CN113390194A - 具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，该系统包括有太阳能采集端、储能装置、冷能吸收装置、地埋管网、地源热泵和能源利用端，太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置连通作为能源补充管路；太阳能采集端和储热地埋管连通作为第一循环管路；冷能吸收装置和储冷地埋管连通作为第二循环管路；储热地埋管系和地源热泵组成热能循环管路，储冷地埋管系和地源热泵组成冷能循环管路，地源热泵连接储能装置；储能装置、能源使用端和冷能吸收装置连通为水循环管路，能源使用端设在能源利用空间处。本发明系统通过多个循环管路来分季节利用能源，实现能源夏冬季的跨季存储和利用，为多个能源利用空间提供一站式能源补给。

Description

具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统

技术领域

本发明涉及新能源，特别涉及到一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统。

背景技术

太阳是大自然赐予人类的优质能源，但是其随着季节变化又有着不均衡。使得炎热的季节太阳能十分充足造成热量能源的浪费，寒冷的季节太阳能源虽有但整体偏冷，不够人类日常使用，造成四季冷热不均。地热能源是指埋藏在浅层的地热，其基本保持恒定温度，可以抽取出来进行人类应用，提供适宜人类的干净整洁能源，但是其品味不高。如果专门在固定区域抽取这些能源，容易造成该区域的能源抽取明显难以及时扩散补充，影响其热量效率，故而现有的地热泵都是利用电能来补充能源，造成能源难以充分利用。

中国发明专利CN201610331207.6公开了一项太阳能、地热及空气能综合利用热泵系统，该系统通过太阳能热源、地热源和空气能热源的综合利用，利用换热器、热泵机组和管路的组合，可以同时对太阳能、地热能和空气能进行综合利用，以获得较高的制热效率。经过认真分析观察可以发现该系统存在如下不足之处，第一，其无法有效地将富余太阳能存储起来，无法实现能源的跨季节利用；第二，其难以大量地存储和利用能源，及时多种能源综合利用，但是因为瞬时能源存储不足，难以高效转化，无法充分利用能源长期稳定地进行利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能和外界自然能源的综合利用系统。本发明的综合利用系统首先做到夏季太阳能源的采集和储存，以及冬季冷能的采集和存储，以便在冷热不同季节均衡使用，做到能源利用空间冬季和夏季都获得适宜的温度。

为了达到上述发明目的，本发明专利采用的技术方案如下：

一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，该综合利用系统结构组成包括有太阳能采集端、储能装置、冷能吸收装置、地埋管网、地源热泵和能源利用端；

所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充；

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；

所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将含有冷能的水通过水管路循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储热地埋管系和地源热泵组成热能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将热量交换至储能装置中以实现热量的储存利用，所述储冷地埋管系和地源热泵组成冷能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以分季节供给冷能源或热能源；所述第一循环管路、第二循环管路、热能循环管路、冷能循环管路以及能源利用循环管路中均由循环泵提供水流循环动力。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，所述的地埋管网设置在地下的浅层地热层中，该地埋管网分为储热地埋管系和储冷地埋管系，所述的储热地埋管系与储冷地埋管系分开距离设置。或者储冷地埋管系和储热地埋管系之间设有防止二者因距离较近而导致相互传导热量的隔热绝温板材。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为进一步的方案，所述的储热地埋管系包括有多根储热地埋管，多根储热地埋管的进水端并联接至一个进水分水器中，多根储热地埋管的出水端并联接至一个出水分水器中，多根储热地埋管整体呈U形设置在地下的浅层地热层中；所述的储冷地埋管系包括有多根储冷地埋管，多根储冷地埋管的进水端并联接至一个进水分水器中，多根储冷地埋管的出水端并联接至一个出水分水器中，多根储冷地埋管整体呈U形设置在地下的浅层地热层中。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，所述的储能装置为储存有液体的箱体，该箱体的一个进水口通过管路连接至太阳能采集端的热水出口，该箱体还通过两根管路连接至冷能吸收装置，该箱体通过管路连接并输送能源至能源使用端，该箱体的液体中设有换热器，该换热器连接所述的地源热泵。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为进一步的方案，所述的冷能吸收装置为设置在储能装置旁的临近箱体，该临近箱体内设有水过滤网，该临近箱体通过两根管路连通储能装置，两根管路中的一根管路设有单向阀，以使水分只能由冷能吸收装置流向储能装置，两根管路中的另一根管路连接水过滤网后的三通接头的一个出水端，该水过滤网设置在临近箱体的回水口处，该回水口通过管路连接至能源使用端以接收热交换后的循环水，所述的三通接头进水端连接回水口并接收热交换后的循环水，三通接头的另一个出水端在邻近箱体内敞开，使得通过三通接头的水直接流入到邻近箱体内，该临近箱体的底部设有水净化沉淀池，该临近箱体侧壁设有出水口以通过管路连接至太阳能采集端的补水口，该临近箱体底部设有出水口以连接至储冷地埋管系的进水分水器，该临近箱体侧壁上还设有回水口以连接至储冷地埋管系的出水分水器，所述临近箱体上设有可以敞开的盖板，该盖板的开启和闭合以实现与外界空气的连通和封闭。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为进一步的方案，所述的储冷地埋管系还通过进水分水器和出水分水器外接有直接取冷能管路，该直接取冷能管路伸入到地埋管网附近的露天水体中获取冷能，获取的携带冷能的水流经储冷地埋管系以将冷能储存在浅层地热层中。通过本优化方案，除了通过冷能吸收装置吸收外界空气中蕴含的冷能以外，还可以通过管路直接抽取附近水体中含有的冷量，比如江河、或者湖泊的等大的水体，也可以是人工储水池及天然水坑等，这样更为高效地将水体中冷量通过循环输送到浅层地热层中，以将冷量更为高效地储存。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为进一步的方案，所述的能源使用空间设有多个，每个能源使用空间处均设有能源使用端，多个能源使用端均通过管路连接同一处储能装置和冷能吸收装置中。这样设置的目的在于可以实现一套设备对多处建筑物提供能源，提高能源提供效率并减低使用成本。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为进一步的方案，所述的能源使用空间内设有墙板送风模块，每个墙板送风模块中均设有风道，该风道连接至能源使用端以获取附带热能的热风或附带冷量的冷风。对于能源使用空间而言，其可以通过两种方式来实现舒适温度的营造，第一种是将室内的风循环通过能源使用端来降低或升高温度，使得室内的循环实现冷风或暖风的排放循环，从而降低或升高室内温度至舒适区间内，第二种抽取外界的自然风，在能源使用端内对自然风进行赋能，通过热能或冷能的添加来实现自然空气的温度升高或降低至舒适区间内，再通过墙面送风模块将赋能后的空气输送到能源使用空间内，从而通过替换的方式来将能源使用空间内的原有空气替换为清新舒适的空气，原有空气则通排风口或者窗户排出外界。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，在进一步的设计中，所述的能源使用端为空气赋能净化模块，该空气赋能净化模块中设有水雾化室模块和气液分离器，所述储能装置中的热水或冷水输送至水雾化室模块中雾化，雾化后气体对循环的空气赋能，再由气液分离器除湿后将赋能后空气输送至能源利用空间中，所述的赋能包括有夏季时的冷能和冬季时的热能，雾化后气体除湿后液体通过回水管路输送至所述的冷能吸收装置中。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为进一步的方案，所述的能源使用端为风机盘管模块，所述储能装置中的热水或冷水输送至风机盘管模块的散热器中，风机盘管模块中的风扇吹动散热器对空气进行赋能，赋能后空气循环至空气利用空间中，所述的赋能包括有夏季时的冷能和冬季时的热能，经失能后冷水或热水通过回水管路输送至所述的冷能吸收装置中。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，在夏季同时实现的循环操作包括有：所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；所述储冷地埋管系和地源热泵组成冷能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给冷能源。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，在冬季同时实现的循环操作包括有：所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；所述储热地埋管系和地源热泵组成热能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将热量交换至储能装置中以实现热量的储存利用；所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给热能源；所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为进一步的方案，在夏季需要冷能进利用而降低能源使用空间的温度时，所述的储冷地埋管系的出水分水器连通有直接用能管路，该直接用能管路连通至所述的储能装置，在储冷地埋管系以及其附近的浅层地热层中储存的冷能足够能源使用端使用时，可以将储冷地埋管中的冷水直接输入至储能装置中，而不需要地源热泵进行能源转化和补充，也即是所述储能装置与储冷地埋管系通过水管路和直接用能管路组成循环管路以实现将储冷地埋管内水体与储能装置中水体连通并循环赋能。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，与上述状况同理，在冬季需要热能进利用而提高能源使用空间的温度时，所述的储热地埋管系的出水分水器连通有直接用能管路，该直接用能管路连通至所述的储能装置，而不再经过地源热泵，此时地源热泵处于关闭状态，在储热地埋管系以及其附近的浅层地热层中储存的热能足够能源使用端使用时，所述储能装置与储热地埋管系通过水管路和直接用能管路组成循环管路以实现将储热地埋管内水体与储能装置中水体连通并循环赋能。

