CN209840250U - 一种用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，涉及一种太阳能耦合土壤源热泵供暖系统。所述系统包括：第一循环管路及第二循环管路，所述第一循环管路包括：槽式太阳能集热器、导热油循环泵、太阳能油水换热器以及油气分离器；所述槽式太阳能集热器、所述太阳能油水换热器、所述油气分离器及所述导热油循环泵依次串联连通以形成循环管路；并且，所述油气分离器配套连接有高低位槽；所述第二循环管路包括：安装在所述温室大棚内的多个暖气片，多个风机盘管设备、储热水箱、土壤源热泵、浅层土壤储能设备、热水循环泵、第一电动三通阀、第二电动三通阀及第三电动三通阀，以实现太阳能高效集热、储热、供热的功能。

Description

一种用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，特别是涉及一种用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统。

背景技术

我国北方地区温室大棚多采用燃煤锅炉供暖，由于国家的环保政策，煤炭逐渐被取缔，随着煤改电、煤改气的推行，使用天然气锅炉与电锅炉给温室大棚供暖，费用较高，经济性较差。

目前，使用普通太阳能集热器供暖，在冬季严寒情况下，容易发生冻管、爆管，且这项技术抗雪灾能力较差，不适合东北地区的天气。普通太阳能集热器集热效率低，占地面积大，且在风雨雪天气下，没有自动保护措施，故障率高。

因此，如何实现太阳能高效集热、储热、供热的功能，实现对温室大棚的有效供热，使整个太阳能与温室大棚有效的结合，满足四季集热，尤其是冬季稳定的供热的技术和市场需求，是目前常规太阳能供与温室大棚供热的主要问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，以实现太阳能高效集热、储热、供热的功能。

本实用新型的另一个目的是满足四季集热，尤其是满足冬季稳定的供热的技术和市场需求。

特别地，本实用新型提供了一种用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，包括：第一循环管路及第二循环管路，

所述第一循环管路包括：槽式太阳能集热器、导热油循环泵、太阳能油水换热器以及油气分离器；所述槽式太阳能集热器、所述太阳能油水换热器、所述油气分离器及所述导热油循环泵依次串联连通以形成循环管路；并且，所述油气分离器配套连接有高低位槽；

所述第二循环管路包括：安装在所述温室大棚内的多个暖气片，储热水箱、土壤源热泵、浅层土壤储能设备、热水循环泵、第一电动三通阀、第二电动三通阀及第三电动三通阀；

所述热水循环泵的输出端与所述第三电动三通阀的第一端连接，所述第三电动三通阀的第三端与所述储热水箱连接，所述第三电动三通阀的第二端与所述太阳能油水换热器连接，所述第二电动三通阀的第一端与所述储热水箱连接，所述第二电动三通阀的第三端与所述土壤源热泵连接，所述土壤源热泵与所述浅层土壤储能设备连接，所述第一电动三通阀的第一端与所述土壤源热泵连接，所述第一电动三通阀的第三端与所述太阳能油水换热器连接，所述第一电动三通阀的第二端通过第一管道分别与多个所述暖气片的输入端连接，所述第二电动三通阀的第二端与所述第一管道连接，所述热水循环泵的输入端分别与多个所述暖气片的输出端连接；

所述温室大棚内还安装有多个风机盘管设备，所述热水循环泵的输入端分别与多个所述暖气片的输出端及多个所述风机盘管设备的输出端连接，所述第一电动三通阀的第二端通过第一管道分别与多个所述暖气片的输入端及多个所述风机盘管设备的输入端连接。

进一步地，所述第二循环管路包括有第二管道，所述第二管道将所述储热水箱的底部与所述第一管道连接，所述第二管道上安装有第一阀门；

所述储热水箱底部连接有第三管道，所述第三管道与所述太阳能油水换热器连接，所述第三管道上依次安装有太阳能蓄能泵及第二阀门。

进一步地，所述浅层土壤储能设备内安装有多个地埋管，所述地埋管呈U形，所述地埋管的弯折处位于其底部，多个所述地埋管的一端与水平设置的第四管道连接，多个所述地埋管的另一端与水平设置的第五管道连接，所述第四管道安装有第三阀门；

