CN204240456U - 一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，属于供热技术领域，涉及燃气燃烧、太阳能及地热能利用的应用范畴。本实用新型中的太阳能集热器与蓄热水箱连接，蓄热水箱分别与炉膛热交换器、板式换热器及生活热水箱连接，炉膛热交换器分别与板式换热器及生活热水箱连接，用户散热器分别与冷凝器及板式换热器连接，地下埋管换热器分别与板式换热器及蒸发器连接，本实用新型解决了在冬季供热时，单独使用燃气燃烧供热、太阳能供热或土壤源热泵供热时所存在的运行成本高、受气候条件影响大、以及土壤热平衡失调等问题，根据供热负荷大小的变化，优化组合运行，实现了三种能源的优势互补，具有广泛的应用前景。

Description

一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统
技术领域
本实用新型涉及一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，属于供热领域，涉及燃气燃烧、太阳能及地热能利用的应用范畴。
背景技术
在冬季采暖季节，尤其是在严寒地区，供热期长，供热负荷大，并且冬季采暖负荷大于夏季制冷负荷，因此单独和长期连续使用土壤源热泵进行供热会存在土壤中的地热失衡的不利情况，导致土壤温度逐渐降低，出现热泵运行效率下降以至于不能正常供热等一系列问题；而目前解决的办法主要有增加地下埋管数量或单独依靠增加太阳能作为辅助供热等方式，但这些又存在初期投资成本较高、系统流程复杂、设备维护较困难等一系列问题，同时，单独依靠增加太阳能辅助供热的方式还会存在受太阳照射强度以及当地气候条件等因素的制约；此外，在采暖地区的供热方式目前仍以燃煤锅炉为热源的集中供热为主，煤炭的大量燃烧所排放出的污染物造成了当地环境的极度污染。而以燃烧燃气为代表的燃气壁挂炉，相比燃煤锅炉集中供热方式，其具有布置独立、使用方便、易于控制、燃气燃烧污染少等优点，正在北方和南方地区的供热和热水供应中得到广泛应用；但燃气属于不可再生能源，并且单独使用燃气供热仍然存在燃烧成本较高，并产生大量温室气体的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种燃气、太阳能及地热能三种能源复合利用的供热系统，本发明解决了在冬季采暖期内单独使用土壤源热泵进行供热时，存在的因土壤热失衡，所导致的系统运行效率下降以至于不能正常运行的技术问题；本发明同时也避免了单独使用太阳能集热或燃气燃烧进行供热时，所存在的运行成本高以及受气候条件影响的问题。
技术解决方案：
本实用新型包括蒸发器、冷凝器、地下埋管换热器、板式换热器、用户散热器和循环水泵，所述还包括太阳能集热器、蓄热水箱、炉膛热交换器和生活热水水箱；
所述太阳能集热器通过第一循环水泵与蓄热水箱连接；蓄热水箱通过第二循环水泵、炉膛热交换器与生活热水水箱及板式换热器连接，其连接管路上设有阀门和阀门；
所述地下埋管换热器通过第四循环水泵与蒸发器及板式换热器连接；
所述炉膛热交换器出口与入口之间连接有旁通管路，并在该旁通管路上设有阀门；
所述蒸发器的出口与入口之间连接有旁通管路，并在该旁通管路上设有阀门；
所述太阳能集热器、蓄热水箱、炉膛热交换器与地下埋管换热器、蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀并联连接。
本实用新型具有以下优点：
（1）本实用新型提供了一种可全年提供生活热水、冬季采暖期实现供热的集燃气、太阳能和地热能综合利用为一体的供热系统。
（2）本实用新型有效解决了在冬季采暖期内长期、单独使用土壤源热泵进行供热时，因冬夏两季冷热负荷不匹配、以及冬季长期连续从土壤中取热，出现土壤温度下降、土壤热平衡失调，而导致的系统性能下降甚至于不能正常运行的问题，从而保证了冬季采暖期长期供热能力。
（3）本实用新型将燃气燃烧、太阳能和地热能三种能源进行优化利用，避免了三种能源单独使用所存在的供热运行成本高、运行不稳定的问题，可根据采暖期供热负荷的变化，合理组合使用各种能源，具有广泛的应用前景。
（4）本实用新型具备土壤热平衡强制恢复功能，适用地区广。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实用新型包括蒸发器、冷凝器、地下埋管换热器、板式换热器、用户散热器和循环水泵，还包括太阳能集热器、蓄热水箱、炉膛热交换器和生活热水水箱；太阳能集热器1通过第一循环水泵12-1与蓄热水箱2连接；蓄热水箱2通过第二循环水泵12-2、炉膛热交换器3与生活热水水箱4及板式换热器5连接，其连接管路上设有阀门13-11和阀门13-12；地下埋管换热器6通过第四循环水泵12-4与蒸发器8及板式换热器5连接；炉膛热交换器3出口与入口之间连接有旁通管路，并在该旁通管路上设有阀门13-1；蒸发器8的出口与入口之间连接有旁通管路，并在该旁通管路上设有阀门13-6；太阳能集热器1、蓄热水箱2、炉膛热交换器3与地下埋管换热器6、蒸发器8、冷凝器9、压缩机10、节流阀11并联连接。
本实用新型所述的太阳能集热器1、蓄热水箱2、生活热水水箱4、板式换热器5、用户散热器14共同构成太阳能集热供热系统。
本实用新型所述的炉膛热交换器3、生活热水水箱4、板式换热器5、用户散热器14共同构成燃气燃烧供热系统。
本实用新型所述的地下埋管换热器6、蒸发器8、冷凝器9、压缩机10、节流阀11和用户散热器14共同构成土壤源热泵供热系统。
当进行供热采暖时，可根据采暖负荷大小，分为以下三种采暖模式：
采暖模式1
当用户采暖负荷不高，并且经检测土壤温度发现土壤热平衡状况较好时，只运行土壤源热泵供热系统，即仅利用地下埋管换热器6提取地热能作为热源向用户散热器14进行供热采暖，此时，关闭阀门13-3、阀门13-4、阀门13-6和阀门13-8，开启阀门13-9、阀门13-5、阀门13-7和阀门13-10，开启第四循环水泵12-4、第三循环水泵12-3，热源循环水将土壤中的地热能通过地下埋管换热器6经第四循环水泵12-4输送到蒸发器8，再利用在压缩机10、节流阀11、蒸发器8和冷凝器9中封闭循环流动的工质，将热量通过冷凝器9释放，再通过第三循环水泵12-3将热量输送给用户散热器14并释放给用户。
采暖模式2
当采暖负荷较大时，将燃气燃烧供热系统、太阳能集热供热系统与土壤源热泵供热系统并联运行，即利用地下埋管换热器3与太阳能集热器1、炉膛热交换器3共同作为热源向用户散热器14进行供热，开启阀门13-4、阀门13-3、阀门13-9和阀门13-10，关闭阀门13-5、阀门13-6、阀门13-8和阀门13-11；同时检测蓄热水箱水温，当水温较低时，开启阀门13-2，关闭阀门13-1，当水温较高时，开启阀门13-1，关闭阀门13-2；开启第一循环水泵12-1、第二循环水泵12-2、第三循环水泵12-3和第四循环水泵12-4，热源循环水先经过地下埋管换热器6获得地热能后，进入板式换热器2继续吸收从太阳能集热器1和炉膛热交换器3输送来的热量，再送入蒸发器8，再利用在压缩机10、节流阀11、蒸发器8和冷凝器9中的工质循环，将热量通过冷凝器9释放出，再通过第三循环水泵12-3将热量输送给用户散热器14并释放给用户。
采暖模式3
检测土壤温度，当发现土壤可能或已出现热平衡失调时，将燃气燃烧供热系统和太阳能集热供热系统串联运行，即只利用炉膛热交换器3和太阳能集热器1作为热源直接向用户散热器14进行供热，开启阀门13-3、阀门13-8、阀门13-2，关闭阀门13-4、阀门13-10、阀门13-1和阀门13-11，开启第一循环水泵12-1、第二循环水泵12-2和第三循环水泵12-3，循环水通过板式换热器5吸收来自太阳能集热器1和炉膛热交换器3的热量，通过第三循环水泵12-3，将热量输送到用户散热器14并释放给用户。
生活热水供热模式
通过检测蓄热水箱2中的水温，当太阳能集热器1所收集的热量有富余时，只依靠太阳能集热器1为生活热水水箱4提供热量，此时，关闭阀门13-2和阀门13-12，开启阀门13-1，开启第二循环水泵12-2，蓄热水箱中的热水通过第二循环水泵12-2，进入生活热水水箱4加热生活热水；
通过检测蓄热水箱2中的水温，当太阳能集热器1所收集的热量不足时，将太阳能集热器1与炉膛热交换器3串联运行，此时开启阀门13-2、关闭阀门13-1和阀门13-12，开启第二循环水泵12-2，蓄热水箱中的热水通过第二循环水泵12-2，进入炉膛热交换器3继续吸收燃气燃烧所释放出来的热量后，再进入生活热水水箱4加热生活热水。
土壤温度恢复模式
通过检测土壤温度，当土壤可能或已出现热平衡失调时，并且通过检测蓄热水箱2中的水温，发现存在富裕热量时，利用太阳能集热器1或炉膛热交换器3的富余热量向土壤提供热能，以加速促进土壤温度的恢复，此时，开启阀门13-3、阀门13-4、阀门13-6和阀门13-9，关闭阀门13-5、阀门13-7和阀门13-11，开启第四循环水泵12-4，循环水通过板式换热器5吸收来自太阳能集热器1和炉膛热交换器3中的富裕热量，通过第四循环水泵12-4，将热量输送到地下埋管换热器6释放给土壤，促进土壤温度的恢复。