作为基于同一思路开发的并行技术方案，本发明的一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统可以不使用地源热泵实现全部功能，我们作为独立的方案进行阐述。该综合利用系统结构组成包括有太阳能采集端、储能装置、冷能吸收装置、地埋管网和能源利用端；所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充；

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；

所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储热地埋管系和储能装置组成能源循环管路，所述储热地埋管系通过直接用能水管路连接储能装置，该通过储能装置中的水循环经过储热地埋管吸收浅层地热层中存储的热能，以将含有能源的水循环至储能装置中以实现热量的搬运和储存；所述储冷地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成冷能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储冷地埋管吸收浅层地热层中存储的冷能，并将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以分季节供给冷能源或热能源。

具体来说，并行技术方案在夏季同时实现的循环操作包括有：

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；所述储冷地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成冷能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储冷地埋管吸收浅层地热层中存储的冷能，并将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给冷能源。

具体来说，并行技术方案在冬季同时实现的循环操作包括有：所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；所述储热地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成热能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储热地埋管吸收浅层地热层中存储的热能，并将热量交换至储能装置中以实现热量的储存利用；所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给热能源；所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充。

基于上述技术方案，本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统与现有技术相比，通过实践使用取得了如下技术优点:

1.本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统将太阳能和地热能及储存的热能汇集到一起，另外也将外部自然界蕴藏的冷量吸收存储，设计了二级能源储存的方式，平时通过浅层地热层实现长时间能源存储，使用时将抽取的能源在储能装置中临时存储，即通过设置专门的能源储存模块来实现将热能或冷能储存在水中并通过循环补充能源来保持温度，达到四季均衡的热量储存和供应。

2.本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能和外界自然能源综合利用系统实现了整体的能源充分利用，太阳能吸收能量后加热水介质，将加热后的水介质输入至浅层地热的管道中储存，利用大地浅层地热层实现保暖蓄能作为一级能源储存，待需要使用时再通过循环到储能装置中，将储能装置的水加热作为二级能源储存，从而实现能量的充分存储和保存，待到使用时再从储能装置中提取出来，同理，冬季吸收的自然界中蕴含的冷能也是输入到另一处浅层地热层中存储作为一级能源存储，等到需要冷能时将其抽取出来到储能装置中作为二级能源存储，使用时再从储能装置中抽取出来。

3.本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统利用太阳能、空气和浅层地热能源的综合采用梯级能源技术，将高品位的太阳能热源、外界自然空气中蕴藏能源、冷能吸收装置和储热装置的中品味热源和低品位的浅层地热能源综合应用，实现整体区域的供暖操作，从而改变冬季采暖和夏季制冷的模式，充分利用了自然能源，促进新能源事业的发展。

4.本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统创造性地采用储热地埋管和储冷地埋管分开设置的方式，根据不同的季节采用不同的能源储存形式，在冬季利用储热地埋管附近存储的热能，使其输送交换至储能装置中，利用空气赋能净化模块输送至能源利用空间中，同时开启冷能采集存储循环，将户外的冷能循环存储在储冷地埋管所在的浅层地热层中，在夏季则是利用储冷地埋管附近存储冷量，使其输送到交换至储能装置中，再利用空气赋能净化模块将冷能输送至能源利用空间中实现制冷操作，同时开启热能采集存储循环，将太阳能热水器采集的热能存储在储热地埋管中，以将富余热能存储。

5.本发明的综合利用系统中，将作为空气赋能净化模块的水雾化室模块或风机盘管模块放置于能源利用空间处，从而将太阳能源采集模块、能源存储模块、地埋管网集中放置，实现冬季采集冷能通过储冷地埋管来存储在一处地下浅层地热层中，同时将存储在另一处热能通过储热地埋管来抽出输送到储热装置中临时存储，再将其输送至空气赋能净化模块，转化为能源利用空间的暖风；另外，也能实现在夏季采集太阳热能通过储热地埋管来存储在一处地下浅层地热层中，同时将存储在另一处冷能通过储冷地埋管来抽出输送到储热装置临时存储，再将其输送至空气赋能净化模块，转化为能源利用空间的冷风，从而在能源利用空间创造出适宜的工作、学习或生活环境，也就是说，在夏季利用储存的冷能，同时将采集的太阳热能存储，在冬季利用储存的热能，同时将室外收集的冷能存储，从而实现跨季节的能源调配，而不需要另外其他诸如煤炭、电能等巨大消耗即可综合使用。

6.本发明的综合利用系统中，能源利用空间可以是一间房屋、一个房子、一栋楼房或者一个楼盘区域，统一利用一座能源采集和存储装置，实现了统一的能源采集和多个房屋空间综合的能源利用，并冷能和热能分别存储，以备跨季节利用，有利于在居民聚集居住区，集中办公区域的太阳能和浅层地热能的综合开发。

7.本发明的综合利用系统中，作为能源使用的特殊情况，我们考虑到地源热泵的使用必要性，若是浅层地热层中储存的能源足够使用的状态下，我们不需要再通过地源热泵进一步转化赋能，而是直接将含有的热能或冷能直接通过水循环携带到储能空间中，从而将储能空间内的水可以循环到浅层地热层的地埋管中，为此我们专门在设计了直接用能管路，通过该直接用能管路可以将地埋管系与储能装置连通实现水循环，而不用开启地源热泵即可实现能源的利用，作为本系统的一个重要的应用场景。

