多模式高效运行的太阳能/地源热泵耦合系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于地源热栗领域，尤其涉及到地源热栗与太阳能耦合的系统集成技术领域。
【背景技术】
[0002]地源热栗技术属可再生能源利用技术。由于地源热栗是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了 47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。现行的地源热栗技术虽然能够储存大量的地热能予以人们利用，但是在使用一到两年后，地下的热量损失加剧，导致地源热栗的使用效率降低，以后就会出现使用地源热栗供暖或供热水的楼房不能达到预定温度。
[0003]近年来国内针对太阳能与地源热栗耦合系统的申请专利数量很多，地源热栗土壤换热端大多仍采用传统的封闭式循环，太阳能热水系统往往是对热栗供热的补充，没能实现二者的优化设计。
[0004]四川欧伦电气设备有限公司申请的专利号为:201520140072.6，专利名称为“利用太阳能与地热资源的地源热栗”，包括水箱、太阳能热水装置、地埋管集热器、用户换热设备和控制器，所述的水箱通过管路连接循环栗A，循环栗A的出水端通过管路分别连接太阳能热水装置的进水端和电动三通阀的一端，连接循环栗A与太阳能热水装置的管路上设置有电动阀A，太阳能热水装置的出水端连接电动三通阀的另一端，电动三通阀的第三端连接地埋管集热器的进水端，地埋管集热器的出水端通过管路连接水箱，水箱还通过管路连接循环栗B，循环栗B的出水端通过管路连接用户换热设备，用户换热设备的出水端通过管路连接水箱，所述的太阳能热水装置内设置有用于检测太阳能热水装置内水温的温度传感器A，控制器通过线路分别连接电动三通阀、电动阀A和温度传感器A。控制器控制电动三通阀连通循环栗A和地埋管集热器，关闭电动阀A，从而由地埋管集热器循环对水箱内的水进行加热，水箱内的热水通过循环栗B输送至用户换热设备为用户提供热量，完成热交换后的水回流至水箱内。当温度传感器A检测到太阳能热水装置内的水温升高时，说明此时阳光充足，控制器控制电动三通阀连通太阳能热水装置的出水口连通地埋管集热器，同时控制电动阀A开启，从而将太阳能热水装置内的热水灌入地埋管集热器，将太阳能提供的热能储存入地表浅层土壤中，利用浅层图上的蓄热特性储存太阳能，从而形成对地下热量的补充，解决地源热栗在使用一段时期后效率降低的问题。此专利提到了夏季将太阳能收集到的热能存储到地下，但没有考虑二者冬季补充供热、地埋管会产生气堵现象、地埋管内需要补液机构等问题，因此，现有的地源热栗与太阳能耦合系统需要进行更进一步优化设计。【实用新型内容】
[0005]实用新型人在北方寒冷地区应用地源热栗及太阳能系统多年，优化设计并实践了这一系统集成技术。
[0006]本实用新型主要以太阳能为主要能源，结合地源蓄能应用，利用热栗技术实现一套系统七种运行模式，实现了两种新能源系统的有机结合。在以供热为主要需求的地区，节能效果明显，无污染，是现代绿色建筑重要措施之一。
[0007]本实用新型是这样实现的，整个系统包括:地源热栗机组，水箱，太阳能集热器、地埋管、水栗、阀门、管路，水箱分为高温水箱、低温水箱两部分，地源热栗机组包括蒸发器、冷凝器，地埋管输出端管路通过阀门Q接入到低温水箱，低温水箱设置管路通过阀门P、水栗A、水栗B、阀门E、阀门F连接到热栗机组，热栗机组与建筑物之间的管路进水侧上设置阀门A、阀门B、水栗C、水栗D，与管路出水侧上设置阀门C、阀门D;冷凝器的两端连接管路上设置阀门I;热栗机组与地埋管输入端的管路上设置阀门G、阀门H;地埋管输出端与输入端连接的管路上分别设置阀门J、阀门L，地埋管输出端与水栗B之间的管路上设置阀门K;低温水箱的一个出水管路通过阀门0、水栗H与太阳能集热器相连，回水管路通过阀门S接入到低温水箱，该回水管路还通过阀门U、阀门W分别经两个管路接入到低温水箱、高温水箱;高温水箱通过水栗G、阀门V设置有一个进水管；高温水箱的出水口设置阀门R连接到一个管路，该管路一侧设置阀门N连接到水栗H，另一侧连接到水栗E、水栗F，水栗F的输出管路分为两个支管，一个支管连接到水栗D、另一个支管通过阀门M连接到设置阀门T的管路上；
[0008]本系统通过阀门、水栗、热栗机组等机构的开启关闭实现七种模式运行，
[0009]①地源热栗制冷模式时:
[0010]阀门G、阀门L、阀门Q打开，冷凝器排出的热水进入地埋管散热，之后进入到敞开式低温水箱，低温水箱底部排水口通过阀门P连接到水栗A、阀门F、冷凝器入水口 ；制冷回水管通过打开的水栗C、阀门A连接到蒸发器，蒸发器的输出端通过打开的阀门D连接制冷输出水管路；
[0011]这一模式与传统地源热栗制冷模式原理相同，不同之处是地下循环系统开放式运行。这样使得在制冷运行期间，地下循环系统无补液机构，地下循环管道无气堵现象，该系统运行比传统地源热栗制冷运行更平稳，节能效果更明显。
[0012]②地埋管直接制冷模式时:
[0013]阀门M、阀门A、阀门H、阀门L打开，热栗机组不开机，制冷回水通过通过蒸发器管路进入地埋管换热，地埋管出水管通过阀门K、水栗A、阀门F、阀门1、阀门C连接到制冷进水管路；
[0014]这一模式是最节能的制冷模式，特别是在我国北方土壤温度不高于13.5°C的地区，系统只开动水栗A24即可实现制冷运行，该系统运行耗电很少，一般只占传统地源热栗耗电的5%左右。
[0015]③地源热栗无太阳能耦合供热模式时:
[0016]水栗C、阀门B、阀门C打开，冷凝器制热；蒸发器的出水管路通过打开的阀门H、阀门L连接到地埋管，地埋管出水管通过阀门Q接入到低温水箱、低温水箱的出水管路打开阀门P、经过水栗B、打开的阀门E连接到蒸发器的入口管路；
[0017]这一模式一般是在无太阳光照射的条件下的运行方案，其特点是运行时间一般不超过48小时，由于地埋管的出水进入到开式的低温水箱、地下换热系统是开放运行的，无气堵现象和补液机构，因为传统的地源热栗中地埋管里的水是闭式运行，气堵处不能从土壤中取热，因此本系统地源热栗换热效率远高于传统地源热栗供热工况，实现了地源热栗标准化供暖工况，使地源热栗效率达到最佳值，这是传统地源热栗制热工况无法实现的，是地源热栗技术制热工况下的创新，更是太阳能光热技术应用的范例。且本系统模式工作时间有限，对土壤温度影响程度有限。
[0018]④太阳能热栗供热模式:太阳能集热器工作，打开阀门0、水栗H、阀门S与低温水箱组成太阳能热水循环，低温水箱的另一出水管路上打开阀门P、通过栗B、阀门E连接到蒸发器，蒸发器的出水管路通过打开阀门H、阀门J、阀门Q连接到低温水箱;冷凝器的供热出水管路上打开阀门C、回水管路上打开阀门B、水栗C实现对外供热；
[0019]这一模式一般应用于日照充足期间，使用这种运行工况条件是:进入地源热栗机组能量高于地源热栗所需数