一电子膨胀阀2和第二电子膨胀阀3，关闭第三电子膨胀阀5，四通换向阀7的接口7A和7D互通，7B和7C互通。从压缩机8排出的高温高压制冷剂气体，经过连接管34、四通换向阀7、连接管35，进入第一水-制冷剂换热器1，在第一水-制冷剂换热器1被第一水泵13泵送的载冷剂水冷却，从第一水-制冷剂换热器1出来的低温高压的制冷剂经连接管28、第一电子膨胀阀2、分支铜连接管29、第二电子膨胀阀3节流、铜连接管30，进入第二水-制冷剂换热器4，与第二水泵19泵送的载冷剂水换热，从第二水-制冷剂换热器4出来的低温低压制冷剂气体经过分支铜连接管33进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器1加热后的载冷剂水依次经过PVC水管37、第一缓冲水箱9、PVC水管38、第一截止阀10，进入第一换热水管11，给第一水塘56的塘水加热，第一换热水管11被冷却的水依次经过第二截止阀12、PVC水管39，被第一水泵13经过PVC水管36泵回第一水-制冷剂换热器1，完成载冷剂供热循环。在第二水-制冷剂换热器4冷却的载冷剂水依次经过PVC水管40、第二缓冲水箱14、PVC水管41、第三截止阀15、PVC水管42进入第一分水器59，在第一分水器59分流后分别进入第二换热水管16和第三换热水管17，从而从第一辅助蓄热塘61和第二辅助蓄热塘63的塘水中取热，第二换热水管16和第三换热水管17被加热的水通过第二分水器60合流后，依次经过PVC水管43、第四截止阀18、PVC水管44，被第二水泵19经过PVC水管45泵回第二水-制冷剂换热器4，完成载冷剂取热循环。

地源制热模式下，关闭电子膨胀阀3，打开电子膨胀阀2和电子膨胀阀5，四通换向阀的7A和7D互通，7B和7C互通，打开第五截止阀20和第六截止阀23，关闭第七截止阀24和第八截止阀27。从压缩机8排出的高温高压制冷剂气体，经过连接管34、四通换向阀7、连接管35，进入第一水-制冷剂换热器1，在第一水-制冷剂换热器1被第一水泵13泵送的载冷剂水冷却，从第一水-制冷剂换热器1出来的的低温高压的制冷剂经连接管28、第一电子膨胀阀2、分支管29、第三电子膨胀阀5、连接管31，进入第三水-制冷剂换热器6，与第三水泵21泵送的地下水换热，从第三水-制冷剂换热器6出来的低温低压制冷剂气体经过连接管32、四通换向阀7、分支管33进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器1加热后的载冷剂水依次经过PVC水管37、第一缓冲水箱9、PVC水管38、第一截止阀10，进入第一换热水管11，给第一水塘56的塘水加热，第一换热水管11被冷却的水依次经过第二截止阀12、PVC水管39，被第一水泵13泵回第一水-制冷剂换热器1，完成载冷剂供热循环。在第三水-制冷剂换热器6中被冷却的载冷剂水，由第三水泵21通过PVC水管46、第五截止阀20、PVC水管47从第二地下热源井66中抽取，从第三水-制冷剂换热器6出来的载冷剂水通过分支管51、第六截止阀23、PVC水管55回灌第一地下热源井65，完成载冷剂取热循环。

水源和地源同时制热模式下，打开第一电子膨胀阀2、第二电子膨胀阀3和第三电子膨胀阀5，四通换向阀的7A和7D互通，7B和7C互通，打开第五截止阀20和第六截止阀23，关闭第七截止阀24和第八截止阀27。从压缩机8排出的高温高压制冷剂气体，经过连接管34、四通换向阀7、连接管35，进入第一水-制冷剂换热器1，在第一水-制冷剂换热器1被第一水泵13泵送的载冷剂水冷却，从第一水-制冷剂换热器1出来的的低温高压的制冷剂经连接管28、第一电子膨胀阀2、分支管29，分别经第三电子膨胀阀3节流、连接管30进入第二水-制冷剂换热器4和经第三电子膨胀阀5节流、连接管31进入第三水-制冷剂换热器6，在第二水-制冷剂换热器4的制冷剂与第二水泵19泵送的载冷剂水换热，从第二水-制冷剂换热器4出来的低温低压制冷剂气体经过分支管33进入压缩机8，在第三水-制冷剂换热器6的制冷剂与第三水泵21泵送的地下水换热，从第三水-制冷剂换热器6出来的低温低压制冷剂气体经过连接管32、四通换向阀7、分支管33进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器1加热后的载冷剂水依次经过PVC水管37、第一缓冲水箱9、PVC水管38、第一截止阀10，进入第一换热水管11，给第一水塘56的塘水加热，第一换热水管11被冷却的水依次经过第二截止阀12、PVC水管39，被第一水泵13泵回第一水-制冷剂换热器1，完成载冷剂供热循环。在第二水-制冷剂换热器4冷却的载冷剂水依次经过PVC水管40、第二缓冲水箱14、PVC水管41、第三截止阀15、PVC水管42进入第一分水器59，在第一分水器59分流后分别进入第二换热水管16和第三换热水管17，从而从第一辅助蓄热塘61和第二辅助蓄热塘63的塘水中取热，第二换热水管16和第三换热水管17被加热的水通过第二分水器60合流后，依次经过PVC水管43、第四截止阀18、PVC水管44，被第二水泵19经过PVC水管45泵回第二水-制冷剂换热器4，完成载冷剂取热循环。在第三水-制冷剂换热器6中被冷却的地下水，由第三水泵21通过PVC水管46、第五截止阀20、PVC水管47从第二地下热源井66中抽取，从第三水-制冷剂换热器6出来的载冷剂水通过分支管51、第六截止阀23、PVC水管55回灌第一地下热源井65，完成载冷剂取热循环。