所述第一电动三通阀的第一端通过第六管道与所述土壤源热泵连接，所述第四管道与所述第六管道连接；

所述土壤源热泵通过第七管道与所述储热水箱连接，所述第七管道上依次安装有第四阀门及第五阀门，所述第四阀门及所述第五阀门之间的所述第七管道与所述第五管道连接，

所述土壤源热泵通过第八管道与所述第四管道连接，所述第八管道上依次安装有第六阀门及土壤源侧循环泵。

进一步地，所述槽式太阳能集热器包括：聚光镜及集热管；

所述聚光镜用于将太阳光反射聚焦到所述集热管上，所述聚光镜包括银镜、胶片及背板玻璃，所述银镜、所述胶片及所述背板玻璃顺次布置；

所述集热管用于接收所述聚光镜聚焦的太阳光的能量，以加热所述集热管内的导热介质，所述集热管为依次环套的双层管结构并置于所述聚光镜的焦线上，所述集热管的内侧管为涂有吸热涂层的不锈钢管，所述导热介质置于所述集热管的内侧管中，所述集热管的外侧管为玻璃管，所述集热管的外侧管与其内侧管之间为真空，以阻止热流失。

进一步地，所述浅层土壤储能设备包括混凝土浇筑层及固体储热层，所述固体储热层将多个所述地埋管包裹，所述混凝土浇筑层将所述固体储热层包裹。

进一步地，所述储热水箱的箱体内壁为304不锈钢制成，所述储热水箱的箱体外壁为201不锈钢制成，所述储热水箱的箱体外壁与箱体内壁之间形成有聚氨酯层，所述聚氨酯层的层厚度为50mm至80mm。

进一步地，所述温室大棚内安装有温度传感器及流量计。

进一步地，所述用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统还包括控制器，所述控制器分别与所述温度传感器、所述流量计、所述槽式太阳能集热器、所述导热油循环泵、所述太阳能油水换热器、所述油气分离器、所述土壤源热泵、所述浅层土壤储能设备、所述热水循环泵、所述第一电动三通阀、所述第二电动三通阀、所述第三电动三通阀以及第一阀门至第六阀门连接。

本实用新型的有益效果至少如下：

这样，通过本实用新型中的简单管路连接，实现了在太阳能辐射强度充足的情况下，储热水箱不满足蓄热使用条件，而且温室大棚有供热需求时，通过槽式太阳能集热器进行供暖；如果太阳能辐射强度充足，满足温室大棚供暖需求，同时太阳能的热量还很富裕，开启蓄能模式；夜里或者太阳能辐射强度不足，制热温度不能满足温室大棚用热需求时，开启土壤源热泵来提供补充热量；如果阴雨雪天，太阳能资源没有的情况下，优先使用储热水箱中储存的热量供暖；如果阴雨雪天，太阳能资源没有的情况下，储热水箱中热水温度达不到供暖要求时，优先使用储热水箱中储存的热量供暖；持续阴雨雪天，连续几天或者一周没有太阳能资源，储热水箱没有热量可用时的供暖。这样，通过前述六种供暖模式，使得该系统能够在各种复杂多变的天气状况下都能够对温室大棚进行有效的供暖，而同时消耗的能源又非常小，而通过前述的第一循环管路设置及第二循环管路设置，并配套使用槽式太阳能集热器、土壤源热泵及浅层土壤储能设备，相对于一般的太阳能集热器大幅度提升了太阳能集热、储热及供热效率，并实现了对技术的充分整合利用。

另外，通过前述六种供暖模式实现不受各种复杂多变的天气状况下均可以对温室大棚进行持续及充分的供暖，从而实现了满足四季集热，尤其是满足冬季稳定的供热的技术和市场需求。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1是所述用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统的示意性管路连接图；

图2是所述第二循环管路的示意性管路连接图。

具体实施方式

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。图1是所述用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统的示意性管路连接图；图2是所述第二循环管路的示意性管路连接图。