8.在本发明的综合利用系统中，对于外界冷能收集和存储，除了从冷能吸收装置中获得外界冷能以外，还可以直接让储冷地埋管系从自然水体中获得冷能。具体是设计专门的冷能采集管路接入到附近的江河湖海等自然水体中，在冬季从水体中抽取蕴含冷能的水循环到储冷地埋管系中，使得冷能扩散到浅层地热层中存储，从而更为迅速高效地获得外部自然界的冷能。

附图说明

图1是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统的组成结构示意图。

图2是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统太阳能能源采集及补充示意图。

图3是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统夏季能源采集和储存循环示意图。

图4是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统冬季户外能源采集和存储循环示意图。

图5是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统冬季能源利用循环示意图。

图6是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统夏季能源利用循环示意图。

图7是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中能源利用空间和能源使用端的气体循环示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本发明的技术方案组成和工作流程，但不能以此来限制本发明的保护范围。

先请看图1，图1是本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统的组成示意图。该综合利用系统结构组成包括有太阳能采集端1、储能装置2、冷能吸收装置3、地埋管网、地源热泵6和能源利用端7。这些组成部件通过多个水管路连通，实现液体的输送和能量的传导实现能源的采集、搬运和转化，并在部分水管路上设置控制阀或循环泵进行循环控制。本发明专利中通过不同部件的组合应用，设计构成了多个循环管路，实现冬季、夏季的能源采集、存储和转化应用，从而达到跨季节调配能源实现双循环，一方面在夏季可以利用冬季储存在浅层地热层中的冷能，将其输送传输至储能装置中富集，再传送至能源利用端，从而将冷能输送到能源利用空间中，同时，在夏季将富余的太阳能源采集转化为热水，将其输送到浅层地热层中储存起来，已备冬季使用；另一方面，在冬季利用夏季储存的在另一处浅层地热层中的热能，将其输送传输至储能装置中富集，再传送至能源使用端，从而将热能输送到能源使用空间红，同时在冬季将户外的冷空气与水体接触，从而将冷能传输至浅层地热层中储存起来，已备夏季使用。通过这样冬季、夏季的双循环操作，为居住空间、办公空间甚至商业空间提供舒适、适宜的温度环境。

本发明专利的核心创新在于我们设计了用于中间储存能量的储能装置和冷能吸收装置，其作为中转部位连接有能源长时间存储部位和能源利用部位，其能够起到临时储存能源并且富集能量的作用，并且与其连接的浅层地热层中存储的能量提取并富集，从而通过连接的能源利用端再实现能源的利用。我们先前的专利申请已经公开了这一核心思想，包括2021年3月22日申请的在先专利2021205732232《一种新能源存储转化综合应用系统》。即将富余的太阳能源采集并且存储到浅层地热层中，然后应用时将其提取出来先放置到一个临时中转储能部件中，再利用水雾化或其他形式来对临时中转储能部件中的能源提取并应用到居民生活空间或公共空间中。

在本发明的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，我们根据不同的应用场景，将多个主体组成部件通过多个水管路连接连通，从而设计出多个不同的循环管路，循环管路通过循环泵来提供循环动力，每个循环管路都能够实现其所设定的功能应用。

如图2所示，在整体的组成结构中，所述太阳能采集端1、储能装置2和冷能吸收装置3通过水管路连通以形成能源补充管路，该能源补充管路实现太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储能装置2中，具体而言，将冷量吸收装置3中的水分通过管路输送到太阳能采集端1中作为补水，在太阳能采集端1利用太阳能加热后再输送至储能装置2中存储。太阳能热水器作为太阳能源的采集端，将太阳能转换为热能储存在热水中，太阳能热水器的出水口通过管路连通至储能装置2中，从而将储能装置2中存储的水体温度升高。另外，冷能吸收装置3上设有出水口，该出水口通过水管路连接至太阳能热水器的补水口，由于冷能吸收装置3中设有连接外界的补水管用于接收外部的水从而保持一定的水量。太阳能热水器所需要补充的水量通过冷能吸收装置3进行补充。

上述太阳能采集端1、储能装置2和冷能吸收装置3通过水管路连通形成的热能补充管路，是通过冷能吸收装置3补偿水分至太阳能采集端1，太阳能采集端1将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置2中实现热能补充。在冬季采集含有热能的水使用时，通过能源补充管路可以将采集到的太阳能源得到热水直接注入到储能装置2中，从而提高其温度，作为浅层地热层中储存热能提取的补充。

如图3所示，上述太阳能采集端1和储热地埋管4通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中。第一循环管路作为本综合利用系统的重要环节，在循环管路上设置循环泵作为水流实现循环的动力，其目的就是将太阳能热水器采集到的太阳能源以热水的形式输送到浅层地热层中储存起来，通过加热浅层地热层储热地埋管附近的土壤来储存热量，众多的储热地埋管将热量交换至土壤中提高其温度，由于浅层地热层中土壤自身具有一定的温度，该温度基本处于恒温状态，若输入热量则可以加热该处的土壤温度，若输入冷量则可以降低该处的土壤温度。对于浅层地热层来说，通过勘探来探知其形态构成，判断是否适合放置地埋管，并且通过分布众多的U形的地埋管，在地埋管中设置热水以将热能传输至地埋管附近的地层中，热能以地埋管为中心向四周扩散，从而在浅层地热层中形成一个储能场，储能场做到储能效率高、散热少就达到理想的储能状态。

如图4所示，上述冷能吸收装置3和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置3获得外界冷空气中所含冷能，将冷能吸收装置3的水体循环并将获得的冷能存储在储冷地埋管系5所在的浅层地热层中，循环管路中通过循环泵的设置来提供水循环的动力。冷能吸收装置3打开状态下与外界空气接触，使得其中的水温与外界温度达到一致，特别是在冬季，可以冷能吸收装置中的水体温度下降到与外界空气的温度相同或相近，将这个温度的水通过储冷地埋管传输到浅层地热层中，使得该处浅层地热层中的土壤温度相应地降低，从而将冷能存储到浅层地热层中。通过第二循环管路的设计来实现冬季冷能的地下浅层地热层的存储。

作为进一步的优化方案，所述的储冷地埋管系还通过进水分水器和出水分水器外接有直接取冷能管路，该直接取冷能管路伸入到地埋管网附近的露天水体中获取冷能，获取的携带冷能的水流经储冷地埋管系以将冷能储存在浅层地热层中。通过本优化方案，除了通过冷能吸收装置吸收外界空气中蕴含的冷能以外，还可以通过管路直接抽取附近水体中含有的冷量，比如江河、或者湖泊的等大的水体，也可以是人工储水池及天然水坑等，这样更为高效地将水体中冷量通过循环输送到浅层地热层中，以将冷量更为便捷低成本地储存。

上述储热地埋管系4和地源热泵6组成热能循环管路，该地源热泵6连接储能装置2以将热量交换至储能装置2中以实现热量的临时储存和后续的利用。另外，所述储冷地埋管系5和地源热泵6组成冷能循环管路，该地源热泵连接储能装置2以将冷量交换至储能装置2中以实现冷量的临时储存和后续利用。故而，本发明专利的核心在于热能和冷能在采集和临时存储汇集，并且在提取热能和冷能后可以临时在储能装置汇集，以源源不断地为储能装置提供能源储备，然后再从储能装置2输送到能源使用端7，通过能源使用端来为能源利用空间提供充足的能源来维持其适宜的温度。