制冷模式下，打开第一电子膨胀阀2、第二电子膨胀阀3和第三电子膨胀阀5，四通换向阀7的接口7A和7B互通，7C和7D互通，关闭第五截止阀20和第六截止阀23，打开第七截止阀24和第八截止阀27。从压缩机排出的高温高压制冷剂气体，经过四通换向阀7和连接管32进入第三水-制冷剂换热器6，与第四水泵25泵送的地下水换热，从第三水-制冷剂换热器6出来的低温高压制冷剂经过连接管31、第三电子膨胀阀5和分支管29，分别经第一电子膨胀阀2节流、连接管28进入第一水-制冷剂换热器1和经第二电子膨胀阀3节流、连接管30进入第二水-制冷剂换热器4，在第一水-制冷剂换热器的制冷剂与第一水泵13泵送的载冷剂水换热，从第一水-制冷剂换热器1出来的低温低压制冷剂气体经连接管35、四通换向阀7进入压缩机，在第二水-制冷剂换热器4的制冷剂与第二水泵19泵送的载冷剂水换热，从第二水-制冷剂换热器4出来的低温低压制冷剂气体经过分支管33进入压缩机，完成制冷剂循环。在第一水-制冷剂换热器1冷却后的载冷剂水依次经过PVC水管37、第一缓冲水箱9、PVC水管38、第一截止阀10，进入第一换热水管11，给养殖土塘56的塘水冷却，第一换热水管11被加热的水依次经过第二截止阀12、PVC水管39，被第一水泵13经过PVC水管36泵回第一水-制冷剂换热器1，完成载冷剂供冷循环。在第二水-制冷剂换热器4冷却后的载冷剂水依次经过PVC水管40、第二缓冲水箱14、PVC水管41、第三截止阀15、PVC水管42进入第一分水器59，在第一分水器59分流后分别进入第二换热水管16和第三换热水管17，给第一辅助蓄热塘61和第二辅助蓄热塘62冷却，第二换热水管16和第三换热水管17被加热的水在第二分水器60合流后，依次经过PVC水管43、第四截止阀18、PVC水管44，被第二水泵19经过PVC水管45泵回第二水-制冷剂换热器4，完成载冷剂供冷循环。在第三水-制冷剂换热器6被加热的地下水，由第四水泵25通过PVC水管54、第七截止阀24、PVC水管53从第一地下热源井65抽取，从第三水-制冷剂换热器6出来的载冷剂水经过分支管49、第八截止阀27、PVC水管50回灌第二地下热源井66，完成载冷剂放热循环。

冬季，白天掀开草垫58吸收太阳能，夜晚铺盖草垫58保温。主要采取水源制热模式，低温情况下采取水源和地源同时制热模式或地源制热模式。各制热模式通过第一电子膨胀阀2、第二电子膨胀阀3、第三电子膨胀阀5的开闭切换。

夏季，白天铺盖草垫58遮阳，夜晚掀开草垫58散热。第一辅助蓄热塘61和第二辅助蓄热塘63恢复为养殖塘。采取制冷模式。

制热模式和制冷模式的制冷剂循环回路通过四通换向阀7切换，地下水流路通过第五截止阀20、第六截止阀23、第七截止阀24、第八截止阀27的开闭来切换。其中，制热模式下第二热源井66为抽水井，第一热源井65为回灌井；制冷模式下第一热源井65为抽水井，第二热源井66为回灌井。

第一截止阀10、第二截止阀12、第三截止阀15和第四截止阀18在机组正常工作时始终是开启状态，在机组故障维修时按需要关闭或开启。

辅助蓄热塘与养殖土塘的数量配比是非限制的，地下热源井的数量和规模也是非限制的，由养殖区当地实际土塘规模和气候条件确定。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，基于逆卡诺循环原理实现制热/制冷，包括热泵机组、养殖土塘、辅助蓄热塘和地下热源井，