参见图1及图2，本实施例提供了一种用于温室大棚301的太阳能耦合土壤源热泵230供暖系统，包括：第一循环管路及第二循环管路。第一循环管路包括：槽式太阳能集热器110、导热油循环泵120、太阳能油水换热器130以及油气分离器140；槽式太阳能集热器110、太阳能油水换热器130、油气分离器140及导热油循环泵120依次串联连通以形成循环管路；并且，油气分离器140配套连接有高低位槽141；第二循环管路包括：安装在温室大棚301内的多个暖气片210，储热水箱220、土壤源热泵230、浅层土壤储能设备240、热水循环泵250、第一电动三通阀260、第二电动三通阀270及第三电动三通阀280。热水循环泵250的输出端与第三电动三通阀280的第一端281连接，第三电动三通阀280的第三端283与储热水箱220连接，第三电动三通阀280的第二端282与太阳能油水换热器130连接，第二电动三通阀270的第一端271与储热水箱220连接，第二电动三通阀270的第三端273与土壤源热泵230连接，土壤源热泵230与浅层土壤储能设备240连接，第一电动三通阀260的第一端261与土壤源热泵230连接，第一电动三通阀260的第三端263与太阳能油水换热器130连接，第一电动三通阀260的第二端262通过第一管道201分别与多个暖气片210的输入端连接，第二电动三通阀270的第二端272与第一管道201连接，热水循环泵250的输入端分别与多个暖气片210的输出端连接。

需要说明的是，油气分离器用于分离及排除管路中导热油中不凝性气体、水蒸汽及低挥发组分。在温度变化时导热油通过油气分离器的缓冲作用而进行循环，以保证导热油在液相状态下能稳定地运行。

另外，高低位槽141包括高位槽与低位槽，其中，高位槽的作用如下：

膨胀：导热油因温度变化而引起的体积变化时的容积补偿。

高位：槽置于高位，起着稳定导热油循环的压头作用。

排气：新油进入系统后，整个系统的导热油在升温过程中会分离出气和汽，可通过它进行排气。

进油：在系统中出现导热油减少时，低液位报警，提示补充导热油。

低位槽也叫″储油槽″，它能起到以下功能：

提供和回收全系统需用的导热油；运行中补给全系统需添加的导热油；接收膨胀槽油位超高时溢流的导热油或当膨胀槽油位低时将导热油给予补充。

供暖模式1：槽式太阳能集热器110供暖；在太阳能辐射强度充足的情况下，储热水箱220不满足蓄热使用条件，而且温室大棚301有供热需求时，通过槽式太阳能集热器110进行供暖。

导热油循环泵120将第一循环管路中的导热油循环到槽式太阳能集热器110，槽式太阳能集热器110收集太阳能并将太阳能转化成热量传递到导热油中，高温导热油通过太阳能油水换热器130将热量转移到第二循环管路中。

热水循环泵250开启，第三电动三通阀280的第一端281及第二端282处于通路，第三电动三通阀280的第三端283断路，第二循环管路中的循环低温水到槽式太阳能集热器110中，通过与高温导热油的充分换热，变成高温供暖水，此时第一电动三通阀260的第一端261断路，第一电动三通阀260的第二端262及第三端263通路，高温热水进入温室大棚301内的多个暖气片210，通过辐射与对流传热，给温室大棚301供暖。

此时，在第二循环管路中的供暖水循环过程为，经过热水循环泵250驱动，通过第三电动三通阀280，然后进入槽式太阳能集热器110中，接着通过第一电动三通阀260，然后再流入多个暖气片210中。

供暖模式2：槽式太阳能供暖与储热水箱220蓄热相结合；如果太阳能辐射强度充足，满足温室大棚301供暖需求，同时太阳能的热量还很富裕，这时开启蓄能模式。

导热油循环泵120将第一循环管路中的导热油循环到槽式太阳能集热器110，槽式太阳能集热器110收集太阳能并将太阳能转化成热量传递到导热油中，高温导热油通过太阳能油水换热器130将热量转移到第二循环管路中。

热水循环泵250开启，第三电动三通阀280的第一端281及第二端282处于通路，第三电动三通阀280的第三端283断路，第二循环管路中的循环低温水到槽式太阳能集热器110中，通过与高温导热油的充分换热，变成高温供暖水，此时第一电动三通阀260的第一端261断路，第一电动三通阀260的第二端262及第三端263通路，高温热水进入温室大棚301内的多个暖气片210，通过辐射与对流传热，给温室大棚301供暖；

当温室大棚301内温度达到设定温度后，第一电动三通阀260的第三端263及第一端261通路，第一电动三通阀260的第二端262断路，第二电动三通阀270的第三端273及第一端271通路，第二电动三通阀270的第二端272断路，流过槽式太阳能集热器110的高温热水进入承压储能水箱中，开启蓄能模式。

