新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，它主要包括：儲(chǔ)熱水箱、地源熱泵機(jī)組、板式換熱器、太陽(yáng)能集熱器、地埋管換熱器，該系統(tǒng)解決了目前地源熱泵與太陽(yáng)能聯(lián)合運(yùn)行中控制不夠靈活、熱源選擇不合理以及地下取熱不平衡的缺點(diǎn)。所述系統(tǒng)的主要功能在于：能結(jié)合地源熱泵和太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)靈活控制，迅速反應(yīng)，保證及時(shí)地為用戶提供高質(zhì)量熱水，同時(shí)能合理選擇熱源，降低運(yùn)行費(fèi)用，維持地下熱平衡，最大限度地利用清潔能源和節(jié)約常規(guī)能源，避免環(huán)境污染。
【專利說(shuō)明】新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，具體涉及一種可靈活控制、合理選擇熱源、可維持地下熱平衡的新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能具有清潔、可再生、分布廣泛的特點(diǎn)，是人類可利用的最豐富的能源，目前在國(guó)內(nèi)外都得到廣泛利用。然而太陽(yáng)能受天氣、季節(jié)、地域等因素的影響較大，不能保證時(shí)刻都有充足的光照來(lái)制備足夠的熱水來(lái)滿足用戶的需求。
[0003]地源熱泵是利用地球表面淺層土壤源中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮?，并采用熱泵原理，既可制冷又可供熱的高效?jié)能系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)不受地域和環(huán)境的影響，地溫長(zhǎng)時(shí)間保持恒定，地埋管單位換熱量大，效率高，能快速地制備充足的熱水以滿足用戶需求。但是單獨(dú)采用地源熱泵系統(tǒng)制熱水，由于取熱不平衡，長(zhǎng)期運(yùn)行容易導(dǎo)致系統(tǒng)的效率降低甚至系統(tǒng)的癱瘓。
[0004]地源熱泵與太陽(yáng)能聯(lián)合運(yùn)行可以解決其各自單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的一些問(wèn)題，然而現(xiàn)有的地源熱泵與太陽(yáng)能聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)并不成熟，存在控制不夠靈活和主熱源選擇不合理的現(xiàn)象:以太陽(yáng)能為主熱源的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，在光照不足的情況下，往往不能及時(shí)啟動(dòng)地源熱泵系統(tǒng)制熱水；而以地源熱泵為主熱源的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，經(jīng)常過(guò)度使用地源熱泵而不能充分利用太陽(yáng)能，造成不必要的資源浪費(fèi)。
[0005]因此，如何設(shè)計(jì)一種可靈活控制、合理選擇熱源、可維持地下熱平衡的新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，就成為本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，可以解決目前地源熱泵與太陽(yáng)能聯(lián)合運(yùn)行中控制不夠靈活、熱源選擇不合理、地下取熱不平衡的缺點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，包括儲(chǔ)熱水箱、地源熱泵機(jī)組、板式換熱器、太陽(yáng)能集熱器、地埋管換熱器，
[0008]所述的儲(chǔ)熱水箱與太陽(yáng)能集熱器之間通過(guò)太陽(yáng)能集熱器給水管、太陽(yáng)能集熱器回水管連成回路，并在太陽(yáng)能集熱器給水管上設(shè)有太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵和電磁閥，在太陽(yáng)能集熱器回水管上設(shè)有閘閥；
[0009]所述的儲(chǔ)熱水箱與板式換熱器之間連接有補(bǔ)熱給水管和補(bǔ)熱回水管，在補(bǔ)熱回水管上設(shè)有太陽(yáng)能側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；
[0010]所述板式換熱器與地埋管換熱器之間連接有地下水補(bǔ)熱供水管和地下水補(bǔ)熱回水管，在地下水補(bǔ)熱回水管上設(shè)有地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在地下水補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；[0011]所述的熱泵機(jī)組和地埋管換熱器之間設(shè)有地能供水管和地能回水管，并在地能回水管上設(shè)有地能循環(huán)泵和閘閥，在地能供水管上設(shè)有閘閥；
