CN215523795U - 一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，该系统组成上包括有太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块、能源储存及热交换模块、空气源热泵模块、水管路和气管路，太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块和能源储存及热交换模块之间设有水管路，所述能源储存及热交换模块通过气体管路连接至所述的空气源热泵模块中，所述空气源热泵模块通过循环管路连接至冷热空气利用空间。本实用新型的系统与将空气源热泵、太阳能热水器和浅层地热能源组合应用，能够充分利用太阳能和浅层地热能源，实现跨季节的热量采集和储存，通过空气源热泵将舒服适宜的能源输入至用户的生活或工作空间中。

Description

一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统

技术领域

本实用新型涉及到新能源，特别是新能源开发和储存领域，特别涉及到一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统。

背景技术

太阳是大自然赐予人类的优质能源，但是其随着季节变化又有着不均衡，使得有时热的受不了造成热量能源的浪费。寒冷的季节太阳能源又不够人类使用，造成冷热不均。地热能源是指埋藏在浅层的地热，其基本保持恒定温度，可以抽取出来进行人类应用，提供适宜人类的干净整洁能源，但是其品味不高。如果专门在固定区域抽取这些能源，容易造成该区域的能源抽取明显难以及时扩散补充，影响其热量效率，故而现有的地热泵都是利用电能来补充能源，造成能源难以充分利用。

授权的中国发明专利CN201610331207.6公开了一项太阳能、地热及空气能综合利用热泵系统，该系统通过太阳能热源、地热源和空气能热源的综合利用，利用换热器、热泵机组和管路的组合，可以同时对太阳能、地热能和空气能进行综合利用，以获得较高的制热效率。同时其压缩机就有较短而固定的工作回路，硬件成本低、且工作稳定。经过认真分析观察可以发现该系统存在如下不足之处，第一，其无法有效地将富余太阳能存储起来，无法实现能源的跨季节利用；第二，其难以大量地存储和利用能源，及时多种能源综合利用，但是因为瞬时能源存储不足，难以高效转化，无法充分利用能源长期稳定地进行利用。

实用新型内容

本实用新型专利目的是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统。本实用新型的系统能够充分利用太阳能和浅层地热能源，通过水作为介质，将富余太阳能储存在浅层地热层中，在秋冬等需要利用能源的季节抽取出来进行使用，以将温暖适宜的空气输入至居民用户中使用。

为了达到上述发明目的，本实用新型专利提供的技术方案如下：

一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，该系统组成上包括有太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块、能源储存及热交换模块、空气源热泵模块、水管路和气管路，太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块和能源储存及热交换模块之间设有水管路，所述能源储存及热交换模块通过气体管路连接至所述的空气源热泵模块，所述空气源热泵模块通过水循环管连接至冷热空气利用空间；

所述太阳能取热模块包括有太阳能热水器、给水管路和出水管路，所述出水管路上设有第二三通分水阀，所述给水管路上设有三通合流阀；

所述浅层地热储能取热模块包括有第一分水器、第二分水器和地埋管组，所述地埋管组包括有多根平行的地埋管，地埋管均埋入至地面下面的浅层地热层中，多根所述地埋管的入口均并列连接至第一分水器上，多根所述地埋管的出口均并列连接至第二分水器上，所述第二分水器的出口通过水管连接一个第一三通分水阀，第二分水器与第一三通分水阀之间的水管路上设有第三循环泵，所述第一分水器的入口通过管路连接至第二三通分水阀的一个分水管路，第二三通分水阀的另一个分水管路上连通一个第三三通分水阀；