此时，在第二循环管路中的供暖水循环过程为，经过热水循环泵250驱动，通过第三电动三通阀280，然后进入槽式太阳能集热器110中，接着通过第一电动三通阀260，然后在流入土壤源热泵230，再由土壤源热泵230流入储热水箱220中。

供暖模式3：槽式太阳能与土壤源热泵230供暖相配合。夜里或者太阳能辐射强度不足，制热温度不能满足温室大棚301用热需求时，需要开启土壤源热泵230来提供补充热量，系统自动运行该模式。

若光照强度明显不足时，导热油循环泵120可以停止驱动第一循环管路进行循环；若光照强度能够满足槽式太阳能集热器110时候，第一循环管路启动，第一循环管路的循环过程如前所述，在此不再绕述；

供暖循环泵开启，第三电动三通阀280的第一端281及第二端282通路，循环低温水进入太阳能油水换热器130中，通过与高温导热油的充分换热，此时第一电动三通阀260的第二端262关闭而第一端及第三端通路，热水进入土壤源热泵230进一步加热至温度达到供暖需求，第二电动三通阀270的第一端271关闭而第二端272及第三端273通路，通过辐射与对流传热，给大棚供暖。

此时，在第二循环管路中的供暖水循环过程为，经过热水循环泵250驱动，通过第三电动三通阀280，然后进入槽式太阳能集热器110中，接着通过第一电动三通阀260，然后在流入土壤源热泵230，再由土壤源热泵230流入温室大棚301中的暖气片210进行供热。

供暖模式4：储热水箱220供暖。如果阴雨雪天，太阳能资源没有的情况下，优先使用储热水箱220中储存的热量供暖；

此时，第一循环管路停止循环工作；热水循环泵250开启，第一电动三通阀260的第一端261及第三端263通路而第二端262断路，循环低温水进入高温的储热水箱220中，而后第二电动三通阀270的第一端271及第二端272通路而第三端273断路，第一电动三通阀260的第二端262断路，使得从储热水箱220中流出的高温供暖热水循环进入温室大棚301室内的多个暖气片210中，通过辐射与对流传热，给大棚供暖。

供暖模式5：储热水箱220与土壤源热泵230配合供暖。如果阴雨雪天，太阳能资源没有的情况下，优先使用储热水箱220中储存的热量供暖，储热水箱220中热水温度达不到供暖要求时，启动该循环。

第一循环管路不进行循环工作。

热水循环泵250开启，第三电动三通阀280的第一端281、第二端282及第三端283通路，从第三电动三通阀280流出的温水分两路分别流入储热水箱220及太阳能油水换热器130中，而第一电动三通阀260的第一端261及第二端262通路而第三端263断路，使得从太阳能油水换热器130流出的温水经过第一电动三通阀260后进入土壤源热泵230，同时，第二电动三通阀270的第一端271至第三端273均为通路，使得从储热水箱220及土壤源热泵230中流出的温水通过第一管道201输送到多个暖气片210中，通过辐射与对流传热，给温室大棚301供暖。

供暖模式6：土壤源热泵230供暖；持续阴雨雪天，连续几天或者一周没有太阳能资源，储热水箱220没有热量可用时，系统运行该模式。

第一循环管路不进行循环工作。

热水循环泵250开启，第三电动三通阀280的第一端281及第二端282通路而第三端283断路，使得温水从热水循环泵250经过第三电动三通阀280后进入太阳能油水换热器130，而第一电动三通阀260的第一端261及第三端263通路而第二端262断路使得温水从太阳能油水换热器130进入土壤源热泵230，而第二电动三通阀270的第一端271断路而第二端及第三端通路，使得从土壤源热泵230流出的加热后的高温热水由第一管道201进入多个暖气片210，而通过辐射与对流传热，给大棚供暖。

这样，通过本实施例中的简单管路连接，实现了在太阳能辐射强度充足的情况下，储热水箱220不满足蓄热使用条件，而且温室大棚301有供热需求时，通过槽式太阳能集热器110进行供暖；如果太阳能辐射强度充足，满足温室大棚301供暖需求，同时太阳能的热量还很富裕，开启蓄能模式；夜里或者太阳能辐射强度不足，制热温度不能满足温室大棚301用热需求时，开启土壤源热泵230来提供补充热量；如果阴雨雪天，太阳能资源没有的情况下，优先使用储热水箱220中储存的热量供暖；如果阴雨雪天，太阳能资源没有的情况下，储热水箱220中热水温度达不到供暖要求时，优先使用储热水箱220中储存的热量供暖；持续阴雨雪天，连续几天或者一周没有太阳能资源，储热水箱220没有热量可用时的供暖。这样，通过前述六种供暖模式，使得该系统能够在各种复杂多变的天气状况下都能够对温室大棚301进行有效的供暖，而同时消耗的能源又非常小，而通过前述的第一循环管路设置及第二循环管路设置，并配套使用槽式太阳能集热器110、土壤源热泵230及浅层土壤储能设备240，相对于一般的太阳能集热器大幅度提升了太阳能集热、储热及供热效率，并实现了对技术的充分整合利用。

