專利名稱：一種太陽能和地源熱泵復合系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對建筑物供暖供冷的系統，具體地說是一種太陽能和地源熱泵復合系統。
背景技術：
地源熱泵系統是利用土壤作為低溫熱源，由熱泵機組及其配套設備所構成的完整系統，冬季從土壤中提取熱量并通過熱泵機組升溫為建筑物供暖，夏季將室內溫度較高的熱量轉移到土壤中并向室內釋放溫度較低的熱量的可再生能源暖通空調系統。在寒冷地區和嚴寒地區，在冬天季節對建筑物供暖是非常重要且不可缺少的，尤其是在嚴寒地區。為了節能減排，緩解城市日益增加的污染，很多地區也利用地源熱泵系統在冬季為建筑供暖。 然而，在寒冷地區和嚴寒地區，尤其是在西部嚴寒地區大城市使用地源熱泵供暖，仍然存在儲多不足。I、存在““冬取夏灌”的熱不平衡問題。地源熱泵系統是以土壤為冷熱源的。在冬季，用高于環境溫度的土壤作為熱泵的低位熱源，從土壤中“提取”熱量供建筑采暖；在夏季，用低于環境溫度的土壤作為熱泵的冷源，將室內提取出來的熱量“釋放”到土壤中去，即“冬取夏灌”。只有在“冬取”與“夏灌”達到平衡的情況下，地源熱泵系統才能安全、穩定、可持續地為建筑物供暖。而在嚴寒地區，使用地源熱泵系統存在采暖時間較長(如4300小時以上)和制冷時間較短(約為800小時)的問題。由于冬季采暖時間長需要從土壤中提取的總熱量大，夏季制冷時間短(甚至無需制冷)往土壤中釋放的熱量少，又因土壤熱擴散能力差，在較短的時間內土壤溫度不能夠恢復到初始狀態。地源熱泵系統經過若干周期的運轉，埋設有土壤換熱器的地下將逐漸出現溫度降低，可用內能減少的問題。長此以往，無法行之有效的對建筑物進行冬季供暖。2、土壤溫度低導致制熱性能系數COP低的問題。土壤溫度高低對于土壤源熱泵制熱性能影響較大。由于土壤源熱泵機組存在的變工況特性，當土壤溫度較高時，經土壤換熱器進入熱泵機組的工質溫度也較高，熱泵機組制熱性能系數也較高(如可達6 7左右);當土壤溫度較低時，經土壤換熱器進入熱泵機組的工質溫度也較低，熱泵機組制熱性能系數也較低(如可達3 4左右)。在嚴寒地區，地下土壤溫度較低(如8°C 10°C左右)，導致土壤換熱器內的工質溫度較低(如8°C 9°C左右)，造成地源熱泵系統供熱能力差，制熱性能差，甚至供暖效果不好等問題。3、存在鉆孔難的問題。在西部嚴寒地區，城市大都建設在戈壁沙漠綠洲上，地下多礫石。使用地源熱泵系統需要在地下鉆較多鉆孔，以安裝土壤換熱器。由于地下礫石十分堅硬，且數量很多，鉆孔困難，導致鉆孔造價較高，大大增加了施工成本。這對于使用土壤源熱泵系統為建筑供暖十分不利。4、存在場地不足的問題。如今，隨著經濟迅速發展，城市急劇擴張，建筑越來越擁擠，樓房與樓房之間的距離較近，能夠用來鉆孔安裝土壤換熱器的場地不足。尤其是嚴寒地區，使用地熱泵系統需要鉆較多的鉆孔，需要較多的場地，但是由于建筑物之間可用場地十分有限，沒有足夠的場地鉆孔安裝土壤換熱器，導致無法使用土壤源熱泵系統為建筑物供暖。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種太陽能和地源熱泵復合系統，有效保證整個系統的正常運轉，延長使用壽命，不易損壞，施工難度降低。為了解決上述技術問題，本實用新型采取以下技術方案一種太陽能和地源熱泵復合系統，包括土壤源熱泵機組、太陽能熱泵兼容機組及埋在地下的土壤換熱器，所述系統還包括太陽能集熱器、散熱板及地埋儲熱槽，太陽能集熱器、太陽能熱泵兼容機組、地源熱泵機組、散熱板之間通過管路依次連接，土壤換熱器通過管路與太陽能熱泵兼容機組連接，并且土壤換熱器通過管路與地埋儲熱槽連接，地埋儲熱槽通過管路與太陽能熱泵兼容機組連接。 所述地埋儲熱槽內還設置有地埋蓄熱式換熱器。所述地埋儲熱槽內填充有蓄熱材料。本實用新型有效解決了地源熱泵系統在嚴寒地區使用所存在的熱不平衡問題，通過太陽能的熱儲存利用及土壤自然溫度恢復能力兩個方面，來實現“冬取夏灌”的能量平衡。保證整個機組不易損壞，延長使用壽命，提高了熱效率。另外，大大降低了施工難度，便于施工，制造成本降低，可廣泛應用。
附圖I為本實用新型管路連接原理示意圖。
具體實施方式
為了便于本領域技術人員的理解，
