CN203744597U - 一种太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统 - Google Patents

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一种太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,包括太阳能集热系统、板式换热器、锅炉、土壤换热器和热泵机组,太阳能集热系统包括太阳能集热器、水箱和集热箱;热泵机组包括蒸发器侧和冷凝器侧;蒸发器侧包括蒸发器侧第一接口和蒸发器侧第二接口,冷凝器侧包括冷凝器侧第一接口和冷凝器侧第二接口;板式换热器的一侧连通集热箱,另一侧设有板换器出口和板换器进口,板换器出口经过第五阀门连通到用户用水系统的进口,用户用水系统的出口经过第二水泵连通到板换器进口;本实用新型降低地源热泵初投资成本;可以降低运行费用;可以解决大面积、不同功能类型建筑的集中式供暖、制冷需求;解决全年冷热负荷不平衡问题。

Description

一种太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及节能与环保技术领域,尤其是涉及一种太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统。
背景技术
[0002] 作为高效、无污染的新能源,地热能和太阳能已成为缓减能源需求压力的重要能源。因地源热泵系统的自身特点而有其适用的最佳地域范围,即夏热冬冷且冬夏冷热负荷相当的地区。在寒冷地区由于其冬季供热负荷大于夏季供冷负荷,造成热泵从地下土壤的吸热量大于夏季向土壤的排热量,致使土壤温度有可能逐渐降低,造成冬季使用时地源热泵机组的蒸气温度降低,致使系统供热量下降,耗功率上升,供热系数COP降低,一般情况下,土壤温度降低l°c,会使制取同样热量的能耗增加3 — 4%。因此,维持地源热泵地下埋管换热器系统的吸、排热平衡是地源热泵系统正常、高效运行的可靠保证。但是,现有技术中的没有系统能够解决上述问题。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于设计一种新型的太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,解决上述问题。
[0004] 为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:
[0005] 一种太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,包括太阳能集热系统、板式换热器、锅炉、土壤换热器和热泵机组,所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水箱和集热箱;所述热泵机组包括蒸发器侧和冷凝器侧;所述蒸发器侧包括蒸发器侧第一接口和蒸发器侧第二接口,所述冷凝器侧包括冷凝器侧第一接口和冷凝器侧第二接口 ;
[0006] 所述土壤换热器包括左出水口、右出水口、左进水口和右进水口,所述左出水口经过第一阀门连通到所述蒸发器侧第一接口,所述蒸发器侧第二接口依次经过第一水泵、第二阀门连通到所述左进水口;所述右出水口通过第三阀门连通到所述冷凝器侧第一接口,所述冷凝器侧第二接口经过第四阀门连通到所述右进水口 ;
[0007] 所述板式换热器的一侧连通所述集热箱,另一侧设有板换器出口和板换器进口,所述板换器出口经过第五阀门连通到用户用水系统的进口,所述用户用水系统的出口经过第二水泵连通到所述板换器进口;
[0008] 所述板换器出口与所述第五阀门之间的管路上引出一路,经过第六阀门连通到所述第一水泵与所述第二阀门之间的管路上;所述左出水口与所述第一阀门之间的管路上引出一路,直接连通到所述第二水泵与所述板换器出口之间的管路上;
[0009] 所述第一阀门与所述蒸发器侧第一接口之间的管路上,引出一路经过第七阀门连通到所述第五阀门与所述用户用水系统的进口之间的管路上;所述第二水泵与所述板换器进口之间的管路上,引出一路经过第八阀门连通到所述蒸发器侧第二接口与所述第二阀门之间的管路上;[0010] 所述第二水泵的出口分出一路连通到所述冷凝器侧第二接口,所述冷凝器侧第一接口分出一路连通到所述用户用水系统的进口;
[0011] 所述第二水泵的出口再分出一路依次通过第九阀门和第三水泵连通到所述锅炉的进水口,所述锅炉的出水口经过第十阀门连通到所述用户用水系统的进口。
[0012] 所述锅炉为燃气锅炉。
[0013] 所述集热箱的出水口与所述板式换热器之间的管路上串联设有第十一阀门和第四水泵,所述集热箱的进水口与所述板式换热器之间的管路上设有第十二阀门。