另外，通过前述六种供暖模式实现不受各种复杂多变的天气状况下均可以对温室大棚301进行持续及充分的供暖，从而实现了满足四季集热，尤其是满足冬季稳定的供热的技术和市场需求。

进一步地，温室大棚301内还安装有多个风机盘管设备302，热水循环泵250的输入端分别与多个暖气片210的输出端及多个风机盘管设备302的输出端连接，第一电动三通阀260的第二端262通过第一管道201分别与多个暖气片210的输入端及多个风机盘管设备302的输入端连接。

参见图1及图2，进一步地，第二循环管路包括有第二管道202，第二管道202将储热水箱220的底部与第一管道201连接，第二管道202上安装有第一阀门291；

储热水箱220底部连接有第三管道203，第三管道203与太阳能油水换热器130连接，第三管道203上依次安装有太阳能蓄能泵303及第二阀门292。

参见图1及图2，进一步地，浅层土壤储能设备240内安装有多个地埋管305，地埋管305呈U形，地埋管305的弯折处位于其底部，多个地埋管305的一端与水平设置的第四管道204连接，多个地埋管305的另一端与水平设置的第五管道205连接，第四管道204安装有第三阀门293；

第一电动三通阀260的第一端通过第六管道206与土壤源热泵230连接，第四管道204与第六管道206连接；

土壤源热泵230通过第七管道207与储热水箱220连接，第七管道207上依次安装有第四阀门294及第五阀门295，第四阀门294及第五阀门295之间的第七管道207与第五管道205连接，土壤源热泵230通过第八管道208与第四管道204连接，第八管道208上依次安装有第六阀门296及土壤源侧循环泵304。第一阀门291至第六阀门296可以是电动阀门。

供暖模式7：土壤层跨季节储热。在非供暖季，太阳能收集的热量不需要供暖，这样可以通过换热盘管，将热量回灌到地下储热，供冬季供暖提取热量使用，达到充分利用太阳能的目的，系统开启土壤层储热模式。

导热油循环泵120将第一循环管路中的导热油循环到槽式太阳能集热器110，槽式太阳能集热器110收集太阳能并将太阳能转化成热量传递到导热油中，高温导热油通过太阳能油水换热器130将热量转移到第二循环管路中。

太阳能蓄能泵303开启，第一电动三通阀260的第二端断路而第一端及第三端通路，而土壤源侧循环泵304及土壤源热泵230关闭，第二阀门292开启，使得低温循环水从储热水箱220经过太阳能蓄能泵303及第二阀门292后进入太阳能油水换热器130加热，接着经过第一电动三通阀260进入第四管道204，第三阀门293开启，使得高温热水进入地埋管305，并通过地埋管305导热进入土壤层，给土壤层加热，由土壤层储热；接着，降温后的低温循环水从地埋管305流出，经过第五管道205，并使第五阀门295关闭而第四阀门294开启，从而通过第七管道207流回到储热水箱220。

另外，土壤源侧循环泵304及土壤源热泵230可以启动并配合使用，以释放土壤层存储的热量，具体地，太阳能蓄能泵303开启，第一电动三通阀260的第二端断路而第一端及第三端通路，而土壤源侧循环泵304及土壤源热泵230启动，第二阀门292开启，使得低温循环水从储热水箱220经过太阳能蓄能泵303及第二阀门292后进入太阳能油水换热器130，接着经过第一电动三通阀260进入第六管道206，第三阀门293关闭，使得低温水进入土壤源热泵230，然后经过土壤源侧循环泵304及第六阀门296进入地埋管305，并通过地埋管305导热进入土壤层，从土壤层吸收热量；接着，升温后的高温循环水从地埋管305流出，经过第五管道205，并使第五阀门295开启而第四阀门294关闭，从而通过第七管道207进入土壤源热泵230，然后再由第二电动三通阀270绕过储热水箱220输送到温室大棚301内的多个暖气片210中。也就是第二电动三通阀270的第三端273及第二端272通路而第一端271断路，第一阀门291关闭。

