CN110736128A - 一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统及其调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统，旨在解决现有的地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术应用于仅需要冬季供暖，夏季不需要夏季供冷地区；本发明中，通过将地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术二者有效耦合，可以一方面解决地源热泵供暖技术夏季的热补充问题，同时解决太阳能供暖技术夏季的过热问题，另一方面地源热泵还将作为辅助热源，弥补太阳能供暖系统供热量的不足。同时，对二者耦合后，可以将地源侧和蓄热水箱侧，均作为地源热泵的换热侧，一方面增加了地源热泵取热的可靠性，提高了地源热泵供热性能系数COP，另一方面充分利用了水箱的余热，降低了水箱的水温，将提高集热系统的集热效率。

Description

一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统及其调控方法
技术领域
本发明属于地源热能技术领域，具体涉及一种新型地源热泵耦合太阳能功能系统。
背景技术
地源热泵技术是有效利用土壤蓄能能力的节能技术。冬季通过热泵把从土壤中吸收的热量提高品质后对建筑供暖，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用，如附图1所示。典型的太阳能供暖系统如附图2所示。根据系统不同循环的特点，可以将其分为强制循环间接系统、强制循环直接系统、直流式系统、自然循环系统等形式。
现有地源热泵供暖技术存在如下问题：由于土壤自然恢复能力较弱，地源热泵必须在夏季向土壤层排热，冬季从土壤层取热，以实现冬夏季热平衡，所以地源热泵不能实现单一系统供暖技术，而我国高原等寒冷地区，仅需要冬季供暖，不需要夏季供冷，所以上述地源热泵供暖技术无法实现。现有太阳能供暖技术存在如下问题：夏季工况，由于没有供暖需求，集热系统存在过热问题，冬季工况受气象影响，需设置蓄热和辅助热源系统。
可见，将地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术应用于仅需要冬季供暖，夏季不需要夏季供冷地区，存在先天性缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种新型地源热泵耦合太阳能功能系统，适应现实需要，提供一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统及其运行调控方法，以解决现有的地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术应用于仅需要冬季供暖，夏季不需要夏季供冷地区，存在先天性缺陷的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统及其运行调控方法，包括地源热泵蒸发器，地源热泵蒸发器与地源热泵冷凝器进行连接，且地源热泵蒸发器与地埋管换热器进行连接，地源热泵冷凝器与采暖区回水源进行连接，地源热泵蒸发器与地埋管换热器的回路之间设置有水泵，且水泵与蓄热水箱进行连接，地埋管换热器与太阳能集热器进行连接，且太阳能集热器的出口依次与水泵和水泵进行连接，水泵的出口与采暖区出水进行连接。
进一步地，蓄热水箱外设置有温度显示器。
进一步地，地埋管换热器外设置有保温膜。
进一步地，地源热泵冷凝器外设置有恒温膜。
进一步地，水泵、水泵和水泵外均设置有防尘膜。
进一步地，使用该新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行太阳能集热直接供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门10、11、18、20，其余关闭。进一步地，使用该新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行蓄热水箱供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门10、12、14、17、21，其余关闭。进一步地，使用该新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行地源热泵向蓄热水箱取热供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门12、13、16、9、19，其余关闭。进一步地，使用该新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行地源热泵机组直接供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门15、20、9、19，其余关闭。进一步地，使用该新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行夏季集热系统向土壤蓄热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门11、14、12、16、15、19，其余关闭。
本发明与现有供暖系统相比，通过将地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术二者有效耦合，可以一方面解决地源热泵供暖技术夏季的热补充问题，同时解决太阳能供暖技术夏季的过热问题，另一方面地源热泵还将作为辅助热源，弥补太阳能供暖系统供热量的不足。同时，对二者耦合后，可以将地源侧和蓄热水箱侧，均作为地源热泵的换热侧，一方面增加了地源热泵取热的可靠性，提高了地源热泵供热性能系数COP，另一方面充分利用了水箱的余热，降低了水箱的水温，将提高集热系统的集热效率。
附图说明
图1、现有地源热泵的工作原理图；
图2、现有太阳能供暖系统的工作原理图；
图3、本发明的工作原理图；
图4-8、本发明处于不同工况时的工作原理图；
附图标记列表：1地源热泵蒸发器、2地源热泵冷凝器、3地埋管换热器、4太阳能集热器、5蓄热水箱、6水泵、7水泵、8水泵、9阀门、10阀门、11阀门、12阀门、13阀门、14阀门、15阀门、16阀门、17阀门、18阀门、19阀门、20阀门、21阀门。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
如图1-3所示，一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统及其运行调控方法，包括地源热泵蒸发器1，地源热泵蒸发器1与地源热泵冷凝器2进行连接，且地源热泵蒸发器1与地埋管换热器3进行连接，地源热泵冷凝器2与采暖区回水源进行连接，地源热泵蒸发器1与地埋管换热器3的回路之间设置有水泵7，且水泵7与蓄热水箱5进行连接，地埋管换热器3与太阳能集热器4进行连接，且太阳能集热器4的出口依次与水泵8和水泵6进行连接，6水泵的出口与采暖区出水进行连接，整个回路多处设置有阀门，且对阀门进行编号为阀门9、阀门10、阀门11、阀门12、阀门13、阀门14、阀门15、阀门16、阀门17、阀门18、阀门19、阀门20、阀门21，所有阀门的功效在下文进行阐述。