所述热泵机组包括第一水-制冷剂换热器、第二水-制冷剂换热器、第三水-制冷剂换热器、四通换向阀、压缩机，

所述第一水-制冷剂换热器的制冷剂通道、第二水-制冷剂换热器的制冷剂通道、四通换向阀、压缩机连接形成水源热泵回路，

所述第一水-制冷剂换热器的制冷剂通道、第三水-制冷剂换热器的制冷剂通道、四通换向阀、压缩机连接形成地源热泵回路，

所述第一水-制冷剂换热器的水通道与养殖土塘内的换热管连通，构成水源第一回路，

所述第二水-制冷剂换热器的水通道与辅助蓄热塘内的换热管连通，构成水源第二回路，

所述第三水-制冷剂换热器的水通道与地下热源井连通，构成地下水流路，

所述水源热泵回路用于实现辅助蓄热塘塘水与养殖土塘塘水之间的换热，

所述地源热泵回路用于实现地下热源的地下水与养殖土塘塘水之间的换热，

所述水源热泵回路上设置控制水源热泵回路启闭的阀门，所述地源热泵回路上设置控制地源热泵回路启闭的阀门。

2.根据权利要求1所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述水源热泵回路、地源热泵回路中均设置有膨胀阀；

所述水源第一回路、水源第二回路中均设置有缓冲水箱、水泵及截止阀；

所述地下水流路中设置有水泵、止回阀与截止阀。

3.根据权利要求1所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述辅助蓄热塘设置一个、两个或两个以上，

当辅助蓄热塘设置两个或两个以上时，每个辅助蓄热塘中的换热管通过分水器连接到水源第二回路上。

4.根据权利要求1所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述地下热源井通入地下含水层，所述地下热源井设置一个、两个或两个以上，

当所述地下热源井设置一个时，所述地下热源井内的地下水作为热源或冷源来流经第三水-制冷剂换热器的水通道实现地下热源的地下水与养殖土塘塘水之间的换热；

当所述地下热源井设置两个或两个以上时，至少一个地下热源井中地下水用于作为热源或冷源被抽取流向第三水-制冷剂换热器的水通道，至少一个地下热源井被用于接收从第三水-制冷剂换热器的水通道流出的水。

5.根据权利要求1所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统通过不同控制方式实现水源制热模式、地源制热模式、水源和地源同时制热模式、制冷模式，制热模式和制冷模式的制冷剂循环回路通过四通换向阀切换。

6.根据权利要求5所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述水源制热模式下，

所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路关闭，所述水源热泵回路内实现制冷剂的循环，所述水源第一回路与水源第二回路打开，所述地下水流路关闭，所述养殖土塘通过水源第一回路、水源热泵回路、水源第二回路之间的换热从辅助蓄热塘吸热，完成蓄热塘水源取热循环。

7.根据权利要求5所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述地源制热模式下，

所述水源热泵回路关闭，所述地源热泵回路打开，所述地源热泵回路内实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路关闭，所述地下水流路打开，所述养殖土塘通过水源第一回路、地源热泵回路、地下水流路之间的换热从地下热源井吸热，完成地下水水源取热循环。

8.根据权利要求5所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述水源和地源同时制热模式下，

所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路打开，所述水源热泵回路与地源热泵回路内同时实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路打开，所述地下水流路打开，所述养殖土塘通过水源第一回路、水源热泵回路、地源热泵回路、水源第二回路、地下水流路之间的换热从辅助蓄热塘以及地下热源井吸热，同时完成蓄热塘水源取热循环和地下水水源取热循环。

9.根据权利要求5所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，所述制冷模式下，

所述水源热泵回路打开，所述地源热泵回路打开，所述水源热泵回路与地源热泵回路内同时实现制冷剂的循环，所述水源第一回路打开，所述水源第二回路打开，所述地下水流路打开，所述地下热源井通过地下水流路、地源热泵回路、水源热泵回路、水源第一回路、水源第二回路之间的换热为养殖土塘与辅助蓄热塘内的塘水冷却，完成地下水水源供冷循环。

10.根据权利要求5所述的一种水产养殖土塘温控用太阳能蓄热型水地双热源热泵系统，其特征在于，

所述养殖土塘上铺盖塑料大棚与保温草垫，所述辅助蓄热塘上铺盖塑料大棚，

在冬季，白天掀开养殖土塘的保温草垫吸收太阳能，夜晚铺盖养殖土塘的保温草垫保温；以水源制热模式为主，以地源制热模式为辅，低温情况下采取水源和地源同时制热模式或地源制热模式；

在夏季，白天铺盖养殖土塘的保温草垫遮阳，夜晚掀开养殖土塘的保温草垫散热，辅助蓄热塘恢复养殖功能，采用制冷模式，所述地下热源井为养殖土塘与辅助蓄热塘内的塘水冷却，完成地下水水源供冷循环。