地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统的制作方法

本实用新型涉及供暖技术领域，特别涉及一种地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统。

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地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统，以充分利用地热能和太阳能，减少煤炭的消耗，有利于我国生态环境的保护。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统，所述系统包括：供水泵、太阳能加热组件、电锅炉和换热器，其中，

所述供水泵的进水端与地热供给井连通；

所述供水泵、所述电锅炉与所述换热器顺次相连以形成第一支路；

所述供水泵、所述太阳能加热组件与所述换热器顺次相连以形成第二支路；

所述供水泵、所述太阳能加热组件、所述电锅炉与所述换热器顺次相连以形成第三支路；

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，所述供水泵与所述太阳能加热组件之间设置有第三电动隔离阀，所述供水泵与所述电锅炉之间设置有第四电动隔离阀。

在一种可能的设计中，所述太阳能加热组件与所述换热器之间设置有第五电动隔离阀，所述太阳能加热组件与所述电锅炉之间设置有第六电动隔离阀。

在一种可能的设计中，所述电锅炉与所述换热器之间设置有第七电动隔离阀。

在一种可能的设计中，所述供水泵的进水端设置有过滤网。

在一种可能的设计中，所述供水泵的出水端设置有回止阀。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

通过将供水泵的进水端与地热供给井连通，使得供水泵可以从地热供给井内获取地热热源的水，当无日照时，地热热源的水可以从供水泵进入到第一支路中，在电锅炉内进行加热，再输送到换热器中；当日照充足时，地热热源的水可以从供水泵进入到第二支路中，在太阳能加热组件中进行加热，再输送到换热器中；当日照不充足时，地热热源的水可以从供水泵进入到第三支路中，在太阳能加热组件中进行第一次加热后，再进入到电锅炉内进行第二次加热，最后输送到换热器中，流入换热器中的水与热循环系统中的循环水进行换热降温后，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为热循环系统提供热源，减少了煤炭的消耗，有利于我国生态环境的保护。

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地热、太阳能及电锅炉互补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地热、太阳能及电锅炉互补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地热、太阳能及电锅炉互补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地热、太阳能及电锅炉互补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地热、太阳能及电锅炉互补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-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-电锅炉，

4-换热器，

5-地热供给井，

6-地热回水井，

7-第一电动隔离阀，

8-第二电动隔离阀，

9-缓冲组件，91-缓冲罐，911-进气口，912-进水口，

10-第三电动隔离阀，

11-第四电动隔离阀，

12-第五电动隔离阀，

13-第六电动隔离阀，

14-第七电动隔离阀，

15-过滤网，

16-回止阀，

17-供水调节阀，

18-第八电动隔离阀，

19-第九电动隔离阀，

20-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地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统，其结构示意图如图1所示，该系统包括供水泵1、太阳能加热组件2、电锅炉3和换热器4。

其中，供水泵1的进水端与地热供给井5连通；

供水泵1、电锅炉3与换热器4顺次相连以形成第一支路；

供水泵1、太阳能加热组件2与换热器4顺次相连以形成第二支路；

供水泵1、太阳能加热组件2、电锅炉3与换热器4顺次相连以形成第三支路；

换热器4的出水端与地热回水井6连通。

本领域技术人员可以理解的是，本实用新型实施例的地热、太阳能及电锅炉互补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4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4可以与热循环系统的其他组件20相连共同构成热循环系统，如图1所示。

本实用新型实施例的地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统的工作原理为：

通过将供水泵1的进水端与地热供给井5连通，在启动供水泵1后，供水泵1可以从地热供给井5内获取地热热源的水；

当无日照时，地热热源的水可以从供水泵1进入到第一支路中，在电锅炉3内进行加热，再输送到换热器4中；

当日照充足时，地热热源的水可以从供水泵1进入到第二支路中，在太阳能加热组件2中进行加热，再输送到换热器4中；

当日照不充足时，地热热源的水可以从供水泵1进入到第三支路中，在太阳能加热组件2中进行第一次加热后，再进入到电锅炉3内进行第二次加热，最后输送到换热器4中；

流入换热器4中的水与热循环系统中的循环水进行换热降温后，再从换热器4的出水端流回地热回水井6中。

因此，本实用新型实施例的地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统利用供水泵1、太阳能加热组件2、电锅炉3和换热器4，实现了在充分利用地热能和太阳能的基础上为热循环系统提供热源，减少了煤炭的消耗，有利于我国生态环境的保护。