如图7所示，所述储能装置2、能源使用端7和冷能吸收装置3通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端7设置在能源利用空间8处以供给冷、热能源。储能装置2获得从太阳能热水器和浅层地热层的热能或冷能，经汇集储存达到使用要求的温度，再将携带热量或冷量的水体循环至能源使用端7中，通过热交换将冷量或热量赋予空气中，使得携带热量或冷量的空气循环至能源使用空间8中，为能源使用空间8营造出适宜的温度环境，从而完成了跨季节温度的调配和使用，也完成了太阳能源、浅层地热层能源以及外界的自然能源的综合利用。在不大量消耗电能和任何化石能源的情况下，实现能源的搬运和调节，从而为人类生活、学习和工作提供舒适方便的环境。

在所述第一循环管路、第二循环管路、热能循环管路、冷能循环管路以及能源利用循环管路中，均由循环泵提供水流循环动力。循环泵设置的位置根据各个管路的特点来进行，只要能够实现提供循环动力的目的即可。

上述的地埋管网设置在地下的浅层地热层中，该地埋管网分为储热地埋管系4和储冷地埋管系5，所述的储热地埋管系4与储冷地埋管系5分开距离设置。通过将地埋管埋藏在地下直至浅层地热层中，使得地埋管与浅层地热充分接触，实现地埋管内流动液体与浅层地热层充分热交换，从而可以将浅层地热层作为能量储存空间，围绕地埋管形成一个能量场，在能量场中储存热量或者冷量。由于浅层地热层中自身蕴含一定的热量，常年保持基本恒定的温度，则通过向浅层地热层中汇入并存储热量可以提高其温度，并保持该温度相当长的时间，这样可以跨季节存储以便于来年应用。反之，还可以通过向浅层地热层中汇入并存储冷量来降低其温度，并维持该温度相当长时间，这样可以跨季节存储冷量以便夏季到来时使用。由于储热和储冷是两个相反的操作，但是都在浅层地热层中实现，如此以来，必须将储冷部分的浅层地热层空间与储热部分的浅层地热层在地下空间上隔离开来，保持一定的距离，避免二者出现交叉而造成热量流失。具体操作时，可以将其分开一段距离设置，或者采用温度隔离网来实现区域分割。

在实现形式方面，所述的储热地埋管系包括有多根储热地埋管，多根储热地埋管的进水端并联接至一个进水分水器中，多根储热地埋管的出水端并联接至一个出水分水器中，多根储热地埋管整体呈U形设置在地下的浅层地热层中，即储热地埋管系的主体位于浅层地热层中。同理，所述的储冷地埋管系包括有多根储冷地埋管，多根储冷地埋管的进水端并联接至一个进水分水器中，多根储冷地埋管的出水端并联接至一个出水分水器中，多根储冷地埋管整体呈U形设置在地下的浅层地热层中，即储冷地埋管系的主体位于浅层地热层中。这里U形设计的地埋管可以实现主体处于浅层地热层中进行热交换，两端作为进出水口伸向地表与外部进水出管连通实现循环。

对于储能装置而言，所述的储能装置2设计为储存有液体的箱体，可以方箱或者是圆筒形箱体。储能装置2中的液体通常是水，当然也可以含有化学物质的混合液体，可以提高其携带能源的能力。该箱体的进水口通过管路连接至太阳能采集端1的热水出口，该箱体还通过两根管路连接至冷能吸收装置3，在一根管路上设有单向阀，通过单向阀的设计在开启状态下可以使得冷能吸收装置3中的水单向流向储能装置2中实现水循环。两根管路中的另一根管路连接水过滤网后的三通接头的一个出水端，该箱体通过管路连接并输送能源至能源使用端7，该箱体的液体中设有换热器10，该换热器10连接所述的地源热泵6，具体来说，地源热泵6中含有蒸发器和冷凝器，地源热泵6的冷凝器连接至所述的换热器10，而地源热泵6的蒸发器通过水管路连接至地埋管系中的出水分水器和进水分水器。地埋管系中提取的带有热量或冷量的水循环到地源热泵6的蒸发器中进行热交换，将能源转化到冷媒中，通过冷媒的蒸发吸收能源，而冷媒在蒸发器中蒸发将热量传送到换热器10，再通过换热器10转化到储能装置2的水中储存起来。

对冷能吸收装置2而言，所述的冷能吸收装置3为设置在储能装置2旁的临近箱体，该临近箱体通过两根管路连通储能装置2，该临近箱体内设有水过滤网，该水过滤网设置在临近箱体的回水口处，该回水口通过管路连接至能源使用端7以接收热交换后的循环水，三通接头进水端连接回水口并接收上述热交换后的循环水，三通接头的另一个出水端在邻近箱体内敞开，使得通过三通接头的水直接流入到邻近箱体内。设计三通接头的作用在于，在冬季实现采暖利用和采集冷能储存两个循环同时作用下，通过三通接头可以将失能后回水流回到储能装置中，而不影响冷量吸收装置采集外界空气中的冷能。该水过滤网设置在临近箱体的回水口处，该回水口通过管路连接至能源使用端以接收热交换后的循环水，该临近箱体的底部设有水净化沉淀池，水净化沉淀池的目的是收集净化后的杂质，待积累到一定量的时候再定期清除。另外，该临近箱体侧壁设有出水口以通过管路连接至太阳能采集端1的补水口，通过该出水口将邻近箱体内的水输入到太阳能采集端1中吸收热量转化为热水。

作为冷能吸收装置2的重要功能，其是作为冷量接收端与外界接触，并提供水体吸收冷量。该临近箱体底部设有出水口以连接至储冷地埋管系5的进水分水器，该临近箱体侧壁上还设有回水口以连接至储冷地埋管系5的出水分水器。为了实现吸收外界自然界空气中含有的冷量，所述临近箱体上设有可以敞开的盖板，该盖板的开启和闭合以实现与外界空气的连通和封闭，在冬季，需要吸收外界冷量的时候，开启所述的盖板，从而将冷量吸收装置打开，其中的水分裸露在外部与空气中进行充分的冷量交换，使得其温度接近于外界空气温度。当然了，如果外界温度过低，低至零下会造成冰冻，使得邻近箱体内水不会完全冻冰导致无法流动循环至地下的浅层地热层中，还可以在盖板外部设计保温层，若是极低温度下，只需要部分打开保温层即可，只需要将温度接近零度即可。

上述临近箱体作为在冬季吸收自然界冷能的载体，其可能容量有限，为了多容量进行突破，吸收容纳更多的冷量，在能源使用端7的回水管连接一个人工水池，该人工水池能够吸收能源使用端使用过失能的水，存储并吸收外界的冷能，再将吸收冷能后的水输送到临近箱体中，再通过作为冷能吸收装置2的临近箱体输入到浅层地热层中的储冷地埋管内，将冷能传输存储到浅层地热层中。