所述的能源储存及热交换模块中设有混水池和水净化池，在所述的水净化池中存有可以储存能源的水，水净化池中设有热交换装置浸没在水中，所述热交换装置通过管路连通于所述的能源储存及热交换模块的外部，外部的热源和冷源通过管路循环至所述热交换装置中与水进行热交换，在所述能源储存及热交换模块内的上部设有用于雾化水净化池中水的水雾化喷头，该水雾化喷头通过管路连接至所述的混水池中，在连接管路上设有用于抽水的第一循环泵，该混水池与水净化池通过管路连通，所述水净化池中含有热能或冷能的水分通过管道流入至所述的混水池中，所述水净化池的侧壁上设有水净化池出水口，该水净化池出水口通过水管连通至三通合流阀的另一个合流支路上，在与水净化池出水口连通的水管上设有第二循环泵，所述的能源储存及热交换模块的侧壁上设有送风管道，该送风管道连接并送风至所述空气源热泵模块中，所述空气源热泵的循环管路接入至冷热空气利用空间；

所述的第一三通分水阀、第二三通分水阀、第三三通分水阀、三通合流阀、单向阀、第一分水器、第二分水器、循环泵均电气连接至电气控制箱。

在本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统中，所述太阳能取热模块利用太阳能热水器在春、夏季获取太阳富余热量，循环至所述浅层地热储能取热模块的地埋管组中，处于浅层地热层的地埋管静置带有热量的热水并将其传导至靠近地埋管的地层中，通过静置和热传导来加热附近地层的温度实现春、夏季富余太阳能热量的储存，太阳能热量在浅层地热层中储存作为一级能源储存，地层中地埋管相邻的地层内储存的富余太阳能热量在秋、冬季节通过水循环管路输送至所述能源储存及热交换模块中，通过加热水净化池中的水形成二级能源储存，所述水净化池中的水通过循环泵和三通合流阀利用给水管路输入至所述的太阳能取热模块中作为供水来源。

在本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统中，作为一种实现方式，在所述能源储存及热交换模块的空气出口位置处设有气液分离装置，该气液分离装置上分离的水分回流至所述能源储存及热交换模块的水净化池中。本实现方式是通过热交换后的热风输送到空气源热泵的蒸发器处，由蒸发器吸收干燥热风中蕴含的能源。

在本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统中，作为另一种实现方式，所述能源储存及热交换模块中携带热量的湿热空气输送到所述的空气源热泵模块中的蒸发器处，被吸收热量冷凝下的水通过管路回流至所述能源储存及热交换模块中。本实现方式是直接将雾化热交换形成的湿热气体输送到空气源热泵模块的蒸发器处，由蒸发器吸收水汽中蕴含的能源，而湿热气体中的水分丧失热量冷凝形成的水分汇集后通过管道流回到能源储存及热交换模块内，以补充水净化池中水量。

在本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统中，所述的热空气利用空间为居民生活房屋、商业办公房屋以及大型公共建筑空间。

在本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统中，所述空气源热泵模块与冷热空气利用空间通过水循环管连接，该水循环管为传输热水的两根水循环管路。两根水循环管路在冷热空气利用空间室内以盘管的形式出现，在盘管后设有风机以形成风机盘管的组成，在盘管中具有含有热量的热水循环，通过风扇吃放实现将其携带的热量能源释放在冷热空气利用空间中，这种组成方式是空气源热泵在室内的常见布置方式。

在本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统中，所述空气源热泵模块与冷热空气利用空间通过循环管连接，该循环管为传输热空气的单根空气管路。这种结构形式下，空气源热泵模块的冷凝器是位于室外的，空气源热泵模块的热量在室外的冷凝器中实现换热，从而形成带有热量的热风，带有热量的热风再通过单根的空气管路输送到冷空气利用空间内。

进一步地，所述的冷热空气利用空间为利用热量来烘干衣物或农副产品的烘干房间。

在本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统中，作为替换方案，太阳能使用时除了使用太阳能热水器以外，还可以使用太阳能冷水器，这样利用太阳能源对流经的水进行冷却，使其低于环境温度和浅层地热层的温度，从而将其存储在浅层地层中。使用时抽出来作为冷却能源储存及热交换模块中，从而利用作为冷却能源使用，达到降低使用空间温度的目的，实现与上述热水器方案的不同区域使用、以及不同季节错配使用。

