太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置的製作方法

2023-05-08 11:06:26

專利名稱：太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種供暖系統，特別是一種將太陽能集熱系統和地源熱泵相結合 的供暖系統。
背景技術：
太陽能是重要的可再生能源，當前的太陽能熱水系統已經廣泛地應用於建築全年 生活熱水的供應上，為了大幅增加太陽能的用量，以替代更多的常規能源，太陽能的利用方 式逐漸涉及到了採暖領域，但目前一些試點項目所使用的太陽能系統都是生活熱水系統的 簡單放大，存在著得熱量夏盈冬虧的技術瓶頸，出現了冬季太陽能保證率較低，非採暖季的 熱量過剩的局面；同時，地源熱泵技術已廣泛用於建築冬季供暖與夏季空調中，但是在比較 寒冷的地區，通常會出現夏季供冷時向地下的排熱量小於冬季供暖時從地下的取熱量，長 期運行會帶來土壤溫度降低、系統運行效果變差的後果。上述兩個問題是太陽能和地源熱 泵這兩項技術運行成敗的關鍵。

實用新型內容為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供 暖裝置，要解決上述兩個技術在建築物供暖中的熱平衡技術問題。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置，包括一太陽能集熱系統，該太陽能 集熱系統包括太陽能集熱器、通過第一循環管路與太陽能集熱器連通的水箱、以及位於水 箱內的太陽能供暖換熱盤管，其中循環管路上連有第一水泵，太陽能供暖換熱盤管的入口 與自來水進水管連通，太陽能供暖換熱盤管的出口與連接有電加熱器和電磁閥的生活熱水 出水管連通，其特徵在於水箱內還設置有地源熱泵換熱盤管，地源熱泵換熱盤管通過第二循環管路與板式 換熱器連通，其中第二循環管路上設置有第二水泵、第一定壓罐和電磁閥。所述板式換熱器還通過第三循環管路與熱泵機組連通，第三循環管路上設置有第 三水泵、第三定壓罐和電磁閥。所述板式換熱器還通過第四循環管路與埋在地下的、帶有地下保溫裝置的地下埋 管連通，其中第四循環管路上設置有第四水泵、第二定壓罐和電磁閥。所述第二循環管路通過電磁閥與板式換熱器連接，第三循環管路、第四循環管路 也通過電磁閥與板式換熱器連接。所述第二循環管路與第四循環管路之間可連接有跨越管，跨越管上設置有電磁 閥。本實用新型的有益效果如下本實用新型利用各種形式的跨季節蓄熱可以解決太陽能供暖時的季節熱平衡問 題，夏季向地下補熱也是解決北方地源熱泵長效性、穩定性的有效方法之一。利用地埋管的太陽能跨季節蓄熱可以與土壤源熱泵結合起來使用，同時解決了兩種系統的季節性熱平衡 問題。將太陽能用於建築物供暖時可以大幅度的提高太陽能保證率，但也存在設備利用 率太低導致投資回報年限過長的問題，而本實用新型特別將太陽能的非採暖季得熱蓄存在 地下土壤中，並在冬季利用熱泵的形式從土壤中提取熱量為建築物供暖，其能將夏季太陽 能集熱系統產生的多餘熱量儲存到冬季再使用，有效的節約了常規能源，提高了太陽能的 使用率，同時解決了傳統地源熱泵的缺點，不會出現長期運行帶來的土壤溫度降低、系統運 行效果變差的後果。本實用新型涉及可再生能源利用技術，具體涉及太陽能跨季節儲存技術、太陽能 供暖技術、地源熱泵技術，其提供了寒冷地區使用太陽能供暖的一種解決方案，基本思想是 將地源熱泵與太陽能熱泵結合起來，使用地下蓄熱裝置既解決了夏季太陽能集熱系統產生 的熱量過剩問題，同時還有助於提高系統在冬季的供暖性能。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是夏季向地下蓄熱時的系統原理圖。圖3是冬季太陽能熱泵供暖方式的示意圖。圖4是冬季地源熱泵供暖方式的示意圖。附圖標記1_太陽能集熱器、2-水箱、3-地源熱泵換熱盤管、4-板式換熱器、5-熱 泵機組、6-地下保溫裝置、7-地下埋管、8. 1-第一水泵、8. 2-第二水泵、8. 3-第三水泵、 8. 4-第四水泵、9. 1-第-定壓罐、9. 2-第二定壓罐、9. 3-第三定壓罐、10-電磁閥、11-太 陽能供暖換熱盤管、12-電加熱器、13-跨越管、14. 1-第一循環管路、14. 2-第二循環管路、 14. 3-第三循環管路、14. 4-第四循環管路。
具體實施方式
實施例參見
圖1，這種太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置，包括一太陽能集熱 系統，該太陽能集熱系統包括太陽能集熱器1、通過第一循環管路14. 1與太陽能集熱器1 連通的水箱2、以及位於水箱2內的太陽能供暖換熱盤管11，其中循環管路上連有第一水泵 8. 1，太陽能供暖換熱盤管11的入口與自來水進水管連通，太陽能供暖換熱盤管11的出口 與連接有電加熱器12和電磁閥10的生活熱水出水管連通。水箱2內還設置有地源熱泵換熱盤管3，地源熱泵換熱盤管3通過第二循環管路 14. 2與板式換熱器4連通，其中第二循環管路14. 2上設置有第二水泵8. 2、第一定壓罐9. 1 和電磁閥；所述板式換熱器4還通過第三循環管路14. 3與熱泵機組5連通，第三循環管路 14. 3上設置有第三水泵8. 3、第三定壓罐9. 3和電磁閥；所述板式換熱器4還通過第四循環 管路14. 4與埋在地下的、帶有地下保溫裝置6的地下埋管7連通，其中第四循環管路14. 4 上設置有第四水泵8. 4、第二定壓罐9. 2和電磁閥。所述第二循環管路14. 2通過電磁閥與板式換熱器4連接，第三循環管路14. 3、第 四循環管路14. 4也通過電磁閥與板式換熱器4連接。
