基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统的制作方法

本实用新型涉及供暖技术领域，特别涉及一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统。

背景技术：

供暖系统是使用人工方法向室内供给热量，使室内保持一定的温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的系统。而供暖系统包括热源系统、热循环系统及散热设备，其中，热源系统为制取具有压力、温度等参数的蒸汽或热水的设备，热循环系统为把热量从热源输送到热用户的管道系统，散热设备为把热量传送给室内空气的设备。

目前，通常使用的热源系统包括电锅炉，利用其进行供暖的过程为：将低温水注入到电锅炉中，并在电锅炉中加热，使得低温水被加热后变为高温水，将高温水送入循环系统，经热循环系统被送往室内进行热量的放出，使室内的温度升高；散热后的高温水又变成低温水，通过回收管道再返回至电锅炉，进行循环使用。

而现有技术在利用电锅炉加热低温水时，需要消耗大量的煤炭等化石燃料，不仅浪费资源，而且破坏环境。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提供一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统，以充分利用地热能和太阳能，减少煤炭的消耗，有利于生态环境的保护。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统，所述系统包括：第一供水泵、太阳能加热组件、储热组件、第二供水泵和换热器，其中，

所述第一供水泵的进水端与地热供给井连通；

所述第一供水泵、所述太阳能加热组件、所述储热组件、所述第二供水泵与所述换热器顺次相连；

所述换热器的出水端与地热回水井连通。

在一种可能的设计中，所述太阳能加热组件包括至少一个第一加热单元，每个所述第一加热单元包括多个曲面反射镜和集热管；

所述集热管设置在所述多个曲面反射镜上。

在一种可能的设计中，所述太阳能加热组件包括至少一个第二加热单元，每个所述第二加热单元包括多个定日镜和吸热器；

所述多个定日镜设置在所述吸热器的环周。

在一种可能的设计中，每个所述第二加热单元的进水端设置有第一电动隔离阀，每个所述第二加热单元的出水端设置有第二电动隔离阀。

在一种可能的设计中，所述系统还包括：缓冲组件；

所述缓冲组件设置在所述第一供水泵与所述第一电动隔离阀之间。

在一种可能的设计中，所述第一供水泵的进水端设置有第一过滤网，所述第一供水泵的出水端设置有第一回止阀。

在一种可能的设计中，所述第一过滤网与所述第一供水泵之间设置有第三电动隔离阀，所述第一回止阀与所述第一供水泵之间设置有第四电动隔离阀。

在一种可能的设计中，所述储热组件包括至少一个储热罐、至少一个第一液位计和至少一个第二液位计；

一个所述第一液位计和一个所述第二液位计对应设置在所述一个储热罐内。

在一种可能的设计中，所述第二供水泵的进水端设置有第二过滤网，所述第二供水泵的出水端设置有第二回止阀。

在一种可能的设计中，所述第二过滤网与所述第二供水泵之间设置有第五电动隔离阀，所述第二回止阀与所述第二供水泵之间设置有第六电动隔离阀。

在一种可能的设计中，所述第一供水泵和/或所述第二供水泵为变频泵。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

通过将第一供水泵的进水端与地热供给井连通，使得第一供水泵可以从地热供给井内通过增压获取地热热源的水，地热热源的水经过第一供水泵流入到太阳能加热组件中进行加热，得到热水，热水又从太阳能加热组件流出，继而流入到储热组件中进行存储，当需要进行供暖时，可以利用第二供水泵从储热组件中增压获取热水，泵出的热水流入到换热器中与热循环系统中的循环水进行热量交换后，再从换热器的出水端流回地热回水井中，实现了在充分利用地热能和太阳能的基础上，通过储热组件为热循环系统提供热源，减少了煤炭的消耗，有利于生态环境的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统在实际使用时的第一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统在实际使用时的第二种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统中太阳能加热组件的第一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统中太阳能加热组件的第二种结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1-第一供水泵，