基于上述技术方案，本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统与现有技术相比具有如下技术优点：

1.本实用新型的太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统将太阳能和地热能及储存的热能汇集到一起，设计了二级能源储存的方式，通过设置专门的能源储存及热交换模块来实现将热能储存在水中并通过循环补充能源来保持温度，达到四季均衡的热量储存和供应。

2.本实用新型实现了整体的能源充分利用，太阳能吸收能量后加热水介质，将加热后的水介质输入至浅层地热的管道中储存，利用大地浅层地热层实现保暖蓄能作为一级能源储存，待需要使用时再通过循环到能源储存及热交换模块的水净化池中，将水净化池中的水加热作为二级能源储存，从而实现能量的充分存储和保存，待到使用时再提取出来。

3.本实用新型的系统利用太阳能、空气和浅层地热能源的综合采用梯级能源技术，将高品位的太阳能热源、水净化池中的中品味热源和低品位的浅层地热能源综合应用，实现整体区域的供暖操作，从而改变冬季采暖的模式，充分利用了自然能源，促进新能源事业的发展。

4.本实用新型系统由于采用水雾化加温转换技术，吸入空气源热泵蒸发器的空气转化效率更高，更加节能，具有能量储存量多、补能快，能源多样化且转化快的优点，使得空气源热泵开创了太阳能、地热能，以及太阳能与地热能混合储存几种方式任意切换的新的利用方式。

附图说明

图1是本实用新型一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统的整体组成框架示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本实用新型一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本实用新型的技术方案组成和工作流程，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

先请看图1，图1是本实用新型一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统的整体组成框架示意图。由图可知，本实用新型是一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其作为太阳能和浅层地热能源的综合利用系统，该系统组成上包括有太阳能取热模块 1、浅层地热储能取热模块2、能源储存及热交换模块3、空气源热泵模块20、水管路和气管路，所述太阳能取热模块1、浅层地热储能取热模块2和能源储存及热交换模块3之间设有水管路。所述能源储存及热交换模块3通过气体管路连接至所述的空气源热泵模块20，所述空气源热泵模块20通过水循环管或冷媒循环管路连接至冷热空气利用空间4中。

在春、夏季节，所述太阳能取热模块1吸取的太阳能富余热量转化为热水，通过水管路输送至浅层地热储能取热模块2的地埋管中，地埋管附近的地层吸收地埋管中热水的能量以实现富余太阳能热量的一级储存；在秋、冬季节，通过浅层地热储能取热模块2将地埋管附近地层自身热量以及储存的热量抽取出来用以加热能源储存及热交换模块3内的水,将地热本身和储存的热量能源从浅层地层中抽取出来储存在能源储存及热交换模块3中的水中作为二级储存。

本实用新型构建了二级能源储存方式，先将富余的太阳能能源传到到浅层地热层中储存作为一级能源储存作为跨季节的能源转移存储，在使用时将热量抽取出来储存在能源储存及热交换模块中作为二级能源储存，作为使用时的能源储存形式，在储存的能源通过雾化加热空气，使得空气携带热量，再将携带热量的空气输入至空气源热泵中。通过两个层级的能源储存，实现跨季节能源调配，做到平稳利用和高效利用。

上述太阳能取热模块1包括有太阳能热水器、给水管路和出水管路，所述出水管路上设有第二三通分水阀7，所述给水管路上设有三通合流阀5。太阳能热水器可是单台大容量热水器，也可以是多个台太阳能热水器组成的组合。采用太阳能热水器主要是将采集到的太阳能热量转化为热水，利用热水将太阳能量储存，再利用热水作为生活用水或者转化为其他形式来存储热能。对于太阳能热水器来说，需要补水到水箱中，水箱中水经过太阳能热管加热后吸收热量，从而提高温度成为热水，热水再汇集后经过出水管路流出。