[0012]所述的儲(chǔ)熱水箱和熱泵機(jī)組之間設(shè)有熱水給水管和熱水回水管，在熱水給水管上設(shè)有熱水循環(huán)泵和電磁閥，在熱水回水管上設(shè)有閘閥；
[0013]所述的儲(chǔ)熱水箱內(nèi)設(shè)有溫度及水位傳感器，所述的太陽(yáng)能集熱器上設(shè)有溫度傳感器；
[0014]所述的儲(chǔ)熱水箱上設(shè)有帶電磁閥的供冷水管和帶電磁閥的供熱回水管，所述的儲(chǔ)熱水箱上設(shè)有供熱水管，在供熱水管上設(shè)有熱水供水泵；所述的地源熱泵機(jī)組上設(shè)有帶電磁閥的供冷水管。
[0015]所述的地埋管換熱器通過(guò)一個(gè)地下水出管分別與地能供水管、地下水補(bǔ)熱供水管連接；所述的地埋管換熱器通過(guò)一個(gè)地下水回管分別與地能回水管、地下水補(bǔ)熱回水管連接。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果
[0017]該系統(tǒng)結(jié)合地源熱泵和太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)靈活控制，迅速反應(yīng)，保證及時(shí)地為用戶提供高質(zhì)量熱水，同時(shí)能合理選擇熱源，降低運(yùn)行費(fèi)用，維持地下熱平衡，最大限度地利用清潔能源和節(jié)約常規(guī)能源，避免環(huán)境污染。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為該新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)的原理圖；
[0019]圖2為該系統(tǒng)的控制流程圖；
[0020]圖1中，1、儲(chǔ)熱水箱，2、地源熱泵機(jī)組，3、板式換熱器，4、太陽(yáng)能集熱器，5、地埋管換熱器，6、熱水供水泵，7、熱水循環(huán)泵，8、太陽(yáng)能補(bǔ)熱循環(huán)泵，9、太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵，10、地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵，11、地能循環(huán)泵，12、溫度及水位傳感器，13、溫度傳感器。
[0021]圖1 中 SV1、SV2、SV3、SV4、SV5 為電磁閥;Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8 為閘閥。
[0022]圖1中，LJ一地下水補(bǔ)熱供水管；LH—地下水補(bǔ)熱回水管；RJ—熱水供水管；RH—熱水回水管；TJ一太陽(yáng)能集熱器給水管；TH —太陽(yáng)能集熱器回水管；DJ—地能供水管；DH —地能回水管，BJ—補(bǔ)熱給水管；BH—補(bǔ)熱回水管；XJ_熱水給水管；XH-熱水回水管；DXJ-地下出水管；DXH-地下回收管。
[0023]圖2中Tl一儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫，T4一太陽(yáng)能集熱器內(nèi)的水溫，To—太陽(yáng)能集熱器出口水溫，Te—太陽(yáng)能集熱器進(jìn)口水溫，Atl—集熱器內(nèi)和儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水溫溫差設(shè)定值，Δ t2—集熱器進(jìn)出口水溫溫差設(shè)定值。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例:參見(jiàn)圖1-2，圖中一種新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，包括儲(chǔ)熱水箱、地源熱泵機(jī)組、板式換熱器、太陽(yáng)能集熱器、地埋管換熱器，所述的儲(chǔ)熱水箱與太陽(yáng)能集熱器之間通過(guò)太陽(yáng)能集熱器給水管、太陽(yáng)能集熱器回水管連成回路，并在太陽(yáng)能集熱器給水管上設(shè)有太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵和電磁閥，在太陽(yáng)能集熱器回水管上設(shè)有閘閥；所述的儲(chǔ)熱水箱與板式換熱器之間連接有補(bǔ)熱給水管和補(bǔ)熱回水管，在補(bǔ)熱回水管上設(shè)有太陽(yáng)能側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；所述板式換熱器與地埋管換熱器之間連接有地下水補(bǔ)熱供水管和地下水補(bǔ)熱回水管，在地