浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统。包括太阳能集热器、储热式换热器、地埋管、地源热泵和空调装置，太阳能集热器通过热媒水循环管路连接至储热式换热器内部的蛇形盘管，在热媒水循环管路上设有太阳能热媒水循环泵，地埋管通过地源水循环管路连接至地源热泵，在地源水循环管路上设有地源水循环泵；储热式换热器与地源热泵两者的进水口和出水口分别汇聚并通过空调循环水管路连接至空调装置内的盘管，在储热式换热器与地源热泵两者进水口的汇聚点与空调装置盘管的出水口之间的空调循环水管路上或者在储热式换热器与地源热泵两者出水口的汇聚点与空调装置盘管的入水口之间的空调循环水管路上设有空调水循环泵。
【专利说明】浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于供热制冷系统【技术领域】，尤其涉及一种浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统。
【背景技术】
[0002]地源热泵技术是可再生能源应用的主要应用方向之一，即利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，但地源热泵系统存在土壤温度场的恢复问题，即随着地源热泵系统连续长期的运行，会从地下过多的取热或过多的散热，造成地下温度场的波动，降低机组的COP值，增加系统的能耗。
[0003]太阳能是永不枯竭的清洁能源，量大、资源丰富、绿色环保，也是可再生能源应用的主要应用方向之一。太阳能的利用由光能转化成热能及热能传递、储存、释放四个过程组成，光能转化成热能的过程是指太阳能照射到集热器后，通过光的反射作用将光线汇聚到一条直线上，即汇集到集热管使集热管升温至90°C以上，实现连续供热是太阳能供热系统的技术关键，也是当前应用的主要技术障碍。由于太阳能随着时间的变化，照度随之变化，且阴天、雨雪天及夜间太阳能几乎无法利用，当太阳能不足以加热循环系统中的水时，房间内就无法进行采暖。
[0004]常规的太阳能采暖系统是利用现有市场上的两种集热器(真空管式集热器和平板式集热器)，由于以上两种集热器没有利用聚焦原理，若想使管内液体升温需要很长时间，并且大量的热随着集热器表面散发到室外冷空气中，太阳能光热转化效果大幅降低，同时，换热后的热水直接进入房间内常规的散热器进行采暖，当阳光最充足时，房间内散热器温度最高，但是，这时房间内所需要的热量在全天处于最低值，出现房间过热状态，在夜间，太阳能无法使用，散热器也无法升温，导致室内温度降低，无法实现采暖功能，阴天或多云天气时，由于太阳光强度不足，常规集热器使循环水温度升高至40°C左右，该水温进入散热器也无法使房间达到采暖的效果。
实用新型内容
[0005]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种综合利用地源热泵系统和太阳能集热储热供热系统优点的浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统，解决现有单一地源热泵系统供热制冷负荷不平衡以及造成的土壤温度场的恢复问题，同时解决现有常规太阳能集热储热供热系统在阴天、雨雪天气及夜间无法采暖的问题。
[0006]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统包括太阳能集热器、储热式换热器、地埋管、地源热泵和空调装置，太阳能集热器通过热媒水循环管路连接至储热式换热器内部的蛇形盘管，在热媒水循环管路上设有太阳能热媒水循环泵，地埋管通过地源水循环管路连接至地源热泵，在地源水循环管路上设有地源水循环泵；储热式换热器与地源热泵两者的进水口和出水口分别汇聚并通过空调循环水管路连接至空调装置内的盘管，在储热式换热器与地源热泵两者进水口的汇聚点与空调装置盘管的出水口之间的空调循环水管路上或者在储热式换热器与地源热泵两者出水口的汇聚点与空调装置盘管的入水口之间的空调循环水管路上设有空调水循环泵。
[0007]本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型提供了一种结构设计合理的浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统，通过将传统太阳能集热储热供热系统与地源热泵系统并联连接在空调装置的盘管上，充分实现了两个系统的优势互补。与现有技术相比，①本技术方案联合太阳能集热储热供热系统和地源热泵系统，太阳能集热储热供热系统为地源热泵系统补热，提高系统水升温速度，即在开机以前一段时间内，如果太阳能的水温高于系统水温，通过控制系统将太阳能集热储热供热系统里的水与系统水充分混合，以提高系统水温，以减少机组的提温时间；②维护地下温度场，热不平衡的问题是设计土壤源热泵系统过程中经常遇到的问题，本系统对于只要求采暖或吸热量大于放热量的地埋管工程，能较好的解决地下温度场的热平衡问题；③太阳能集热器可以使集热管内防冻液迅速升温，且温度可升高至90°C以上，并且将高温的热量通过热媒水循环系统传递到储热式换热器内部，利用储热式换热器内的水进行热量储存，利用白天日照充足时的富裕热量，使该系统在夜间及阴天、雨雪天气情况下保障正常供热。
[0008]优选地:所述太阳能集热器为真空管式集热器。
[0009]优选地:在热媒水循环管路上太阳能热媒水循环泵的入口侧、地源水循环管路上地源水循环泵的入口侧以及空调循环水管路上空调水循环泵的入口侧均设有蝶阀和过滤器，在热媒水循环管路上太阳能热媒水循环泵的出口侧、地源水循环管路上地源水循环泵的出口侧以及空调循环水管路上空调水循环泵的出口侧均设有蝶阀。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的结构示意图。