4[0024]所述第二循環管路14. 2與第四循環管路14. 4之間連接有跨越管13，跨越管13上 設置有電磁閥。本實用新型有以下幾種運行模式參見
圖1，一是太陽能系統提供建築全年生活熱水，由太陽能集熱器1、水箱2、第 一水泵8. 1構成的太陽能集熱系統，採用溫差控制第一水泵8. 1運行，自來水通過浸在水箱 中的換熱盤管11吸熱後再通過電加熱器12加熱到設定溫度。參見圖2，二是在夏季當一天中的集熱量大於生活熱水需熱量時，關閉第三循環管 路14. 3上的電磁閥，打開其它電磁閥，第二水泵8. 2、第四水泵8. 4運行，向地下蓄熱。參見圖3，三是冬季當水箱水溫低於32°C並高於10°C時，採用太陽能熱泵供暖方 式。具體操作是關閉第四循環管路14. 4上的電磁閥，打開其它電磁閥，第二水泵8. 2、第三 水泵8. 3運行，水箱中的熱量通過換熱盤管3傳遞給板式換熱器4的熱源側後，再通過板式 換熱器4傳遞給熱泵機組5的蒸發側，熱泵機組5運行，再通過風管或風機盤管給空調房間 供暖。參見圖4，四是冬季當水箱水溫高於32°C或低於10°C，採用地源熱泵運行方式，因 為冬季當水箱水溫高於32°C或低於10°C，已經不在地源熱泵運行工況範圍內，此時採用地 源熱泵，水箱內水溫高於32°C多出現在非採暖季，此時啟動是蓄熱循環。具體操作是關閉第 二循環管路14. 2上的電磁閥，打開其它電磁閥，第三水泵8. 3、第四水泵8. 4運行，通過地下 埋管7將土壤能量與夏季儲存的太陽能量傳至板式換熱器4的熱源側，再通過板式換熱器4 傳遞給熱泵機組5的蒸發側，熱泵機組5運行後，再通過風管或風機盤管給空調房間供暖。
權利要求一種太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置，包括一太陽能集熱系統，該太陽能集熱系統包括太陽能集熱器(1)、通過第一循環管路(14.1)與太陽能集熱器(1)連通的水箱(2)、以及位於水箱(2)內的太陽能供暖換熱盤管(11)，其中循環管路上連有第一水泵(8.1)，太陽能供暖換熱盤管(11)的入口與自來水進水管連通，太陽能供暖換熱盤管(11)的出口與連接有電加熱器(12)和電磁閥(10)的生活熱水出水管連通，其特徵在於水箱(2)內還設置有地源熱泵換熱盤管(3)，地源熱泵換熱盤管(3)通過第二循環管路(14.2)與板式換熱器(4)連通，其中第二循環管路(14.2)上設置有第二水泵(8.2)、第一定壓罐(9.1)和電磁閥；所述板式換熱器(4)還通過第三循環管路(14.3)與熱泵機組(5)連通，第三循環管路(14.3)上設置有第三水泵(8.3)、第三定壓罐(9.3)和電磁閥；所述板式換熱器(4)還通過第四循環管路(14.4)與埋在地下的、帶有地下保溫裝置(6)的地下埋管(7)連通，其中第四循環管路(14.4)上設置有第四水泵(8.4)、第二定壓罐(9.2)和電磁閥。
2.根據權利要求1所述的太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置，其特徵在於所述 第二循環管路(14. 2)通過電磁閥與板式換熱器(4)連接，第三循環管路(14. 3)、第四循環 管路(14.4)也通過電磁閥與板式換熱器(4)連接。
3.根據權利要求1所述的太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置，其特徵在於所述 第二循環管路(14. 2)與第四循環管路(14. 4)之間連接有跨越管(13)，跨越管(13)上設置 有電磁閥。
專利摘要一種太陽能跨季節土壤地埋管蓄熱供暖裝置，包括太陽能集熱器、水箱以及太陽能供暖換熱盤管，其水箱內還設置有地源熱泵換熱盤管，地源熱泵換熱盤管通過第二循環管路與板式換熱器連通，其中第二循環管路上設置有第二水泵、第一定壓罐和電磁閥；所述板式換熱器還通過第三循環管路與熱泵機組連通，第三循環管路上設置有第三水泵、第三定壓罐和電磁閥；所述板式換熱器還通過第四循環管路與埋在地下的、帶有地下保溫裝置的地下埋管連通，其中第四循環管路上設置有第四水泵、第二定壓罐和電磁閥。能將夏季太陽能集熱系統產生的多餘熱量儲存到冬季再使用，有效的節約了能源，提高了太陽能的使用效率，同時解決了傳統地源熱泵的缺點。
文檔編號F24J2/00GK201697209SQ200920308278
公開日2011年1月5日 申請日期2009年8月19日 優先權日2009年8月19日
發明者底冰, 張廣宇, 焦燕, 王巖, 郝俊紅 申請人:中國建築設計研究院;國家住宅與居住環境工程技術研究中心