具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统的制作方法

1.本发明涉及跨季节供热技术领域，具体而言，涉及一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统。


背景技术：

2.太阳能供热是一种利用太阳能集热器收集太阳辐射并转化为热能供热的技术。太阳能供热系统，就是用太阳能集热器收集太阳辐射并转化成热能，以液体作为传热介质，以水作为储热介质，热量经由散热部件送至室内进行供暖，太阳能采热一般由太阳能集热器、储热水箱、连接管路、辅助热源、散热部件及控制系统组成。
3.然而传统太阳能跨季节供暖系统蓄热水池中，存在着大量的且无法直接利用的低温热水，此部分低温热水无法给用户作为供暖水使用，造成了大量能源的浪费。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明提供了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统。
6.本发明提供了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，包括：
7.太阳能集热系统；
8.跨季节蓄热水箱，与所述太阳能集热系统连接，其中，所述跨季节蓄热水箱具有第一优先级供热管路，所述第一优先级供热管路用于将满足设定温度的水直接供给用户；
9.水源热泵系统，与所述跨季节蓄热水箱通过第一连通管路连通，所述水源热泵系统具有低品位端以及高品位端，所述高品位端进口连接供暖循环管路，出口连通供暖管路，其中，所述跨季节蓄热水箱与水源热泵系统联合运行后形成第二优先级供热管路，所述第二优先级供热管路用于抽取跨季节蓄热水箱内的低温水至水源热泵系统内，并在水源热泵系统内完成低温水和供暖循环水的换热后，将供暖循环水加热至设定温度后供给用户；
10.其中，所述水源热泵系统通过第二连通管路与地下水系统连通，所述水源热泵系统与地下水系统联合运行后形成第三优先级供热管路，所述第三优先级供热管路用于抽取地下水至水源热泵系统内，并在水源热泵系统内完成地下水和供暖循环水的换热后，将供暖循环水加热至设定温度后供给用户。
11.本发明提出的具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，包括太阳能集热系统、跨季节蓄热水箱、水源热泵系统、地下水系统。其中，太阳能集热系统用于直接对跨季节蓄热水箱内的水进行加热，使其满足设定温度。此外，在此基础上，增加了第一优先级供热管路，第一优先级供热管路能够将热水直接供给用户，满足用户采暖需求。水源热泵系统具有低品位端和高品位端。低品位端的进水口与跨季节蓄热水箱、地下水系统连接，以用于地位水和地下水进入水水源热泵系统，高品位端的进口则与供暖循环管路连通，
用于供暖循环水的进入，其出口则流出高品位的水(供暖用水)。由此，跨季节蓄热水箱与水源热泵系统联合运行后形成第二优先级供热管路，即当太阳能集热系统无法满足加热需求后，通过第一连通管路将跨季节蓄热水箱内的低温水输送至水源热泵系统内，随后水源热泵系统汲取低温水的热量供给供暖循环水换热，并将供暖循环水加热至设定温度后(经水源热泵系统提升品位后)供给用户，以保证用户需求，上述过程为第二优先级供热管路的供热过程。此过程能梯级利用太阳能跨季节蓄热水池中的热能，将传统太阳能跨季节供暖系统蓄热水池中无法直接利用的低温热水加以利用；并且根据水源热泵的性能曲线，低品位端的水温越高中低温水源热泵的能效比越高，因此利用“太阳能跨季节供暖系统蓄热水池中无法直接利用的低温热水”作为“中低温水源热泵”的低品位端将大大降低“中低温水源热泵”的运行能耗。当跨季节水池热能耗尽后，即第一优先级供热管路和第二优先级供热管路无法满足供暖需求时，第三优先级供热管路则直接抽取地下水至水源热泵系统内，随后水源热泵系统汲取地下水的热量供给供暖循环水换热，并使供暖循环水加热至设定温度(经水源热泵系统提升品位)供给用户，以满足用户需求。
12.根据本发明上述技术方案的具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，还可以具有以下附加技术特征：
13.在上述技术方案中，所述第一优先级供热管路无法满足将设定温度的水直接供给用户时，由第二优先级供热管路执行供热；当所述第二优先级供热管路无法满足将设定温度的水供给用户时，由第三优先级供热管路执行供热。
