CN207230722U - 一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，包括太阳能集热***、供暖***和用于提取地源井内的地源热泵机组；所述太阳能集热***和地源井通过管道连通，还包括切换管道，所述太阳能集热***通过切换管道将太阳能储存于地源井或直接供给供暖箱内；所述供暖***用于提取所述供暖箱的热能并通过供暖管道输送至建筑物内。本实用新型使用方便，节约资源。

Description

一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***

技术领域

本实用新型属于太阳能和地源热泵结合供暖供热技术领域，具体涉及一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***。

背景技术

伴随着经济的快速发展，我国北方地区目前冬季供暖季节所用的能源主要有：石油、天然气、煤炭等不可再生资源，而且对环境的污染严重。对于新型可再生的太阳能的使用已刻不容缓，特别对于北方地区夏季非供暖季节气温高、日照时间长，将夏季不使用的太阳能储存在浅层土壤中，冬季供暖季节来临时使用地源热泵***将储存的太阳能提出出来，配合当季太阳能共同给建筑物供暖，可大大减小北方地区冬季供暖所用能源的压力，减少环境污染、维持可持续发展战略。

现有地源热泵***中，太阳能跨季储热一般采用水、卵石或相变材料等作为蓄热体，蓄热体初投资较高，而利用浅层土壤作为蓄热体可降低蓄热体投资成本。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种太阳能跨季土壤蓄热与地源热泵结合供暖供热***，其利用太阳能与地源结合，形成一种新的储热和取热方式，实现其互补互助的作用。

为达到以上目的，本实用新型技术方案如下：

一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，包括太阳能集热***、供暖***和用于提取地源井内的地源热泵机组；所述太阳能集热***和地源井通过管道连通，还包括切换管道，所述太阳能集热***通过切换管道将太阳能储存于地源井或直接供给供暖箱内；

所述供暖***用于提取所述供暖箱的热能并通过供暖管道输送至建筑物内。

进一步地，所述地源井包括若干个垂直设置于土壤内的储热单元，每个储热单元均包括平行设置的第一U型管和第二U型管；

所述供暖箱上分别连接有第一进水管和第一回水管，所述第一进水管上延伸出若干第一分支，所述第一回水管上延伸出若干第二分支，所述第一分支和第二分支连通形成第一U型管；

所述供暖箱还分别通过第二进水管和第二回水管与所述地源热泵机组相通，所述地源热泵机组的输入端和输出端分别连接有第三回水管和第三进水管，所述第三回水管和第三进水管上分别延伸出若干用于形成所述第二U型管的第三分支和第四分支。

进一步地，还包括容器，所述容器分别与所述供暖箱和太阳能集热***连接。

进一步地，还包括硅晶水处理器，所述硅晶水处理器连接有水管道，所述供暖箱和容器分别与所述水管道连通。

进一步地，所述第二进水管道还与所述太阳能集热***连通，且所述第二进水管道通过第一阀门控制与太阳能集热***的导通。

进一步地，所述第三进水管上分别设有地源室外循环泵和第一定水箱。

进一步地，所述第二回水管道上还设有地源室内循环泵。

进一步地，所述第一进水管上设有循环泵。

进一步地，所述太阳能集热***与所述供暖箱相通的管道上设有太阳能水循环。

进一步地，所述供暖***包括供暖管道、第二定水箱和供暖循环泵，所述供暖箱依次通过第二定水箱、供暖循环泵与所述供暖管道连通。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，使用时，无需建设锅炉房，无需天然气管网，可解决供暖供热需求。与燃气锅炉供暖相比，供暖***运行费用低，与燃煤锅炉房相比更加环保。

本实用新型中，通过阀门控制，实现了智能、无需人员管理的功能。

本实用新型中，由于采用特殊的双U型管结构，目的在于实现储热与取热***完全隔离，相互不干扰。同时实现了取热和储热互补的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本实用新型提供的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***的结构示意图；

