CN218915073U - 一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，涉及空调***技术领域，解决了现有太阳能、地源热泵复合***供热不稳定的问题，降低了用电成本，具体方案如下：包括电热水箱、相变蓄热水箱和地源热泵机构，电热水箱通过第一循环管路与用户端连接，电热水箱通过第二循环管路与相变蓄热水箱的进水管、出水管连接以用于峰电时段的辅助加热；相变蓄热水箱的进水管、出水管通过第三循环管路与地源热泵机构连接以用于谷电时段的蓄热；地源热泵机构通过第三循环管路支路与用户端连接以用于平时段的供热，所述相变蓄热水箱的进水管、出水管上均设有阀门，第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路以及第三循环管路支路上均设有阀门和水泵。

Description

一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***

技术领域

本实用新型涉及空调***技术领域，尤其是一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***。

背景技术

地源热泵是一种利用地下能源实现供热制冷的高效节能环保型空调***。现阶段地源热泵空调***主要的运行控制方法根据室内负荷对热泵机组的能力进行调节，未充分利用电网峰谷电价政策，运行费用过高。

发明人发现，目前为解决地源热泵运行费用高的问题，多是采用太阳能辅助地源热泵，但太阳能辅助***对建筑物要求高(例如建筑物玻璃为节能的、向阳面具有足够大的面积摆放集热器等)、对管道要求高(例如需具有耐高温、保温、防腐、难燃等特性)，大大增加了使用成本；且太阳能辅助***易受外界环境条件(光照等)影响，导致其辅助工作不稳定，有时需要在地源热泵停机的时间段利用地源热泵来辅助太阳能辅助***，并未最大程度的解决地源热泵运行费用高的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，设置了电热水箱和相变蓄热水箱，利用相变蓄热水箱在谷电时段将地源热泵机构的热能进行储存，并在峰电时段利用相变蓄热水箱和电热水箱供热，解决了现有太阳能、地源热泵复合供热***成本高、供热不稳定的问题。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，包括电热水箱、相变蓄热水箱和地源热泵机构，电热水箱通过第一循环管路与用户端连接，电热水箱通过第二循环管路与相变蓄热水箱的进水管、出水管连接以用于峰电时段的辅助加热；相变蓄热水箱的进水管、出水管通过第三循环管路与地源热泵机构连接以用于谷电时段的蓄热；地源热泵机构通过第三循环管路支路与用户端连接以用于平时段的供热，所述相变蓄热水箱的进水管、出水管上均设有阀门，第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路以及第三循环管路支路上均设有阀门和水泵。

作为进一步的实现方式，所述地源热泵机构由地源热泵机组和地埋管换热器组成，地源热泵机组通过第四循环管路与地埋管换热器连接，地埋管换热器位于地面以下的地下介质中。

作为进一步的实现方式，所述地源热泵机组通过第三循环管路与相变蓄热水箱的进水管、出水管连接，地源热泵机组通过第三循环管路支路与用户端连接。

作为进一步的实现方式，所述第三循环管路支路上设有第九阀门和第十阀门，第九阀门位于第三循环管路支路向用户端供水的管路上，第十阀门位于第三循环管路支路向地源热泵机组供水的管路上。

作为进一步的实现方式，所述第一循环管路上设有第一阀门、第二阀门以及第一水泵，第一阀门和第一水泵设置在电热水箱的进水侧，第二阀门设置在电热水箱的出水侧。

作为进一步的实现方式，所述第二循环管路上设有第四阀门、第五阀门、第六阀门以及第二水泵，第四阀门设置在相变蓄热水箱的出水侧，第五阀门、第二水泵、第六阀门依次设置在相变蓄热水箱的进水侧。

作为进一步的实现方式，所述相变蓄热水箱的进水管上设有第七阀门，出水管上设有第三阀门。

作为进一步的实现方式，第三循环管路与所述相变蓄热水箱的进水管连接的管路上设有第八阀门，设有第八阀门的管路位于第六阀门、第七阀门之间。

作为进一步的实现方式，所述电热水箱内部设有盘管状的电加热结构。

作为进一步的实现方式，所述相变蓄热水箱内充满相变介质。

上述本实用新型的有益效果如下：

本实用新型设置了电热水箱和相变蓄热水箱用于辅助地源热泵机构的供热，利用相变蓄热水箱在谷电时段将地源热泵机构的热能进行储存，并在峰电时段利用相变蓄热水箱和电热水箱供热，地热机构用于平时段的直接供热，在保证不同时段供热效率的同时，还大大降低了用电成本，保证了供热的稳定性，***供热工作不受外界环境的干扰。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***的整体结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、电热水箱；2、相变蓄热水箱；3、地源热泵机组；4、地埋管换热器；5、第一水泵；6、第二水泵；7、第三水泵；8、第四水泵；9、第一阀门；10、第二阀门；11、第三阀门；12、第四阀门；13、第五阀门；14、第六阀门；15、第七阀门；16、第八阀门；17、第九阀门；18、第十阀门；19、用户端。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，太阳能辅助***对建筑物、管道要求高，大大增加了使用成本；且太阳能辅助***易受外界环境条件影响，导致其辅助工作不稳定，在需要地源热泵停机的时间段需要利用地源热泵来辅助太阳能辅助***，并未最大程度的解决地源热泵运行费用高的问题，为解决上述问题，本实用新型提供了一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***。

