一种蓄能互联热泵系统的制作方法

文档序号:15912196发布日期:2018-11-13 21:06阅读:141来源:国知局

本发明涉及热交换技术领域,尤其涉及一种蓄能互联热泵系统。



背景技术:

北方供热采暖一般都采用煤、油等燃料燃烧产生的热水供暖,但是煤、油等燃料燃烧产生的废气对空气质量造成严重的影响,对北方居民的身体也带来很大的危害,使用新能源或者新型设备解决北方冬季的取暖问题已经迫在眉睫。近年来,北方开始尝试采用热泵型供热技术来满足北方居民的冬季供热需求。

热泵系统主要分为空气源热泵系统和水源热泵系统,热泵系统包括压缩机、制热的热交换器(冷凝器)、制冷的热交换器(蒸发器),热泵型供热系统的基本工作原理:先通过压缩机将低温低压的气态制冷剂进行压缩,从而变成高温高压的气态制冷剂,然后通过制热的热交换器使高温高压的气态制冷剂变成低温高压的液态制冷剂,低温高压的液态制冷剂再经过制冷的热交换器吸收蒸发变成低温低压的气态制冷剂。这样通过中间媒介制冷剂的热传导作用实现热能的转移,从而实现多处的供暖效果。

但是,在冬季温度较低的北方,对于水源热泵供热系统来说,提供大量的水温高于环境气温的地下水以便给蒸发器提供具有足够热量的水,是比较困难的;对于空气源热泵供热系统来说,环境温度低,其制热效率会显著降低,甚至在温度极低时,空气源热泵供热系统无法工作。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种蓄能互联热泵系统,以解决单一水源热泵系统和空气源热泵系统在使用时受使用条件限制的问题。

本实用新型提供一种种蓄能互联热泵系统,包括:相变蓄能装置、空气源辅助子系统、太阳能辅助子系统、地热辅助子系统以及水源辅助子系统,所述相变蓄能装置通过换热器分别与所述空气源辅助子系统、所述太阳能辅助子系统、所述地热辅助子系统以及所述水源辅助子系统相连通,所述空气源辅助子系统与所述换热器之间设置有空气源进水管和空气源出水管,所述换热器设置有换热器进水管和换热器出水管;

所述太阳能辅助子系统包括热水箱、太阳能收集器,所述热水箱还设置有第一进水端、出水端、第二进水端以及回水端,所述第一进水端与所述太阳能收集器的一端相连通,所述出水端与所述换热器进水管相连通,所述第二进水端与所述换热器出水管相连通,所述回水端与所述太阳能收集器的另一端相连通;

所述地热辅助子系统包括土壤源热泵,土壤源热泵的两端设置有地热出水端和地热进水端,所述地热出水端与所述换热器进水管相连通,所述地热进水端与所述换热器出水管相连通;

所述水源辅助子系统包括水源出水管、水源进水管、抽水井以及回灌井,所述水源出水管的一端与所述换热器进水管相连通,所述水源出水管的另一端与所述抽水井相连通,所述水源进水管的一端与所述换热器出水管相连通,所述水源进水管的另一端与所述回灌井相连通。

所述相变蓄能装置包括储能进水管、储能出水管、释能出水管以及释能进水管,所述储能进水管的一端与所述换热器进水管相连通,所述储能进水管的另一端与所述储能出水管相连通,所述储能出水管的另一端与所述换热器出水管相连通,所述释能出水管的一端与所述释能进水管的一端相连通。

优选地,所述空气源进水管与所述换热器之间设置有水泵。

优选地,所述换热器进水管上设置有水泵。

优选地,所述土壤源热泵设置为多个。

优选地,所述储能进水管与所述储能出水管之间的管道设置为盘状,所述释能出水管和所述释能进水管之间的管道设置为盘状。

优选地,所述相变蓄能装置的外壳上设置有多层保温套。

优选地,所述多层保温套之间填充有保温液。

优选地,所述空气源进水管、所述空气源出水管、所述换热器进水管、所述换热器出水管、所述第一进水端、所述出水端、所述第二进水端、所述回水端、所述地热出水端、所述地热进水端、所述水源出水管、所述水源进水管、所述储能进水管、所述储能出水管、所述释能出水管以及所述释能进水管上均设置有控制阀门。

