CN209960601U - 一种太阳能与地源热泵综合供热系统 - Google Patents

一种太阳能与地源热泵综合供热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型一种太阳能与地源热泵综合供热系统,包括太阳能集热单元和地源热泵机组,太阳能集热单元包括太阳能集热器和热交换水箱,太阳能集热器通过管路与热交换水箱形成闭合回路,地源热泵机组包括地源热泵和地埋管换热器;地埋管换热器分别通过管路与地源热泵连接形成闭合回路,热交换水箱内设有换热器,换热器的两端与第一散热单元通过管路连接形成闭合回路,地源热泵通过管路与第二散热单元连接形成闭合回路。该实用新型可利用太阳能向浅层地表补充热量,解决了由于采用地源热泵机组供热造成浅层地表温度逐年下降的问题;太阳能具有费用低,经济效益显著,与地源热泵联合供热,互补性强,安全可靠,经济效果显著,节能环保。

Description

一种太阳能与地源热泵综合供热系统
技术领域
本实用新型涉及能源技术领域,具体地说是一种太阳能与地源热泵综合供热系统。
背景技术
太阳能作为一种清洁、可再生的能源被广泛利用。太阳能热水器是吸收太阳热辐射对水进行加热的装置。太阳能热水系统虽然运行费用低,但由于太阳能热水系统在运行中受天气的影响很大,对光照要求严格,其独立应用存在间歇性、即时性、不稳定性和地区差异性,同时太阳能自身不易存储,必须即时转换成其他形式的能量才能被利用或存储。
地源热泵是利用地表浅层地热资源作为热源进行能量转换,地源热泵应用十分广泛,但地源热泵运行费用较高。
在一些地区,天气的冷热差别比较大,单纯利用地源热泵系统制热,长期以往会导致土壤温度失衡,使用一段时间后,会造成地下热量损失,热源热泵的使用效率降低,甚至导致冬季地源热泵系统不能正常运行。所以有必要保持土壤的吸排热量的平衡,对土壤进行热源的补充。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能与地源热泵组合供热系统,具有节能环保、全天候供热、安全可靠、维护简便、热循环好,还可通过太阳能集热系统在春、夏、秋等季节里对土壤进行能量补充,保证地源热泵系统能长期稳定地运行。
为了实现上述目的,本实用新型一种太阳能与地源热泵综合供热系统,包括太阳能集热单元和地源热泵机组,所述太阳能集热单元包括太阳能集热器和热交换水箱,所述太阳能集热器的两端分别通过太阳能供水管和太阳能回水管与所述热交换水箱连接成闭合回路,所述太阳能供水管上设有太阳能循环泵;所述地源热泵机组包括地源热泵和埋设在地下的地埋管换热器,所述地埋管换热器分别通过地埋供水管和地埋回水管与所述地源热泵连接形成闭合回路,所述地埋供水管上设有地埋循环泵,所述地埋循环泵与地源热泵的管路上设有第一电动阀,所述地埋回水管上设有第二电动阀;所述热交换水箱内设有换热器,所述换热器的两端与埋设在地板下的第一散热单元分别通过换热器供水管和换热器回水管连接形成闭合回路,所述换热器供水管上设有第一换热循环泵,所述换热器与第一换热循环泵的管路上设有第三电动阀,所述换热器回水管上设有第四电动阀;所述地源热泵分别通过地源热泵供水管和地源热泵回水管与埋设在地板下的第二散热单元连接形成闭合回路,所述地源热泵供水管上设有第二换热循环泵,所述地源热泵回水管上设有第五电动阀。
上述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其中,所述换热器和第三电动阀之间的管路上有支路通过第六电动阀连接到地埋管换热器和第二电动阀之间的管路上;所述换热器和第四电动阀之间的管路上有支路通过第七电动阀连接到地埋循环泵和第一电动阀之间的管路上。
上述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其中,所述热交换水箱通过管路连接生活储水箱,所述生活储水箱连接第八电动阀。
上述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其中,所述地埋管换热器包括多个并联的地埋管。
上述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其中,所述热交换水箱还连接自来水管,所述自来水管上设有第九电动阀。
上述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其中,所述换热器为蛇形盘管。
上述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其中,所述热交换水箱内设有水位传感器和温度传感器。
上述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其中,还包括控制器,所述控制器分别与所述太阳能循环泵、地埋循环泵、第一换热循环泵、第二换热循环泵、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、第五电动阀、第六电动阀、第七电动阀、水位传感器、温度传感器电连接。
本实用新型的有益效果是:
传统的地源热泵技术,使用能源单一,后期损失大,没有补给的热源,长期使用会导致使用效率降低,甚至会使原设备丧失使用价值。