下面对本实用新型实施例的地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统的结构进行进一步地描述说明：

对于供水泵1而言，供水泵1实现了将地热供给井5内的地热热源的水抽取到系统中进行使用的作用。

在结构设置上，一方面，供水泵1的进水端设置有过滤网15，如图2或图3所示，以过滤掉抽取的地热热源的水中的固体大颗粒杂质。

另一方面，供水泵1的出水端设置有回止阀16，以防止供水泵1抽取的水回流入地热供给井5中。

同时，供水泵1可以为变频泵，用于控制进入电锅炉3或太阳能加热组件2中的水量，且满足气蚀余量要求。

而对于供水泵1的个数，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，止回阀16的个数与供水泵1的个数相同，也就是说，可在每个供水泵1的出水端均设置止回阀16，如图2或图3所示。

进一步地，为了便于控制供水泵1，在每个供水泵1的进水端设置有第八电动隔离阀18，在每个供水泵1的出水端设置有第九电动隔离阀19，如图2或图3所示。

对于太阳能加热组件2而言，其可以利用太阳能对水进行加热，以实现对太阳能的充分利用。

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，而由于冷水比热水重，热水不断向上浮升，在集热管212内形成自然循环，使得集热管212内的水温加热达到设定温度。

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将太阳能转换为热能，实现对吸热器222内水的加热。

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，且环绕着吸热塔223进行设置。由于一天当中太阳光的光线角度会发生很大变化，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，为了便于控制吸热器222，在每个第二加热单元22的进水端设置有第一电动隔离阀7，在每个第二加热单元22的出水端设置有第二电动隔离阀8，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致使吸热器222过热而受到损坏，该系统还可以包括：缓冲组件9，如图3所示；

缓冲组件9设置在供水泵1与第一电动隔离阀7之间。

具体地，缓冲组件9可以为缓冲罐91，缓冲罐91的上部开设有进气口911，通过进气口911可以向缓冲罐91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91下部开设有的进水口912中进入，由于稳压气体不溶于水，在稳压气体的作用下，缓冲罐91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。

对于电锅炉3而言，电锅炉3以电力为能源，将电能转化成为热能，使得其内的水加热。

具体地，在结构设置上，在对电锅炉3进行设计时，电锅炉3的出力可按照不考虑太阳能加热组件2提供能量设计，且电锅炉3的出力可根据进水的温度进行调节；在电锅炉3的进水端设置有供水调节阀17，用于控制调节电锅炉3内的液位。

对于电锅炉3的个数，电锅炉3的个数至少为两个，其中，一个作为备用，以防止电锅炉3在发生故障后，无法满足本系统最低的供热量要求。具体的个数可以根据无日照条件下供暖系统中每小时的供暖换热量进行反推计算得到，并考虑一定备用裕量，在本实用新型实施例中不作具体限定。

在安装位置上，电锅炉3可以安装在地面上或低位布置。

对于换热器4而言，换热器4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4可以根据热循环系统每小时供回水温度及所需换热量选择热水侧供回水温度、供热量及额定流量。

为了保证良好的供热效果，换热器4的个数应根据具体换热量进行确定，换热器4的数量不限于一台。

基于上述结构，由于本系统中包含有三个在不同情况下使用的支路，为了实现三条不同支路之间的切换，需要设置多个控制阀。

具体地，供水泵1与太阳能加热组件2之间设置有第三电动隔离阀10，供水泵1与电锅炉3之间设置有第四电动隔离阀11，如图2或图3所示，通过控制切换第三电动隔离阀10和第四电动隔离阀11，使得从供水泵1流出的水可以选择进入第一支路或第二支路或第三支路。