作为集中供暖或供冷的设计方案，所述的能源使用空间8设有多个，每个能源使用空间8处均设有能源使用端7，多个能源使用端7均通过管路连接同一处储能装置2和冷能吸收装置3中。通过多个能源使用端7设置和一处储能装置2和冷能吸收装置3的设计，实现了一处供能多处使用的能源使用格局。在现实案例中，通过一处能源储存和冷能吸收装置做到了为一整个区域功能，整个区域可以是一个居民社区，也可以是一处集中办公区域，或者商业空间。

对于能源使用空间来说，所述的能源使用空间8内设有墙板送风模块9，每个墙板送风模块9中均设有风道，该风道连接至能源使用端以获取附带热能的热风或附带冷量的冷风。由于能源供给都是以热风或者冷风来实现的，因此，我在能源利用空间8中布置了墙板送风模块9，以更好地利用热能或冷能，而含有热量的热风从墙板送风模块9中送出来，从而提高冬季室内温度至人体所需。同时含有冷量的冷风从墙板送风模块9送出出来，从而提高夏季室内温度至人体所需。利用墙板送风模块9来实现送风，可以做到送风均匀轻柔，整个前面都可以出风，可以迅速地将热量或者冷量在能源利用空间扩散，达到快速制冷或者快速制热的目的。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为一种结构形式，所述的能源使用端为空气赋能净化模块，该空气赋能净化模块中设有水雾化室模块和气液分离器，所述储能装置中的热水或冷水输送至水雾化室模块中雾化，雾化后气体对循环的空气赋能，再由气液分离器除湿后将赋能后空气输送至能源利用空间中，所述的赋能包括有夏季时的冷能和冬季时的热能，雾化后气体除湿后液体通过回水管路输送至所述的冷能吸收装置中。

在本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统中，作为另一种结构形式，所述的能源使用端为风机盘管模块，所述储能装置中的热水或冷水输送至风机盘管模块的散热器中，风机盘管模块中的风扇吹动散热器对空气进行赋能，赋能后空气循环至空气利用空间中，所述的赋能包括有夏季时的冷能和冬季时的热能，经失能后冷水或热水通过回水管路输送至所述的冷能吸收装置中。

在实践应用中，能源使用空间获取能源主要有两种方式，一种是直接获得能源，一种是间接获得能源。直接获得能源主要是通过空气赋能净化模块来实现，在空气赋能净化模块中，通水洗空气实现热量交换，将热量或者冷量赋能到空气中，从而通过循环能源使用空间的空气来将热量或冷量充入进来，从而达到舒适的温度。间接获得能源主要是通过风机盘管来实现的，具体是利用风扇吹向盘管上，而盘管中循环的是具有冷量或热量的水分，从而通过热交换来将盘管中水分携带的热量或冷量赋予到吹向盘管的风中，再将富有能量的风吹向能源使用空间中，同样能够达到舒适的温度。

本发明的一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统可以不使用地源热泵实现全部功能，我们作为独立的方案进行阐述。作为一个单独的实现方式，我们就独立使用直接用水管路来将浅层地热层中蕴藏的热能和冷量提取出来，使用的能源循环载体则是储能装置和地埋管中的水，通过循环来将浅层地热层中的能源搬运至储能装置中，进而再通过能源使用端进行利用。

具体而言，该综合利用系统结构组成包括有太阳能采集端、储能装置、冷能吸收装置、地埋管网和能源利用端；所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充；

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；

所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储热地埋管系和储能装置组成能源循环管路，所述储热地埋管系通过直接用能水管路连接储能装置，该通过储能装置中的水循环经过储热地埋管吸收浅层地热层中存储的热能，以将含有能源的水循环至储能装置中以实现热量的搬运和储存；所述储冷地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成冷能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储冷地埋管吸收浅层地热层中存储的冷能，并将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用。

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以分季节供给冷能源或热能源。

具体来说，并行技术方案在夏季同时实现的循环操作包括有：所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；所述储冷地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成冷能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储冷地埋管吸收浅层地热层中存储的冷能，并将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给冷能源。

具体来说，并行技术方案在冬季同时实现的循环操作包括有：所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；所述储热地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成热能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储热地埋管吸收浅层地热层中存储的热能，并将热量交换至储能装置中以实现热量的储存利用；所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给热能源；所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充。

下面我们分季节来阐述整个系统如何实现冬夏季双循环来调节空气的。

在夏季的能源采集、储存和应用过程，如图3和图6所示：

对于本发明专利具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统而言，在夏季可以实现如下的功能：第一是夏季制冷功能，本功能是将冬季存储的冷量提取出来储存在储能装置中，再从储能装置中循环至能源使用端，通过能源使用端的热交换来将冷量输送至能源使用空间实现夏季制冷的功能。第二是太阳能源采集存储功能，通过太阳能热水器采集太阳能源将其转化为热水，将转化的热水通过管路循环至地下的浅层地热层，将管路中热水的热量传导至浅层地热层中，实现热能在浅层地热层中的存储，即浅层地热层中一直含有浅层地热能，其具有基本恒定的温度，在这个温度基础上通过注入来自太阳能源的热量来提高其温度。第三是太阳能热水的日常使用功能，本功能是将太阳能热水作为日常生活用水使用。

