本发明涉及地热能源技术领域，特别是涉及一种太阳能辅助地源热泵系统。
背景技术：
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，近年来在国内得到了日益广泛的应用。地源热泵系统工程的市场更加规范化，能更好的发挥其节能、环保效益。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。
太阳能技术也是可再生能源应用的主要应用方向之一。太阳能资源比较丰富，太阳能年辐射总量大，年日照时数长。太阳能是永不枯竭的清洁能源，量大，资源丰富，绿色环保。但太阳能也具有一些缺点，最主要的是太阳能具有间歇性和不可靠性。太阳能的辐照度受气候条件等各种因素的影响不能维持常量，例如如果遇上连续的阴雨天气太阳能的供应就会中断。此外，太阳能是一种辐射能，具有即时性，太阳能自身不易储存，必须即时转换成其它形式能量才能利用和储存。
目前的地源热泵系统虽然能夏季供冷和冬季供热，但是功能较单一，而且在长时间不间断供能时，容易导致周围土壤冷热失衡，影响供能品质。目前的太阳能集热器虽然能提供生活热水，但是在日照不充的时段或者夜晚无法提供生活热水，此时若采用电加热，往往会带来极大的用能消耗。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决前述背景技术中的技术问题之一。
为此，本发明提出了一种太阳能辅助地源热泵系统，统筹利用地热能和太阳能，实现地热能和太阳能的互补，除了可以正常制冷制热外，还可以满足用户冬季全天使用生活热水的需求，同时使地热能得到休整，保证供能品质。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能辅助地源热泵系统包括：制冷剂循环单元、太阳能热水循环单元、地下水循环单元以及末端用能循环单元；所述太阳能热水循环单元和所述制冷剂循环单元均与所述地下水循环单元连接；所述太阳能热水循环单元和所述制冷剂循环单元连接；所述末端用能循环单元与所述制冷剂循环单元连接。
其中，所述制冷剂循环单元包括压缩机、第一电动三通阀、第二电动三通阀、第三电动三通阀、第四电动三通阀、第一水冷换热器、第二水冷换热器、膨胀阀、四通换向阀以及气液分离器；
所述四通换向阀分别连接所述压缩机的出口、所述第一电动三通阀、所述第四电动三通阀和所述气液分离器；所述气液分离器连接所述压缩机的进口；所述第一电动三通阀连接所述第一水冷换热器；所述第一水冷换热器、所述第二电动三通阀、所述膨胀阀、所述第三电动三通阀以及所述第二水冷换热器依次连接；所述第二水冷换热器通过所述第四电动三通阀与所述四通换向阀连接。
其中，所述第一水冷换热器为冷凝器，所述第二水冷换热器为蒸发器。
其中，所述末端用能循环单元通过所述第一水冷换热器与所述制冷剂循环单元换热。
其中，所述地下水循环单元通过所述第二水冷换热器与所述制冷剂循环单元换热。
其中，所述太阳能热水循环单元包括热水箱、太阳能集热器、第一换热器以及第二换热器；所述第一换热器和所述第二换热器并联连接；所述热水箱和所述太阳能集热器串联连接，且所述热水箱和所述太阳能集热器串联连接后与所述第二换热器并联连接。
其中，所述第二电动三通阀和所述第三电动三通阀均与所述第二换热器的一端连接；
所述第一电动三通阀和所述第四电动三通阀均与所述第二换热器的另一端连接。
其中，还包括第五电动三通阀；所述第五电动三通阀分别连接所述第一换热器、所述第二换热器和所述太阳能集热器。
其中，所述地下水循环单元通过所述第一换热器与所述太阳能热水循环单元换热。
其中，所述热水箱内设置有温度传感器和液位传感器；所述太阳能集热器为全玻璃真空管集热器。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种太阳能辅助地源热泵系统，通过制冷剂循环单元、太阳能热水循环单元、地下水循环单元以及末端用能循环单元的单独运行或者组合运行，实现了地热能和太阳能的优点互补，克服地热能不间断使用导致土壤热平衡来不及恢复和太阳能受天气条件影响的问题，节能、环保、无污染，运行简单，在多种条件下，能实现用户供冷、供热和供生活热水的多种要求。