本实用新型在春、夏、秋等季节里,太阳能集热器将太阳能转化为热能通过管路的水将热量输送到地下的地埋管换热器储存到浅层地表,地热资源将大自然的热能最大程度的收集到系统中予以利用,这样就解决了地源热泵在使用一段时期后热能损失的问题。
本实用新型地源热泵机组与太阳能集热单元综合供热系统有效地解决了能耗问题和系统运行费用高的问题,同时解决了系统稳定性的问题,即使由天气带来的诸多问题,如遇到连阴天、下雪天恶劣天气,该系统也能够保持持续供应热能,保证室内取暖温度。
本实用新型的采暖与生活热水于一体,可充分利用太阳能。
太阳能具有费用低,经济效益显著,与地源热泵联合供热,互补性强,具有安全可靠,经济效果显著的特点。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述,但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中,附图标记:11、太阳能集热器;12、热交换水箱;13、太阳能供水管;14、太阳能回水管;15、太阳能循环泵;16、换热器;17、换热器供水管;18、换热器回水管;19、第一换热循环泵;21、地源热泵;22、地埋管换热器;23、地埋供水管;24、地埋回水管;25、地埋循环泵;26、地源热泵供水管;27、地源热泵回水管;28、第二换热循环泵;3、第一散热单元;4、第二散热单元;51、第一电动阀;52、第二电动阀;53、第三电动阀;54、第四电动阀;55、第五电动阀;56、第六电动阀;57、第七电动阀;58、第八电动阀;59、第九电动阀;6、生活储水箱;7、自来水管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述:如图1所示,本实用新型一种太阳能与地源热泵综合供热系统,包括太阳能集热单元和地源热泵机组,太阳能集热单元包括太阳能集热器11和热交换水箱12,太阳能集热器11的两端分别通过太阳能供水管13和太阳能回水管14与热交换水箱12连接成闭合回路,太阳能供水管13上设有太阳能循环泵15;地源热泵机组包括地源热泵21和埋设在地下的地埋管换热器22,地埋管换热器22分别通过地埋供水管23和地埋回水管24与地源热泵21连接形成闭合回路,地埋供水管23上设有地埋循环泵25,地埋循环泵25与地源热泵21的管路上设有第一电动阀51,地埋回水管24上设有第二电动阀52;热交换水箱12内设有换热器16,换热器16的两端与埋设在地板下的第一散热单元3分别通过换热器供水管17和换热器回水管18连接形成闭合回路,换热器供水管17上设有第一换热循环泵19,换热器16与第一换热循环泵19的管路上设有第三电动阀53,换热器回水管18上设有第四电动阀54;地源热泵21分别通过地源热泵供水管26和地源热泵回水管27与埋设在地板下的第二散热单元4连接形成闭合回路,地源热泵供水管26上设有第二换热循环泵28,地源热泵回水管27上设有第五电动阀55。
热交换水箱12通过管路连接生活储水箱6,生活储水箱6连接第八电动阀58。当需要生活用水或者洗澡的时候,控制器开启第八电动阀58供生活用水或者洗澡用水。
本实施例中的地埋管换热器22包括多个并联的地埋管。可根据实际需求选择地埋管的数量。
本实施例中的热交换水箱12内还设有水位传感器。热交换水箱12还连接自来水管7,自来水管7上设有第九电动阀59。控制器与水位传感器连接,当水位传感器检测到热交换水箱12缺少时,控制器启动第九电动阀59,自来水管7中的水补入热交换水箱12中;当水位传感器没有检测到热交换水箱12缺水,则第九电动阀59关闭。
本实施例中的换热器16优选蛇形盘管,第一散热单元和第二散热单元均为埋设在地板下的易散热的盘管组成。
本实施例还设置了太阳能集热器11给地埋管换热器22进行热量传送的管路,即换热器16和第三电动阀53之间的管路上有支路通过第六电动阀56连接到地埋管换热器22和第二电动阀52之间的管路上;换热器16和第四电动阀54之间的管路上有支路通过第七电动阀57连接到地埋循环泵25和第一电动阀51之间的管路上。
热交换水箱12内设有水位传感器和温度传感器。水位传感器用于监测热交换水箱12内的水位变化,温度传感器用于监测热交换水箱12内的温度变化。
本实施例中还包括控制器,控制器分别与太阳能循环泵15、地埋循环泵25、第一换热循环泵19、第二换热循环泵28、第一电动阀51、第二电动阀52、第三电动阀53、第四电动阀54、第五电动阀55、第六电动阀56、第七电动阀57、水位传感器、温度传感器电连接。
本实用新型在冬季时,通过地源热泵机组与太阳能集热单元联合供热或太阳能集热单元单独供暖,在其他季节则可利用太阳能集热器向浅层地表补充热量。
在太阳光充足的情况下,如热交换水箱12内的温度传感器大于45℃,本实施例的太阳能集热单元单独供热,其运行过程如下:控制器开启太阳能循环泵15、第一换热循环泵19、第三电动阀53、第四电动阀54,关闭地埋循环泵25、第二换热循环泵28、第六电动阀56、第七电动阀57、第一电动阀51、第二电动阀52、第五电动阀55。太阳能集热器11中被加热的水由太阳能供水管13进入热交换水箱12,同时,第一散热单元3中经热量释放后的水经换热器回水管18进入换热器16,热交换水箱12内的热水与换热器16里面的水进行热交换,热交换后的热水经由换热器供水管17进入第一散热单元3中实现取暖;如此循环往复,太阳能集热器11产生的热水通过热交换在第一散热单元3将热水的热量释放,达到取暖的目的。