上述浅层地热储能取热模块2包括有第一分水器14、第二分水器12 和地埋管组，所述地埋管组包括有多根平行的地埋管13，地埋管13均埋入至地面下面的浅层地热层中，多根所述地埋管13的入口均并列连接至第一分水器14上，多根所述地埋管的出口均并列连接至第二分水器 12上，所述第二分水器12的出口通过水管连接一个第一三通分水阀6，第二分水器12与第一三通分水阀6之间的水管路上设有第三循环泵19，所述第一分水器14的入口通过管路连接至第二三通分水阀7的一个分水管路，第二三通分水阀7的另一个分水管路上连通一个第三三通分水阀 8。

在浅层地热储能取热模块2中设置两个分水器的作用是将多路地埋管汇集起来，并且能够控制任何一路地埋管的开合。对于浅层地热而言，地埋管13的数量要足够多，并且打入到地下浅层地热层中，通过吸收浅层地热层中蕴含的热量使得地埋管中的水温度与地温相同。地埋管13 有两个作用，一个作用是在平时吸收浅层地热层中蕴含的热量，与平时地源热泵地埋管的功能相近，但是该浅层地热层中蕴含的热量可以原有的地热，也可以是后续交换储存的热量。另一个作用是将从太阳能热水器中获得的热水循环到地下静置，使得热水的热量在浅层地热层中进行热交换，将地埋管中的热量扩散到浅层地热层中地埋管附近的地层中，加热地层的温度实现储能，待地埋管中水温下降到与地层温度接近时，再将其抽出来循环到太阳能热水器进行加热，通过长时间，大容量的热交换，逐步将浅层地热层中地埋管附近的地层加热实现储能。

为了实现上述水的循环流动，在所述浅层地热储能取热装置2上设置了管路和电磁阀，其中，所述第二分水器12的出口通过水管连接有所述的第一三通分水阀6的总进水口，在第二分水器12与第一三通分水阀6之间的水管上设有第三循环泵19，所述第一分水器14的入口通过管路连接至第二三通分水阀7的一个分水管路，第二三通分水阀7的另一个分水管路上连通一个第三三通分水阀8的总进水口。对于三通分水阀来说，其具有一个总进水口和两个分水管路，可以分别控制两个分水管路的开合状态，选择那一路水路打开后者关闭。

上述的能源储存及热交换模块3中设有混水池15和水净化池16，在所述的水净化池16中存有可以储存能源的水，水净化池16中设有热交换装置17浸没在水中，所述热交换装置17通过管路连通于所述的能源储存及热交换模块3的外部，外部的热源和冷源通过管路循环至所述热交换装置17中与水进行热交换，在所述能源储存及热交换模块3内的上部设有用于雾化水净化池16中水的水雾化喷头18，该水雾化喷头18 通过管路连接至所述的混水池15中，在连接管路上设有用于抽水的第一循环泵10，所述水净化池16的侧壁上设有水净化池出水口，该水净化池出水口通过水管连通至三通合流阀5的另一个合流支路上，在与水净化池出水口连通的水管上设有第二循环泵11，混水池15与水净化池16 通过管路连通，所述水净化池16中含有热能或冷能的水分通过管道流入至所述的混水池15中，所述的能源储存及热交换模块3的侧壁上设有送风管道，该送风管道连接并送风至所述空气源热泵模块20中，所述空气源热泵模块20的水循环管接入至冷热空气利用空间4。在能源储存及热交换模块3上还设有用于吸收外界新鲜空气的进气口。在空气源热泵模块20与冷热空气利用空间4的连接中，除了使用水循环管循环热水以传递热量外，还可以采用气体管路，通过向冷热空气利用空间4中传输带有热量的气体来实现其升温或降温。

