一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统的制作方法

本实用新型涉及一种铁路站场供暖技术领域，具体涉及一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统。

背景技术：

以前，铁路站场的供暖系统主要以锅炉为主，采用煤炭燃烧的能量来供暖。近年来，随着我国铁路系统建设的发展以及节能减排政策的实施，关于铁路站场的供暖问题，我国西北部的铁路站场大都在进行“煤改电”，来响应国家减少大气污染的号召。

目前，地源热泵供暖在铁路站场供暖改造中得到广泛应用，地源热泵技术也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。但地源热泵系统存在土壤温度场的恢复问题，即随着地热泵系统连续长期的运行，会从地下过多的取热，造成地下温度场的波动，降低机组的制热量(cop)，增加系统的能耗。

太阳能技术也是可再生能源的主要应用方向之一，太阳能是永不枯竭的清洁能源，量大，资源丰富，绿色环保，但太阳能的具有间歇性和不可靠性，太阳能的辐射照度受气候条件等各种因素的影响不能维持常亮，且太阳能自身不易储存，必须及时转换成其他形式能量才能利用和储存。

针对地源热泵和太阳能自身存在的这些缺陷，采用地源热泵技术和太阳能技术联合使用，这样可以相互弥补自身的不足，又节能环保无污染，无任何排放。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统，克服地源热泵供暖系统和太阳能系统供热自身存在的缺陷，能够有效解决现有铁路站场传统供暖系统能源消耗量大，大气污染较为严重的问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统，其特征在于：

包括太阳能集热系统、地源热泵机组系统和铁路站场内供暖系统，地源热泵机组系统包括地源热泵和土壤换热器；

太阳能集热系统输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和地源热泵；

铁路站场内供暖系统的输出端分别接入太阳能集热系统、土壤换热器和地源热泵；

地源热泵的输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和太阳能集热系统；

土壤换热器的输出端接入地源热泵；

各连接路径上设置有闸阀实现运行模式的切换。

太阳能集热系统包括集热器、水箱和板式换热器，集热器输出端接入水箱，水箱输出端接入板式换热器和集热器，板式换热器输出端接入水箱，板式换热器作为太阳能集热系统的输入输出端。

水箱的输出端设置有水泵；

铁路站场内供暖系统的输出端设置有水泵；

土壤换热器的输出端设置有水泵。

水泵均为泵组，是一备一用的双泵系统。

水箱的输出端设置有温度传感器；

铁路站场内供暖系统的输出端设置有温度传感器。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型实用性强，节能环保，通过太阳能和地源热泵的联合使用来满足铁路站场的供热要求，提高了系统的供热效率和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统，包括太阳能集热系统、地源热泵机组系统和铁路站场内供暖系统，地源热泵机组系统包括地源热泵和土壤换热器。太阳能集热系统输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和地源热泵；铁路站场内供暖系统的输出端分别接入太阳能集热系统、土壤换热器和地源热泵；地源热泵的输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和太阳能集热系统；土壤换热器的输出端接入地源热泵。为实现太阳能和地源热泵联合的铁路站场供热，太阳能系统与地源热泵采用串联的工作方式，各连接路径上设置有闸阀实现运行模式的切换。

太阳能集热系统包括集热器、水箱和板式换热器，集热器输出端接入水箱，水箱输出端接入板式换热器和集热器，板式换热器输出端接入水箱，板式换热器作为太阳能集热系统的输入输出端。

水箱的输出端设置有水泵；铁路站场内供暖系统的输出端设置有水泵；土壤换热器的输出端设置有水泵。水泵均为泵组，是一备一用的双泵系统。

水箱的输出端设置有温度传感器；铁路站场内供暖系统的输出端设置有温度传感器。

如图1所示，本实用新型包括太阳能集热系统、地源热泵机组系统、控制系统和室内供暖系统；所述的太阳能集热系统包括太阳能集热器、水箱、板式换热器和水泵组，所述的地源热泵系统包括土壤换热器、地源热泵、和水泵组。除此，所述控制系统包括温度传感器和闸阀。所述的太阳能集热器通过泵组连接水箱，集水器的热水回流到水箱，水箱的出水端连接泵组，泵组的出水端连接板式换热器，板式换热器的出水端设有温度传感器。所述的土壤换热器连接地源侧泵组，地源侧泵组连接地源热泵相连，地源热泵的出水端通过闸阀连接室内供暖系统。所述的室内换热器的回水通过泵组回流至地源热泵。

