CN112413765A - 近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，包括下列步骤：在夏季采用地源热泵系统满足建筑供冷需求；在冬季采用地源热泵系统满足建筑供暖需求；在过渡季采用太阳能集热系统收集热量并采用地源热泵系统将热量导入土壤。该方法在过渡季采用太阳能集热系统收集热量并采用地源热泵系统将热量导入土壤，借此解决由近零能耗社区建筑中冷热需求不同导致的土壤温度不平衡问题，并提高地源热泵的效率。本发明还提供了用于实现上述方法的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统。

Description

近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法及系统
技术领域
本发明涉及一种跨季节蓄能供冷和供暖的方法，尤其是一种用于近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，本发明还涉及实现上述方法的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统。
背景技术
地源热泵系统利用热泵采集地下土壤的冷热量，用于建筑的供冷和供暖。由于建筑所处气候区冬夏季冷热负荷的不平衡，长期使用地源热泵系统会破坏地下土壤温度场，热泵的效率降低，需要配合锅炉进行供暖，这种复合式能源系统造价高且浪费资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，能够解决由近零能耗社区建筑中冷热需求不同导致的土壤温度不平衡问题，并提高地源热泵的效率。
本发明的另一个目的是提供一种近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统，能够解决由近零能耗社区建筑中冷热需求不同导致的土壤温度不平衡问题，并提高地源热泵的效率。
本发明提供了一种近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，包括下列步骤：
在夏季采用地源热泵系统满足建筑供冷需求；
在冬季采用地源热泵系统满足建筑供暖需求；
在过渡季采用太阳能集热系统收集热量并采用地源热泵系统将热量导入土壤。
本发明提供的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，在过渡季采用太阳能集热系统收集热量并采用地源热泵系统将热量导入土壤，借此解决由近零能耗社区建筑中冷热需求不同导致的土壤温度不平衡问题，并提高地源热泵的效率。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，该方法还包括以下步骤：在冬季采用太阳能集热系统为地源热泵系统收集热量。借此进一步在冬季提高地源热泵系统效能，并减少地源热泵系统的耗电量。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，步骤：在冬季采用太阳能集热系统为地源热泵系统收集热量中，太阳能集热系统通过蓄热水箱为地源热泵系统提供热量。借此保证太阳能集热系统向地源热泵系统输出热量的稳定性。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，蓄热水箱通过板式换热器将热量传递给地源热泵系统的热泵机组的冷凝器的回水管。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，在步骤：在过渡季采用太阳能集热系统收集热量并采用地源热泵系统将热量导入土壤中，太阳能集热系统通过板式换热器将热量传递给地源热泵系统的地埋管土壤换热器。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，在步骤：在冬季采用地源热泵系统满足建筑供暖需求中，地源热泵系统通过毛细管网辐射器满足建筑供暖需求。借此可以提高地源热泵系统的热负荷效率并起到节能的作用。
本发明还提供了一种近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统，包括一个地源热泵系统及一个太阳能集热系统。地源热泵系统包括一个地埋管土壤换热器和一个热泵机组。地埋管土壤换热器埋置与土壤中。热泵机组通过管道连接地埋管土壤换热器。太阳能集热系统包括一个太阳能集热器、一个第一板式换热器、一个电磁阀和一个太阳能控制器。太阳能集热器设置于户外。第一板式换热器通过管道连接太阳能集热器和地埋管土壤换热器。电磁阀设置于第一板式换热器和地埋管土壤换热器之间的管道上。太阳能控制器信号连接电磁阀并能够控制电磁阀的开闭。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，太阳能集热系统还包括一个蓄热水箱，蓄热水箱分别通过管道连接太阳能集热器和第一板式换热器。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统还包括数个毛细管网辐射器，毛细管网辐射器设置于建筑物内并通过管道连接热泵机组。借此可以提高地源热泵系统的热负荷效率并起到节能的作用。