具体而言，一种情况下，所述空气源热泵模块与冷热空气利用空间通过水循环管连接，该水循环管为传输热水的两根水循环管路。两根水循环管路在冷热空气利用空间室内以盘管的形式出现，在盘管后设有风机以形成风机盘管的组成，在盘管中具有含有热量的热水循环，通过风扇吃放实现将其携带的热量能源释放在冷热空气利用空间中，这种组成方式是空气源热泵在室内的常见布置方式。

在另一种情况下，所述空气源热泵模块与冷热空气利用空间通过循环管连接，该循环管为传输热空气的单根空气管路。这种结构形式下，空气源热泵模块的冷凝器是位于室外的，空气源热泵模块的热量在室外的冷凝器中实现换热，从而形成带有热量的热风，带有热量的热风再通过单根的空气管路输送到冷空气利用空间内。

若是在所述能源储存及热交换模块3的空气出口位置处设有气液分离装置，所述的空气出口位置就是处于水净化池16的送风管道处，该气液分离装置上分离的水分回流至所述能源储存及热交换模块3的水净化池16中，在所述水净化池16中还设有进水过滤网和补水管口。任何进入到水净化池中的水都要经过多层过滤网的过滤，无论是外界输入还是气液分离后流回来的水都要过滤，确保水净化池中的水干净卫生。对于水净化池16中水处于封闭循环，基本不流失，为了确保保持一定水位，设计了作为补充方案的补水管口，可以根据需要进行水量补充。

本实用新型中水净化池16作为主要的能源储藏空间，可以视为一个保温水箱，作为整个在能源储存及热交换模块3的能量储存点，其具有保温保暖的功能，使得内部储藏的热水中热源减少不必要的损失。在所述的水净化池16内设有浸没在水中的热交换装置17，热交换装置17可以是一组金属散热片，该热交换装置17的进口通过水管连通第一三通分水阀6的一个分水管路，该第一三通分水阀6的另一个分水管路通过水管连通三通合流阀5的一个合流支路。所述热交换装置17的出口通过水管连通与所述第三三通分水阀8上一个分水管路连接的水管上，两根水管之间通过三通接头连接汇集后连接至所述第一分水器14的入口上，与所述热交换装置17出口连接的水管上设有单向阀9。热交换装置17的作用是将浅层地热储能取热装置2输送来的热量交换至水净化池16中的水中，使其温度上升成为热水，从而储存热量。热交换后的水再通过单向阀9和管路汇集后输送到浅层地热储能取热装置2中，实现冷热交换和能量的位置转移。所述水净化池16的侧壁上设有水净化池出水口，该水净化池出水口通过水管连通至三通合流阀5的另一个合流支路上，在与水净化池出水口连通的水管上设有第二循环泵11，水净化池16的水可以在第二循环泵11的作用下经过三通合流阀5输送到所述太阳能取热模块1的太阳能热水器中作为给水的一个来源，利用水净化池16的经过加热后的水作为给水来源，提高了给水的温度，使得太阳能热水器更高效地快速加热水，提高循环效率。所述的混水池15汇集了高品位热源和低品位热源，太阳能热水器出来的热水作为高品位热源输入至混水池15 中，水净化池16中的相对低品位热源也汇集至混水池15中，混合后使用，从而做到高低温混合利用，提高综合使用效率。

在利用空气源热泵模块20向冷热空气利用空间4中传输气体进行加热的情况下，该冷热空气利用空间4也可以是一个专门烘干用的烘干房间，或者居住房间旁边单设的烘干房间。

比如农民用房中的一间房屋可以用作烘房，专门利用热空气进行烘干，烘干农副产品或者衣物。农民用房除了自家院落的居住用房以外和生活用水以外，还设置具有烘干功能的储藏室，在储藏室内空气源热泵的末端设备中一个或多个风机盘管放置在储藏室的一侧作为烘房热风源，窗口作为排潮孔。在使用时，风机布置在一端吹热风，风在室内循环后从上面的排潮孔排出，温度控制在七十度以下即可。这种应用场景用以解决农民供暖及农副产品的烘干一机多用的难题。