附图说明
图1为本发明实施例一种太阳能辅助地源热泵系统的结构示意图；
图中：1-压缩机；2-四通换向阀；3-第一电动三通阀；4-第一水冷换热器；5-第二电动三通阀；6-膨胀阀；7-第三电动三通阀；8-第二水冷换热器；9-第四电动三通阀；10-气液分离器；11-热水箱；12-第一闸阀；13-太阳能集热器；14-第五电动三通阀；15-第一换热器；16-第二换热器；17-热水水泵；18-止回阀；19-第二闸阀；20-地下循环水入口；21-地下循环水水泵；22-地下循环水出口；23-末端循环水入口；24-末端循环水水泵；25-末端循环水出口；26-补水入口；27-热水出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供的太阳能辅助地源热泵系统，包括：制冷剂循环单元、太阳能热水循环单元、地下水循环单元以及末端用能循环单元；
所述太阳能热水循环单元和所述制冷剂循环单元均与所述地下水循环单元连接；
所述太阳能热水循环单元和所述制冷剂循环单元连接；
所述末端用能循环单元与所述制冷剂循环单元连接。
在本发明实施例中，通过制冷剂循环单元、太阳能热水循环单元、地下水循环单元以及末端用能循环单元的单独运行或者组合运行，实现了地热能和太阳能的优点互补，克服地热能不间断使用导致土壤热平衡来不及恢复和太阳能受天气条件影响的问题，节能、环保、无污染，运行简单，在多种条件下，能实现用户供冷、供热和供生活热水的多种要求。
下面首先结合附图1具体描述本发明实施例的一种太阳能辅助地源热泵系统。
图1为本发明实施例一种太阳能辅助地源热泵系统的结构示意图，如图1所示，在制冷剂循环单元中，压缩机1的出口与四通换向阀2的第一接口连接，四通换向阀2的第二接口连接气液分离器10的一端，四通换向阀2的第三接口连接第一电动三通阀3的第一端，四通换向阀2的第四接口连接第四电动三通阀9的第二端，气液分离器10的另一端连接压缩机1进口，第一电动三通阀3的第二端连接第一水冷换热器4的第一端，第一水冷换热器4的第二端连接第二电动三通阀5的第三端，第二电动三通阀5的第一端连接膨胀阀6的第二端，膨胀阀6的第一端连接第三电动三通阀7的第三端，第三电动三通阀7的第一端连接第二水冷换热器8的第二端，第一水冷换热器8的第一端连接第四电动三通阀9的第一端。
进一步地，根据本发明的实施例，在太阳能热水循环单元中，热水箱11的出水口与太阳能集热器13的第一端之间设置有第一闸阀12，太阳能集热器13的第二端和第五电动三通阀14的第一端连接，第五电动三通阀14的第二端和第二换热器16的第一进口连接，第五电动三通阀14的第三端和第一换热器15的第一进口连接，第一换热器15的第一出口和第二换热器16的第一出口连接之后再依次连接有热水水泵17、止回阀18、第二闸阀19以及热水箱11的进水口。
另外，根据本发明的实施例，热水箱11上还设置有补水入口26和热水出口27。
可以理解的是，补水入口26用于为热水箱补充水源；热水出口27用于方便使用热水箱制取的热水。
进一步地，根据本发明的实施例，所述末端用能循环单元中，末端用能循环系统包括末端循环水入口23、末端循环水水泵24和末端循环水出口25，末端用能循环系统通过第一水冷换热器4与上述制冷剂循环系统换热。
需要说明的是，在本发明实施例中，循环水通过末端循环水水泵的作用，从末端循环水入口通过第一水冷换热器的进水口进入第一水冷换热器，之后循环水通过第一水冷换热器的出水口流出第一水冷换热器，之后循环水再通过末端循环水出口流出。
进一步地，根据本发明的实施例，第二电动三通阀5的第二端和第三电动三通阀7的第二端均与第二换热器16的第二进口连接，第一电动三通阀3第三端和第四电动三通阀9的第三端均与第二换热器16的第二出口连接。