具体来说，若要实现上述功能，各个组成部件的连接方式和工作流程如下：

第一、夏季制冷功能。夏季制冷功能是将储存在浅层地热层中的冷能抽取出来，循环到储能装置中，使得储能装置中的水温下降，待下降至确定温度后，再将储能装置的水循环至能源使用端，通过能源使用端的热交换来将冷量输送至能源使用空间。在具体的连接方面，浅层地热层中设有储冷地埋管系，该储冷地埋管系由多根地面管组成，多根地面管呈U字形分布在地表下面，即地埋管的主体向下延伸至浅层地热层中，而两端伸出于地面上，多根地面管的上部分别连接到两个分水器上，地埋管的进水端并联连接到一个进水分水器上，地埋管的出水端并联连接到一个出水分水器上。出水分水器的出水口通过管路连接至地源热泵的进水口，在管路上设有循环泵，地源热泵的出水口连接至所述的进水分水器的进水口，通过循环泵提供动力将储冷地埋管系中的冷水输送至地源热泵中，地源热泵输出丧失冷能的水再循环至进水分水器的进水口，循环至储冷地埋管中，再在浅层地热层中与储冷地埋管周围的地层实现热交换，吸收周围在先存储的冷能使储冷地埋管中的水温降低。如此循环至地源热泵中，通过地源热泵的能量转化，使得冷能转化至储能装置的水中，从而降低储能装置中的水温。上述的地源热泵的能源输出端连接到储能装置中的换热器上，而换热器则放置在储能装置中，浸没在水中便于实现热交换。当然这里的换热器也可以作为地源热泵的一部分，在换热器中实现热交换和能量转化，即冷量持续从浅层地热层的地层中转化为储能装置的水中，以维持储能装置的水温维持在设定的范围内。储能装置通过水管路连通至能源使用端，通过设置在水管路上的循环泵，将储存在储能装置中的冷水循环至能源使用端，所述能源使用端可以是一个空气赋能净化模块，该空气赋能净化模块中设有水雾化室和气液分离器，由储能装置输送的带有冷量的水在水雾化室中实现雾化，同时从空气利用空间内抽取的空气经过水雾化室，从而将空气清洗并降温变成含有大量水分的湿冷空气，该湿冷空气经过气液分离器后变为干燥的冷空气，该冷空气再传输至空气利用空间中，由于可以实现循环，很快将空气利用空间的温度降低，从而在夏季为能源利用空间提供充足的冷空气，为生产生活提供舒适的温度环境，在控制气液分离器的情况下，还可以控制冷空气的湿度，从而在能源利用空间中获得舒适温度和湿度的环境。作为能源使用端的另外一个形式，该能源使用端为一个风机盘管模块，该风机盘管模块主要包括有风扇与散热器，从储能装置中输送来的冷水循环到散热器中，利用风扇吹动散热器，从而将散热器中的冷能交换到空气中，获得的冷空气再输送至能源利用空间中，从而将能源利用空间的温度降低。对于能源利用空间来说，其墙壁上设有墙板送风模块，每个墙板送风模块都设有风道，该风道连通至能源使用端以获得冷风。带有冷量的水经过能源使用端后，经过热交换丧失了冷能，回水经过管路循环至冷能吸收装置中，在冷量吸收装置中设有过滤网对回水进行过滤，过滤后存储在冷量吸收装置中，在冷量吸收装置的底部设有水净化沉淀池以沉淀杂质。由于冷量吸收装置与储能装置之间通过管路连通，则冷量吸收装置中的水分可以通过管路流入到储能装置中，由于在管路上设有单向阀，故而储能装置的水无法流入到冷量吸收装置中。由此形成了循环管路来实现先有浅层地热层中存储的冷能输送到储能装置中，再将储能装置中的冷量输送到能源利用空间中，实现了夏季冷量的利用。值得说明的是，在将浅层地热中储存的冷能传输至储能装置的过程中，除了利用地源热泵间接提取冷能以外，还可以直接提取冷能，作为并列使用的方案。具体是将储能装置中水通过直接用能管路直接循环至储冷地埋管系中，使得水分可以循环到浅层地热层中实现热交换，从而获得冷能在循环回到储能装置中。这种情况下就不需要开启地源热泵，而是直接利用水管路连通储能装置和储冷地埋管系构成一个水路循环。其实践意义在于，若储存的冷量足够并用量不多的情况下，至通过直接的水路循环即可达到冷量要求，而不需要再通过地源热泵实现补能。

第二、太阳能源采集存储功能。本功能是通过太阳能热水器采集太阳能源将其转化为热水，将转化的热水通过管路循环至地下的浅层地热层中。在炎热的夏季，太阳能源充足，通过太阳能源获得的热水量大且热量充分，仅仅日常生活不能够全部消化，故而考虑将其储存在地下的浅层地热层中。太阳能热水器的出水口通过管路连接至储热地埋管系中的进水分水器的进水口，而储热地埋管系中的出水分水器的出水口再通过水管路连通至太阳能热水器的补水口，将热交换后的水再循环至太阳能热水器中。为了实现储能的功能，循环的热水在浅层地热层中储热地埋管中要停留一段时间实现热传导，提高了储能的效率。经过夏季长期的热量采集和能量存储，从而提高了储热地埋管系附近浅层地热层的温度，在储热地埋管附近形成一个储能场，由于浅层地热层本身具有一定的温度能量，基本常年保持恒定的温度，在通过太阳能源采集和存储以后，将储能场的温度提高了一个层级，实现夏季太阳能源的转化和储存。

第三、太阳能热水的日常使用功能。通过太阳能获得的热水首先要保证日常的热水使用需求，故而设计了太阳能热水的生产和使用管路。太阳能热水器的出水口通过管路连接到能源利用空间中，将热水输送到能源利用空间中作为日常生活用水使用。为了弥补太阳能热水器热水输入到能源使用空间内日常使用造成的水量流失，需要向太阳能热水器中补充水分。我们是在冷量吸收装置与太阳能热水器的补水口之间设计了连通水管路，从而将冷量吸收装置中的水分补充到太阳能热水器中进行补水。而冷量吸收装置外接有外部的水管，通过外部的水管将自来水补充到冷量吸收装置中。

在夏季，利用本发明系统可以同时实现制冷功能和太阳能采集和储存功能，通过两个循环一方面将浅层地热层中存储的冷量提取出来到储能装置中，再从储能装置循环到能源使用端中，经过转化形成到能源利用空间的循环冷风，另一方面将太阳能热水器采集到的热水循环到地下的浅层地热层中，利用储热地埋管系与浅层地热层实现热交换，将热量存储在浅层地热层中。这里的两种浅层地热层可以处于同一个深度，但是在平面上处于不同位置，以各自分别存储冷能和热能，避免两种能源中和流失。同时太阳能热水器获得的热水还能够提供给生活用水使用，实现太阳能热水器的常见功能。

冬季的能源采集、储存和应用过程，如图4和图5所示：

对于本发明专利具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统而言，在冬季可以实现如下的功能：第一是冬季采暖功能，将存储在地下的浅层地热层中的热量提取出来，循环到储能装置中提升其水温，再将储能装置中的热水循环到能源使用端中转化，从而获得含有热量的暖风，该暖风输送至能源使用空间中，从而提升其温度，完成冬季能源使用空间的取暖功能。第二是冬季外界自然能源的采集存储功能，将冬季的冷能采集后循环并存储在浅层地热层中，实现冬季自然能源在浅层地热层中存储的功能。第三是太阳能热水对储能装置的能源补充功能和太阳能热水的日常使用功能，本功能是将太阳能热水作为储能装置中能源的实时补充，更为有效地利用冬季太阳能源，并将太阳能源作为冬季的日常生活用水使用。