本发明中，通过将地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术二者有效耦合，可以一方面解决地源热泵供暖技术夏季的热补充问题，同时解决太阳能供暖技术夏季的过热问题，另一方面地源热泵还将作为辅助热源，弥补太阳能供暖系统供热量的不足。同时，对二者耦合后，可以将地源侧和蓄热水箱侧，均作为地源热泵的换热侧，一方面增加了地源热泵取热的可靠性，提高了地源热泵供热性能系数COP，另一方面充分利用了水箱的余热，降低了水箱的水温，将提高集热系统的集热效率。
本实施例中，蓄热水箱5外设置有温度显示器，这样可以实时对温度进行监测。
本实施例中，地埋管换热器3外设置有保温膜，起到很好的保温效果。
本实施例中，地源热泵冷凝器2外设置有恒温膜，起到很好的保温效果。
本实施例中，水泵6、水泵7和水泵8外均设置有防尘膜，起到更好的防尘效果。
实施例2：太阳能集热直接供热
如图4所示，阀门10、11、18、20开启，其余关闭。供暖回水直接进入集热器进行加热，被加热的液体工质通过循环水泵输送至供暖区域直接进行供热。
实施例3：蓄热水箱供热
如图5所示，阀门10、12、14、17、21开启，其余关闭。供暖回水直接进入蓄热水箱底部，蓄热水箱顶部的高温水通过循环水泵输送至供暖区域直接进行供热。
实施例4：地源热泵向蓄热水箱取热供热工况
如图6所示，阀门12、13、16、9、19开启，其余关闭。供暖回水直接进入地源热泵冷凝器，被加热的高温水通过循环水泵输送至供暖区域直接进行供热，蓄热水箱水进入蒸发器将热量传递给氟利昂工质。
实施例5：地源热泵机组直接供热
如图7所示，阀门15、20、9、19开启，其余关闭。供暖回水直接进入地源热泵冷凝器，被加热的高温水通过循环水泵输送至供暖区域直接进行供热，地源侧回水进入蒸发器将热量传递给氟利昂工质。
实施例6：夏季集热系统向土壤蓄热工况
如图8所示，阀门11、14、12、16、15、19开启，其余关闭。太阳能集热先进入蓄热水箱，再通过水箱流入地埋管进行排热，经排热后的液体进入集热器集热，实现热量蓄积在土壤层。
本发明的有益效果：
本发明中，通过将地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术二者有效耦合，可以一方面解决地源热泵供暖技术夏季的热补充问题，同时解决太阳能供暖技术夏季的过热问题，另一方面地源热泵还将作为辅助热源，弥补太阳能供暖系统供热量的不足。同时，对二者耦合后，可以将地源侧和蓄热水箱侧，均作为地源热泵的换热侧，一方面增加了地源热泵取热的可靠性，提高了地源热泵供热性能系数COP，另一方面充分利用了水箱的余热，降低了水箱的水温，将提高集热系统的集热效率。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种新型地源热泵耦合太阳能供暖系统，包括地源热泵蒸发器（1）、地源热泵冷凝器（2）、地埋管换热器（3）以及太阳能集热器（4），其特征在于，所述地源热泵蒸发器（1）与地源热泵冷凝器（2）进行连接，且地源热泵蒸发器（1）与地埋管换热器（3）进行连接，地源热泵冷凝器（2）与采暖区回水源进行连接，所述地源热泵蒸发器（1）与地埋管换热器（3）的回路之间设置有水泵（7），且水泵（7）与蓄热水箱（5）进行连接，所述地埋管换热器（3）与太阳能集热器（4）进行连接，且太阳能集热器（4）的出口依次与水泵（8）和水泵（6）进行连接，（6）水泵的出口与采暖区出水进行连接。
2.根据权利要求1所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统，其特征在于：所述蓄热水箱（5）外设置有温度显示器。
3.根据权利要求2所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统，其特征在于：所述地埋管换热器（3）外设置有保温膜。
4.根据权利要求3所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统，其特征在于：所述地源热泵冷凝器（2）外设置有恒温膜。
5.根据权利要求4所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统，其特征在于：所述水泵（6）、水泵（7）和水泵（8）外均设置有防尘膜。
6.使用如权利要求5所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行太阳能集热直接供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门（10、11、18、20），其余关闭。
7.使用如权利要求5所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行蓄热水箱供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门（10、12、14、17、21）开启，其余关闭。
8.使用如权利要求5所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行地源热泵向蓄热水箱取热供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门（12、13、16、9、19），其余关闭。
9.使用如权利要求5所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行地源热泵机组直接供热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门（15、20、9、19），其余关闭。
10.使用如权利要求5所述的新型地源热泵耦合太阳能供暖系统进行夏季集热系统向土壤蓄热的调控方法，其特征在于：方法为：开启阀门（11、14、12、16、15、19），其余关闭。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111059609A (zh) * 2020-03-16 2020-04-24 杭州众来新能源科技有限公司 一种间歇式多级热泵稳能系统
CN112228948A (zh) * 2020-10-09 2021-01-15 于永峰 一种地表空气热能的开发方法及其应用
CN114992696A (zh) * 2022-05-31 2022-09-02 中国五冶集团有限公司 具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111059609A (zh) * 2020-03-16 2020-04-24 杭州众来新能源科技有限公司 一种间歇式多级热泵稳能系统
CN111059609B (zh) * 2020-03-16 2020-07-07 杭州众来新能源科技有限公司 一种间歇式多级热泵稳能系统
CN112228948A (zh) * 2020-10-09 2021-01-15 于永峰 一种地表空气热能的开发方法及其应用
CN114992696A (zh) * 2022-05-31 2022-09-02 中国五冶集团有限公司 具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统

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