2-太阳能加热组件，

21-第一加热单元，211-曲面反射镜，212-集热管，213-支撑架，

22-第二加热单元，221-定日镜，222-吸热器，223-吸热塔，

3-储热组件，31-储热罐，32-安全阀，

4-第二供水泵，

5-换热器，

6-地热供给井，

7-地热回水井，

8-第一电动隔离阀，

9-第二电动隔离阀，

10-缓冲组件，101-缓冲罐，1011-进气口，1012-进水口，

11-第一过滤网，

12-第一回止阀，

13-第三电动隔离阀，

14-第四电动隔离阀，

15-第二过滤网，

16-第二回止阀，

17-第五电动隔离阀，

18-第六电动隔离阀，

19-热循环系统的其他组件。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统，其结构示意图如图1所示，该系统包括：第一供水泵1、太阳能加热组件2、储热组件3、第二供水泵4和换热器5。

其中，第一供水泵1的进水端与地热供给井6连通；

第一供水泵1、太阳能加热组件2、储热组件3、第二供水泵4与换热器5顺次相连；

换热器5的出水端与地热回水井7连通。

本领域技术人员可以理解的是，本实用新型实施例的基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统内的各个组件之间通过管道连通，而管道的容量可以根据每小时供暖换热量的额定流量进行确定。

同时，换热器5不仅是热源系统的组成部分，同时也是热循环系统的组成部分，换热器5可以与热循环系统的其他组件19相连构成热循环系统，如图1所示。

本实用新型实施例的基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统的工作原理为：

通过将第一供水泵1的进水端与地热供给井6连通，使得第一供水泵1可以从地热供给井6内通过增压获取地热热源的水；

地热热源的水经过第一供水泵1后，流入到太阳能加热组件2中进行加热，得到热水；

热水又从太阳能加热组件2流出，继而流入到储热组件3中进行存储；

当需要进行供暖时，可以利用第二供水泵4从储热组件3中增压获取热水，泵出的热水流入到换热器5中与热循环系统中的循环水进行热量交换后，再从换热器5的出水端流回地热回水井7中。

因此，本实用新型实施例的基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统利用第一供水泵1、太阳能加热组件2、储热组件3、第二供水泵4和换热器5，实现了在充分利用地热能和太阳能的基础上，通过储热组件3为热循环系统提供热源，减少了煤炭的消耗，有利于生态环境的保护。

下面对本实用新型实施例的基于地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统的结构进行进一步地描述说明：

对于第一供水泵1而言，第一供水泵1实现了将地热供给井6内的地热热源的水升压抽取到太阳能加热组件2中进行加热的作用。

在结构设置上，一方面，第一供水泵1的进水端设置有第一过滤网11，如图2或图3所示，以过滤掉抽取到的地热热源的水中的可能存有的固体大颗粒杂质，防止固体大颗粒杂质进入到第一供水泵1内，影响第一供水泵1的使用，折损第一供水泵1的使用寿命。

另一方面，第一供水泵1的出水端设置有第一回止阀12，以防止第一供水泵1抽取的水回流入地热供给井6中。

同时，第一供水泵1可以为变频泵，用于控制进入太阳能加热组件2中的水量，且满足气蚀余量要求。

而对于第一供水泵1的个数，第一供水泵1的个数至少为两个，可以根据热循环系统所需的热交换量反推出需要从地热热源中获取的水量。其中，至少有一个作为备用。

相对应地，第一止回阀12的个数与第一供水泵1的个数相同，也就是说，可在每个第一供水泵1的出水端均设置有第一止回阀12，如图2或图3所示。

进一步地，为了便于控制第一供水泵1的使用状态，在第一过滤网11与每个第一供水泵1之间设置有第三电动隔离阀13，可以控制第一供水泵1与地热供给井6的连通，在第一回止阀12与第一供水泵1之间设置有第四电动隔离阀14，如图2或图3所示，可以控制第一供水泵1与太阳能加热组件2的连通。