当然，槽式太阳能集热器110还可以使用线性菲涅尔集热器、或者CPC集热器或其他类型的集热器。

并且，浅层土壤储能设备240还可以使用水池蓄热或者其他固体蓄热设备进行蓄热。

进一步地，槽式太阳能集热器110包括：聚光镜及集热管；聚光镜用于将太阳光反射聚焦到集热管上，聚光镜包括银镜、胶片及背板玻璃；银镜、胶片及背板玻璃顺次布置；从前至后顺序依次是银镜、胶片与背板玻璃；银镜采用1.1-1.3mm超薄超白玻璃，湿法镀银，对光线的反射率高；背板玻璃采用弯钢化玻璃，具有较高的抗冲击能力，抗冰雹冲击性能好，能够保护银镜；胶片是将银镜与背板玻璃粘结在一起，使银镜保持背板玻璃的抛物线弧度，同时胶片具有较强的附着力，在银镜破碎后，仍然使其附着在背板玻璃上。

集热管用于接收聚光镜聚焦的太阳光的能量，以加热集热管内的导热介质，集热管为依次环套的双层管结构并置于聚光镜的焦线上，集热管的内侧管为涂有吸热涂层的不锈钢管，导热介质置于集热管的内侧管中，集热管的外侧管为玻璃管，集热管的外侧管与其内侧管之间为真空，以阻止热流失。

导热介质采用的是高温导热液，是一种油性物质。导热液最高温度可达300℃左右。

进一步地，浅层土壤储能设备240包括混凝土浇筑层及固体储热层，固体储热层将多个地埋管305包裹，混凝土浇筑层将固体储热层包裹。

进一步地，储热水箱220的箱体内壁为304不锈钢制成，储热水箱220的箱体外壁为201不锈钢制成，储热水箱220的箱体外壁与箱体内壁之间形成有聚氨酯层，聚氨酯层的层厚度为50mm至80mm。

进一步地，温室大棚301内安装有温度传感器及流量计。

进一步地，用于温室大棚301的太阳能耦合土壤源热泵230供暖系统还包括控制器，控制器分别与温度传感器、流量计、槽式太阳能集热器110、导热油循环泵120、太阳能油水换热器130、油气分离器140、土壤源热泵230、浅层土壤储能设备240、热水循环泵250、第一电动三通阀260、第二电动三通阀270、第三电动三通阀280，以及第一阀门291至第六阀门296连接。

另外需要说明的是，槽式太阳能集热器110是有集热器主要由驱动组件，端部组件，传动组件，连接组件，集热单元组件，电控组件六部分组成。

聚光镜的作用主要是把来自太阳的光反射聚焦到集热管上。主要由银镜，胶片，背板玻璃组成。

集热管的作用主要是接受聚光镜聚焦的太阳光的能量，加热管内的导热介质。集热管采用双层管结构，被置于抛物面聚光器焦线上，内侧为带有吸收涂层的不锈钢管，管内是导热介质；外侧为玻璃管，玻璃管和不锈钢管之间为真空，以防热流失。

槽式太阳能集热器110还包括跟日系统，其作用主要是在控制器的指令下实现集热器对太阳的即时跟踪，可实现南北、东西方向的跟踪，适合于任何地域，任何环境。完成集热系统的温度、流量、压力、辐照度、风力等状态监测，以及出现异常情况时候进行自我调节。控制系统采用的硬件可工作在-30℃～60℃之间，有较强的温度适应性，且符合EMC(电磁兼容)标准；采用先进的算法，使追日效果更好，更准确，偏差小于0.01°；

槽式太阳能集热器110还包括机架，主要由传动管组件及真空集热管支架、弧形板、立柱等部分组成。传动管主要用于支撑弧形板、聚光镜等，并与传动轴相连，从而在跟日过程中带动弧形板、聚光镜以及真空管等旋转，完成跟日运动；

弧形板主要是为聚光镜以及真空集热管支架提供高精度的支撑定位，并精确定位安装在传动管上，还可以增强聚光强度。真空管支架是用来定位、支撑集热管，使集热管在聚光镜反射的太阳光的焦点上，最大效率的进行集热；