14.在本技术方案中，对第一优先级供热管路、第二优先级供热管路和第三优先级供热管路的顺序进行了限定，即只有当上一个优先级供热管路无法满足供热需求时，有且只有下一个优先级供热管路进行供热，以此确保整个供热系统的秩序性，进一步地保证供热的效率以及质量。
15.在上述技术方案中，所述设定温度为55摄氏度。
16.在本技术方案中，设定温度为55摄氏度，确保供热的质量。
17.在上述技术方案中，所述低温水的温度低于55摄氏度但高于20摄氏度。
18.在本技术方案中，只有满足温度低于55摄氏度但高于20摄氏度后，低温水才能够被第二优先级供热管路抽取并加热后供给用户。当跨季节蓄热水箱内水的温度低于20摄氏度时，第三优先级供热管路启动。
19.在上述技术方案中，所述太阳能集热系统为太阳能集热板及其附属管路，所述太阳能集热板用于给跨季节蓄热水箱内的水加热。
20.在本技术方案中，太阳能集热系统由太阳能集热板及其附属管路构成，并根据供热量确定集热面积。
21.在上述技术方案中，所述水源热泵系统为水源热泵或地源热泵，所述水源热泵或地源热泵用于提取低品位热(跨季节蓄热水箱的中温水、地下水或土壤热)。
22.在本技术方案中，水源热泵系统由水源热泵或地源热泵构成。本系统能够很好的利用其性能曲线，即低品位端的水温越高中低温水源热泵的能效比越高。
23.在上述技术方案中，所述地下水系统至少包括有取水井，所述取水井连通地下水。
24.在本技术方案中，地下水系统至少包括有取水井，取水井用于提取地下热能。
25.在上述技术方案中，还包括：
26.回灌井，连通所述水源热泵系统。
27.在本技术方案中，回灌井用于将地下水系统中提取热量后的水注入地下，以对地下水进行保护。
28.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
30.图1是本发明的具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统的连接示意图。
31.其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
32.1、太阳能集热系统；2、跨季节蓄热水箱；3、第一优先级供热管路；4、水源热泵系统；5、第一连通管路；6、地下水系统；7、第二连通管路；8、回灌井。
具体实施方式
33.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.下面参照图1来描述根据本发明一些实施例提供的具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统。
36.本技术的一些实施例提供了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统。
37.如图1所示，本发明第一个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，太阳能集热系统1；
38.跨季节蓄热水箱2，与所述太阳能集热系统1连接，其中，所述跨季节蓄热水箱2具有第一优先级供热管路3，所述第一优先级供热管路3用于将满足设定温度的水直接供给用户；
39.水源热泵系统4，与所述跨季节蓄热水箱2通过第一连通管路5连通，所述水源热泵系统4具有低品位端以及高品位端，所述高品位端进口连接供暖循环管路，出口连通供暖管路，其中，所述跨季节蓄热水箱2与水源热泵系统4联合运行后形成第二优先级供热管路，所述第二优先级供热管路用于抽取跨季节蓄热水箱2内的低温水至水源热泵系统4内，并在水源热泵系统4内完成低温水和供暖循环水的换热后，将供暖循环水加热至设定温度后供给用户；
40.其中，所述水源热泵系统4通过第二连通管路7与地下水系统6连通，所述水源热泵系统4与地下水系统6联合运行后形成第三优先级供热管路，所述第三优先级供热管路用于
抽取地下水至水源热泵系统4内，并在水源热泵系统4内完成地下水和供暖循环水的换热后，将供暖循环水加热至设定温度后供给用户。
