专利名称：季节性土壤储放热的工厂化养鳖场太阳能-热泵供热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热利用技术、热泵技术和季节性土壤储放热技术，特别涉及一
种用在工厂化养鳖场的季节性土壤储放热太阳能-热泵供热系统。
背景技术：
根据鳖的生长特性，我国大部分地区养鳖温室全年加温时间长达9-10个月，这必 然消耗大量的能源。为了节能减排，中国专利CN200810061011. 5中提供一种用在工厂化养 鳖场的太阳能-水源热泵联合供热系统，该系统以太阳能为主要热源，在太阳能照射量不 足的季节利用部分废水池能量作为补充，具有不影响环境生态，良好的节能减排效果，能源 成本低，自动化程度高等优点。但也存在某些不足，例如在高温的夏天，养鳖场无需加热，而 太阳能集热器组产生的大量高温热水无法利用，使太阳能集热器组内的水温越升越高，并 且产生大量的蒸汽，如果长期如此，既浪费了收集到的能量，又影响设备的使用年限。
发明内容
本发明的目的是提供一种能将夏天太阳能集热器收集多余热量储存起来，在冬 天太阳能不足时为供热系统提供热量。本发明采用的方案是在中国专利CN200810061011.5 工厂化养鳖场用太阳能_水源热泵联合供热系统中增加土壤储放热系统，利用土壤蓄热能 力强的特点，实现季节性调节，将夏天太阳能集热器收集的热量储存，在冬天太阳能不足时 为养鳖场温室供热系统提供热量，达到更好的节能效果。 —种季节性土壤储放热的工厂化养鳖场太阳能_热泵供热系统包括空气加热系 统，季节性土壤储热运行系统，养殖水加热系统，季节性土壤放热运行系统，其特征在于
空气加热系统包括太阳能集热器组1 ，储热水箱2，第一水源热泵3，空气加热器4， 土壤储放热器10，电磁阀，水泵，控制系统和连接管道，其中太阳能集热器组1的输出端通 过第一集热循环管Jl与储热水箱2第一进水口 2a相连，储热水箱2第一出水口 2d通过第 二集热循环管J2、第五电磁阀D5、第一水泵Bl与太阳能集热器组1的输入端相连；储热水 箱2第二出水口 2e依次通过第三循环管K3，第四循环管K4连接养殖温室5中的空气加热 器4的输入端，空气加热器4的输出端依次通过第一循环管Kl、第二循环管K2连接储热水 箱2的第二进水口 2b，第三循环管K3上设有第二水泵B2，第三循环管K3与第四循环管K4 之间设置第一电磁阀D1，第一循环管K1与第二循环管K2之间设置第二电磁阀D2 ;空气加 热系统还包括第一水源热泵3，当储热水箱中热水温度低于4(TC时，启动第一水源热泵3， 关闭第一电磁阀D1和第二电磁阀D2 ;第三循环管K3连接第一水源热泵3的低温水入口 3a， 第二循环管K2连接第一水源热泵3的低温水出口 3d，第一循环管Kl连接第一水源热泵3 的高温水入口 3c，第四循环管K4连接第一水源热泵3的高温水出口 3b，高温水出口 3b处 设置有第三水泵B3 ; 季节性土壤夏季储热运行系统包括太阳能集热器组1， 土壤储放热器10，水泵，当 夏季太阳能集热器组1中热水温度高于40°C时，关闭第七电磁阀D7，打开第六电磁阀D6，太阳能集热器组1的输出端通过第三集热循环管J3与土壤储放热器10的输入端相连，土壤 储放热器10的输出端经过第四集热循环管J4、第一水泵Bl与太阳能集热器组1的输入端 相连； 养殖水加热系统包括第四水泵B4，余热热交换器9，第三电磁阀D3，养殖水换热器 6，第四电磁阀D4，养殖水准备池7和养殖池8，其中养殖水换热器6置于储热水箱2中，养 殖水经过第四水泵B4经过余热热交换器9进入养殖水第一管道hl，养殖水第一管道hl接 