由以上技术方案可知,本发明提供的一种蓄能互联热泵系统,包括:相变蓄能装置、空气源辅助子系统、太阳能辅助子系统、地热辅助子系统以及水源辅助子系统,相变蓄能装置通过换热器分别与空气源辅助子系统、太阳能辅助子系统、地热辅助子系统以及水源辅助子系统相连通,空气源辅助子系统与换热器之间设置有空气源进水管和空气源出水管,换热器设置有换热器进水管和换热器出水管;太阳能辅助子系统包括热水箱、太阳能收集器,热水箱还设置有第一进水端、出水端、第二进水端以及回水端,第一进水端与太阳能收集器的一端相连通,出水端与换热器进水管相连通,第二进水端与换热器出水管相连通,回水端与太阳能收集器的另一端相连通;地热辅助子系统包括土壤源热泵,土壤源热泵的两端设置有地热出水端和地热进水端,地热出水端与换热器进水管相连通,地热进水端与换热器出水管相连通;水源辅助子系统包括水源出水管、水源进水管、抽水井以及回灌井,水源出水管的一端与换热器进水管相连通,水源出水管的另一端与抽水井相连通,水源进水管的一端与换热器出水管相连通,水源进水管的另一端与回灌井相连通。相变蓄能装置包括高温侧进水管、高温侧出水管、保温侧出水管以及保温侧进水管,高温侧进水管的一端与换热器进水管相连通,高温侧进水管的另一端与保温侧处水管相连通,高温侧出水管的一端与换热气出水管相连通,高温侧出水管的另一端与保温侧进水管相连通;空气源辅助子系统采集空气中的低品位热能,将空气中的热能通过水或者溶液传输到换热器,同时太阳能辅助子系统采集太阳散发的高品位热能,并通过水或者溶液传输到换热器,同时地热辅助子系统采集土壤中的低品位热能并通过水或者溶液传输到换热器,同时水源辅助子系统采集自然界水源中的低品位热能并通过水或者溶液传输到换热器中,换热器将综合所得的热能经过蓄能装置传输给最终用户,相变蓄能装置还能够发挥其相变蓄能、冷热均流和调节蓄放的功能,本实用新型提供的一种蓄能互联热泵系统克服了单一水源热泵系统或空气源热泵系统在使用时受使用条件限制,满足了多种使用条件的供暖需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用提供的一种蓄能互联热泵系统的整体示意图;

图2为本实用新型提供的一种蓄能互联热泵系统的相变蓄能装置的一种实施列的剖面示意图;

图3为本实用新型提供的一种蓄能互联热泵系统的相变蓄能装置的另一种实施列的剖面示意图;

图示说明:1-相变蓄能装置,2-空气源辅助子系统,3-太阳能辅助子系统,4-地热辅助子系统,5-水源辅助子系统,6-换热器,21-空气源进水管,22-空气源出水管,61-换热器进水管,62-换热器出水管,31-热水箱,32-太阳能收集器,311-第一进水端,312-回水端,313-第二进水端,314-出水端,43-土壤源热泵,41-地热出水端,42-地热进水端,51-水源出水管,52-水源进水管,53-回灌井,54-抽水井,11-高温侧进水管,12-高温侧出水管,13-保温侧出水管,14-保温侧进水管,7-水泵,15-保温套,8-控制阀门。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1,为本实用新型实施例提供一种蓄能互联热泵系统,包括:相变蓄能装置1、空气源辅助子系统2、太阳能辅助子系统3、地热辅助子系统4以及水源辅助子系统5,所述相变蓄能装置1通过换热器6分别与所述空气源辅助子系统2、所述太阳能辅助子系统3、所述地热辅助子系统4以及所述水源辅助子系统5相连通,所述空气源辅助子系统2与所述换热器6之间设置有空气源进水管21和空气源出水管22,所述换热器6设置有换热器进水管61和换热器出水管62;空气源辅助子系统采集空气中的低品位热能,将空气中的热能通过水或者溶液传输到换热器,同时太阳能辅助子系统采集太阳散发的高品位热能,并通过水或者溶液传输到换热器,同时地热辅助子系统采集土壤中的低品位热能并通过水或者溶液传输到换热器,同时水源辅助子系统采集自然界水源中的低品位热能并通过水或者溶液传输到换热器中,换热器将综合所得的热能经过蓄能装置传输给最终用户,相变蓄能装置还能够发挥其相变蓄能、冷热均流和调节蓄放的功能。