[0014] 所述水箱引出两路,依次经过第十三阀门与第五水泵后,在经过所述太阳能集热器后连通到所述集热箱;另一路经过第十五阀门连通到所述集热器;所述集热箱上设有水箱循环出口,所述水箱循环出口经过第十四阀门连通到所述第十三阀门与所述第五水泵之间的管路上。
[0015] 本实用型技术方案是对太阳能、地源热泵以及燃气锅炉复合系统供暖、制冷的优化配置方案。为推进地源热泵系统在寒冷地区的应用,结合太阳能资源优势,设计并应用太阳能、地源热泵系统作为寒冷地区的最佳采暖方式。该系统以太阳能、地源热泵系统以及燃气锅炉复合供热,按实际运行情况调整运行方案,提高地源热泵系统的运行效率,达到最优运行效果。
[0016] 本实用型技术方案属于利用寒冷地区太阳能的资源优势,以燃气锅炉作为辅助热源,与地源热泵系统联合供暖、制冷以及提供生活热水的技术应用领域,应用于可再生能源供暖、制冷节能环保行业。
[0017] 本实用新型的有益效果可以总结如下:
[0018] 1、本实用新型降低地源热泵初投资成本;
[0019] 2、本实用新型综合运用可以降低运行费用;
[0020] 3、本实用新型可以解决大面积、不同功能类型建筑的集中式供暖、制冷需求;
[0021] 4、本实用新型解决全年冷热负荷不平衡问题。
附图说明
[0022] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0023] 其中,第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门7、第八阀门8、第九阀门9、第十阀门IOji阀门11、第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14、第十五阀门15 ;蒸发器侧第一接口 16、蒸发器侧第二接口 17、冷凝器侧第一接口 18、冷凝器侧第二接口 19、用户20、第一水泵21、第二水泵22、第三水泵23、第四水泵24、第五水泵25、太阳能集热器26、水箱27、集热箱28、板式换热器29、燃气锅炉30,、热泵机组31、蒸发器侧32、冷凝器侧33、土壤换热器34。
具体实施方式
[0024] 为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0025] 如图1所示的一种太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,包括太阳能集热系统、板式换热器、锅炉、土壤换热器和热泵机组,所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水箱和集热箱;所述热泵机组包括蒸发器侧和冷凝器侧;所述蒸发器侧包括蒸发器侧第一接口和蒸发器侧第二接口,所述冷凝器侧包括冷凝器侧第一接口和冷凝器侧第二接口 ;所述土壤换热器包括左出水口、右出水口、左进水口和右进水口,所述左出水口经过第一阀门连通到所述蒸发器侧第一接口,所述蒸发器侧第二接口依次经过第一水泵、第二阀门连通到所述左进水口 ;所述右出水口通过第三阀门连通到所述冷凝器侧第一接口,所述冷凝器侧第二接口经过第四阀门连通到所述右进水口 ;所述板式换热器的一侧连通所述集热箱,另一侧设有板换器出口和板换器进口,所述板换器出口经过第五阀门连通到用户用水系统的进口,所述用户用水系统的出口经过第二水泵连通到所述板换器进口 ;所述板换器出口与所述第五阀门之间的管路上引出一路,经过第六阀门连通到所述第一水泵与所述第二阀门之间的管路上;所述左出水口与所述第一阀门之间的管路上引出一路,直接连通到所述第二水泵与所述板换器出口之间的管路上;所述第一阀门与所述蒸发器侧第一接口之间的管路上,引出一路经过第七阀门连通到所述第五阀门与所述用户用水系统的进口之间的管路上;所述第二水泵与所述板换器进口之间的管路上,引出一路经过第八阀门连通到所述蒸发器侧第二接口与所述第二阀门之间的管路上;所述第二水泵的出口分出一路连通到所述冷凝器侧第二接口,所述冷凝器侧第一接口分出一路连通到所述用户用水系统的进口 ;所述第二水泵的出口再分出一路依次通过第九阀门和第三水泵连通到所述锅炉的进水口,所述锅炉的出水口经过第十阀门连通到所述用户用水系统的进口。
[0026] 在更加优选的实施例中,所述锅炉为燃气锅炉。所述集热箱的出水口与所述板式换热器之间的管路上串联设有第十一阀门和第四水泵,所述集热箱的进水口与所述板式换热器之间的管路上设有第十二阀门。
[0027] 在更加优选的实施例中,所述水箱引出两路,依次经过第十三阀门与第五水泵后,在经过所述太阳能集热器后连通到所述集热箱;另一路经过第十五阀门连通到所述集热器;所述集热箱上设有水箱循环出口,所述水箱循环出口经过第十四阀门连通到所述第十三阀门与所述第五水泵之间的管路上。