对于太阳能加热组件2而言，它的作用是可以利用太阳能对地热热源的水进行加热。

在一种可能的示例中，太阳能加热组件2包括至少一个第一加热单元21，每个第一加热单元21包括多个曲面反射镜211和集热管212；

集热管212设置在多个曲面反射镜211上，如图4所示。

如此设置，当太阳光照射到曲面反射镜211上时，曲面反射镜211将太阳光反射到集热管212上，由于集热管212的内管设置有黑色涂层，黑色涂层可以吸收阳光热能辐射，将光能转换成热能，利用冷水比热水重的原理，热水向上浮升，达到自然循环的目的，使得集热管212内的水温加热达到设定温度。

需要说明的是，在结构设置上，如图4所示，曲面反射镜211需要通过支撑架213进行支撑固定，两个相邻的集热管212相连可以构成一个循环回路。

在另一种可能的示例中，太阳能加热组件2包括至少一个第二加热单元22，每个第二加热单元22包括多个定日镜221和吸热器222；

多个定日镜221设置在吸热器222的环周，如图5所示。

如此设置，当太阳光照射到定日镜221上，定日镜221可以将太阳光反射到吸热器222处，利用吸热器222实现将太阳能转换为热能，实现对吸热器222内水的加热。

需要说明的是，在结构设置上，如图5所示，吸热器222设置在吸热塔223的塔顶，定日镜221设置在吸热塔223的塔底，环绕着吸热塔223进行设置，由于一天当中太阳光的光线角度是会发生很大变化的，因而定日镜221的方向也要跟随变化，对于定日镜221而言，其还对应设置有控制组件(在图中未显示)，以实现对定日镜221的转动的控制，保证定日镜221反射的太阳光光线可以照射到吸热器222上。

进一步地，为了控制吸热器222，每个第二加热单元22的进水端设置有第一电动隔离阀8，每个第二加热单元22的出水端设置有第二电动隔离阀9，如图3所示。

同时，由于吸热器222自身不能构成回路，为了防止第一供水泵1突然断电等状况的出现导致供水泵1停止工作，造成吸热器222内的液位不能维持而造成吸热器222过热而受到损坏，该系统还可以包括：缓冲组件10，如图3所示；

缓冲组件10设置在第一供水泵1的进水端与第一电动隔离阀8之间。

具体地，缓冲组件10可以为缓冲罐101，缓冲罐101的上部开设有进气口1011，通过进气口1011可以向缓冲罐101内填充稳压气体，其中，稳压气体可以为氮气或压缩空气，使得水可以从缓冲罐101下部开设有的进水口1012中进入，在稳压气体的作用下，缓冲罐101内部可以维持有一定液位高度的水。

对于上述两种不同示例中的第一加热单元21或第二加热单元22的个数，可以根据场地大小，热循环系统在额定流量及额定进口温度情况下所能到达的最大热负荷进行设计，举例来说，如图2所示，第一加热单元21的个数为十二个；如图3所示，第二加热单元22的个数为四个。

对于储热组件3而言，储热组件3的作用是存储经太阳能加热组件2加热后的热水，实现在夜晚或阴雨天持续为热循环系统提供热量供给。

具体地，在结构设置上，储热组件3包括至少一个储热罐31、至少一个第一液位计(图中未显示)和至少一个第二液位计(图中未显示)；

一个第一液位计和一个第二液位计对应设置在一个储热罐31内。

需要说明的是，如果储热组件3中有多个储热罐31，相邻的两个储热罐31并联连接，且其中一个储热罐31可以作为备用。

储热罐31优选为具有保温性能的密封的罐体，罐体的有效容积考虑无日照及阴雨天条件下，满足连续供暖要求所需要储存的热量进行设计。

如此设置，利用储热罐31实现对热水的存储，通过在储热罐31内设置第一液位计和第二液位计，使得第一液位计位于储热罐31内的上部，第二液位计位于储热罐31内的下部，以控制热水在储热罐31中的液位，避免热水从储热罐31中溢出或储热罐31中出现无水的情况。