本实用新型有以下几种运行模式：

1、在供暖初始时，太阳能集热器对太阳的热能通过介质水进行收集，在室外温度较高的情况下，采暖负荷较小，此时，经过太阳能加热后的供水温度为tg（经温度传感器1测得），若温度传感器1测得的温度tg高于50℃，打开供水管路上的闸阀1、闸阀2，利用太阳能直接采暖。

2、若供水温度tg低于48℃，并且高于40℃，则打开供水管路上的闸阀2、闸阀4，使太阳能采暖系统与地源热泵系统串联运行，即经过太阳能加热后的水再经过地源热泵系统提升达到50℃后，供给末端的铁路站场内供暖系统。

3、若供水温度tg低于40℃，并且高于20℃，打开供水管路上的闸阀6、闸阀9和闸阀2，使太阳能系统的出水接入地源热泵系统的地下换热器，加热土壤的温度，同时提高热泵机组蒸发器侧的进水温度，以提高热泵机组的效率。

4、若供水温度tg低于20℃，打开供水管路上的闸阀6、闸阀2，使太阳能系统的出水直接接入地源热泵。

回水管路上的闸阀3、闸阀5、闸阀7、闸阀8根据系统的回水温度来调整闸阀的启闭状态，系统的回水温度经温度传感器2测得。若回水温度高于40℃，打开闸阀5；若回水温度低于40℃，打开闸阀3、闸阀7和闸阀8。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

技术特征：

1.一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统，其特征在于：

包括太阳能集热系统、地源热泵机组系统和铁路站场内供暖系统，地源热泵机组系统包括地源热泵和土壤换热器；

太阳能集热系统输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和地源热泵；

铁路站场内供暖系统的输出端分别接入太阳能集热系统、土壤换热器和地源热泵；

地源热泵的输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和太阳能集热系统；

土壤换热器的输出端接入地源热泵；

太阳能集热系统包括集热器、水箱和板式换热器，集热器输出端接入水箱，水箱输出端接入板式换热器和集热器，板式换热器输出端接入水箱，板式换热器作为太阳能集热系统的输入输出端；

水箱的输出端设置有水泵；铁路站场内供暖系统的输出端设置有水泵；土壤换热器的输出端设置有水泵；

板式换热器的输出端设置有温度传感器；铁路站场内供暖系统的输出端设置有温度传感器；

各连接路径上设置有闸阀，回水管路上的闸阀根据铁路站场内供暖系统输出端温度传感器测得的回水温度来调整启闭，供水管路上的的闸阀根据板式换热器输出端温度传感器测得的供水温度来调整启闭，实现运行模式的切换。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统，其特征在于：

水泵均为泵组，是一备一用的双泵系统。

技术总结
本实用新型涉及一种基于太阳能与地源热泵联合的铁路站场供暖系统，包括太阳能集热系统、地源热泵机组系统和铁路站场内供暖系统，地源热泵机组系统包括地源热泵和土壤换热器；太阳能集热系统输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和地源热泵；铁路站场内供暖系统的输出端分别接入太阳能集热系统、土壤换热器和地源热泵；地源热泵的输出端分别接入铁路站场内供暖系统、土壤换热器和太阳能集热系统；土壤换热器的输出端接入地源热泵；各连接路径上设置有闸阀实现运行模式的切换。本实用新型通过太阳能和地源热泵的联合使用来满足铁路站场的供热要求，灵活切换模式，提高了系统的供热效率和可靠性。

技术研发人员：张晓龙;魏琦君;尹旭东;陈鹏;杨瑞燕;宁譞;王尧;赵严;王晨佳
受保护的技术使用者：中铁西安勘察设计研究院有限责任公司
技术研发日：2019.07.22
技术公布日：2020.07.24