实施例1

本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出了一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，包括，电热水箱1、相变蓄热水箱2和地源热泵机构，地源热泵机构由地源热泵机组3和地埋管换热器4组成，其中，电热水箱1、相变蓄热水箱2、地源热泵机组3以及地埋管换热器4并列设置，电热水箱1、地源热泵机组3各自通过一条循环管路与用户端19连接(即建筑物末端设备),相邻设备之间同样通过循环管路进行连接。

其中，电热水箱1内部设有盘管状的电加热结构，例如，盘管状的电加热管，以实现对水体的电加热；相变蓄热水箱2内充满相变介质(石蜡42#)，以实现对热能的储存以及释放，对于相变蓄热水箱2中的相变介质来说，相变时介质总体温度保持恒定，且该介质具有相变潜热量大的特点，能够储存大量的热并实现平稳放热。

具体的，电热水箱1通过第一循环管路与用户端19连接，第一循环管路上设有第一阀门9、第二阀门10以及第一水泵5，其中，第一阀门9和第一水泵5设置在电热水箱1的进水侧，第二阀门10设置在电热水箱1的出水侧，从而电热水箱1可通过第一循环管路向用户端19提供设定温度的热水。

相变蓄热水箱2设有进水管和出水管，进水管上设有第七阀门15，出水管上设有第三阀门11，相变蓄热水箱2的进水管和出水管通过第二循环管路与电热水箱1连接。

第二循环管路上设有第四阀门12、第五阀门13、第六阀门14以及第二水泵6；

第四阀门12设置在相变蓄热水箱2出水侧与电热水箱1进水侧之间的管路上，第五阀门13、第二水泵6、第六阀门14依次设置在相变蓄热水箱2进水侧与电热水箱1出水侧之间的管路上。

在进行换热时，相变蓄热水箱2内的热水可依次经过第三阀门11、第四阀门12进入电热水箱1内，以用于与电热水箱1内的水进行换热，换热完成后的凉水依次经第五阀门13、第二水泵6、第六阀门14、第七阀门15返回相变蓄热水箱2内重新进行加热。

相变蓄热水箱2与地源热泵机组3之间通过第三循环管路进行连接，第三循环管路同样与相变蓄热水箱2上的进水管、出水管连接，第三循环管路上设有第三水泵7和第八阀门16，其中，第八阀门16位于第六阀门14、第七阀门15之间，具体为设有第八阀门16的管路设置在第六阀门14、第七阀门15之间。

地源热泵机组3通过第四循环管路与地埋管换热器4连接以形成循环体系，地埋管换热器4位于地面以下的地下介质中，第四循环管路上设有第四水泵8，以实现介质在地源热泵机组3与地埋管换热器4之间的循环。

第三循环管路还设有第三循环管路支路，地源热泵机组3还通过第三循环管路支路与用户端19连接，第三循环管路支路上设有第九阀门17和第十阀门18；

其中，第三循环管路支路与第一循环管路连通，第九阀门17位于第三循环管路支路向用户端19供水的管路上，第十阀门18位于第三循环管路支路向地源热泵机组3供水的管路上。

具体的工作原理为：

复合供暖***共三种运行模式分别为蓄热模式、放热模式、平时段运行模式，其不同的运行模式通过不同阀门和水泵的开关来控制。

在放热模式下，当相变蓄热水箱2内部温度大于40℃时开始放热，同时在电热水箱内1也设有温度计，监测从相变蓄热水箱2流入到电热水箱1的水温，当水温低于42℃时开启水箱电加热对从相变蓄热水箱2流出的热水进行补热使其达到稳定的供暖温度。

具体的：

(1)蓄热模式

由于谷电时间段电价低，且地源热泵机组3电量转换为热量效果远大于电热水箱1(地源热泵机组3电量转换为热量的比值为1:4-5，电热水箱1为1:1)，因此，谷电时段采用地源热泵机组3对相变蓄热水箱2蓄热，使得相变蓄热水箱2内存储的热量能够满足白天工作时间的放热需求。

相变蓄热水箱2内部设有温度计，在蓄热模式下，当相变蓄热水箱2内部温度低于设定温度时(本实施例中设定温度为40℃)开始蓄热，当温度达到44℃以上时停止蓄热，且在此模式下若相变蓄热水箱2因外部散热造成温度低于40℃时，地源热泵机组3将再次开启对相变蓄热水箱2进行蓄热。

具体的，运行时，开启第七阀门15、第八阀门16、第三阀门11，关闭其余阀门，同时开启第三水泵7、第四水泵8，其余水泵关闭，并同时开启地源热泵机组3；

在谷电时段且当相变蓄热水箱2内部温度低于40℃时，循环水经过第三水泵7和第三阀门11到达相变蓄热水箱2，再经第七阀门15和第八阀门16回到地源热泵机组3进行蓄热；

