CN1415923A - 土壤蓄热式太阳能热泵供热***及供热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***,旨在提供一种绿色环保、结构简单,性能可靠,造价低的太阳能热泵***。它主要由太阳能集热器、换热器、热泵装置、循环泵组成,太阳能集热器(1)的出口与换热器(2)的进口相连,换热器(2)的出口通过热泵装置(3)、循环泵(4)与太阳能集热器(1)的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,热泵装置(3)的供热侧进出口与用户相连,换热器(2)设置于地下土壤中,以土壤作为***的蓄热体。本发明为热泵冬季运行的热源选择问题提供了一种可行方案,所提出的新***特别适用于冬季寒冷的中部和北方地区使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用能源供热***和供热方法,更具体地说,是涉及利用太阳能供热***和供热方法。
背景技术
热泵是一种公认的高效节能的供热空调方式,但其在北方地区冬季供热运行时,空气源存在着室外换热器体积庞大、频繁融霜、性能系数较低等缺点,地下水源存在着破环地下水资源等问题,土壤源有初投资高等缺点。
太阳能是一种丰富、干净、安全的能源,70年代以来,鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加,世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮。然而目前有效地利用太阳能还存在一些问题,主要是收集、转换和储存的效率不高。
热泵与太阳能供热联合运行(即太阳能热泵),利用热泵使太阳能集热器的热水进一步升温,集热温度10~20℃就可以,采用无玻璃的平板集热器就可以达到很高的集热效率,集热成本非常低,这种集热器还可以作为夏季制冷时夜间的冷却水放热板用,同时还可以全年提供生活热水,大大提高了设备利用率。由于太阳能热泵无需采用空气换热器时不可避免的融霜循环,同时由于太阳能的输入将提高热泵的蒸发温度,改善热泵装置的性能系数,因而具有显著的节能特性。但是由于太阳能的不可靠性和间断性,蓄热是太阳能利用的必要条件,蓄热可缩小能源供求之间在时间或流量上的不匹配,起到重要的节能作用。而通常所使用水蓄热或相变蓄热,使得蓄热槽体积庞大、造价高。而且在冬天或太阳能不足时,太阳能集热器不能将载热流体升温,***不能供热。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处,提供一种绿色环保、结构简单,性能可靠,造价低,供热时间长的太阳能热泵供热***和供热方法。
本发明的技术方案为:
一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***,它包括太阳能集热器1、热泵装置3和循环泵4,太阳能集热器1的出口与换热器2的进口相连,换热器2的出口通过热泵装置3、循环泵4与太阳能集热器1的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,热泵装置3的供热侧进出口与用户相连,换热器2埋于地下土壤中,以土壤作为***的蓄热体。另外,太阳能集热器1的入口、出口和循环泵4还可以分别与三通阀6相连接。
一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***,包括太阳能集热器1、热泵装置3、循环泵4,太阳能集热器1的出口与换热器2的进口相连,换热器2的出口通过循环泵4、热泵装置3与太阳能集热器1的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,换热器2设置于地下土壤中,以土壤作为***的蓄热体。
一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***,包括太阳能集热器1、热泵装置3、循环泵4,太阳能集热器1的出口与循环泵4相连,循环泵4的出口与换热器2的进口相连,换热器2的出口通过热泵装置3与太阳能集热器1的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,换热器2设置于地下土壤中,以土壤作为***的蓄热体。
上述的土壤蓄热式太阳能热泵***中太阳能集热器1可以为无盖板、无底部保温、表面涂有光谱选择性材料的平板集热器,热泵装置3为机械压缩式或吸收式。
一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***的供热方法,它包括下列步骤:(1)将换热在器2埋入地下土壤中;(2)用管路将太阳能集热器1的出口与换热器2的进口相连,换热器2的出口通过热泵装置3、循环泵4与太阳能集热器1的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道;(3)用管路将热泵装置3的供热侧进出口与热用户的供热网相连;(4)载热流体充入***,通过太阳能集热器1集热;(5)开通循环泵4,载热流体在***中循环;(6)启动热泵装置,给用户供热。