养殖水换热器6的输入端，养殖水换热器6的输出端连接养殖水准备池7第一进水口 7a， 养殖水第二管道h2接养殖水准备池7第二进水口 7b，养殖水准备池7的出水口连接养殖 池8，养殖水第一管道hl上设置第三电磁阀D3，养殖水第二管道h2上设置第四电磁阀D4， 养殖水准备池7与养殖池8连通；从养殖池8排出的废水经过余热热交换器9流入废水池 12 ; 季节性土壤冬季放热系统包括第二水源热泵11和土壤储放热器10，当冬季储热 水箱2中热水温度低于35t:时，启动第二水源热泵11，储热水箱2的第三出水口 2f连接第 二水源热泵11的高温水入口 lla，储热水箱2的第三进水口 2c连接第二水源热泵11的高 温水出口 llb，第二水源热泵11的低温水出口 llc和低温水入口 lld分别连接土壤储放热 器10的两端；第二水源热泵11与储热水箱2的连接管道上设置第五水泵B5，第二水源热 泵11与土壤储放热器10的连接管道上设置第六水泵B6。季节性土壤储放热运行系统中的 土壤储放热器10采用水平设置的土壤热交换器，或者垂直设置的土壤热交换器。
整个系统的运行由常用的控制器控制，自动运行。 本发明的优点是提供一种能将夏天太阳能集热器收集的热量储存，在冬天太阳 能不足时为养鳖场温室供热系统提供能量。
图i为季节性土壤储放热的工厂化养鳖场太阳能-热泵供热系统结构示意图
具体实施例方式实施例1 : 如图1所示，甲鱼养殖温室5结构为长38. 5米，宽11. 4米，围墙高0. 6米，中心 高2米，室内还建有20个甲鱼养殖池15，每个甲鱼养殖池长3. 7米，宽5米，高0. 6米，水位 高0.45米。甲鱼养殖池连接养殖水加热系统，甲鱼养殖温室内设置空气加热器连接空气加 热系统，甲鱼养殖温室地下设置水平土壤热交换器。 空气供热系统包括太阳能集热器组1，储热水箱2，第一水源热泵3，空气加热器4， 电磁阀，水泵，控制系统和连接管道，太阳能集热器组1安装面积为100平方米，储热水箱2 容积为7000升；太阳能集热器组1的输出端通过第一集热循环管Jl与储热水箱2第一进 水口 2a相连，储热水箱2第一出水口 2d通过第二集热循环管J2、第五电磁阀D5、第一水泵 Bl与太阳能集热器组1的输入端相连；储热水箱2第二出水口 2e依次通过第三循环管K3， 第四循环管K4连接空气加热器4的输入端，空气加热器4的输出端依次通过第一循环管 Kl、第二循环管K2连接储热水箱2的第二进水口 2b，第三循环管K3上设有第二水泵B2，第 三循环管K3与第四循环管K4之间设置第一电磁阀Dl，第一循环管Kl与第二循环管K2之间设置第二电磁阀D2 ; 当储热水箱上部的热水温度可满足甲鱼养殖温室5内空气的加热要求时，即储热 水箱上部的热水温度高于4(TC时，储热水箱内的热水由储热水箱第二出水口 2e依次通过 第三循环管K3，第一电磁阀Dl，第四循环管K4进入空气加热器4，空气加热器4通过热对流 和热辐射提高温室内的空气温度。空气加热器4内的水再依次通过第一循环管K1、第二电 磁阀D2、第二循环管K2流回到储热水箱2。 空气加热系统还包括第一水源热泵3，第一水源热泵3的功率为1千瓦；当储热水 箱中热水温度不能满足甲鱼养殖温室的加热要求时，即储热水箱上部的热水温度低于40°C 时，启动第一水源热泵3，由第一水源热泵3为温室内的空气加热器提供热量，此时第一电 磁阀和第二电磁阀关闭，储热水箱2中的水由第二水泵B2提供动力，通过第三循环管K3进 入第一水源热泵3的低温水入口 3a，再从第一水源热泵3的低温水出口 3d出来，经过第二 循环管K2输送回储热水箱2，这样构成一个循环，此循环为第一水源热泵3提供低温热源。