[0028] 为促进我国太阳能与地热能的综合应用,结合寒冷地区冷热负荷分布不均的特点,本技术方案是综合太阳能、地源热泵以及燃气锅炉复合系统在寒冷地区联合供暖、制冷运行与应用的优化方案。对于一些大面积综合体项目,建筑的功能类别不一样,供暖、制冷需求不一样,建筑相对分散,密度也比较低,不宜采用投资大、维护水平高的集中供暖模式,由于节能减排政策又限制对燃煤锅炉的使用,而采用燃气锅炉的话后期运行的费用又很高,那么采用太阳能、地源热泵以及燃气锅炉联合供暖、制冷是最佳的选择。
[0029] 为实现太阳能和地源热泵利用的最大化,系统可根据实际情况切换到相应的运行模式上。太阳能、地源热泵以及燃气锅炉联合供暖、制冷具体流程图如图1所示:
[0030] 由图1可知,此系统主要包括太阳能集热器、蓄热箱、地源热泵系统、燃气锅炉房系统、换热器和用户6个主要组成部分。地源热泵系统主要包括热泵机组和土壤换热器。
[0031] 具体运行模式如下:
[0032] 夏季:关闭锅炉房的进出水阀门,太阳能集热器将水储存到集热箱内,通过板式换热器之后,一部分为用户提供生活热水,另一部分将热量蓄存到地下岩土层,以备冬季地源热泵系统供暖提取热量;而地源热泵采用制冷工况运行,为用户进行制冷。[0033] 冬季:运用太阳能、地源热泵和燃气锅炉联合供暖。当太阳能不充足时,且水箱的温度低于30摄氏度时,通过阀门和泵的启停转换使太阳能集热器通过板式换热器像水箱蓄热,同时通过热泵机组像用户供热。在供热高峰期可开启燃气锅炉作为辅助热源向用户供暖,以保证地源热泵系统运行的高效率以及系统的稳定性。
[0034] 对于整个系统的冷热平衡问题可在夏季通过阀门进行调控,达到地下岩土层的冷热平衡。
[0035] 以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型,但本领域技术人员应该明白,本实用新型并不局限于以上所述实施例,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,其特征在于:包括太阳能集热系统、板式换热器、锅炉、土壤换热器和热泵机组,所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、水箱和集热箱;所述热泵机组包括蒸发器侧和冷凝器侧;所述蒸发器侧包括蒸发器侧第一接口和蒸发器侧第二接口,所述冷凝器侧包括冷凝器侧第一接口和冷凝器侧第二接口 ; 所述土壤换热器包括左出水口、右出水口、左进水口和右进水口,所述左出水口经过第一阀门连通到所述蒸发器侧第一接口,所述蒸发器侧第二接口依次经过第一水泵、第二阀门连通到所述左进水口 ;所述右出水口通过第三阀门连通到所述冷凝器侧第一接口,所述冷凝器侧第二接口经过第四阀门连通到所述右进水口; 所述板式换热器的一侧连通所述集热箱,另一侧设有板换器出口和板换器进口,所述板换器出口经过第五阀门连通到用户用水系统的进口,所述用户用水系统的出口经过第二水泵连通到所述板换器进口; 所述板换器出口与所述第五阀门之间的管路上引出一路,经过第六阀门连通到所述第一水泵与所述第二阀门之间的管路上;所述左出水口与所述第一阀门之间的管路上引出一路,直接连通到所述第二水泵与所述板换器出口之间的管路上; 所述第一阀门与所述蒸发器侧第一接口之间的管路上,引出一路经过第七阀门连通到所述第五阀门与所述用户用水系统的进口之间的管路上;所述第二水泵与所述板换器进口之间的管路上,引出一路经过第八阀门连通到所述蒸发器侧第二接口与所述第二阀门之间的管路上; 所述第二水泵的出口分出一路连通到所述冷凝器侧第二接口,所述冷凝器侧第一接口分出一路连通到所述用户用水系统的进口; 所述第二水泵的出口再分出一路依次通过第九阀门和第三水泵连通到所述锅炉的进水口,所述锅炉的出水口经过第十阀门连通到所述用户用水系统的进口。
2.根据权利要求1所述的太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,其特征在于:所述锅炉为燃气锅炉。
3.根据权利要求1所述的太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,其特征在于:所述集热箱的出水口与所述板式换热器之间的管路上串联设有第十一阀门和第四水泵,所述集热箱的进水口与所述板式换热器之间的管路上设有第十二阀门。
4.根据权利要求1所述的太阳能、地源热泵、锅炉复合供暖制冷系统,其特征在于:所述水箱引出两路,依次经过第十三阀门与第五水泵后,在经过所述太阳能集热器后连通到所述集热箱;另一路经过第十五阀门连通到所述集热器;所述集热箱上设有水箱循环出口,所述水箱循环出口经过第十四阀门连通到所述第十三阀门与所述第五水泵之间的管路上。
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