Claims (7)

1.一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，包括：蒸发器、冷凝器、地下埋管换热器、板式换热器、用户散热器和循环水泵，其特征在于，还包括太阳能集热器（1）、蓄热水箱（2）、炉膛热交换器（3）和生活热水水箱（4）。
2.根据权利要求1所述的一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，其特征在于，所述的太阳能集热器（1）通过第一循环水泵（12-1）与蓄热水箱（2）连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，其特征在于，蓄热水箱（2）通过第二循环水泵（12-2）、炉膛热交换器（3）与生活热水水箱（4）及板式换热器（5）连接，其连接管路上设有阀门（13-11）和阀门（13-12）。
4.根据权利要求1所述的一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，其特征在于，地下埋管换热器（6）通过第四循环水泵（12-4）与蒸发器（8）及板式换热器（5）连接。
5.根据权利要求1所述的一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，其特征在于，炉膛热交换器（3）出口与入口之间连接有旁通管路，并在该旁通管路上设有阀门（13-1）。
6.根据权利要求1所述的一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，其特征在于：蒸发器（8）的出口与入口之间连接有旁通管路，并在该旁通管路上设有阀门（13-6）。
7.据权利要求1所述的一种燃气、太阳能及地热能复合利用的供热系统，其特征在于：太阳能集热器（1）、蓄热水箱（2）、炉膛热交换器（3）与地下埋管换热器（6）、蒸发器（8）、冷凝器（9）、压缩机（10）、节流阀（11）并联连接。
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