也就是说，如果关闭第四电动隔离阀11、开启第三电动隔离阀10，可以使得从供水泵1流出的水进入到第二支路或第三支路；如果关闭第三电动隔离阀10、开启第四电动隔离阀11，可以使得从供水泵1流出的水进入到第一支路。

太阳能加热组件2与换热器4之间设置有第五电动隔离阀12，太阳能加热组件2与电锅炉3之间设置有第六电动隔离阀13，如图2或图3所示，通过控制切换第五电动隔离阀12和第六电动隔离阀13，使得从太阳能加热组件2流出的水可以选择进入第二支路或第三支路。

也就是说，如果关闭第五电动隔离阀12、开启第六电动隔离阀13，可以使得从太阳能加热组件2流出的水进入到第三支路；如果关闭第六电动隔离阀13、开启第五电动隔离阀12，可以使得从太阳能加热组件2流出的水进入到第二支路。

电锅炉3与换热器4之间设置有第七电动隔离阀14，可以控制第一支路或第三支路内水的流量。

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、太阳能及电锅炉互补的热源系统：

(1)在无日照时，如夜间，打开第八电动隔离阀18、第九电动隔离阀19、回止阀16、第四电动隔离阀11、供水调节阀17、第七电动隔离阀14，关闭第三电动隔离阀10、第五电动隔离阀12、第六电动隔离阀13，使得地热热源的水被供水泵1从地热供给井5中泵入，经过供水泵1进入到第一支路中，此时太阳能加热组件2被旁路，通过电锅炉3的加热，地热热源的水被加热到设定温度后流入到换热器4中进行换热，当热水在换热器4内降温后，通过换热器4的出水端重新回灌入地热回水井6内，可以满足无日照情况时的供热需求。

(2)在日照充足时，打开第八电动隔离阀18、第九电动隔离阀19、回止阀16、第三电动隔离阀10、第一电动隔离阀7、第二电动隔离阀8、第五电动隔离阀12，关闭第四电动隔离阀11、第六电动隔离阀13、供水调节阀17和第七电动隔离阀14，使得地热热源的水经过供水泵1进入到第二支路中，此时电锅炉3被旁路，地热热源的水在太阳能加热组件2中被加热到设定温度后流入到换热器4中进行换热，当热水在换热器4内降温后，通过换热器4的出水端重新回灌入地热回水井6内。

(3)在日照不充足时，如阴雨天，打开第八电动隔离阀18、第九电动隔离阀19、回止阀16、第三电动隔离阀10、第一电动隔离阀7、第二电动隔离阀8、第四电动隔离阀11、第六电动隔离阀13、供水调节阀17和第七电动隔离阀14，关闭第五电动隔离阀12，使得地热热源的水经过供水泵1进入到第三支路中，地热热源的水在太阳能加热组件2中被加热到第一设定温度后，又流入到电锅炉3中加热到第二预设温度，也就是热循环系统的热量要求所需的温度，再流入到换热器4中进行换热，当热水在换热器4内降温后，通过换热器4的出水端重新回灌入地热回水井6内。

需要说明的是，本实用新型实施例的地热、太阳能及电锅炉互补的热源系统可以满足全天24小时的供热需求。

本领域技术人员可以理解的是，本实用新型实施例的地热、太阳能及电锅炉互补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，不仅地热资源丰富，而且太阳能光热资源极为丰富。但是由于上述地区地广人稀，难以实现集中供暖，且大部分为低温地热，利用地热直接进行供暖的温度达不到供暖要求。在上述地区利用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进行供暖，不仅可以满足上述地区人民冬季采暖需求，而且可以改变现阶段上述地区采用化石能源采暖的现状，有利于节约资源，保护环境。

以上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。