本发明具有下述优点:用大地土壤代替通常所用的水或相变蓄热槽,利用土壤的热容量蓄热并起均衡负荷的作用,弥补太阳能的不可靠性和间断性,使冬季供热能够实现,四季皆宜,提高了***的利用率,特别适用于冬季寒冷的中部和北方地区使用。大地的热容量很大,也不需要做容器,价廉易得,而且可以节省设备占地空间。
附图说明图1为土壤蓄热式太阳能热泵供热***示意图;图2为土壤蓄热式太阳能热泵供热***示意图;图3为土壤蓄热式太阳能热泵供热***示意图;图4为土壤蓄热式太阳能热泵供热***示意图。图中:1.太阳能集热器; 2.换热器; 3.热泵装置;
4.循环泵; 5.载热介质; 6.三通阀。
具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步的说明:
整个***由太阳能集热器1、换热器2、热泵装置3、循环泵4组成。按照本技术领域通常的方法将换热器2埋于地下土壤中(一般在冻土以下)。用管路将太阳能集热器1的出口与换热器2的进口相连,换热器2的出口通过热泵装置3、循环泵4与太阳能集热器1的进口相连;或者用管路将太阳能集热器1的出口与换热器2的进口相连,换热器2的出口通过循环泵4、热泵装置3与太阳能集热器1的进口相连;或者用管路将太阳能集热器1的出口与循环泵4相连,循环泵4的出口与换热器2的进口相连,换热器2的出口通过热泵装置3与太阳能集热器1的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,热泵装置3的供热侧进出口与热用户相连。热泵装置为机械压缩式或吸收式。
载热流体为水或防冻液,通过打开太阳能集热器上的阀门进入***。在循环泵4的驱动下在***中循环。白天有太阳时,集热器收集太阳能,水或防冻液在集热器中被加热,并把热量带到热泵装置3,由热泵进一步升温后由载热介质5输送给热用户,集热器收集到的多余热量通过换热器2储存到地下土壤中;夜晚或阴雨天无太阳时,***中循环的水或防冻液通过换热器2将土壤中的热量取出,通过热泵装置3升温后输送给热用户。
在***中可以设置一个三通阀或两个两通阀的组合6,三通阀或两个两通阀的组合6的一端与太阳能集热器1的入口相连,一端与太阳能集热器1的出口相连,一端与循环泵4相连。供热运行时,如果太阳能充足,则三通阀6的A路关闭,水或防冻液全部通过太阳能集热器1吸收热量;太阳能不足时调整A、B两路的流量,部分或全部水或防冻液不通过太阳能集热器1,直接被送往换热器2,吸收地下土壤中储存的热量,再流向热泵,由热泵升温后,由供热介质5输送给用户。
Claims (7)
1.一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***,包括太阳能集热器[1]、热泵装置[3]和循环泵[4],其特征是,所述的太阳能集热器[1]的出口与换热器[2]的进口相连,换热器[2]的出口通过热泵装置[3]、循环泵[4]与太阳能集热器[1]的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,所述的换热器[2]设置于地下土壤中,以土壤作为***的蓄热体。
2.根据权利要求1所述的土壤蓄热式太阳能热泵供热***,其特征是,所述的太阳能集热器[1]的入口、出口和循环泵[4]分别与三通阀[6]相连接。
3.根据权利要求1所述的土壤蓄热式太阳能热泵供热***,其特征在于,所述的太阳能集热器[1]为平板集热器。
4.根据权利要求1所述的土壤蓄热式太阳能热泵供热***,其特征在于所述的热泵装置[3]为机械压缩式或吸收式。
5.一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***,包括太阳能集热器[1]、热泵装置[3]和循环泵[4],其特征是,所述的太阳能集热器[1]的出口与换热器[2]的进口相连,换热器[2]的出口通过循环泵[4]、热泵装置[3]与太阳能集热器[1]的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,所述的换热器[2]设置于地下土壤中,以土壤作为***的蓄热体。
6.一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***,包括太阳能集热器(1)、热泵装置[3]和循环泵[4],其特征是,所述的太阳能集热器[1]的出口与循环泵[4]相连,循环泵[4]的出口与换热器[2]的进口相连,换热器[2]的出口通过热泵装置[3]与太阳能集热器[1]的进口相连,从而形成载热流体的闭合循环通道,所述的换热器[2]设置于地下土壤中,以土壤作为***的蓄热体。
7.一种土壤蓄热式太阳能热泵供热***的供热方法,其特征是,它包括下列步骤:(1)将换热器[2]埋于地下土壤中;(2)用管路将太阳能集热器[1]的出口与换热器[2]的进口相连,换热器[2]的出口通过热泵装置[3]、循环泵[4]与太阳能集热器[1]的进口相连;(3)用管路将热泵装置[3]的供热侧进出口与热用户供热管网相连;(4)载热流体充入***,通过太阳能集热器[1]集热;(5)开通循环泵[4],使载热流体在***中循环;(6)启动热泵装置[3]给用户供热。
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