另外，根据本发明的实施例，地下水循环单元包括地下循环水出口22、地下循环水水泵21和地下循环水入口20，地下水循环单元通过第二水冷换热器8与上述制冷剂循环单元换热；地下水循环单元通过所述第一换热器15与上述太阳能热水循环单元换热。
需要说明的是，在本发明实施例中，地下水通过地下循环水水泵的作用，从地下循环水入口通过第一换热器的第二进口进入第一换热器，之后地下水通过第一换热器的第二出口流出第一换热器，之后地下水再通过地下循环水出口流入地下；地下水通过地下循环水水泵的作用，从地下循环水入口通过第二水冷换热器的进水口进入第二水冷换热器，之后地下水通过第二水冷换热器的出水口流出第二水冷换热器，之后地下水再通过地下循环水出口流入地下；
或者，地下水依次通过地下循环水入口和第一换热器的第二进口进入第一换热器，之后地下水通过第一换热器的第二出口流出第一换热器，再经过地下循环水水泵的作用通过第二水冷换热器的进水口进入第二水冷换热器，之后通过第二水冷换热器的出水口流出第二水冷换热器，最终地下水通过地下循环水出口流入地下。
进一步地，根据本发明的实施例，所述第一水冷换热器4为冷凝器，所述第二水冷换热器8为蒸发器。
在本发明实施例中，通过上述冷凝器、蒸发器、膨胀阀以及气液分离器构成上述制冷剂循环单元。
进一步地，根据本发明的实施例，所述热水箱内设置有温度传感器和液位传感器；
所述太阳能集热器为全玻璃真空管集热器。
可以理解的是，通过温度传感器测量热水箱里面水的温度，如果水的温度不符合要求则会对热水箱内的水持续加热以符合要求。
通过液位传感器测量热水箱里面水的水位，如果水位过低则通过补水入口进行补水，以防止水位过低而持续加热以影响热水箱的使用寿命。
以下对上述太阳能辅助地源热泵系统的运行流程进行详细说明。
夏季制冷剂单独制冷时，制冷剂依次经过压缩机1、四通换向阀2、第四电动三通阀9、第二水冷换热器8、第三电动三通阀7、膨胀阀6、第二电动三通阀5、第一水冷换热器4、第一电动三通阀3、四通换向阀2、气液分离器10，再回到压缩机1。此种循环在第二水冷换热器与地下水循环单元换热，将冷量传递到末端用户。
冬季单独制热时，制冷剂依次经过压缩机1、四通换向阀2、第一电动三通阀3、第一水冷换热器4、第二电动三通阀5、膨胀阀6、第三电动三通阀7、第二水冷换热器8、第四电动三通阀9、四通换向阀2、气液分离器10，再回到压缩机1。此种循环在第二水冷换热器与地下水循环单元换热，将热量传递到末端用户。
利用太阳能制热水时，热水箱11中的水依次经过第一闸阀12、太阳能集热器13、第五电动三通阀14、第二换热器16、热水循环泵17、止回阀18、第二闸阀19以及热水箱11，以完成热水的制取。
冬季利用制冷剂循环单元制热水时，制冷剂依次经过压缩机1、四通换向阀2、第一电动三通阀3、第二换热器16、第二电动三通阀5、膨胀阀6、第三电动三通阀7、第二水冷换热器8、第四电动三通阀9、四通换向阀2、气液分离器10，再回到压缩机1。经过第二水冷换热器与制冷剂交换热量，实现热水的制取。
冬季利用地下水循环单元制热水时，热水箱11中的水依次经过第一闸阀12、太阳能集热器13、第五电动三通阀14、第一换热器15、热水循环泵17、止回阀18、第二闸阀19以及热水箱11，经过第一换热器与地下水循环单元交换热量，实现热水的制取。以完成热水的制取。
利用制冷剂循环制取热水时，制冷剂依次经过压缩机1、四通换向阀2、第一电动三通阀3、第一水冷换热器4、第二电动三通阀5、膨胀阀6、第三电动三通阀7、第二换热器16、第四电动三通阀9、四通换向阀2、气液分离器10，再回到压缩机1。此种循环在第二换热器与热水箱的水换热，将热量传递到末端用户。
在本发明实施例中，制冷剂循环单元、太阳能热水循环单元、地下水循环单元以及末端用能循环单元可以单独运行也可以组合运行，比如冬季制热的同时制热水，夏季制冷的同时制热水，夏季制热的同时制热水。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。