将能源储存及热交换模块3中加热后的空气通过送风管道输入到空气源热泵模块20中，在空气源热泵模块20的蒸发器处吸收热量，冷热空气利用空间4是客户使用端，设有空气源热泵模块20的冷凝器，该冷凝器设有四个接口以形成两个封闭的循环管路，一个是能源供给端是冷媒管通过热泵蒸发器和冷凝器形成闭环，一个是客户使用端水路风机盘管闭环，而风机对风机盘管吹风，风机盘管放在室内，就是作为空调室内机，而风机对吹风盘管放在室外，热风送到室内就存在空气的进入。若要实现烘干功能，风机盘管必须放在室内，工作原理就是风机盘管在烘干房的一侧，后面放置风机对充满热水的风机盘管吹风将热量带走，由于室内是封闭的，此时热空气在室内形成循环，然后烘房的被烘干物品脱水以水蒸汽方式从上面的排潮孔排出来，然后在用热水喷蒸被烘干的物体，风机盘管加热提高热风的温度使烘房温度上升过段时间再排潮，最后再低温烘干一端时间。

对于整个系统来说，所述的第一三通分水阀6、第二三通分水阀7、第三三通分水阀8、三通合流阀5、单向阀9、第一分水器14、第二分水器12、第一循环泵10、第二循环泵11和第三循环泵19均电气连接至电气控制箱，通过电气控制箱统一控制各个关键节点的启停开合，从而使其自动运作。

本实用新型太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统通过能源储存及热交换模块3向空气源热泵模块20供应富含热量的气体，该气体为热交换后水蒸汽气液分离后气体，空气源热泵模块20通过蒸发器吸收空气中的热量，丧失热量的空气就从空气源热泵模块中排出到空气外部。

但是，作为另一种情况下，如果在能源储存及热交换模块3没有设置气液分离装置，则能源储存及热交换模块3中的热交换后的湿热气体抽取抽来输送到空气源热泵模块20的蒸发器处，通过蒸发器吸收湿热气体中蕴含的热量实现热交换，而丧失热量的湿热气体冷凝汇集成为水滴流落下来，汇集后再通过管路回输到能源储存及热交换模块3中，以补充水净化池的水分。

在本实用新型中，所述太阳能取热模块1利用太阳能热水器在春、夏季获取太阳富余热量，循环至所述浅层地热储能取热模块2的地埋管组中，处于浅层地热层的地埋管储存带有热量的热水并将其传导至地埋管附近的地层中，通过定期循环来加热地层中的土壤温度实现春、夏季富余太阳能热量的储存，地层中地埋管相邻的土壤内储存的富余太阳能热量在秋、冬季节通过水循环管路输送至所述能源储存及热交换模块中，通过热交换装置来加热水净化池中的水，加热后利用空气源热泵将热量再循环至所述热空气利用空间中，实现干净温暖空气的输入和利用。

为了扩大本实用新型综合利用系统的使用范围，在太阳热能充足的区域，还可以利用太阳能来制作冷水，通过太阳能冷水器将水温度降低下来，并且通过热交换来储存在地下浅层地热层中，待需要时将其提取出来，经过二级储存并高效利用，用来向较热的用户空间内提供冷空气，对热带等炎热区域进行降温去暑，从而达到热量的综合高效应用，充分利用高品位能源和低品位能源来实现均衡使用。

本实用新型太阳能、空气和浅层地热能源的综合利用系统在使用热水能源时，若水净化池中的温度处于20-38℃时，关闭太阳能热水器，直接从能源储存及热交换模块3中具有保温功能的水净化池中获取能源；若使用一段时间后水净化池中的温度低于20摄氏度时，则利用太阳能热水器循环热水至能源储存及热交换模块3的水净化池中进行补充热量，即水净化池中热水不足以应用时，再将太阳能取热模块1中热水取来补充能源储存及热交换模块3的热量达到要求，若二者组合也无法满足能源需求时，则最后再从浅层地热储能取热模块2中抽取热水来利用地热能和原来储存的能源。从而实现多层次能源的利用，达到能源的长时间均衡使用。