图中：

1、太阳能集热***；2、地源井；3、地源热泵机组；4、供暖***；5、供暖箱；6、储热单元；7、第一进水管；701、第一分支；8、第一回水管；801、第二分支；9、第二进水管；10、第二回水管；11、第三回水管；1101、第三分支；12、第三进水管；1201、第四分支；13、容器；14、硅晶水处理器；15、地源室外循环泵；16、第一定水箱；17、地源室内循环泵；18、循环泵；19、太阳能水循环；20、供暖管道；21、第二定水箱；22、供暖循环泵；23、切换管道。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参照附图1所示，本实用新型提供的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，包括太阳能集热***1、供暖***4和用于提取地源井2内的地源热泵机组3；所述太阳能集热***1和地源井2通过管道连通，还包括切换管道23，所述太阳能集热***1通过切换管道23将太阳能储存于地源井2或直接供给供暖箱5内；

其中，供暖***4用于提取所述供暖箱的热能并通过供暖管道输送至建筑物内。

具体设置时，可以将太阳能集热***1、地源井2、地源热泵机组3和供暖***4分别与供暖箱5相通设置。

使用本实用新型时，通过太阳能集热***1进行集热，然后通过切换管道决定将热量存于地源井还是输给供暖箱或者供给建筑物用于供暖。切换管道23主要用于太阳能集热***1与地源井或供暖箱5连接的切换。

进一步地，地源井2包括若干个垂直设置于土壤内的储热单元6，每个储热单元6均包括平行设置的第一U型管和第二U型管；结合附图可知，第一U型管和第二U型管为互相独立但是平行的U型管结构。

所述供暖箱5上分别连接有第一进水管7和第一回水管8，其中，第一进水管7上延伸出若干用于分流的第一分支701，在第一回水管8上延伸出若干用于分流的第二分支801，所述第一分支701和第二分支801相通形成上述的第一U型管；

使用第一U型管时，其用于供暖箱5内的热水经过水泵加压，输送至第一U型管内，第一U型管与土壤进行热交换，使土壤温度不断提高，进而土壤蓄热。

所述供暖箱5还分别通过第二进水管9和第二回水管10与地源热泵机组3相通，所述地源热泵机组3的输入端和输出端分别连接有第三回水管11和第三进水管12，所述第三回水管11和第三进水管12上分别延伸出若干用于形成所述第二U型管的第三分支1101和第四分支1201。第三分支1101和第四分支1201的目的也是用于分流。

现有技术中，储热和取热共用一套U形管，储热和取热交替运行，无法实现储热和取热同时工作。使用本实用新型时，通过设置双U型管，其实现的作用是储热与取热互不干扰，即可同时储热与取热。即储热时，通过第一U型管予以实现，取热时，通过第二U型管予以实现。

同时，本实用新型中，第二U型管与地源热泵机组相连接，第二U形管与土壤进行热交换，由于U形管内水的温度低于土壤温度，从而土壤对第二U形管加热，即提取了土壤中的热量。

本实用新型中，通过采用第一U型管和第二U型管的双U型管结构，目的在于实现储热与取热***完全隔离，相互不干扰。储热过程中，如果单U形管传热不及时，可以将取热管转换成储热管，实现双U形管同时储热，增大换热量。取热过程中，如果单U形管传热不及时，可以将储热管转换成取热管，实现双U形管同时取热，增大换热量。

进一步地，还包括容器13，其中，容器13分别与所述供暖箱5和太阳能集热***1连接。通过连接供暖箱5以及太阳能集热***1，便于热水的存储。对于容器13，还可以在输入端通过接入自来水的水管，输出端连接生活用水以及淋浴器等，实现热水的存储和供应。