进一步地，一方面，每个储热罐31内设置有最低液位限制，以保证储热罐31满足气蚀余量的要求。举例来说，在储热罐31的内部设置有液位预警装置，当储热罐31内的液位达到最低液位线所在处时，会发出报警，对储热罐31实现关停操作；另一方面，在每个储热罐31的上部设置有安全阀32，当储热罐31内的液量过多时，可以将安全阀32打开，对储热罐31内的液体进行泄放。

对于第二供水泵4而言，由于储热组件3内没有压力，为了实现对储热组件3内热水的抽取使用，因而设置了第二供水泵4。

在结构设置上，第二供水泵4的进水端设置有第二过滤网15，如图2或图3所示，以进一步地过滤掉热水中的杂质，避免杂质堵塞换热器5。

第二供水泵4的出水端设置有第二回止阀16，以防止第二供水泵4抽取的水回流入热水组件3中。

同时，第二供水泵4也可以为变频泵，通过调节第二供水泵4的频率，调节热水在换热器5中的流量，从而调节换热器5与热循环系统的热交换效率。

而对于第二供水泵4的个数，第二供水泵4的个数为多个，并且相邻的两个第二供水泵4并联连接，如图2或图3所示。

需要说明的是，第二供水泵4可以一一对应地与储热罐31串联，也可以是多个并联的储热罐31与多个并联的第二供水泵4串联。

进一步地，为了便于控制第二供水泵4的使用状态，在第二过滤网15与每个第二供水泵4之间设置有第五电动隔离阀17，可以控制第二供水泵4与储热组件3的连通，在第二回止阀16与第二供水泵4之间设置有第六电动隔离阀18，如图2或图3所示，可以控制第二供水泵4与换热器5的连通。

对于换热器5而言，换热器5是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，在本实用新型实施例中起到将热源系统中的热量传递给热循环系统中的作用。

具体地，换热器5可以根据热循环系统每小时供回水温度及所需换热量确定供回水温度、供热量及额定流量。

为了保证良好的供热效果，换热器5的个数应根据具体换热量进行确定，换热器5的数量不限于一台。

在实际使用过程中，可以按照以下操作步骤操作本实用新型实施例的地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统：

(1)在日照充足时，打开第三电动隔离阀13、第四电动隔离阀14、第一回止阀12、第一电动隔离阀8、第二电动隔离阀9、第五电动隔离阀17、第六电动隔离阀18和第二回止阀16，地热热源的水经过第一供水泵1进入到太阳能加热组件2中，使得地热热源的水在太阳能加热组件2中被加热到设定温度以满足热循环系统的热量要求，加热后的水流入到储热罐31中进行存储，与此同时，部分热水被第二供水泵4泵出到换热器5中进行换热，当热水在换热器5内降温后，通过换热器5的出水端重新回灌入地热回水井7内。

(2)在无日照或日照不充足时，如夜间或阴雨天气，打开第五电动隔离阀17、第六电动隔离阀18和第二回止阀16，关闭第三电动隔离阀13、第四电动隔离阀14、第一回止阀12、第一电动隔离阀8、第二电动隔离阀9，在储热罐31中存储的热水被第二供水泵4泵出到换热器5中进行换热，当热水在换热器5内降温后，通过换热器5的出水端重新回灌入地热回水井7内。

本领域技术人员可以理解的是，本实用新型实施例的地热与太阳能耦合带有储热组件的热源系统适用于低温地热和光热资源丰富，场地面积充足的地区。

例如，我国西藏、青海、内蒙古地区地热资源丰富，但大部分为低温地热，距离集中供暖的温度要求还有一定的温差，需要采用其他能源进行加热后供暖，同时西藏、青海、内蒙古地区太阳能光热资源极为丰富且地广人稀，充分利用太阳能加热地热热水有利于节约能源、保护环境，可以更好的满足我国西北地区人民冬季采暖需求，改变现阶段采用化石能源采暖的现状，尤其是解决西藏地区多数居民住宅靠牛粪、枯枝、草皮等采暖，严重破坏生态平衡和自然环境的现状。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。