在近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的一种示意性实施方式中，太阳能集热系统还包括一个第二板式换热器，其通过管道连接太阳能集热器和热泵机组。借此进一步在冬季提高地源热泵系统效能，并减少地源热泵系统的耗电量。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的流程示意图。
图2是近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统的一种示意性实施方式的结构示意图。
图3是近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统的另一种示意性实施方式的结构示意图。
标号说明
10 地源热泵系统
12 地埋管土壤换热器
14 热泵机组
20 太阳能集热系统
22 太阳能集热器
24 第一板式换热器
25 第二板式换热器
26 电磁阀
27 太阳能控制器
28 蓄热水箱
30 毛细管网辐射器。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
在本文中，“第一”、“第二”等并非表示其重要程度或顺序等，仅用于表示彼此的区别，以利文件的描述。
图1是近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法的流程示意图。参照图1，近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，包括下列步骤：
S10：在夏季采用地源热泵系统满足建筑供冷需求。由于冬夏两季冷热负荷峰值较接近，因此可以利用地源热泵系统提供冷热负荷。若建筑为写字楼或商场等，通常只有白天需要空调系统制冷。
S20：在冬季采用地源热泵系统满足建筑供暖需求。虽然冬夏两季冷热负荷峰值较接近，但由于冬季建筑普遍为全天候二十四小时供暖，地源热泵系统在冬夏两家的冷热负荷的总量差值很大，若只依靠地源热泵系统在冬夏两季提供冷热负荷，则会破坏土壤的能量平衡，使地源热泵系统在冬季的效率降低。在具体实施时，地源热泵系统通过毛细管网辐射器满足建筑供暖需求。毛细管网辐射器从地源热泵系统获取较低的供暖温度就可以满足室内热负荷需求，借此可以提高地源热泵系统的热负荷效率并起到节能的作用。
S30：在过渡季采用太阳能集热系统收集热量并采用地源热泵系统将热量导入土壤。在具体实施时，太阳能集热系统通过板式换热器将热量传递给地源热泵系统的地埋管土壤换热器。借此抵消地源热泵系统在冬夏季冷热负荷的不平衡，维持土壤中的能量平衡。在其他示意性实施方式中，可以在夏季冬季均采用地源热泵系统作为建筑冷热源，并且冬夏季冷热负荷不平衡的问题仍然存在。
本发明提供的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，在过渡季采用太阳能集热系统收集热量并采用地源热泵系统将热量导入土壤，借此解决由近零能耗社区建筑中冷热需求不同导致的土壤温度不平衡问题，并提高地源热泵的效率。
参照图1，在示意性实施方式中，该方法还包括步骤S40：在冬季采用太阳能集热系统为地源热泵系统收集热量。借此进一步在冬季提高地源热泵系统效能，并减少地源热泵系统的循环水泵和热泵机组的耗电量。太阳能集热系统通过蓄热水箱为地源热泵系统收集热量，具体的，蓄热水箱通过板式换热器将热量传递给地源热泵系统的热泵机组的冷凝器的回水管。蓄热水箱能够保证太阳能集热系统向地源热泵系统输出热量的稳定性。另外，蓄热水箱能够满足生活热水在较短时间内所需较多热量的特点，太阳能集热系统能够在夏季通过蓄热水箱为建筑提供生活热水。
本发明还提供了一种近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统，用于实现上述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法。图2是近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统的一种示意性实施方式的结构示意图。参照图2，近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统包括一个地源热泵系统10及一个太阳能集热系统20。
地源热泵系统10包括一个地埋管土壤换热器12和一个热泵机组14。地埋管土壤换热器12埋置与土壤中。热泵机组14通过管道连接地埋管土壤换热器12，通过将热泵机组14用管道连接至建筑内的空调等终端设备，可以在冬夏两季为建筑提供冷热负荷。
太阳能集热系统20包括一个太阳能集热器22、一个第一板式换热器24、一个电磁阀26和一个太阳能控制器27。太阳能集热器22设置于户外有阳光充足照射的环境下。第一板式换热器24通过管道连接太阳能集热器22和地埋管土壤换热器12。电磁阀26设置于第一板式换热器24和地埋管土壤换热器12之间的管道上。太阳能控制器27信号连接电磁阀26并能够控制电磁阀26的开闭。通过太阳能控制器27控制电磁阀26可以在季节变化时控制太阳能集热系统20的热量输出，并且在过渡季通过第一板式换热器24将热量导入地埋管土壤换热器12，进而将热量导入土壤。借此解决冬夏季冷热负荷的不平衡的问题，在冬季提高地源热泵系统的效率。