[0011]图中:1、太阳能集热器；2、集热管；3、集热器支座；4、热媒水循环管路；5、太阳能热媒水循环泵；6、储热式换热器；7、蛇形盘管；8、支座；9、地埋管；10、地源水循环管路；11、地源水循环泵；12、地源热泵；13、空调循环水管路；14、空调水循环泵；15、空调装置。
【具体实施方式】
[0012]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下:
[0013]请参见图1，本实用新型包括太阳能集热器1、储热式换热器6、地埋管9、地源热泵12和空调装置15。
[0014]其中，太阳能集热器I通过热媒水循环管路4连接至储热式换热器6内部的蛇形盘管7，在热媒水循环管路4上设有太阳能热媒水循环泵5 ;地埋管9通过地源水循环管路10连接至地源热泵12，在地源水循环管路10上设有地源水循环泵11。
[0015]储热式换热器6与地源热泵12两者的进水口和出水口分别汇聚并通过空调循环水管路13连接至空调装置15内的盘管，在储热式换热器6与地源热泵12两者进水口的汇聚点与空调装置15盘管的出水口之间的空调循环水管路13上或者在储热式换热器6与地源热泵12两者出水口的汇聚点与空调装置15盘管的入水口之间的空调循环水管路13上设有空调水循环泵14。
[0016]上述由太阳能集热器1、储热式换热器6、热媒水循环管路4和太阳能热媒水循环泵5构成的太阳能集热储热供热系统和由地埋管9、地源水循环管路10和地源水循环泵11构成的地源热泵系统构成并联结构。
[0017]本实施例中，太阳能集热器I为真空管式集热器，与其它如平板式集热器相比具有温升快、光热转化效率高的优点。结构上:太阳能集热器I包括集热罩，在集热罩的内壁设有反射膜，在集热罩的焦点上设有集热管。集热管为真空管形式，内部为无缝钢管，外部为玻璃管，两管之间为真空状态。为了跟踪太阳的角度使集热效果最大化，在集热罩与集热管的连接处设置轴承，集热罩可以转动以调整角度。
[0018]在热媒水循环管路4上太阳能热媒水循环泵5的入口侧、地源水循环管路10上地源水循环泵11的入口侧以及空调循环水管路13上空调水循环泵14的入口侧均设有蝶阀和过滤器，对管路的通断进行控制并对水质进行过滤。在热媒水循环管路4上太阳能热媒水循环泵5的出口侧、地源水循环管路10上地源水循环泵11的出口侧以及空调循环水管路13上空调水循环泵14的出口侧均设有蝶阀，对管路的通断进行控制。
[0019]实际搭建时，可以为本联合供热制冷系统设置控制器，将控制管路通断的蝶阀设置为带有电动执行器的电控阀门形式，将各蝶阀的电动执行器和太阳能热媒水循环泵5、地源水循环泵11以及空调水循环泵14连接至控制器，根据预设规则控制各蝶阀和泵的开启闭合，实现对供热制冷工况的控制。
[0020]工作原理:
[0021]地源热泵系统和太阳能联合供热制冷系统要从三个方面着手:一是充分利用太阳能的光热转换，采用聚焦真空管式太阳能集热器I使集热管内的水温迅速升高；二是对热量的存储，采用储热式换热器6将集热管内收集的热量储存至换热器壳体内的水中，使存水温度升高至90°C以上，还可以设置保温层提升保温效果；三是太阳能集热储热供热系统和地源热泵系统的联合运行，以较好地解决地下温度场的热平衡问题。
[0022]工作过程:
[0023]本联合供热制冷系统利用太阳能集热器I将太阳光聚焦到集热管上加热其内部的热媒水、进入与集热管连接的热媒水循环管路4，通过太阳能热媒水循环泵5的作用将热媒水输送至储热式换热器6内部的蛇形盘管7进行换热，储热式换热器6设置独立支座8。储存热量的水进入空调循环水管路13。地源热源水通过地埋管9与土壤进行换热，将土壤中的热量取出、进入与地埋管9连接的地源水循环管路10，通过地源水循环泵11的作用将热源水输送至地源热泵12内部进行换热，地源热泵12出来的空调水进入空调循环水管路13，与由储热式换热器6出来的热水一起输送至空调装置15的盘管中进行供热或制冷。
[0024]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统，其特征在于:包括太阳能集热器(I)、储热式换热器￠)、地埋管(9)、地源热泵(12)和空调装置(15)，太阳能集热器(I)通过热媒水循环管路(4)连接至储热式换热器￠)内部的蛇形盘管(7)，在热媒水循环管路(4)上设有太阳能热媒水循环泵(5)，地埋管(9)通过地源水循环管路(10)连接至地源热泵(12)，在地源水循环管路(10)上设有地源水循环泵(11);储热式换热器(6)与地源热泵(12)两者的进水口和出水口分别汇聚并通过空调循环水管路(13)连接至空调装置(15)内的盘管，在储热式换热器出)与地源热泵(12)两者进水口的汇聚点与空调装置(15)盘管的出水口之间的空调循环水管路(13)上或者在储热式换热器(6)与地源热泵(12)两者出水口的汇聚点与空调装置(15)盘管的入水口之间的空调循环水管路(13)上设有空调水循环泵(14)。
2.如权利要求1所述的浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统，其特征在于:所述太阳能集热器(I)为真空管式集热器。
3.如权利要求1所述的浅层土壤热能与太阳能联合供热制冷系统，其特征在于:在热媒水循环管路(4)上太阳能热媒水循环泵(5)的入口侧、地源水循环管路(10)上地源水循环泵(11)的入口侧以及空调循环水管路(13)上空调水循环泵(14)的入口侧均设有蝶阀和过滤器，在热媒水循环管路(4)上太阳能热媒水循环泵(5)的出口侧、地源水循环管路(10)上地源水循环泵(11)的出口侧以及空调循环水管路(13)上空调水循环泵(14)的出口侧均设有蝶阀。
【文档编号】F24F5/00GK204227598SQ201420548991
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】周娜 申请人:天津市盛光泽环保节能科技有限公司