本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中能源消耗大，土壤源溫度恢復(fù)慢，造成機(jī)組cop低的問(wèn)題。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)存在能流密度低，具有間歇性和不可靠性，而地源熱泵系統(tǒng)也本身存在技術(shù)性的局限性，通過(guò)耦合控制將兩者結(jié)合起來(lái)，可以提高資源利用率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行為末端設(shè)備供暖，以地源熱泵機(jī)組為主，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為輔，優(yōu)先使用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)供熱，提高太陽(yáng)能的利用率，減低能源消耗。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器﹑保溫水箱﹑集熱循環(huán)水泵、板式換熱器和換熱循環(huán)水泵；所述地源熱泵系統(tǒng)包括地源熱泵機(jī)組﹑地埋管系統(tǒng)﹑地源側(cè)循環(huán)水泵、末端設(shè)備和供熱循環(huán)水泵；所述控制系統(tǒng)包括第一～第九電動(dòng)閥和溫感器，其中：
所述太陽(yáng)能集熱器通過(guò)管道與所述保溫水箱循環(huán)連通，所述集熱循環(huán)水泵設(shè)置在所述太陽(yáng)能集熱器和保溫水箱之間的管道上；
所述板式換熱器的第一進(jìn)口通過(guò)第一換熱管道與所述保溫水箱連通，第一出口通過(guò)第二換熱管道與所述保溫水箱連通，第二進(jìn)口通過(guò)第三換熱管道與所述末端設(shè)備的出口連通，第二出口通過(guò)第四換熱管道與所述末端設(shè)備的進(jìn)口連通；
所述換熱循環(huán)水泵設(shè)置在所述第二換熱管道上；
所述供熱循環(huán)水泵設(shè)置在所述第三換熱管道上；
所述地埋管系統(tǒng)的進(jìn)口通過(guò)地源側(cè)供水管與所述地源熱泵機(jī)組相連，出口通過(guò)地源側(cè)回水管與所述地源熱泵機(jī)組相連，所述地源側(cè)循環(huán)水泵設(shè)置在所述地源側(cè)回水管上；
所述地源側(cè)供水管通過(guò)第一旁通管與所述第四換熱管道連通，所述地源側(cè)回水管通過(guò)第二旁通管與所述第三換熱管道連通；
所述地源熱泵機(jī)組的一端分別通過(guò)第三旁通管和第四旁通管一一對(duì)應(yīng)地與所述第四換熱管道和所述第三換熱管道連通，所述地源熱泵機(jī)組的另一端通過(guò)第五旁通管與所述第四換熱管道連通；
所述第一電動(dòng)閥和溫感器分別設(shè)置在所述第一換熱管道上；
所述第二電動(dòng)閥設(shè)置在所述第二換熱管道上，且位于所述換熱循環(huán)水泵和保溫水箱之間；
所述第三電動(dòng)閥設(shè)置在所述第一旁通管上；
所述第四電動(dòng)閥設(shè)置在所述第二旁通管上；
所述第五電動(dòng)閥設(shè)置在所述第三旁通管上；
所述第六電動(dòng)閥設(shè)置在所述第四旁通管上；
所述第七電動(dòng)閥設(shè)置在所述第五旁通管上；
所述第八電動(dòng)閥設(shè)置在所述第三換熱管道上，且位于所述供熱循環(huán)水泵和板式換熱器之間；
所述第九電動(dòng)閥設(shè)置在所述第四換熱管道上；
所述第一～第九電動(dòng)閥分別與所述溫感器電連接。
上述的一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，其中，所述第一旁通管與第四換熱管道的連接端位于所述第九電動(dòng)閥和板式換熱器之間；
所述第三旁通管與第四換熱管道的連接端位于所述第一旁通管與第四換熱管道的連接端和所述第九電動(dòng)閥之間；
所述第五旁通管與第四換熱管道的連接端位于所述第九電動(dòng)閥和所述末端設(shè)備之間；
所述第二旁通管與第三換熱管道的連接端位于所述第八電動(dòng)閥和板式換熱器之間，所述第二旁通管與地源側(cè)回水管的連接端位于所述地源側(cè)循環(huán)水泵和地源熱泵機(jī)組之間；
所述第四旁通管與第三換熱管道的連接端位于所述第八電動(dòng)閥和供熱循環(huán)水泵之間。
上述的一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述溫感器感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度大于50°時(shí)，所述溫感器發(fā)出信號(hào)到所述第一～第九電動(dòng)閥，所述第一電動(dòng)閥﹑第二電動(dòng)閥﹑第八電動(dòng)閥和第九電動(dòng)閥同時(shí)打開(kāi)，所述第三電動(dòng)閥﹑第四電動(dòng)閥﹑第五電動(dòng)閥﹑第六電動(dòng)閥和第七電動(dòng)閥同時(shí)關(guān)閉，所述地源熱泵系統(tǒng)不參與傳熱，所述太陽(yáng)能集熱器吸熱后，通過(guò)水循環(huán)將熱量傳遞到所述保溫水箱，提高所述保溫水箱內(nèi)的熱水溫度，再經(jīng)過(guò)所述板式換熱器進(jìn)行換熱，直接為所述末端設(shè)備進(jìn)行采暖供熱。