在太阳光不充足的情况下,如热交换水箱12内的温度传感器小于45℃,地源热泵机组与太阳能集热单元采暖系统同时运行以提升地暖温度,其工作过程如下:控制器关闭第六电动阀56、第七电动阀57,开启太阳能循环泵15、第一换热循环泵19、地埋循环泵25、第二换热循环泵28、第三电动阀53、第四电动阀54,第一电动阀51、第二电动阀52、第五电动泵。地埋管换热器22中的热水通过地埋供水管23排出通过第一电动阀51进入地源热泵21中进行热交换,经过热交换后的冷却的水经地埋回水管进入地埋管换热器22;同时,第二散热单元4中热量释放后的冷却水经地源热泵回水管进入地源热泵21中进行热交换,经过热交换的热水从地源热泵供水管26排出经第二换热循环泵28进入第二散热单元4将热水中的热量释放,达到取暖的目的。第二散热单元4中释放热量后的水经第五电动阀55回流到地源热泵21,上述过程循环往复。
在春、夏、秋等季节里,在阳光充足的条件下,可以实现将太阳能集热器11的热量储存到地埋管换热器22中,实现对浅层地表能量的补充。具体工作过程如下:控制器关闭第二换热循环泵28、第一换热循环泵19,第一电动阀51,第二电动阀52、第三电动阀53、第四电动阀54、第五电动阀55,打开太阳能循环泵15、地埋循环泵25、第六电动阀56、第七电动阀57。水循环过程如下:从换热器16经过热交换出来的热水经换热器供水管17、第六电动阀56进入地埋管换热器22,热水的热量存储在浅层地表,从地埋管换热器22经热交换后的水经地埋供水管23、地埋循环泵25、第七电动阀57、换热器回水管18进入换热器16再进行热量交换,上述过程循环往复。
当然,本实用新型还可有其它多种实施例,在不背离本实用新型精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种太阳能与地源热泵综合供热系统,包括太阳能集热单元和地源热泵机组,其特征在于:所述太阳能集热单元包括太阳能集热器和热交换水箱,所述太阳能集热器的两端分别通过太阳能供水管和太阳能回水管与所述热交换水箱连接成闭合回路,所述太阳能供水管上设有太阳能循环泵;所述地源热泵机组包括地源热泵和埋设在地下的地埋管换热器,所述地埋管换热器分别通过地埋供水管和地埋回水管与所述地源热泵连接形成闭合回路,所述地埋供水管上设有地埋循环泵,所述地埋循环泵与地源热泵的管路上设有第一电动阀,所述地埋回水管上设有第二电动阀;所述热交换水箱内设有换热器,所述换热器的两端与埋设在地板下的第一散热单元分别通过换热器供水管和换热器回水管连接形成闭合回路,所述换热器供水管上设有第一换热循环泵,所述换热器与第一换热循环泵的管路上设有第三电动阀,所述换热器回水管上设有第四电动阀;所述地源热泵分别通过地源热泵供水管和地源热泵回水管与埋设在地板下的第二散热单元连接形成闭合回路,所述地源热泵供水管上设有第二换热循环泵,所述地源热泵回水管上设有第五电动阀。
2.如权利要求1所述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其特征在于,所述换热器和第三电动阀之间的管路上有支路通过第六电动阀连接到地埋管换热器和第二电动阀之间的管路上;所述换热器和第四电动阀之间的管路上有支路通过第七电动阀连接到地埋循环泵和第一电动阀之间的管路上。
3.如权利要求1所述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其特征在于,所述热交换水箱通过管路连接生活储水箱,所述生活储水箱连接第八电动阀。
4.如权利要求1所述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其特征在于,所述地埋管换热器包括多个并联的地埋管。
5.如权利要求1或3所述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其特征在于,所述热交换水箱还连接自来水管,所述自来水管上设有第九电动阀。
6.如权利要求1所述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其特征在于,所述换热器为蛇形盘管。
7.如权利要求1或3所述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其特征在于,所述热交换水箱内设有水位传感器和温度传感器。
8.如权利要求7所述的太阳能与地源热泵综合供热系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器分别与所述太阳能循环泵、地埋循环泵、第一换热循环泵、第二换热循环泵、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、第五电动阀、第六电动阀、第七电动阀、水位传感器、温度传感器电连接。
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