所述太阳能辅助子系统3包括热水箱31、太阳能收集器32,所述热水箱31还设置有第一进水端311、出水端314、第二进水端313以及回水端312,所述第一进水端311与所述太阳能收集器32的一端相连通,所述出水端314与所述换热器进水管61相连通,所述第二进水端313与所述换热器出水管62相连通,所述回水端312与所述太阳能收集器32的另一端相连通;太阳能收集器32由多组太阳能板构成,太阳充足时太阳能收集器32吸收太阳能,并将太阳能的能量转化为热能传送给管道中的水或者溶液,此时吸收了热量的水或者溶液从第一进水端311进入热水箱31,并从出水端314进入换热器进水管61,并最终进入换热器6中,热量下降的水可以从第二进水端313进入热水箱31,并最终由回水端312流回太阳能收集器32,至此,水或者溶液在太阳能辅助子系统中完成一个循环,并进入下一个循环;热水箱31可以分为多层,分别为能量高层与能量低层,能量高层与第一进水端311和出水端314相连通,能量底层与回水端312和第二进水端313相连通,将热水箱31分层可以保证从太阳能收集器32吸收的热量不会流失,并且热水箱外壳以及管道外部都可以包覆保温层,可以很好的减少热量流失。

所述地热辅助子系统4包括土壤源热泵43,土壤源热泵43的两端设置有地热出水端41和地热进水端42,所述地热出水端41与所述换热器进水管61相连通,所述地热进水端42与所述换热器出水管62相连通;地表千层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能,想防御人类每年利用能量的500多倍,且不受地域、资源等限制,与地面上环境空气相比,地面5m以下土壤温度全面基本稳定,土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源,将土壤源热泵43深埋于土壤中,可以在空气温度较低时提供热量,土壤源热泵43将产生的热量转移给管道中的水或溶液,水货溶液通过地热出水端41进入换热器进水管61并进入换热器,最终进入相变蓄能装置1,并将热量带入相变蓄能装置1中;失去热量的水或者溶液从地热进水端42回到深层土壤中,至此完成一个热量的循环。

所述水源辅助子系统5包括水源出水管51、水源进水管52、抽水井54以及回灌井53,所述水源出水管51的一端与所述换热器进水管61相连通,所述水源出水管51的另一端与所述抽水井54相连通,所述水源进水管52的一端与所述换热器出水管62相连通,所述水源进水管52的另一端与所述回灌井53相连通;地球表面千层水源,入地下水、地表的河流、湖泊和海洋,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定,水源热泵技术的工作原理:通过输入少量高品位能源,实现低温位热能向高温为转移,水体可以作为冬季热泵供暖的人员,从水源中提取热量,为采暖提供热量;系统不使用时,回灌井53与抽水井54的温度和热量是相当的,系统使用时,水流从抽水井54通过水源出水管51进入换热器进水管61中,并进入换热器6中,失去热量的水流从水源进水管52回到回灌井53中,完成一个热量的循环,将抽水井54与回灌井53分开是为了使抽水井54中的高热量水流与回灌井53中的低热量水流不混合在一起,保证供暖的一段时间内水流能够一种保持足够的能量。

所述相变蓄能装置1包括储能进水管11、储能出水管12、释能出水管13以及释能进水管14,所述储能进水管11的一端与所述换热器进水管61相连通,所述储能进水管11的另一端与所述储能出水管12相连通,所述储能出水管12的另一端与所述换热器出水管62相连通,所述释能出水管13的一端与所述释能进水管14的一端相连通;相变蓄能装置1中采用相变材料,相变蓄能装置1可以相变储能,换热器6将经过空气源辅助子系统2、太阳能辅助子系统3、地热辅助子系统4以及水源辅助子系统5所采集的能量由水流传输给相变蓄能装置1,热量通过水流带给相变蓄能装置1,相变蓄能装置1将热量储存起来,并在需要使用时释放给释能出水管13和释能进水管14,释能出水管13、释能进水管14与终端9形成一个密闭的循环,最终释能出水管与释能进水管14的水流通过不断循环作用将热量带给终端用户。