上述的一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述溫感器感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度在40°～50°時(shí)，所述溫感器發(fā)出信號(hào)到所述第一～第九電動(dòng)閥，所述第一電動(dòng)閥﹑第二電動(dòng)閥﹑第五電動(dòng)閥﹑第七電動(dòng)閥和第八電動(dòng)閥同時(shí)打開(kāi)，第三電動(dòng)閥﹑第四電動(dòng)閥﹑第六電動(dòng)閥和第九電動(dòng)閥同時(shí)關(guān)閉，所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，所述太陽(yáng)能集熱器吸熱后，通過(guò)水循環(huán)將熱量傳遞到所述保溫水箱，提高所述保溫水箱內(nèi)的熱水溫度，再經(jīng)過(guò)所述板式換熱器進(jìn)行換熱，然后熱水經(jīng)過(guò)所述地源熱泵機(jī)組加熱后，將熱量傳遞到所述末端設(shè)備。
上述的一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述溫感器感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度在20°～40°時(shí)，所述溫感器發(fā)出信號(hào)到所述第一～第九電動(dòng)閥，所述第一電動(dòng)閥﹑第二電動(dòng)閥﹑第三電動(dòng)閥﹑第四電動(dòng)閥﹑第六電動(dòng)閥和第七電動(dòng)閥同時(shí)打開(kāi)，所述第五電動(dòng)閥﹑第八電動(dòng)閥和第九電動(dòng)閥同時(shí)關(guān)閉，所述太陽(yáng)能集熱器吸熱后，通過(guò)水循環(huán)將熱量傳遞到所述保溫水箱，提高所述保溫水箱內(nèi)的熱水溫度，再經(jīng)過(guò)所述板式換熱器進(jìn)行換熱，將熱水直接接入所述地埋管系統(tǒng)，提升土壤的溫度。
上述的一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述溫感器感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度小于20°時(shí)，所述溫感器發(fā)出信號(hào)到所述第一～第九電動(dòng)閥,所述第六電動(dòng)閥和第七電動(dòng)閥同時(shí)打開(kāi)，所述第一電動(dòng)閥﹑第二電動(dòng)閥﹑第三電動(dòng)閥﹑第四電動(dòng)閥﹑第五電動(dòng)閥﹑第八電動(dòng)閥和第九電動(dòng)閥同時(shí)關(guān)閉，所述太陽(yáng)集熱器僅與所述保溫水箱進(jìn)行水循環(huán)，維持所述保溫水箱內(nèi)的熱水溫度，所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)不參與所述地源熱泵系統(tǒng)的末端供熱。
本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行為末端設(shè)備供暖，以地源熱泵機(jī)組為主，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為輔，優(yōu)先使用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)供熱，提高太陽(yáng)能的利用率，減低能源消耗。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)其具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明：
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的最佳實(shí)施例，一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器1﹑保溫水箱2﹑集熱循環(huán)水泵3、板式換熱器4和換熱循環(huán)水泵5；地源熱泵系統(tǒng)包括地源熱泵機(jī)組6﹑地埋管系統(tǒng)7﹑地源側(cè)循環(huán)水泵8、末端設(shè)備9和供熱循環(huán)水泵10；控制系統(tǒng)包括第一～第九電動(dòng)閥m1～m9和溫感器20。
