基于太阳能热利用的三重复合地源热泵系统的制作方法

本实用新型技术涉及一种太阳能热利用系统，属于地源热泵中央空调与生活热水工程技术领域。

背景技术：
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近年来北方地区雾霾越来越严重，如何利用可再生能源解决居民采暖及生活热水需求是学者们关注的焦点，地埋管地源热泵中央空调系统是利用可再生能源的一种形式，在北方地区，只靠地源热泵系统满足住宅夏季供冷、冬季供暖的要求受到技术上的限制，因为冬季系统从土壤取热多于夏季向土壤的放热，长期运行使土壤温度降低，导致热泵系统能效比下降。因此可考虑利用夏季富余的太阳能资源进行土壤季节性蓄热，维持土壤温度的恒定。在住宅建筑中，夏季太阳能的热利用往往仅限于加热生活热水，由于生活热水只是部分时间段使用且使用量不大，被利用的太阳能仅占太阳辐射热的10％～20％，因此除去加热生活热水后，太阳能资源仍富余充足。现有技术中，利用太阳能加热生活热水或者利用太阳能进行季节性蓄热已经实现，如何将太阳能生活热水系统与太阳能地埋管蓄热系统结合，是提高太阳能热利用率的关键技术。基于太阳能热利用的三重复合地源热泵系统可实现三种功能，第一，通过地源热泵机组提供空调冷热水；第二，通过太阳能热水器提供生活热水；第三，太阳能加热生活热水之后富余的热量可以利用土壤进行季节性蓄热，解决北方住宅利用地埋管地源热泵中央空调系统时建筑物冷热负荷不平衡问题，大大提高太阳能利用率。

技术实现要素：
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为了提高太阳能的热利用率，充分利用夏季富裕的太阳能资源，本实用新型提供基于太阳能热利用的三重复合地源热泵系统，该复合系统不仅可以提供空调冷热水、生活热水，还可以将加热生活热水之后富余的太阳能资源通过土壤进行季节性蓄热，减少地源热泵系统冷热不平衡对土壤温度的影响。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型技术利用容积式太阳能集热器将太阳辐射热量储存在生活热水内部，多组并联的容积式太阳能集热器上端与自来水补水装置通过管路相通连接，下端与用户洗浴喷头通过管路相通连接。集热器内部嵌套一组换热器与地埋管供回水通过管路相通连接，容积式太阳能集热器内的水与换热器内的水相互不掺混。集热器内增加辅助电加热装置以满足太阳能资源不足时生活热水的需求。地源热泵机组一端与地埋管通过管路相通连接，另一端与末端空调设备通过管路相通连接。

本实用新型的有益效果是，可以在保证生活热水需求的同时，将富余的太阳能资源通过土壤进行季节性蓄热，解决地源热泵空调系统在北方住宅建筑应用中冷热负荷不平衡问题。大大提高太阳能热利用率。

附图说明：

图1是本实用新型的系统示意图；

图2是本实用新型提供生活热水时系统示意图；

图3是本实用新型进行季节性蓄热系统示意图；

图4是本实用新型提供空调冷热水时系统示意图；

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的具体实施作进一步的描述：

在图1中，系统包括地源热泵机组(1)，地源侧循环水泵(2)，太阳能蓄热水泵(3)，容积式太阳能集热器(4)，系统定压膨胀水箱(5)，辅助电加热装置(6)，阀门(7)，空调末端设备(8)，用户侧循环水泵(9)，地埋管换热器(10)，温度传感器(11)，换热器(12)，浮球阀(13)。

系统定压膨胀水箱(5)与容积式太阳能集热器(4)通过管路相通连接，地埋管换热器(10)的供回水管通过管路相通与换热器(12)供回水管和地源热泵机组(1)的供回水管分别连接。系统定压膨胀水箱(5)在运行过程中不仅可以保证多组并联的容积式太阳能集热器(4)的充水高度，避免集热器干烧爆管，还可以容纳水温升高引起的膨胀水容量；容积式太阳能集热器(4)可以储存一定量的生活热水，满足用户的需求，其内部嵌套一组换热器(12)用于保证地埋管侧循环水与生活热水只进行热交换而相互不掺混，可将富余的太阳能热量通过地埋管进行季节性蓄热；辅助电加热装置(6)的设置是为了满足冬季太阳能资源不足时生活热水的需求；夏季空调末端设备(8)作为地源热泵机组(1)蒸发器吸热端，地埋管换热器(10)作为地源热泵机组(1)冷凝器放热端。冬季空调末端设备(8)作为地源热泵机组(1)冷凝器放热端，地埋管换热器(10)作为地源热泵机组(1)蒸发器吸热端。

在图2中，随着用户打开阀门(7)使用热水时，系统定压膨胀水箱(5)内水位液面会不断下降，当水位液面低于最低设计水位时，系统定压膨胀水箱(5)内的浮球阀(13)打开向水箱内充水，当水位液面超过最高设计水位时，浮球阀(13)关闭，停止充水。当冬季太阳能辐射强度不足已满足生活热水水温时，使用辅助电加热装置(6)进行热量补充。

在图3中，由于生活热水的使用只在部分时间段内，生活热水被太阳能连续加热而无法连续利用造成太阳能热利用率低。为了将加热生活热水之后富余的太阳能热量进行地埋管蓄热，容积式太阳能集热器(4)内安装温度传感器(11)控制水泵的启停，当容积式太阳能集热器(4)内的水温高于设计温度t₂℃时，太阳能蓄热水泵(3)开启进行地埋管土壤蓄热，随着蓄热的进行，热量不断的排往地下，容积式太阳能集热器(4)内的水温不断下降，为了保证生活热水所需设计温度t₁℃，当容积式太阳能集热器(4)内的水温低于t₁℃时，太阳能蓄热水泵(3)关闭，此时只进行生活热水的加热，不进行地埋管蓄热。

在图4中，开启地源侧循环水泵(2)与用户侧循环水泵(9)，夏季地源热泵机组(1)可以为空调末端设备(8)提供冷水，冬季地源热泵机组(1)可以为空调末端设备(8)提供热水，满足室内热舒适环境要求。