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。如附圖I所示，本實用新型提示了一種太陽能和地源熱泵復合系統，包括土壤源熱泵機組3、太陽能熱泵兼容機組3及埋在地下的土壤換熱器7，所述系統還包括太陽能集熱器I、散熱板4及地埋儲熱槽6，太陽能集熱器I、太陽能熱泵兼容機組2、地源熱泵機組3、散熱板4之間通過管路依次連接，土壤換熱器7通過管路與太陽能熱泵兼容機組2連接，并且土壤換熱器7通過管路與地埋儲熱槽6連接，地埋儲熱槽6通過管路與太陽能熱泵兼容機組2連接。為了進一步增強儲熱能力，在地埋儲熱槽6內還設置有地埋蓄熱式換熱器5，地埋儲熱槽6內同樣填充有大量的蓄熱材料，保證熱量的儲存。本實用新型可同時并列設置多個土壤換熱器和地埋儲熱槽，地埋儲熱槽設于相鄰的兩個土壤換熱間。土壤換熱器并聯連接，各個地埋儲熱槽并聯連接。本實用新型提示的技術方案中，太陽能集熱器吸收太陽能，然后通過管路將吸收到的太陽能一部分釋放至地埋儲熱槽中儲存，另一部分太陽能被儲存到地埋蓄熱式換熱器中。土壤換熱器則起到從土壤中提取熱量的作用。太陽能熱泵兼容機組起到提供集熱循環動力、取熱循環動力、調節控制及為土壤源熱泵機組提供熱源等作用。土壤源熱泵機組在系統中起到為太陽能熱泵兼容機組所提供的熱媒升溫，并向建筑物供暖的作用。散熱板則是起為室內散發熱量的作用，一般情況下末端裝置都是采用散熱板。當然，在部分地區或建筑物的某些供暖分區，也可以使用風機盤管、空調器風管道等作為末端裝置。本實用新型提示的技術方案有效解決了 “冬取夏灌”熱不平衡的問題。地源熱泵系統是利用地下土壤作為熱泵低位熱源進行能量轉換的供熱空調裝置。夏季空調時，室內的余熱經過散熱板、地源熱泵機組轉移后，通過土壤換熱器釋放于土壤中，同時利用土壤蓄存熱量，以備冬季采暖用。同時夏季溫度高陽光多，太陽能集熱器吸收太陽能并儲到地埋儲熱槽及地埋蓄熱式換熱器中。冬季采暖時，本實用新型的復合系統通過從埋設在各個土壤換熱器之間的太陽能儲熱槽中提取部分熱量，減少從土壤中提取熱量的數量的方式，以彌補冬季供暖從土壤中提取的熱量與夏季空調制冷時向土壤中釋放的熱量的不平衡。通過太陽能的熱儲存利用及土壤自然溫度恢復能力兩個方面，來實現“冬取夏灌”的能量平衡。還有效提高工質進入熱泵機組的溫度。水溫是影響地源熱泵制熱性能的主要 原因。尤其在嚴寒地區，地下土壤溫度較低(如8°C 10°C左右)，導致地源熱泵系統效率較低。冬季熱泵制熱供暖時，較高溫度熱源(如20°C左右)可使地源熱泵將處于最佳工況。本實用新型復合系統中，從土壤換熱器出來的溫度較低的傳熱工質(如水與乙二醇溶液)先要流經地埋蓄熱式換熱器，被具有較高蓄熱溫度的太陽能儲熱槽加熱升溫后，再進入地源熱泵的蒸發器，從而實現較好的熱泵效率。整個系統不易損壞，有效延長使用壽命。另外，由于本實用新型復合系統中充分利用了太陽能，需要從土壤中提取的熱量較少，使得土壤換熱器所需鉆孔數量也就越少。因此，本復合系統是通過太陽能熱儲存利用方式來減少鉆孔數量、減少場地使用面積和降低鉆孔成本的，并且降低了施工難度，減少了成本。以上所述并非是對本實用新型技術方案的限定，在不脫離本實用新型的發明構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本實用新型保護范圍之內。
權利要求1.一種太陽能和地源熱泵復合系統，包括土壤源熱泵機組(3)、太陽能熱泵兼容機組(I)及埋在地下的土壤換熱器(7)，其特征在于所述系統還包括太陽能集熱器(I)、散熱板(4)及地埋儲熱槽(6)，太陽能集熱器(I)、太陽能熱泵兼容機組(2)、地源熱泵機組(3)、散熱板(4)之間通過管路依次連接，土壤換熱器(7)通過管路與太陽能熱泵兼容機組(2)連接，并且土壤換熱器(7)通過管路與地埋儲熱槽(6)連接，地埋儲熱槽(6)通過管路與太陽能熱泵兼容機組(2)連接。
2.根據權利要求I所述的太陽能和地源熱泵復合系統，其特征在于所述地埋儲熱槽(6)內還設置有地埋蓄熱式換熱器(5)。
3.根據權利要求I或2所述的太陽能和地源熱泵復合系統，其特征在于所述地埋儲熱槽內填充有蓄熱材料。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能和地源熱泵復合系統，包括土壤源熱泵機組、太陽能熱泵兼容機組及埋在地下的土壤換熱器，所述系統還包括太陽能集熱器、散熱板及地埋儲熱槽，太陽能集熱器、太陽能熱泵兼容機組、地源熱泵機組、散熱板之間通過管路依次連接，土壤換熱器通過管路與太陽能熱泵兼容機組連接，并且土壤換熱器通過管路與地埋儲熱槽連接，地埋儲熱槽通過管路與太陽能熱泵兼容機組連接。本實用新型通過對現有技術的改進，有效解決了地源熱泵系統在嚴寒地區使用所存在的“冬取夏灌”熱不平衡問題，保證機組的正常運轉，施工難度降低。
文檔編號F24D12/02GK202598648SQ20122016023
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者高國利 申請人:廣州恒星冷凍機械制造有限公司