立柱包括四类：驱动立柱，端部立柱，传动立柱，连接立柱。驱动立柱是支撑回转驱动装置的立柱，一般是在每排集热器的中间位置。端部立柱是在每排集热器的两端，作用是支撑端部轴承组件，轴承组件与传动管相连接；传动立柱在驱动立柱和端部立柱之间，每两个单元集热器中间连接位置，支撑传动轴承座组件，连接集热单元。

土壤源热泵230是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。高效热泵机组的能效比一般能达到

4.0kw/1kw以上，与传统的冷水机组加锅炉的配置相比，全年能耗可节省40％左右，初投资偏高，机房面积较小，节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低，不产生任何有害物质，对环境无污染，实现了环保的功效。

浅层土壤储能设备240，也就是土壤储能系统，包含混凝土浇筑层，固体储热介质，双U埋管换热器，防渗漏涂层。地下双U型埋管换热器的性能与土壤性能紧密相关，双U型埋管换热器最佳间距和深度取决于土壤的热物理性和气象条件，而且是随地点而变化的。对于浅层土壤，由于受土壤表面温度的日周期变化和年周期变化的影响，土壤温度变化也具有周期性的特点，并且其变化的幅度随着土壤深度的增加呈自然指数规律减小。在蓄热开始时，土壤的初始温度受区域位置、大气环境以及太阳辐射等多因素的影响。通常可以根据不同深度，将土壤划分为三个区域：表层区、浅层区和深层区。表层区为深度在1m以内的土壤，温度随地表气象条件的短周期变化的明显；浅层区为深度1-8m范围内的土壤，该区域土壤温度变化相对缓慢，与年平均空气温度接近；深层区是指深度在8m以下的土壤，其温度几乎不受外界因素的影响。

储热水箱220可以是不锈钢保温水箱，是不锈钢水箱里面一种具有保温效果的水箱，是以304不锈钢板为内层，201不锈钢板为外层，聚氨酯为芯层，这三种材料由里到外结合起来，通过优化组合，使内外层共同达到极佳保温效果。

不锈钢保温水箱保温的原理是因为采用聚氨酯，聚氨酯保温材料是目前国际上性能极好的保温材料，硬质聚氨酯具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其它基材黏结、燃烧不产生熔滴等优异性能)等作为芯层，芯层的保温介质可以采用50mm或80mm聚氨酯发泡、聚苯乙烯、PEF等来进行保温，使得它的内外层都共同达到了保温的极佳效果。

不锈钢保温水箱具有外形美观、保温性能好、组装起来方便和强度高的优点，接头用高频电阻缝焊焊接，确保不易生锈漏水，采用SUS304不锈钢板制造，50mm进口聚胺脂发泡层、热损耗小、保温效果良好，一般适用于太阳能热水系统、热泵热水系统、锅炉热水系统、热水炉和各种需要液体保温的供水系统。

控制器可以是智能控制系统，整个智能控制系统采用PLC编程，全自动控制，通过分别与温度传感器、流量计、槽式太阳能集热器110、导热油循环泵120、太阳能油水换热器130、油气分离器140、土壤源热泵230、浅层土壤储能设备240、热水循环泵250、第一电动三通阀260、第二电动三通阀270、第三电动三通阀280，以及第一阀门291至第六阀门296连接；主要实现以下几项功能：控制槽式太阳能集热器110的实时跟踪，精度控制在±0.1℃，槽式太阳能系统中导热介质、储热介质的温度、压力等参数，并根据反馈信息执行相应操作，采集系统中导热介质、储热介质的温度压力等参数，并根据反馈信息执行相应操作；当集热镜场停止跟踪时，控制系统实时检测缓冲罐内传热介质温度，当检测到高温导热介质温度与水温温差低设定温差时，停止供暖循环泵；高温保护：当检测到高温导热介质温度高设定值，或储换设备内水温高于设定值，系统自动停止运行。

这样，通过控制器控制而自动实现上述多种供暖模式。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，包括：第一循环管路及第二循环管路，

所述第一循环管路包括：槽式太阳能集热器、导热油循环泵、太阳能油水换热器以及油气分离器；所述槽式太阳能集热器、所述太阳能油水换热器、所述油气分离器及所述导热油循环泵依次串联连通以形成循环管路；并且，所述油气分离器配套连接有高低位槽；