对于普通的空气源热泵来说，使用本实用新型的系统和不使用此系统存在如下优劣比较：(1)正常情况用空气源热泵进气温度热源端与使用端出水温度温差大，存在费电的不足。(2)个别情况下，空气温度低于负七、高于六十度时，一般的空气源热泵就不能正常工作，而使用本实用新型的系统根据需求温度可快速调节气温在热泵梯级传热上梯度更小更节能，这样对空气源热泵使用场景更友好宽松。(3)使用本系统由于使用了水雾化加温转换技术，所以吸入空气源热泵蒸发器的空气转化效率更高，更加节能。(4)借助本实用新型的系统具有能量储存量多，补能快，能源多样化且转化快的优点，使得空气源热泵开创了太阳能、地热能，以及太阳能与地热能混合储存几种方式任意切换的方式。

综上所述，本实用新型的系统在具有太阳能取热模块1、浅层地热储能取热模块2和能源储存及热交换模块3的基础上，可以实现能源的跨季节采集和存储，从而将太阳能源在春夏季节实现储存。通过在浅层地热层的一级能源储存，后利用时候在能源储存及热交换模块3的二级能源储存，做到太阳能能源和浅层地热能源的综合利用，再通过三级循环管路，可以做到高品位太阳能热水能源输入到混水池中应用、也可以在混水池中实现高品位太阳能热水能源和中品位水净化池热水能源的混合使用，中品味的水净化池热水能源是由浅层地热层抽取出来的水携带的能源，这个能源包括了浅层地热层自身的能源和原先存储的太阳能富余能源。而另一级循环则是实现太阳能能源输入到浅层地热层中存储。

作为本实用新型专利的特色，是在上述能源跨季节转移储存的基础上，充分利用二级能源储存形式。通过水雾化将热量转化为湿热的空气以携带能源，通过管路输送到空气源热泵模块中，进而作为空气源热泵模块稳定可靠、持续高能的能源供应端。从而改变了现有技术中空气源热泵单纯从自然空气中吸收热量的模式，开拓了全新的能源使用方式。在能源储存及热交换模块3向空气源热泵模块提供富含热量的空气时，又存在两种方式。第一种方式提供的是干净不含水汽的热空气，这种方式中在能源储存及热交换模块3中安装了气液分离装置，分离后水汇集流回至水净化池中，热空气则传输至空气源热泵的蒸发器处。第二种方式提供的是雾化热交换后的湿热气体，没有经过气液分离，直接在空气源热泵的蒸发器进行热交换。

本实用新型一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统重点均衡利用太阳能、浅层地热等能源，将其自然存在的错配状态进行调整，减少能源浪费，提高使用效率。除了上述提供的实施例以外，本实用新型申请还包括其他类似的结构组成和基于该思路的设计。总而言之，本实用新型的保护范围包括其他对于本领域技术人员显而易见的变换和替代。

Claims (8)

1.一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，该系统组成上包括有太阳能取热模块(1)、浅层地热储能取热模块(2)、能源储存及热交换模块(3)、空气源热泵模块(20)、水管路和气管路，所述太阳能取热模块(1)、浅层地热储能取热模块(2)和能源储存及热交换模块(3)之间设有水管路，所述能源储存及热交换模块(3)通过气体管路连接至所述的空气源热泵模块(20)，所述空气源热泵模块(20)通过循环管连接至冷热空气利用空间(4)；