在示意性实施方式中，参照图2，太阳能集热系统20还包括一个蓄热水箱28，蓄热水箱28分别通过管道连接太阳能集热器22和第一板式换热器24。蓄热水箱28能够保证太阳能集热系统向地源热泵系统输出热量的稳定性。另外，蓄热水箱28能够满足生活热水在较短时间内所需较多热量的特点，太阳能集热系统能够在夏季通过蓄热水箱28为建筑提供生活热水。
在示意性实施方式中，参照图2，近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统还包括数个毛细管网辐射器30，毛细管网辐射器30设置于建筑物内并通过管道连接热泵机组14。毛细管网辐射器从地源热泵系统获取较低的供暖温度就可以满足室内热负荷需求，借此可以提高地源热泵系统的热负荷效率并起到节能的作用。
图3是近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统的另一种示意性实施方式的结构示意图。参照图3，其与图2中的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统相同或相似之处不再赘述，其区别在于太阳能集热系统20还包括一个第二板式换热器25，其通过管道连接蓄热水箱28和热泵机组14的冷凝器的回水管。在示意性实施方式中，连接蓄热水箱28和热泵机组14的冷凝器的回水管之间的管道上也设置有信号连接太阳能控制器27的电磁阀，在冬季时太阳能控制器27控制电磁阀打开，蓄热水箱28为热泵机组14提供热量，借此提高地源热泵系统效能，并减少地源热泵系统的耗电量。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，其特征在于，包括下列步骤：
在夏季采用地源热泵系统满足建筑供冷需求；
在冬季采用地源热泵系统满足建筑供暖需求；以及
在过渡季采用所述太阳能集热系统收集热量并采用所述地源热泵系统将热量导入土壤。
2.如权利要求1所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：在冬季采用所述太阳能集热系统为所述地源热泵系统收集热量。
3.如权利要求2所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，其特征在于，在步骤：在冬季采用所述太阳能集热系统为所述地源热泵系统收集热量中，所述太阳能集热系统通过蓄热水箱为地源热泵系统提供热量。
4.如权利要求3所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，其特征在于，所述蓄热水箱通过板式换热器将热量传递给所述地源热泵系统的热泵机组的冷凝器的回水管。
5.如权利要求1所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，其特征在于，在步骤：在过渡季采用所述太阳能集热系统收集热量并采用所述地源热泵系统将热量导入土壤中，所述太阳能集热系统通过板式换热器将热量传递给所述地源热泵系统的地埋管土壤换热器。
6.如权利要求1所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖方法，其特征在于，在步骤：在冬季采用地源热泵系统满足建筑供暖需求中，地源热泵系统通过毛细管网辐射器满足建筑供暖需求。
7.近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统，其特征在于，包括：
一个地源热泵系统（10），其包括：
一个地埋管土壤换热器（12），其埋置与土壤中，和
一个热泵机组（14），其通过管道连接所述地埋管土壤换热器（12）；及
一个太阳能集热系统（20），其包括：
一个太阳能集热器（22），其设置于户外，和
一个第一板式换热器（24），其通过管道连接所述太阳能集热器（22）和所述地埋管土壤换热器（12），
一个电磁阀（26），其设置于所述第一板式换热器（24）和所述地埋管土壤换热器（12）之间的管道上，和
一个太阳能控制器（27），其信号连接所述电磁阀（26）并能够控制所述电磁阀（26）的开闭。
8.如权利要求7所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统，其特征在于，所述太阳能集热系统（20）还包括一个蓄热水箱（28），所述蓄热水箱（28）分别通过管道连接所述太阳能集热器（22）和所述第一板式换热器（24）。
9.如权利要求7所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统，其特征在于，所述近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统还包括数个毛细管网辐射器（30），所述毛细管网辐射器（30）设置于建筑物内并通过管道连接所述热泵机组（14）。
10.如权利要求7所述的近零能耗社区的跨季节蓄能供冷和供暖系统，其特征在于，所述太阳能集热系统（20）还包括一个第二板式换热器（25），其通过管道连接所述太阳能集热器（22）和所述热泵机组（14）。
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