所述第二循环管路包括：安装在所述温室大棚内的多个暖气片，储热水箱、土壤源热泵、浅层土壤储能设备、热水循环泵、第一电动三通阀、第二电动三通阀及第三电动三通阀；

所述热水循环泵的输出端与所述第三电动三通阀的第一端连接，所述第三电动三通阀的第三端与所述储热水箱连接，所述第三电动三通阀的第二端与所述太阳能油水换热器连接，所述第二电动三通阀的第一端与所述储热水箱连接，所述第二电动三通阀的第三端与所述土壤源热泵连接，所述土壤源热泵与所述浅层土壤储能设备连接，所述第一电动三通阀的第一端与所述土壤源热泵连接，所述第一电动三通阀的第三端与所述太阳能油水换热器连接，所述第一电动三通阀的第二端通过第一管道分别与多个所述暖气片的输入端连接，所述第二电动三通阀的第二端与所述第一管道连接，所述热水循环泵的输入端分别与多个所述暖气片的输出端连接；

所述温室大棚内还安装有多个风机盘管设备，所述热水循环泵的输入端分别与多个所述暖气片的输出端及多个所述风机盘管设备的输出端连接，所述第一电动三通阀的第二端通过第一管道分别与多个所述暖气片的输入端及多个所述风机盘管设备的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，所述第二循环管路包括有第二管道，所述第二管道将所述储热水箱的底部与所述第一管道连接，所述第二管道上安装有第一阀门；

所述储热水箱底部连接有第三管道，所述第三管道与所述太阳能油水换热器连接，所述第三管道上依次安装有太阳能蓄能泵及第二阀门。

3.根据权利要求2所述的用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，所述浅层土壤储能设备内安装有多个地埋管，所述地埋管呈U形，所述地埋管的弯折处位于其底部，多个所述地埋管的一端与水平设置的第四管道连接，多个所述地埋管的另一端与水平设置的第五管道连接，所述第四管道安装有第三阀门；

所述第一电动三通阀的第一端通过第六管道与所述土壤源热泵连接，所述第四管道与所述第六管道连接；

所述土壤源热泵通过第七管道与所述储热水箱连接，所述第七管道上依次安装有第四阀门及第五阀门，所述第四阀门及所述第五阀门之间的所述第七管道与所述第五管道连接，

所述土壤源热泵通过第八管道与所述第四管道连接，所述第八管道上依次安装有第六阀门及土壤源侧循环泵。

4.根据权利要求3所述的用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，

所述槽式太阳能集热器包括：聚光镜及集热管；

所述聚光镜用于将太阳光反射聚焦到所述集热管上，所述聚光镜包括银镜、胶片及背板玻璃，所述银镜、所述胶片及所述背板玻璃顺次布置；

所述集热管用于接收所述聚光镜聚焦的太阳光的能量，以加热所述集热管内的导热介质，所述集热管为依次环套的双层管结构并置于所述聚光镜的焦线上，所述集热管的内侧管为涂有吸热涂层的不锈钢管，所述导热介质置于所述集热管的内侧管中，所述集热管的外侧管为玻璃管，所述集热管的外侧管与其内侧管之间为真空，以阻止热流失。

5.根据权利要求3所述的用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，所述浅层土壤储能设备包括混凝土浇筑层及固体储热层，所述固体储热层将多个所述地埋管包裹，所述混凝土浇筑层将所述固体储热层包裹。

6.根据权利要求3所述的用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，所述储热水箱的箱体内壁为304不锈钢制成，所述储热水箱的箱体外壁为201不锈钢制成，所述储热水箱的箱体外壁与箱体内壁之间形成有聚氨酯层，所述聚氨酯层的层厚度为50mm至80mm。

7.根据权利要求3所述的用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，所述温室大棚内安装有温度传感器及流量计。

8.根据权利要求7所述的用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统，其特征在于，所述用于温室大棚的太阳能耦合土壤源热泵供暖系统还包括控制器，所述控制器分别与所述温度传感器、所述流量计、所述槽式太阳能集热器、所述导热油循环泵、所述太阳能油水换热器、所述油气分离器、所述土壤源热泵、所述浅层土壤储能设备、所述热水循环泵、所述第一电动三通阀、所述第二电动三通阀、所述第三电动三通阀以及第一阀门至第六阀门连接。