41.本发明提出的具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，包括太阳能集热系统1、跨季节蓄热水箱2、水源热泵系统4、地下水系统6。其中，太阳能集热系统1用于直接对跨季节蓄热水箱2内的水进行加热，使其满足设定温度。此外，在此基础上，增加了第一优先级供热管路3，第一优先级供热管路3能够将热水直接供给用户，满足用户采暖需求。水源热泵系统4具有低品位端和高品位端。低品位端的进水口与跨季节蓄热水箱2、地下水系统6连接，以用于地位水和地下水进入水水源热泵系统4，高品位端的进口则与供暖循环管路连通，用于供暖循环水的进入，其出口则流出高品位的水(供暖用水)。由此，跨季节蓄热水箱2与水源热泵系统4联合运行后形成第二优先级供热管路，即当太阳能集热系统1无法满足加热需求后，通过第一连通管路5将跨季节蓄热水箱2内的低温水输送至水源热泵系统4内，随后水源热泵系统4汲取低温水的热量供给供暖循环水换热，并将供暖循环水加热至设定温度后(经水源热泵系统4提升品位后)供给用户，以保证用户需求，上述过程为第二优先级供热管路的供热过程。此过程能梯级利用太阳能跨季节蓄热水池中的热能，将传统太阳能跨季节供暖系统蓄热水池中无法直接利用的低温热水加以利用；并且根据水源热泵的性能曲线，低品位端的水温越高中低温水源热泵的能效比越高，因此利用“太阳能跨季节供暖系统蓄热水池中无法直接利用的低温热水”作为“中低温水源热泵”的低品位端将大大降低“中低温水源热泵”的运行能耗。当跨季节水池热能耗尽后，即第一优先级供热管路3和第二优先级供热管路无法满足供暖需求时，第三优先级供热管路则直接抽取地下水至水源热泵系统4内，随后水源热泵系统4汲取地下水的热量供给供暖循环水换热，并使供暖循环水加热至设定温度(经水源热泵系统4提升品位)供给用户，以满足用户需求。
42.本发明第二个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，且在第一个实施例的基础上，所述第一优先级供热管路3无法满足将设定温度的水直接供给用户时，由第二优先级供热管路执行供热；当所述第二优先级供热管路无法满足将设定温度的水供给用户时，由第三优先级供热管路执行供热。
43.在本实施例中，对第一优先级供热管路3、第二优先级供热管路和第三优先级供热管路的顺序进行了限定，即只有当上一个优先级供热管路无法满足供热需求时，有且只有下一个优先级供热管路进行供热，以此确保整个供热系统的秩序性，进一步地保证供热的效率以及质量。
44.本发明第三个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，且在上述任一实施例的基础上，所述设定温度为55摄氏度。
45.在本实施例中，设定温度为55摄氏度，确保供热的质量。
46.本发明第四个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，且在上述任一实施例的基础上，所述低温水的温度低于55摄氏度但高于20摄氏度。
47.在本实施例中，只有满足温度低于55摄氏度但高于20摄氏度后，低温水才能够被第二优先级供热管路抽取并加热后供给用户。当跨季节蓄热水箱2内水的温度低于20摄氏度时，第三优先级供热管路启动。
48.本发明第五个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦
合供暖系统，且在上述任一实施例的基础上，所述太阳能集热系统1为太阳能集热板及其附属管路，所述太阳能集热板用于给跨季节蓄热水箱2内的水加热。
49.在本实施例中，太阳能集热系统1由太阳能集热板及其附属管路构成，并根据供热量确定集热面积。
50.本发明第六个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，且在上述任一实施例的基础上，所述水源热泵系统4为水源热泵或地源热泵，所述水源热泵或地源热泵用于提取低品位热(跨季节蓄热水箱2的中温水、地下水或土壤热)。
51.在本实施例中，水源热泵系统4由水源热泵或地源热泵构成。本系统能够很好的利用其性能曲线，即低品位端的水温越高中低温水源热泵的能效比越高。
52.本发明第七个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，且在上述任一实施例的基础上，所述地下水系统6至少包括有取水井，所述取水井连通地下水。
53.在本实施例中，地下水系统6至少包括有取水井，取水井用于提取地下热能。
54.本发明第八个实施例提出了一种具有三级供热管路的太阳能蓄热与水源热泵耦合供暖系统，且在上述任一实施例的基础上，还包括：
55.回灌井8，连通所述水源热泵系统4。
56.在本实施例中，回灌井8用于将地下水系统6中提取热量后的水注入地下，以对地下水进行保护。
57.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
58.凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。