下水補(bǔ)熱回水管上設(shè)有地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在地下水補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；所述的熱泵機(jī)組和地埋管換熱器之間設(shè)有地能供水管和地能回水管，并在地能回水管上設(shè)有地能循環(huán)泵和閘閥，在地能供水管上設(shè)有閘閥；所述的儲(chǔ)熱水箱和熱泵機(jī)組之間設(shè)有熱水給水管和熱水回水管，在熱水給水管上設(shè)有熱水循環(huán)泵和電磁閥，在熱水回水管上設(shè)有閘閥；所述的儲(chǔ)熱水箱內(nèi)設(shè)有溫度及水位傳感器，所述的太陽(yáng)能集熱器上設(shè)有溫度傳感器；所述的儲(chǔ)熱水箱上設(shè)有帶電磁閥的供冷水管和帶電磁閥的供熱回水管，所述的儲(chǔ)熱水箱上設(shè)有供熱水管，在供熱水管上設(shè)有熱水供水泵；所述的地源熱泵機(jī)組上設(shè)有帶電磁閥的供冷水管。所述的地埋管換熱器通過(guò)一個(gè)地下水出管分別與地能供水管、地下水補(bǔ)熱供水管連接；所述的地埋管換熱器通過(guò)一個(gè)地下水回管分別與地能回水管、地下水補(bǔ)熱回水管連接。
[0025]工作情況說(shuō)明:
[0026]在供水時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱I的水位及溫度不滿足設(shè)定值，儲(chǔ)熱水箱內(nèi)溫度傳感器12首先把信號(hào)傳給太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，當(dāng)太陽(yáng)輻射量極少且環(huán)境溫度很低時(shí)，太陽(yáng)能集熱器4內(nèi)的溫度傳感器13記錄集熱器4內(nèi)的水溫低于儲(chǔ)熱水箱I內(nèi)的水溫，或溫差很小(如小于5°C)，此時(shí)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)制備熱水的能力不夠，則電磁閥SV2、SV3關(guān)閉，SV1、SV4、SV5開(kāi)啟，溫度傳感器13把信號(hào)傳遞給地源熱泵系統(tǒng)，使其開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)溫度傳感器13把信號(hào)傳送至太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵9，使之保持關(guān)閉狀態(tài)，此階段熱水的加熱由地源熱泵系統(tǒng)完成，直到儲(chǔ)熱水箱I內(nèi)的水溫和水位達(dá)到設(shè)定值。
[0027]若太陽(yáng)能集熱器4內(nèi)的溫度傳感器13記錄集熱器4內(nèi)的水溫比儲(chǔ)熱水箱I內(nèi)的水溫高出一設(shè)定值(如5°C)，此時(shí)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可使儲(chǔ)熱水箱I內(nèi)的水產(chǎn)生溫升，則電磁閥SV1、SV2、SV3開(kāi)啟，SV4、SV5關(guān)閉，溫度傳感器13把信號(hào)傳送至太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵9，使之開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)太陽(yáng)輻射不夠充足，儲(chǔ)熱水箱I內(nèi)的水溫上升到某個(gè)程度，集熱器4的進(jìn)出口溫差減小到一定程度(如rc)，不能再使儲(chǔ)熱水箱I內(nèi)的水產(chǎn)生溫升或溫升很慢時(shí)，集熱器4內(nèi)的溫度傳感器13將信號(hào)傳遞給太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵9，使之停止運(yùn)行，電磁閥SV2、SV3關(guān)閉，SV1、SV4、SV5開(kāi)啟，此時(shí)溫度傳感器13將信號(hào)傳遞給地源熱泵機(jī)組2，地源熱泵系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，制備熱水直到儲(chǔ)熱水箱I內(nèi)熱水溫度和水位滿足設(shè)定值。在熱水需求量很大，且太陽(yáng)輻射滿足太陽(yáng)能制熱水要求的情況下，溫度及水位傳感器12和溫度傳感器13將信號(hào)傳遞給太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵9、熱水循環(huán)泵7和地源熱泵機(jī)組2，使其保持運(yùn)行狀態(tài)，電磁閥SV5關(guān)閉，SV1、SV2、SV3、SV4開(kāi)啟，地源熱泵系統(tǒng)和太陽(yáng)能系統(tǒng)共同制備熱水。