具体来说，若要在冬季实现上述功能，各个组成部件的连接方式和工作流程如下：

第一、冬季采暖功能。本发明系统中要实现冬季采暖功能主要涉及到的部件有储能装置、储热地埋管系、地源热泵和能源使用端，当然还有太阳能热水器也可以加入到系统中实现冬季补充采暖。储热地埋管系中与地源热泵通过水管路连通，而地源热泵则与储能装置中的换热器连通。在具体的连接方面，浅层地热层中设有储热地埋管系，该储热地埋管系由多根地面管组成，多根地面管呈U字形分布在地表下面，即地埋管的主体向下延伸至浅层地热层中，而两端伸出于地面上，多根地面管的上部分别连接到两个分水器上，地埋管的进水端并联连接到一个进水分水器上，地埋管的出水端并联连接到一个出水分水器上。出水分水器的出水口通过管路连接至地源热泵的进水口，在管路上设有循环泵，地源热泵的出水口连接至所述的进水分水器的进水口，通过循环泵提供动力将储热地埋管系中的热水输送至地源热泵中，地源热泵输出丧失热能的水再循环至进水分水器的进水口，循环至储热地埋管中，再在浅层地热层中与储热地埋管周围的地层实现热交换，吸收周围在先存储的热能使储热地埋管中的水温升高。如此循环至地源热泵中，通过地源热泵的能量转化，使得热能转化至储能装置的水中，从而升高储能装置中的水温。上述的地源热泵的能源输出端连接到储能装置中的换热器上，而换热器则放置在储能装置中，浸没在水中便于实现热交换。当然这里的换热器也可以作为地源热泵的一部分，在换热器中实现热交换和能量转化，即热量持续从浅层地热层的地层中转化为储能装置的水中，以维持储能装置的水温维持在设定的范围内。储能装置通过水管路连通至能源使用端，通过设置在水管路上的循环泵，将储存在储能装置中的热水循环至能源使用端，所述能源使用端可以是一个空气赋能净化模块，该空气赋能净化模块中设有水雾化室和气液分离器，由储能装置输送的带有热量的水在水雾化室中实现雾化，同时从空气利用空间内抽取的空气经过水雾化室，从而将空气清洗并升温变成含有大量水分的湿热空气，该湿热空气经过气液分离器后变为干燥的热空气，该热空气再传输至空气利用空间中，由于可以实现循环，很快将空气利用空间的温度升高，从而在冬季为能源利用空间提供充足的暖空气，为生产生活提供舒适的温度环境，在控制气液分离器的情况下，还可以控制暖空气的湿度，从而在能源利用空间中获得舒适温度和湿度的环境。作为能源使用端的另外一个形式，该能源使用端为一个风机盘管模块，该风机盘管模块主要包括有风扇与散热器，从储能装置中输送来的热水循环到散热器中，利用风扇吹动散热器，从而将散热器中的热能交换到空气中，获得的热空气再输送至能源利用空间中，从而将能源利用空间的温度升高。对于能源利用空间来说，其墙壁上设有墙板送风模块，每个墙板送风模块都设有风道，该风道连通至能源使用端以获得暖风。带有热量的水经过能源使用端后，经过热交换丧失了热能，回水经过管路循环至冷能吸收装置中，在冷量吸收装置中设有过滤网对回水进行过滤，过滤后存储在冷量吸收装置中，在冷量吸收装置的底部设有水净化沉淀池以沉淀杂质。由于冷量吸收装置与储能装置之间通过管路连通，则冷量吸收装置中的水分可以通过管路流入到储能装置中，由于在管路上设有单向阀，故而储能装置的水无法流入到冷量吸收装置中。由此形成了循环管路来实现先有浅层地热层中存储的热能输送到储能装置中，再将储能装置中的热量输送到能源利用空间中，实现了冬季热量的利用。值得说明的是，在将浅层地热中储存的热能传输至储能装置的过程中，除了利用地源热泵间接提取热能以外，还可以直接提取热能，作为并列使用的方案。具体是将储能装置中水通过直接用能管路直接循环至储热地埋管系中，使得水分可以循环到浅层地热层中实现热交换，从而获得热能在循环回到储能装置中。这种情况下就不需要开启地源热泵，而是直接利用水管路连通储能装置和储冷地埋管系构成一个水路循环。其实践意义在于，若储存的热量足够并用量不多的情况下，至通过直接的水路循环即可达到热量要求，而不需要再通过地源热泵实现补能。

第二、冬季外界自然能源的采集存储功能。本功能的实现主要利用到了冷量吸收装置和储冷地埋管系，具体来说，所述的冷能吸收装置为设置在储能装置旁的临近箱体，该临近箱体通过管路连通储能装置，该临近箱体内设有水过滤网，该水过滤网设置在临近箱体的回水口处，该回水口通过管路连接至能源使用端以接收热交换后的循环水，该临近箱体的底部设有水净化沉淀池，该临近箱体侧壁设有出水口以通过管路连接至太阳能采集端的补水口，该临近箱体底部设有出水口以连接至储冷地埋管系的进水分水器，该临近箱体侧壁上还设有回水口以连接至储冷地埋管系的出水分水器，所述临近箱体上设有可以敞开的盖板，该盖板的开启和闭合以实现与外界空气的连通和封闭。对于储冷地埋管系来说，其进水分水器的进水口通过水管路连接到冷能吸收装置上，而冷量吸收装置作为一个可以根据需要打开盖板的水箱，其中设有循环液体，该循环液体通常是水，并且还可以通过专门的加水管向该水箱内补水，以补充水分的至设定水量。储冷地埋管系中出水分水器的出水口通过水管路连接到冷能吸收装置上。在冬季寒冷的季节，空气中富含大量的冷能，需要通过本循环将冷量采集并存储在浅层地热层红。操作时，需要将冷量吸收装置的盖板打开，使得水箱中的水裸露在空气中充分吸收冷量，将水温降低至达到或接近户外自然温度，然后开启循环管路，使得冷量吸收装置中的冷水循环至储冷地埋管系中，通过进水分水器进入到浅层地热层中的每一根地埋管，通过在浅层地热层中储热地埋管中冷水与地埋管周围的土地进行热交换，从而将冷水中的能量传导到地热层中，通过吸收周围地热层的温度形成一个储能场，由于浅层地热层中本身蕴含一定的热量，常年基本保持恒定温度，故而热量外界扩散很慢，经过冬季长期的吸收冷量并缓慢热交换，可以在形成稳定的储能场存储外界空气中采集的冷量。

第三、太阳能源采集后冬季辅助应用。即使在冬季，也有一定量的太阳能源可以通过太阳能热水器采集并转化成为热水，采集到的热水通过管路作为日常使用，若有富余热水可以输入至储能装置中作为补充能源的辅助来源，实时利用太阳能采集热水进行补能。太阳能热水器出水口通过管路连接至储能装置的进水口，将富有的热水输出值储能装置中以使得储能装置中的水温更高或者升温更快，冷量吸收装置补充热水至太阳能热水器的补水口。此时，太阳能源作为冬季采暖的补充能源更高效地应用。

在冬季，本发明的综合利用系统实现了储热地埋管系、储能装置、地源热泵和能源使用端的协同工作，实现了能源利用空间冬季采暖。与此同时，利用外界自然界中的冷量，通过冷能吸收装置和储冷地埋管系的协同工作，构成了冷量采集和存储循环管路。通过双循环的工作，同时实现了冬季提取浅层地热层中储存的热能来对能源利用空间进行采暖，并将冬季外界普遍存在的冷量采集后存储在浅层地热层中已备夏季使用。

通过上述分析可知，通过夏季、冬季的配合使用，可以实现冬季的采暖和冷量在浅层地热层中的存储，实现夏季制冷和热量在浅层地热层中的存储，每个季节都是双循环利用，从而完美解决了跨季节能源调配。另外，太阳能热水器作为日常用水的来源又不受影响。

本发明具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能、外界自然能源综合利用系统通过均衡利用太阳能、浅层地热和自然界能源等能源形式，将其自然存在的错配状态进行调整，减少能源浪费，提高使用效率。在太阳能充足的地区，充分利用季节变化的特点，在春夏季将太阳能富裕的能量存储起来，待到秋冬季节再将地热能以及储存的能源提取出来，进行充分利用，通过使用和存储双循环操作来高效利用能源。毫无疑问，除了上述提供的实施例以外，本发明专利申请还包括其他类似的结构组成和基于该思路的设计。总而言之，本发明的保护范围包括其他对于本领域技术人员显而易见的变换和替代。

Claims (17)

1.一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，该综合利用系统结构组成包括有太阳能采集端、储能装置、冷能吸收装置、地埋管网、地源热泵和能源利用端，