所述容器13内设有容积式换热器。由于容积式换热器储热水量大，故其可以保证热水供应比较稳定。

为了实现通入的水的清洁度，供暖箱5和容器13分别与通过硅晶水处理器14连接的水管道连通。

所述第二进水管道9还与所述太阳能集热***1连通，且所述第二进水管道9通过第一阀门15控制与太阳能集热***1的导通。

在所述第三进水管12上分别设有地源室外循环泵15和第一定水箱16。

进一步地，所述第二回水管道11上还设有地源室内循环泵17。

进一步地，所述第一进水管7上设有循环泵18。通过循环泵18，实现了供暖箱5与地源井2的循环过程。

进一步地，所述太阳能集热***1与所述供暖箱5相通的管道上设有太阳能水循环19。其主要实现太阳能与供暖箱5的循环。

所述供暖***4包括供暖管道20、第二定水箱21和供暖循环泵22，所述供暖箱依次通过第二定水箱21、供暖循环泵22与所述供暖管道20连通。

进一步地，本申请还包括一套控制***，所述控制***包括控制单元、分别控制第一进水管7、第一回水管8、第二进水管9、第二回水管10、第三进水管12、第三回水管11以及连接管路之间导通的各个阀门，所述供暖箱5内设有液位测量装置以及温度测量装置，所述控制单元分别与液位测量装置以及温度测量装置连接，且所述控制单位连接有用于显示液位测量装置和温度测量装置结果的显示装置，使用时，控制单元根据液位以及温度，控制太阳能集热***1、地源井2、地源热泵机组3和供暖***4分别与供暖箱5的导通或断开。

使用本实用新型时，当用于冬季供暖模式时，具有以下几种模式：

一）冬季功能模式：太阳能和地源热泵负荷***，根据建筑处于供热季以及供热前后期的不同阶段，主要包括以下几种运行模式：

1）非供暖期（蓄热期）；在建筑物等无需供热时，第一进水管7和第一回水管8的控制阀门打开，其它设备暂时不工作。

此时，太阳能集热***1包括有太阳能集热器，通过太阳能集热器吸收太阳能独立工作，此时，第一进水管7上的循环泵18不工作，将太阳能产生的热量通过第一U型管存储于土壤中，以便供热期使用。

2）供热早期：一般为12月和次年3月，此时为初冬和初春时节，建筑物热负荷较小，此时与非供暖期的差异在于打开循环泵18，太阳能供暖箱5和循环泵18同时工作，在暖暖箱5供热温度低于设定值时，地源热泵***从土壤中取热，在暖水箱5的温度高于太阳能集热***1内温度的上限值时，***可以对土壤释放热量。

3）供热中期：一般为1月至2月，处于深冬时节，建筑物热负荷较大，当太阳能提供的热量无法满足供热时，地源热泵机组3处于满负荷运行状态，此时，第一进水管7和第一回水管8上的控制阀门关闭，第三回水管11和第三进水管12上的控制阀门开启，通过阀门间的自动切换将太阳能***释热地埋管与取热地埋管相连，形成双U地埋管地源热泵取热***，全力为建筑物供热。

其中，第一U型管可以理解为将太阳能向土壤灌热，第二U型管可以理解为地源热泵取热；与此同时，太阳能***也利用供暖箱5进行蓄热，当太阳能集热***1供热温度达到设定值时，地源热泵机组3停止工作。

二）恒温供暖：当冬季供暖，太阳能集热***1温度低于供暖设定值时，地源热泵机组3运行，当达到设定上限时，地源热泵机组3停止工作。

三）恒温蓄热：当太阳能集热***1温度高于设定上限时，第一进水管7上的循环泵18运行，将太阳能产生的热量循环换热储存到地下。当太阳能供暖水箱1温度低于设定下限时，储热循环泵16停止运行。

本实用新型中，由地源热泵机组3辅助，当冬季太阳能供暖季，开启地源热泵机组3制热模式运行。

将地源热泵机组3提供的热水通过水泵输送至供暖箱5，提高供暖水箱5的温度。

最后还包括供暖***4，其用于供暖季，开启供暖循环泵22，使得供暖箱5与供暖管道20相通。进而对建筑物进行供暖。室内设室温控制器，集分水器或空调设备供水管上设电动阀，可分室控温。