[0028]在光照充足的時(shí)候，如果太陽(yáng)能系統(tǒng)制備的熱水除滿足用戶需求之外還有富余時(shí)，開(kāi)啟閘閥Z1、Z4、Z5、Z6以及太陽(yáng)能補(bǔ)熱循環(huán)泵8和地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵10，關(guān)閉Z2、Z3，水箱內(nèi)富余的熱水通過(guò)板式換熱器3將熱量輸送至地下，以保持地下溫度的平衡。
[0029]所述系統(tǒng)的補(bǔ)水由儲(chǔ)熱水箱I和地源熱泵機(jī)組2上設(shè)置的補(bǔ)水系統(tǒng)完成，儲(chǔ)熱水箱I和地源熱泵機(jī)組2上的補(bǔ)水系統(tǒng)分別加裝電磁閥SV2和SV5，補(bǔ)水過(guò)程中SV2和SV5的啟閉是由太陽(yáng)能系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)的啟停狀態(tài)決定的。當(dāng)水箱需要補(bǔ)水的時(shí)候，若太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)論地源熱泵系統(tǒng)是否處于開(kāi)啟狀態(tài)，電磁閥SV2開(kāi)啟，電磁閥SV5關(guān)閉，補(bǔ)水全部由儲(chǔ)熱水箱I上的補(bǔ)水系統(tǒng)提供；若地源熱泵系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，而太陽(yáng)能系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，則電磁閥SV5開(kāi)啟，電磁閥SV2關(guān)閉，補(bǔ)水全部由地源熱泵上的補(bǔ)水系統(tǒng)提供。[0030]所述的系統(tǒng)優(yōu)先利用太陽(yáng)能產(chǎn)生熱水，當(dāng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)不能滿足用戶要求時(shí)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)啟地源熱泵系統(tǒng)，從而極大地節(jié)省地源熱泵長(zhǎng)期工作的運(yùn)行成本，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，包括儲(chǔ)熱水箱、地源熱泵機(jī)組、板式換熱器、太陽(yáng)能集熱器、地埋管換熱器，其特征是: 所述的儲(chǔ)熱水箱與太陽(yáng)能集熱器之間通過(guò)太陽(yáng)能集熱器給水管、太陽(yáng)能集熱器回水管連成回路，并在太陽(yáng)能集熱器給水管上設(shè)有太陽(yáng)能集熱循環(huán)泵和電磁閥，在太陽(yáng)能集熱器回水管上設(shè)有閘閥； 所述的儲(chǔ)熱水箱與板式換熱器之間連接有補(bǔ)熱給水管和補(bǔ)熱回水管，在補(bǔ)熱回水管上設(shè)有太陽(yáng)能側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥； 所述板式換熱器與地埋管換熱器之間連接有地下水補(bǔ)熱供水管和地下水補(bǔ)熱回水管，在地下水補(bǔ)熱回水管上設(shè)有地源側(cè)補(bǔ)熱循環(huán)泵和閘閥，在地下水補(bǔ)熱給水管上設(shè)有閘閥；所述的熱泵機(jī)組和地埋管換熱器之間設(shè)有地能供水管和地能回水管，并在地能回水管上設(shè)有地能循環(huán)泵和閘閥，在地能供水管上設(shè)有閘閥； 所述的儲(chǔ)熱水箱和熱泵機(jī)組之間設(shè)有熱水給水管和熱水回水管，在熱水給水管上設(shè)有熱水循環(huán)泵和電磁閥，在熱水回水管上設(shè)有閘閥； 所述的儲(chǔ)熱水箱內(nèi)設(shè)有溫度及水位傳感器，所述的太陽(yáng)能集熱器上設(shè)有溫度傳感器；所述的熱水箱上設(shè)有帶電磁閥的供冷水管和帶電磁閥的供熱回水管，所述的儲(chǔ)熱水箱上設(shè)有供熱水管，在供熱水管上設(shè)有熱水供水泵，所述的地源熱泵機(jī)組上設(shè)有帶電磁閥的供冷水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型智能化的地源熱泵聯(lián)合太陽(yáng)能制熱水系統(tǒng)，其特征是:所述的地埋管換熱器通過(guò)一個(gè)地下水出管分別與地能供水管、地下水補(bǔ)熱供水管連接；所述的地埋管換熱器通過(guò)一個(gè)地下水回管分別與地能回水管、地下水補(bǔ)熱回水管連接。
【文檔編號(hào)】F25B30/06GK203719147SQ201320840836
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】張國(guó)強(qiáng), 石洋溢, 劉政軒, 康書碩, 秦鴻杰, 張虎 申請(qǐng)人:湖南湖大瑞格能源科技有限公司