所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充；

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；

所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将含有冷能的水通过水管路循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储热地埋管系和地源热泵组成热能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将热量交换至储能装置中以实现热量的储存利用，所述储冷地埋管系和地源热泵组成冷能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以分季节供给冷能源或热能源，所述第一循环管路、第二循环管路、热能循环管路、冷能循环管路以及能源利用循环管路中均由循环泵提供水流循环动力。

2.根据权利要求1所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的地埋管网设置在地下的浅层地热层中，该地埋管网分为储热地埋管系和储冷地埋管系，所述的储热地埋管系与储冷地埋管系分开距离设置。

3.根据权利要求2所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的储热地埋管系包括有多根储热地埋管，多根储热地埋管的进水端并联接至一个进水分水器中，多根储热地埋管的出水端并联接至一个出水分水器中，多根储热地埋管整体呈U形设置在地下的浅层地热层中；所述的储冷地埋管系包括有多根储冷地埋管，多根储冷地埋管的进水端并联接至一个进水分水器中，多根储冷地埋管的出水端并联接至一个出水分水器中，多根储冷地埋管整体呈U形设置在地下的浅层地热层中。

4.根据权利要求1或3所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的储能装置为储存有液体的箱体，该箱体的一个进水口通过管路连接至太阳能采集端的热水出口，该箱体还通过两根管路连接至冷能吸收装置，该箱体通过管路连接并输送能源至能源使用端，该箱体的液体中设有换热器，该换热器连接所述的地源热泵。

5.根据权利要求4所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的冷能吸收装置为设置在储能装置旁的临近箱体，该临近箱体内设有水过滤网，该临近箱体通过两根管路连通储能装置，两根管路中的一根管路设有单向阀，以使水分只能由冷能吸收装置流向储能装置，两根管路中的另一根管路连接水过滤网后的三通接头的一个出水端，该水过滤网设置在临近箱体的回水口处，该回水口通过管路连接至能源使用端以接收热交换后的循环水，所述的三通接头进水端连接回水口并接收热交换后的循环水，三通接头的另一个出水端在邻近箱体内敞开，该临近箱体的底部设有水净化沉淀池，该临近箱体侧壁设有出水口以通过管路连接至太阳能采集端的补水口，该临近箱体底部设有出水口以连接至储冷地埋管系的进水分水器，该临近箱体侧壁上还设有回水口以连接至储冷地埋管系的出水分水器，所述临近箱体上设有可以敞开的盖板，该盖板的开启和闭合以实现与外界空气的连通和封闭。

6.根据权利要求5所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的储冷地埋管系还通过进水分水器和出水分水器外接有直接取冷能管路，该直接取冷能管路伸入到地埋管网附近的露天水体中获取冷能，获取的携带冷能的水流经储冷地埋管系以将冷能储存在浅层地热层中。

7.根据权利要求1所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的能源使用空间设有多个，每个能源使用空间处均设有能源使用端，多个能源使用端均通过管路连接至同一处储能装置和冷能吸收装置中。

8.根据权利要求7所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的能源使用空间内设有墙板送风模块，每个墙板送风模块的前面设有多个出风小孔，在墙面送风模块中设有连通各个出风小孔的风道，该风道连接至能源使用端以获取附带热能的热风或附带冷量的冷风。

9.根据权利要求1所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的能源使用端为空气赋能净化模块，该空气赋能净化模块中设有水雾化室模块和气液分离器，所述储能装置中的热水或冷水输送至水雾化室模块中雾化，雾化后气体对循环的空气赋能，再由气液分离器除湿后将赋能后空气输送至能源利用空间中，所述的赋能包括有夏季时的冷能赋予和冬季时的热能赋予，雾化后气体除湿后液体通过回水管路输送至所述的冷能吸收装置中。

10.根据权利要求1所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的能源使用端为风机盘管模块，所述储能装置中的热水或冷水输送至风机盘管模块的散热器中，风机盘管模块中的风扇吹动散热器对空气进行赋能，赋能后空气循环至空气利用空间中，所述的赋能包括有夏季时的冷能和冬季时的热能，经失能后冷水或热水通过回水管路输送至所述的冷能吸收装置中。

11.根据权利要求1所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的储冷地埋管系的出水分水器连通有直接用能管路，该直接用能管路连通至所述的储能装置，所述储能装置与储冷地埋管系通过水管路和直接用能管路组成循环管路以实现将储冷地埋管内水体与储能装置中水体连通并循环赋能。

12.根据权利要求1或11所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，所述的储热地埋管系的出水分水器连通有直接用能管路，该直接用能管路连通至所述的储能装置，所述储能装置与储热地埋管系通过水管路和直接用能管路组成循环管路以实现将储热地埋管内水体与储能装置中水体连通并循环赋能。

13.根据权利要求12所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，在夏季同时实现的循环操作包括有：

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储冷地埋管系和地源热泵组成冷能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给冷能源。

14.根据权利要求12所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，在冬季同时实现的循环操作包括有：

所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储热地埋管系和地源热泵组成热能循环管路，该地源热泵连接储能装置以将热量交换至储能装置中以实现热量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给热能源；

所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充。

15.一种具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，该综合利用系统结构组成包括有太阳能采集端、储能装置、冷能吸收装置、地埋管网和能源利用端；

所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充；

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；

所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储热地埋管系和储能装置组成能源循环管路，所述储热地埋管系通过直接用能水管路连接储能装置，该通过储能装置中的水循环经过储热地埋管吸收浅层地热层中存储的热能，以将含有能源的水循环至储能装置中以实现热量的搬运和储存；所述储冷地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成冷能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储冷地埋管吸收浅层地热层中存储的冷能，并将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以分季节供给冷能源或热能源。

16.根据权利要求15所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，在夏季同时实现的循环操作包括有：

所述太阳能采集端和储热地埋管通过水管路连通以形成第一循环管路，该第一循环管路实现夏季将太阳能源转化为含有热能的热水以将热能存储在储热地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储冷地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成冷能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储冷地埋管吸收浅层地热层中存储的冷能，并将冷量交换至储能装置中以实现冷量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给冷能源。

17.根据权利要求15所述的具有跨季节冷暖调节功能的太阳能、地热能综合利用系统，其特征在于，在冬季同时实现的循环操作包括有：

所述冷能吸收装置和储冷地埋管通过水管路连通以形成第二循环管路，该第二循环管路中通过冷能吸收装置获得外界冷空气中所含冷能，将其循环并存储在储冷地埋管系所在的浅层地热层中；

所述储热地埋管系和储能装置通过另外的直接用能水管路组成热能循环管路，该通过储能装置中的水循环经过储热地埋管吸收浅层地热层中存储的热能，并将热量交换至储能装置中以实现热量的储存利用；

所述储能装置、能源使用端和冷能吸收装置通过水管路连通以形成能源利用循环管路，所述的能源使用端设置在能源利用空间处以供给热能源；

所述太阳能采集端、储能装置和冷能吸收装置通过水管路连通以形成热能补充管路，该热能补充管路通过冷能吸收装置补偿水分至太阳能采集端，太阳能采集端将太阳能源转化为含有热能的热水并将热能输送储能装置中实现热能补充。

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