空气加热器4中的水通过第一循环管K1，经第一水源热泵3的高温水入口 3c进入 第一水源热泵3内进行升温，第三水泵B3将第一水源热泵3中的热水从第一水源热泵3高 温水出口 3b抽出，经第四循环管K4送入空气加热器4为甲鱼养殖温室加温。
养殖水加热系统包括第四水泵B4、余热热交换器9、第三电磁阀D3、养殖水换热器 6、第四电磁阀D4、养殖水准备池7和养殖池8。养殖水准备池7的容积为10立方米，养殖 水换热器6为带翅片排管式换热器；养殖水换热器6置于储热水箱2中，养殖水第一管道 hl连接养殖水换热器6的输入端，养殖水换热器6的输出端接连养殖水准备池7第一进水 口 7a，养殖水第二管道h2接养殖水准备池7第一进水口 7b，养殖水准备池7的出水口连接 养殖池8，养殖水第一管道hl上设置第三电磁阀D3，养殖水第二管道h2上设置第四电磁阀 D4。 养殖水加热系统还包括第二水源热泵ll，土壤储放热器IO，余热热交换器9，第二 水源热泵ll的功率为4千瓦。在储热水箱中热水温度低于35t:时，则启动第二水源热泵11 和季节性土壤冬季放热系统，利用土壤储存的热量作为第二水源热泵11的低温热源，提高 热泵制热系数；储热水箱的第三出水口 2f连接第二水源热泵11的高温水入口 lla，储热水 箱的第三进水口 2c连接第二水源热泵的高温水出口 llb，第二水源热泵的低温水出口 lld 和低温水入口 11c分别连接土壤储放热器10的两端；第二水源热泵与储热水箱的连接管道 上设置第五水泵B5，第二水源热泵与土壤储放热器的连接管道上设置第六水泵B6。
废水池前设置一个余热热交换器9，养殖水供水管道先连接余热热交换器9后，再 由养殖水第一管道hl和养殖水第二管道h2分别连接养殖水准备池7。
排放养殖废水的同时启动第四水泵B4制备养殖水，养殖水先通过余热热交换器 9，吸收余热，再通过养殖水第一管道hl进入安装在储热水箱中下部的养殖水换热器6进行 增温，然后进入养殖水准备池7。如果排入养殖水准备池7的养殖热水温度过高，即养殖水 准备池7的养殖热水温度高于33C，则开启设置在养殖水第二管道h2上的第四电磁阀D4， 通入部分冷养殖水，保证养殖水准备池7的养殖热水温度在31°C _331:范围内。如果通过
养殖水换热器e的养殖热水温度过低，即低于3rc，则启动第二水源热泵11向储热水箱供热。 在炎热的夏天，当太阳能集热器组1中热水温度高于4(TC的情况下，季节性土壤储热运行系统开启；关闭第七电磁阀D7，打开第六电磁阀D6，太阳能集热器组1的输出端通 过第三集热循环管J3与土壤储放热器10的输入端相连，土壤储放热器10的输出端经过第 四集热循环管J4、第一水泵Bl与太阳能集热器组1的输入端相连；使太阳能集热器组1收 集的热量储存到土壤中。
权利要求
一种季节性土壤储放热的工厂化养鳖场太阳能-热泵供热系统，包括空气加热系统，土壤储热系统，养殖水加热系统，土壤放热系统，其特征在于空气加热系统包括太阳能集热器组(1)，储热水箱(2)，第一水源热泵(3)，空气加热器(4)，其中太阳能集热器组(1)的输出端通过第一集热循环管(J1)与储热水箱(2)第一进水口(2a)相连，储热水箱(2)第一出水口(2d)通过第二集热循环管(J2)、第五电磁阀(D5)、第一水泵(B1)与太阳能集热器组(1)的输入端相连；储热水箱(2)第二出水口(2e)依次通过第三循环管(K3)，第四循环管(K4)连接养殖温室(5)中的空气加热器(4)的输入端，空气加热器(4)的输出端依次通过第一循环管(K1)、第二循环管(K