CN202109564U - 太阳能-土壤源复合热泵系统 - Google Patents

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孙瑞娟
高晓峰
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Abstract

一种太阳能-土壤源复合热泵系统，太阳能集热器通过阀门和泵连接蓄热水箱，地热换热器通过阀门和泵连接蓄热水箱，蓄热水箱通过阀门和泵连接用户采暖系统连接。根据日照情况控制开启或关闭泵和阀门使太阳能集热器和地热换热器交替连接接蓄热水箱对用户采暖系统供热。大大缓解了北方寒冷地区地源热泵系统长时间运行中的各种问题。另外，联合运行时，还可以将白天日照充足时富余的太阳热能储存于地下土壤中，加快土壤温度的恢复，且有着良好的经济性与环保性。

Description

太阳能-土壤源复合热泵系统
技术领域
本实用新型属于建筑供暖系统，特别涉及一种太阳能-土壤源复合热泵系统。
技术背景
土壤源热泵系统是以地表以下200m范围内的岩土作为热泵系统的冷热源，利用地下岩土层全年温度恒定的特点及其巨大的蓄热容量，实现对建筑物全年的供热和空调，同时可以供应生活热水。但在推广应用地源热泵时也存在一些技术障碍，其中主要是要求系统全年冷热负荷基本平衡的问题，即存在土壤温度场恢复问题。我国北方以冬季热负荷为主，在很多情况下地埋管换热器全年冷热负荷是不平衡的，此外当热泵机组长时间连续运行时，导致土壤温度降低，机组的效率下降。在这种情况下，在一年运行周期中必须有合适的冷量或热量对地热换热器补充，而太阳能正是一种可行的为地源热泵系统补充热量的可再生能源。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种太阳能-土壤源复合热泵系统。适合用于建筑的冬季供热负荷远大于夏季制冷负荷的地区。
本实用新型的内容：
一种太阳能-土壤源复合热泵系统，其特征在于：太阳能集热器的一端通过第一水泵连接蓄热水箱，太阳能集热器的另一端通过第一阀门连接蓄热水箱；地热换热器的一端通过第七阀门连接热泵机组，地热换热器的另一端通过第六阀门连接第五阀门、第四阀门和第三阀门，第五阀门另一端连接第七阀门和热泵机组之间，第三阀门另一端连接蓄热水箱，第四阀门另一端连接第二阀门和第二水泵，第二水泵另一端连接热泵机组，第二阀门另一端连接蓄热水箱；热泵机组与用户采暖系统连接。
本实用新型的特点：
太阳能-土壤源复合热泵系统，利用太阳能集热器和地源热泵系统的埋管换热器同时工作，共同提供建筑空间所需的热负荷。系统的优点在于在单独的地源热泵系统上增加了太阳能集热器作为辅助热源，提高了热泵入口流体的温度，从而提高了系统的运行效率。同时由于辅助热源的加入，埋管换热器管内流体的温度也相应提高，减少了换热器从土壤中提取的热量，大大缓解了北方寒冷地区地源热泵系统长时间运行中的各种问题。另外，联合运行时，还可以将白天日照充足时富余的太阳热能储存于地下土壤中，加快土壤温度的恢复，且有着良好的经济性与环保性。
既克服了单纯利用太阳能供暖时，寒冷天气和阴天、雪天热量不足的缺点。在土壤源热泵的基础上引入太阳能，进一步降低了对常规能源的消耗率，由于太阳能的辅助供热作用，使得地热换热器可以间歇运行，土壤温度场能够得到及时恢复，蒸发温度及冷凝温度波动不大，从而使热泵运行稳定。因此两种低位热源热泵的联合运行是一种比较合理的方案，可以互相取长补短，发挥各自的优势，弥补单一热源热泵的不足，提高热泵系统的COP值，且有效减少了系统的运行费用。
附图说明
图1是本实用新型的系统示意图，
具体实施方式
如图所示一种太阳能-土壤源复合热泵系统，太阳能集热器8的一端通过第一水泵9连接蓄热水箱10，太阳能集热器的另一端通过第一阀门1连接蓄热水箱；地热换热器11的一端通过第七阀门7连接热泵机组12，地热换热器的另一端通过第六阀门6连接第五阀门5、第四阀门4和第三阀门3，第五阀门另一端连接第七阀门和热泵机组之间，第三阀门另一端连接蓄热水箱，第四阀门另一端连接第二阀门2和第二水泵14，第二水泵另一端连接热泵机组，第二阀门另一端连接蓄热水箱；热泵机组与用户采暖系统13连接。
太阳能-土壤源复合热泵系统，太阳能集热器通过阀门和泵连接蓄热水箱，地热换热器通过阀门和泵连接蓄热水箱，蓄热水箱通过阀门和泵连接用户采暖系统连接。根据日照情况控制开启或关闭泵和阀门使太阳能集热器和地热换热器交替连接接蓄热水箱对用户采暖系统供热。
其运行流程为：
(1)日照充足时，关闭第四阀门，第六阀门，第七阀门，开启其他阀门，利用太阳能集热器吸收太阳能，并将其转化为热水热能。热水流经蓄热水箱储存并进入热泵机组。
(2)日照不足时，关闭第一阀门，第二阀门，第三阀门，第五阀门，只开启土壤源热泵。

Claims (1)

1.一种太阳能-土壤源复合热泵系统，其特征在于：太阳能集热器的一端通过第一水泵连接蓄热水箱，太阳能集热器的另一端通过第一阀门连接蓄热水箱；地热换热器的一端通过第七阀门连接热泵机组，地热换热器的另一端通过第六阀门连接第五阀门、第四阀门和第三阀门，第五阀门另一端连接第七阀门和热泵机组之间，第三阀门另一端连接蓄热水箱，第四阀门另一端连接第二阀门和第二水泵，第二水泵另一端连接热泵机组，第二阀门另一端连接蓄热水箱；热泵机组与用户采暖系统连接。
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