容器13主要用于生活用水的加热，即太阳能集热***1和地源热泵机组3的产生的热水先经过容器13内的容积式换热器，对自来水进行加热。

本实用新型中，太阳能集热器采用真空管或平板式，集热器之间并联或串联。

本实用新型中，室内供暖干管采用塑料管或镀锌钢管。供暖***定压采用第二定水箱21进行定压或定压罐或变频水泵定压。

室外灌热、取热***的埋管采用垂直埋管或水平埋管，埋管采用双U型，管路***采用并联或串联。

本实用新型中，太阳能集热***1中的太阳能供暖水箱采用开式水箱或闭式水箱。

使用本实用新型时，利用浅层土壤作为太阳能蓄热体，供暖季以太阳能供暖为主，地源热泵作为辅助热源，进行供暖供热。

当低温热水地板辐射供暖供回水温度为50/40℃。供暖***为连续供暖或间歇性供暖。供暖循环泵22可以是工频运行或变频调速运行。

其中，供暖室内温度控制器可设定室内温度，通过调节集分水器上电动阀门的开度来调节盘管内水的流量，从而控制室内温度恒定。

太阳能供暖水箱温度达到50℃时，开始启动第一进水管1上的循环泵18向土壤中灌热，当温度降低到40℃时，停止循环泵18运行，节约循环泵18的功耗。

供暖季使用时，由于室外气温较低或阴雨雪天气，经过长时间供暖，第一定水箱16内温度低于40℃时，启动地源热泵机组3，对第一定水箱16内水进行加热，水温达到50℃时，停止地源热泵机组3。

本实用新型的效果是：将非供暖季的太阳能储存在土壤里，提高土壤的温度，在供暖季利用地源热泵技术将热量提取出来，从技术上来说是可行的。太阳能储存的过程需要的能耗较低，仅需要开启集热器循环泵和蓄热水泵。地源热泵能效比通常为4~6，而且地源热泵是在水箱温度达不到供暖温度要求时才开启，因而供暖节能效果明显。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：包括太阳能集热***、供暖***和用于提取地源井内的地源热泵机组；所述太阳能集热***和地源井通过管道连通，还包括切换管道，所述太阳能集热***通过切换管道将太阳能储存于地源井或直接供给供暖箱内；

所述供暖***用于提取所述供暖箱的热能并通过供暖管道输送至建筑物内。

2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：所述地源井包括若干个垂直设置于土壤内的储热单元，每个储热单元均包括平行设置的第一U型管和第二U型管；

所述供暖箱上分别连接有第一进水管和第一回水管，所述第一进水管上延伸出若干第一分支，所述第一回水管上延伸出若干第二分支，所述第一分支和第二分支连通形成第一U型管；

所述供暖箱还分别通过第二进水管和第二回水管与所述地源热泵机组相通，所述地源热泵机组的输入端和输出端分别连接有第三回水管和第三进水管，所述第三回水管和第三进水管上分别延伸出若干用于形成所述第二U型管的第三分支和第四分支。

3.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：还包括容器，所述容器分别与所述供暖箱和太阳能集热***连接。

4.根据权利要求2所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：还包括硅晶水处理器，所述硅晶水处理器连接有水管道，所述供暖箱和容器分别与所述水管道连通。

5.根据权利要求2所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：所述第二进水管道还与所述太阳能集热***连通，且所述第二进水管道通过第一阀门控制与太阳能集热***的导通。

6.根据权利要求2所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：所述第三进水管上分别设有地源室外循环泵和第一定水箱。

7.根据权利要求2所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：所述第二回水管道上还设有地源室内循环泵。

8.根据权利要求2所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：所述第一进水管上设有循环泵。

9.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：所述太阳能集热***与所述供暖箱相通的管道上设有太阳能水循环。

10.根据权利要求1所述的一种利用太阳能与地源热泵机组的供暖***，其特征在于：所述供暖***包括供暖管道、第二定水箱和供暖循环泵，所述供暖箱依次通过第二定水箱、供暖循环泵与所述供暖管道连通。