由以上技术方案可知,本实用新型提供一种蓄能互联热泵系统,包括:相变蓄能装置1、空气源辅助子系统2、太阳能辅助子系统3、地热辅助子系统4以及水源辅助子系统5,所述相变蓄能装置1通过换热器6分别与所述空气源辅助子系统2、所述太阳能辅助子系统3、所述地热辅助子系统4以及所述水源辅助子系统5相连通,所述空气源辅助子系统2与所述换热器6之间设置有空气源进水管21和空气源出水管22,所述换热器6设置有换热器进水管61和换热器出水管62;空气源辅助子系统采集空气中的低品位热能,将空气中的热能通过水或者溶液传输到换热器,同时太阳能辅助子系统采集太阳散发的高品位热能,并通过水或者溶液传输到换热器,同时地热辅助子系统采集土壤中的低品位热能并通过水或者溶液传输到换热器,同时水源辅助子系统采集自然界水源中的低品位热能并通过水或者溶液传输到换热器中,换热器将综合所得的热能经过蓄能装置传输给最终用户,相变蓄能装置还能够发挥其相变蓄能、冷热均流和调节蓄放的功能;该系统克服了单一水源热泵系统或空气源热泵系统在使用时受使用条件限制,满足了多种使用条件的供暖需求。

作为本实用新型的优选的实施例,所述空气源进水管21与所述换热器6之间设置有水泵7,水泵7能够带动水流在空气源辅助子系统2中循环流动,使得热量传播的更快。

作为本实用新型的优选的实施例,换热器进水管61上设置有水泵7,水泵7能够使太阳能辅助子系统3、地热辅助子系统4以及水源辅助子系统5中带有较高热量的水流进入换热器6中,加快热量的传播。

作为本实用新型的优选的实施例,所述土壤源热泵43设置为多个,将多个土壤源热泵43串联在一起使用,并且将多个土壤源热泵43分别设置在距离较远的位置,可以采集更大范围的土壤的热量,使得收集的热量量级更大。

作为本实用新型的优选的实施例,储能进水管11与所述储能出水管12之间的管道设置为盘状,所述释能出水管13和所述释能进水管14之间的管道设置为盘状,相变材料的储能过程是利用了物质在相变化过程中吸收或释放能量,相变蓄能装置1中填充着相变材料,将储能进水管11与所述储能出水管12之间的管道设置为盘状可以增加储能进水管11、储能出水管12与相变材料的接触面积,使得相变材料的储能过程更快速高效,同理将所述释能出水管13和所述释能进水管14之间的管道设置为盘状,也可以增加释能出水管13和释能进水管14与相变材料的接触面积,使得相变材料的释能过程更快速高效。

作为本实用新型的优选的实施例,所述相变蓄能装置1的外壳上设置有多层保温套15,保温套可以保持相变材料释放和吸收能量过程中向外辐射的能量,减少能量的散失。

作为本实用新型的优选的实施例,所述多层保温套(15)之间填充有保温液,将每一层保温套15设置为隔有一定的距离,并且在合理的空间内填充一定不易散热的溶液,可以进一步的减少相变材料释放和吸收能量过程中向外辐射能量的散失。

作为本实用新型的优选的实施例,所述空气源进水管21、所述空气源出水管22、所述换热器进水管61、所述换热器出水管62、所述第一进水端311、所述出水端314、所述第二进水端313、所述回水端312、所述地热出水端41、所述地热进水端42、所述水源出水管51、所述水源进水管52、所述储能进水管11、所述储能出水管12、所述释能出水管13以及所述释能进水管14上均设置有控制阀门8;阀门8可以控制水流的流动,比如当天黑之后或者阴雨天气,不需要太阳能辅助子系统3提供热量,便可以将太阳能辅助子系统3的电源关闭,并且关闭太阳能辅助子系统3的阀门8,此时太阳能辅助子系统3中的水流不能再留入换热器,供相变蓄能装置1储能能量,同理可以根据情况控制其他子系统的工作状态,可以最高效的利用整个热泵系统。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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