当相变蓄热水箱2内部温度达到44℃以上时停止蓄热，且在低谷时段内若相变蓄热水箱2因外部散热造成温度低于40℃时，地源热泵机组3将再次开启对相变蓄热水箱2进行蓄热。

(2)放热模式

由于峰电时间段电价高，因此，峰电时段利用相变蓄热水箱2放热来满足供暖需求，相变蓄热水箱2内充满相变介质(石蜡42#)，相变时介质总体温度保持恒定，且该介质具有相变潜热量大的特点，能够储存大量的热并实现平稳放热，同时为了获得稳定的热水在相变蓄热水箱2放热的同时开启电热水箱1进行补热。

由于热源主要来源于相变蓄热水箱2，电热水箱1仅起到辅助加热的作用以保证热源的稳定，电热水箱1相比于重新启动地源热泵机组3的电量消耗更低，因此，在峰电时间段利用电热水箱1辅助加热成本更低。

具体的，运行时，开启第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、第四阀门12、第五阀门13、第六阀门14和第七阀门15，关闭其余阀门，同时开启第一水泵5和第二水泵6，其余水泵关闭，并同时关闭地源热泵机组3；

在峰电时段内且当相变蓄热水箱2内部温度大于40℃时，相变蓄热水箱2中的循环水经过第三阀门11、第四阀门12到达电热水箱1，与电热水箱1中的水进行换热并经过第五阀门13、第六阀门14和第七阀门15回到相变蓄热水箱2，同时电热水箱1中的水经过第二阀门10到达用户端19，再经过第一阀门9和第一水泵5回到电热水箱1；

同时，监测从相变蓄热水箱2流入到电热水箱1的水温，当水温低于42℃时开启水箱电加热对从相变蓄热水箱1流出的热水进行补热使其达到稳定的供暖温度。

(3)平时段运行模式

由于平时段电价适中且用热量大，因此，平时段运行地源热泵供暖，由地源热泵机组3承担全部负荷。

运行时，开启第九阀门17和第十阀门18，其余阀门均关闭，同时开启第三水泵7和第四水泵8，关闭其余水泵，并同时开启地源热泵机组3，机组额定出水温度45℃；在平时段内循环水经第三水泵7和第九阀门17到达用户端19，再经过第十阀门18回到地源热泵机组3单独供暖，此时电热水箱1为关闭状态，回到地源热泵机组3的水体经第四水泵8流回地埋管换热器4重新换热。

利用峰谷电价差，在谷电时段蓄热，峰电时段放热，并可根据电价以及换热效率选用不同的换热机构，***整体结构简单，且受外界环境影响小，大大解决了地源热泵运行费用高的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，包括电热水箱、相变蓄热水箱和地源热泵机构，电热水箱通过第一循环管路与用户端连接，电热水箱通过第二循环管路与相变蓄热水箱的进水管、出水管连接以用于峰电时段的辅助加热；相变蓄热水箱的进水管、出水管通过第三循环管路与地源热泵机构连接以用于谷电时段的蓄热；地源热泵机构通过第三循环管路支路与用户端连接以用于平时段的供热，所述相变蓄热水箱的进水管、出水管上均设有阀门，第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路以及第三循环管路支路上均设有阀门和水泵。

2.根据权利要求1所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述地源热泵机构由地源热泵机组和地埋管换热器组成，地源热泵机组通过第四循环管路与地埋管换热器连接，地埋管换热器位于地面以下的地下介质中。

3.根据权利要求2所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述地源热泵机组通过第三循环管路与相变蓄热水箱的进水管、出水管连接，地源热泵机组通过第三循环管路支路与用户端连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述第三循环管路支路上设有第九阀门和第十阀门，第九阀门位于第三循环管路支路向用户端供水的管路上，第十阀门位于第三循环管路支路向地源热泵机组供水的管路上。

5.根据权利要求1所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述第一循环管路上设有第一阀门、第二阀门以及第一水泵，第一阀门和第一水泵设置在电热水箱的进水侧，第二阀门设置在电热水箱的出水侧。

6.根据权利要求1所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述第二循环管路上设有第四阀门、第五阀门、第六阀门以及第二水泵，第四阀门设置在相变蓄热水箱的出水侧，第五阀门、第二水泵、第六阀门依次设置在相变蓄热水箱的进水侧。

7.根据权利要求6所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述相变蓄热水箱的进水管上设有第七阀门，出水管上设有第三阀门。

8.根据权利要求7所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，第三循环管路与所述相变蓄热水箱的进水管连接的管路上设有第八阀门，设有第八阀门的管路位于第六阀门、第七阀门之间。

9.根据权利要求1所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述电热水箱内部设有盘管状的电加热结构。

10.根据权利要求1所述的一种新型的地源热泵+相变蓄热复合供暖***，其特征在于，所述相变蓄热水箱内充满相变介质。

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