2)连接储热水箱(2)的第二进水口(2b)，第三循环管(K3)上设有第二水泵(B2)，第三循环管(K3)与第四循环管(K4)之间设置第一电磁阀(D1)，第一循环管(K1)与第二循环管(K2)之间设置第二电磁阀(D2)；当储热水箱中热水温度低于40℃时，启动第一水源热泵(3)，关闭第一电磁阀(D1)和第二电磁阀(D2)；第三循环管(K3)连接第一水源热泵(3)的低温水入口(3a)，第二循环管(K2)连接第一水源热泵(3)的低温水出口(3d)，第一循环管(K1)连接第一水源热泵(3)的高温水入口(3c)，第四循环管(K4)连接第一水源热泵(3)的高温水出口(3b)，高温水出口(3b)处设置有第三水泵(B3)；土壤储热系统包括太阳能集热器组(1)，土壤储放热器(10)，当夏季太阳能集热器组中热水温度高于40℃时，关闭第七电磁阀(D7)，打开第六电磁阀(D6)，太阳能集热器组(1)的输出端通过第三集热循环管(J3)与土壤储放热器(10)的输入端相连，土壤储放热器(10)的输出端经过第四集热循环管(J4)、第一水泵(B1)与太阳能集热器组(1)的输入端相连；养殖水加热系统包括第四水泵(B4)，余热热交换器(9)，第三电磁阀(D3)，养殖水换热器(6)，第四电磁阀(D4)，养殖水准备池(7)和养殖池(8)，其中养殖水换热器(6)置于储热水箱(2)中，养殖水经过第四水泵(B4)经过余热热交换器(9)进入养殖水第一管道(h1)，养殖水第一管道(h1)接养殖水换热器(6)的输入端，养殖水换热器(6)的输出端连接养殖水准备池(7)第一进水口(7a)，养殖水第二管道(h2)接养殖水准备池(7)第二进水口(7b)，养殖水准备池(7)的出水口连接养殖池(8)，养殖水第一管道(h1)上设置第三电磁阀(D3)，养殖水第二管道(h2)上设置第四电磁阀(D4)，养殖水准备池(7)与养殖池(8)连通；从养殖池(8)排出的废水经过余热热交换器(9)流入废水池(12)；土壤放热系统包括第二水源热泵(11)和土壤储放热器(10)，当冬季储热水箱中热水温度低于35℃时，启动第二水源热泵(11)，储热水箱(2)的第三出水口(2f)连接第二水源热泵(11)的高温水入口(11a)，储热水箱(2)的第三进水口(2c)连接第二水源热泵(11)的高温水出口(11b)，第二水源热泵(11)的低温水出口(11c)和低温水入口(11d)分别连接土壤储放热器(10)的两端；第二水源热泵(11)与储热水箱(2)的连接管道上设置第五水泵(B5)，第二水源热泵(11)与土壤储放热器(10)的连接管道上设置第六水泵(B6)。
2. 根据权利要求1所述的季节性土壤储放热的工厂化养鳖场太阳能_热泵供热系统， 其特征在于土壤储放热器(10)采用水平设置的热交换器，或者垂直设置的热交换器。
全文摘要
一种季节性土壤储放热的工厂化养鳖场太阳能-热泵供热系统，由空气加热系统、土壤储热系统、养殖水加热系统、土壤放热系统构成，其特征在于本发明是在中国专利ZL 200810061011.5“工厂化养鳖场用太阳能-水源热泵联合供热系统”的基础上，增加土壤储放热系统，利用土壤蓄热能力强的特点，实现养鳖场温度季节性调节。同现有技术比较，本发明的优点是能将夏天太阳能集热器收集的热量储存，在冬天太阳能不足时为养鳖场温室供热系统提供热量。
文档编号F24H6/00GK101737950SQ20101003955
公开日2010年6月16日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者傅莉霞, 张建高, 郑荣进 申请人:浙江大学