所述太阳能取热模块(1)包括有太阳能热水器、给水管路和出水管路，所述出水管路上设有第二三通分水阀(7)，所述给水管路上设有三通合流阀(5)；

所述浅层地热储能取热模块(2)包括有第一分水器(14)、第二分水器(12)和地埋管组，所述地埋管组包括有多根平行的地埋管(13)，地埋管(13)均埋入至地面下面的浅层地热层中，多根所述地埋管(13)的入口均并列连接至第一分水器(14)上，多根所述地埋管的出口均并列连接至第二分水器(12)上，所述第二分水器(12)的出口通过水管连接第一三通分水阀(6)，第二分水器(12)与第一三通分水阀(6)之间的水管路上设有第三循环泵(19)，所述第一分水器(14)的入口通过管路连接至第二三通分水阀(7)的一个分水管路，第二三通分水阀(7)的另一个分水管路上连通第三三通分水阀(8)；

所述的能源储存及热交换模块(3)中设有混水池(15)和水净化池(16)，在所述的水净化池(16)中存有可以储存能源的水，水净化池(16)中设有热交换装置(17)浸没在水中，所述热交换装置(17)通过管路连通于所述的能源储存及热交换模块(3)的外部，外部的热源和冷源通过管路循环至所述热交换装置(17)中与水进行热交换，在所述能源储存及热交换模块(3)内的上部设有用于雾化水净化池(16)中水的水雾化喷头(18)，该水雾化喷头(18)通过管路连接至所述的混水池(15)中，在连接管路上设有用于抽水的第一循环泵(10)，该混水池(15)与水净化池(16)通过管路连通，所述水净化池(16)中含有热能或冷能的水分通过管道流入至所述的混水池(15)中，所述水净化池(16)的侧壁上设有水净化池出水口，该水净化池出水口通过水管连通至三通合流阀(5)的另一个合流支路上，在与水净化池出水口连通的水管上设有第二循环泵(11)，所述的能源储存及热交换模块(3)的侧壁上设有送风管道，该送风管道连接并送风至所述空气源热泵模块(20)中，所述空气源热泵模块(20)的循环管路接入至冷热空气利用空间(4)；

所述的第一三通分水阀(6)、第二三通分水阀(7)、第三三通分水阀(8)、三通合流阀(5)、单向阀(9)、第一分水器(14)、第二分水器(12)和循环泵均电气连接至电气控制箱。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，所述太阳能取热模块(1)利用太阳能热水器在春、夏季获取太阳富余热量，循环至所述浅层地热储能取热模块(2)的地埋管组中，处于浅层地热层的地埋管(13)静置带有热量的热水并将其传导至靠近地埋管(13)的地层中，通过静置和热传导来加热附近地层的温度实现春、夏季富余太阳能热量的储存，太阳能热量在浅层地热层中储存作为一级能源储存，地层中地埋管(13)相邻的地层内储存的富余太阳能热量在秋、冬季节通过水循环管路输送至所述能源储存及热交换模块(3)中，通过加热水净化池(16)中的水形成二级能源储存，所述水净化池中的水通过循环泵(11)和三通合流阀(5)利用给水管路输入至所述的太阳能取热模块(1)中作为供水来源。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，所述的热空气利用空间(4)为居民生活房屋、商业办公房屋以及大型公共建筑空间。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，所述空气源热泵模块(20)与冷热空气利用空间(4)通过水循环管连接，该水循环管为传输热水的两根水循环管路。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，所述空气源热泵模块(20)与冷热空气利用空间(4)通过循环管连接，该循环管为传输热空气的单根空气管路。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，所述的冷热空气利用空间(4)为利用热量来烘干衣物或农副产品的烘干房间。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，在所述能源储存及热交换模块(3)上与送风管道连接的空气出口位置处设有气液分离装置，该气液分离装置上分离的水分回流至所述能源储存及热交换模块(3)的水净化池(16)中。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能、空气能和地热能源的跨季节能源利用系统，其特征在于，所述能源储存及热交换模块(3)中携带热量的湿热空气输送到所述的空气源热泵模块(20)中的蒸发器处，被吸收热量冷凝下的水通过管路回流至所述能源储存及热交换模块(3)中。

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