太陽(yáng)能集熱器1通過(guò)管道與保溫水箱2循環(huán)連通，集熱循環(huán)水泵3設(shè)置在太陽(yáng)能集熱器1和保溫水箱2之間的管道上；板式換熱器4的第一進(jìn)口通過(guò)第一換熱管道41與保溫水箱2連通，第一出口通過(guò)第二換熱管道42與保溫水箱2連通，第二進(jìn)口通過(guò)第三換熱管道43與末端設(shè)備9的出口連通，第二出口通過(guò)第四換熱管道44與末端設(shè)備9的進(jìn)口連通；換熱循環(huán)水泵5設(shè)置在第二換熱管道42上；供熱循環(huán)水泵10設(shè)置在第三換熱管道43上；地埋管系統(tǒng)7的進(jìn)口通過(guò)地源側(cè)供水管71與地源熱泵機(jī)組6相連，出口通過(guò)地源側(cè)回水管72與地源熱泵機(jī)組6相連，地源側(cè)循環(huán)水泵8設(shè)置在地源側(cè)回水管72上。
地源側(cè)供水管71通過(guò)第一旁通管61與第四換熱管道44連通，地源側(cè)回水管72通過(guò)第二旁通管62與第三換熱管道43連通；地源熱泵機(jī)組6的一端分別通過(guò)第三旁通管63和第四旁通管64一一對(duì)應(yīng)地與第四換熱管道44和第三換熱管道43連通，地源熱泵機(jī)組6的另一端通過(guò)第五旁通管65與第四換熱管道44連通。
第一電動(dòng)閥m1和溫感器20分別設(shè)置在第一換熱管道41上；第二電動(dòng)閥m2設(shè)置在第二換熱管道42上，且位于換熱循環(huán)水泵5和保溫水箱2之間；第三電動(dòng)閥m3設(shè)置在第一旁通管61上；第四電動(dòng)閥m4設(shè)置在第二旁通管62上；第五電動(dòng)閥m5設(shè)置在第三旁通管63上；第六電動(dòng)閥m5設(shè)置在第四旁通管64上；第七電動(dòng)閥m7設(shè)置在第五旁通管65上；第八電動(dòng)閥m8設(shè)置在第三換熱管道43上，且位于供熱循環(huán)水泵10和板式換熱器4之間；第九電動(dòng)閥m9設(shè)置在第四換熱管道44上；第一～第九電動(dòng)閥m1～m9分別與溫感器20電連接。
第一旁通管61與第四換熱管道44的連接端c1位于第九電動(dòng)閥m9和板式換熱器4之間；第三旁通管63與第四換熱管道44的連接端c2位于第一旁通管與第四換熱管道的連接端c1和第九電動(dòng)閥m9之間；第五旁通管65與第四換熱管道44的連接端c3位于第九電動(dòng)閥m9和末端設(shè)備9之間。
第二旁通管62與第三換熱管道43的連接端d1位于第八電動(dòng)閥m8和板式換熱器4之間，第二旁通管62與地源側(cè)回水管72的連接端e位于地源側(cè)循環(huán)水泵8和地源熱泵機(jī)組6之間；第四旁通管64與第三換熱管道43的連接端d2位于第八電動(dòng)閥m8和供熱循環(huán)水泵10之間。
本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，工作原理為：
(1)當(dāng)溫感器20感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度大于50°時(shí)，溫感器20發(fā)出信號(hào)到第一～第九電動(dòng)閥m1～m9，第一電動(dòng)閥m1﹑第二電動(dòng)閥m2﹑第八電動(dòng)閥m8和第九電動(dòng)閥m9同時(shí)打開(kāi)，第三電動(dòng)閥m3﹑第四電動(dòng)閥m4﹑第五電動(dòng)閥m5﹑第六電動(dòng)閥m6和第七電動(dòng)閥m7同時(shí)關(guān)閉，地源熱泵系統(tǒng)不參與傳熱，太陽(yáng)能集熱器1吸熱后，通過(guò)水循環(huán)將熱量傳遞到保溫水箱2，提高保溫水箱2內(nèi)的熱水溫度，再經(jīng)過(guò)板式換熱器4進(jìn)行換熱，直接為末端設(shè)備9進(jìn)行采暖供熱；
(2)當(dāng)溫感器20感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度在40°～50°時(shí)，溫感器20發(fā)出信號(hào)到第一～第九電動(dòng)閥m1～m9，第一電動(dòng)閥m1﹑第二電動(dòng)閥m2﹑第五電動(dòng)閥m5﹑第七電動(dòng)閥m7和第八電動(dòng)閥m8同時(shí)打開(kāi)，第三電動(dòng)閥m3﹑第四電動(dòng)閥m4﹑第六電動(dòng)閥m6和第九電動(dòng)閥m9同時(shí)關(guān)閉，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，太陽(yáng)能集熱器1吸熱后，通過(guò)水循環(huán)將熱量傳遞到保溫水箱2，提高保溫水箱2內(nèi)的熱水溫度，再經(jīng)過(guò)板式換熱器4進(jìn)行換熱，然后熱水經(jīng)過(guò)地源熱泵機(jī)組6加熱后，將熱量傳遞到末端設(shè)備9，充分提高地源熱泵系統(tǒng)的能效比；
(3)當(dāng)溫感器20感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度在20°～40°時(shí)，溫感器20發(fā)出信號(hào)到所述第一～第九電動(dòng)閥m1～m9，第一電動(dòng)閥m1﹑第二電動(dòng)閥m2﹑第三電動(dòng)閥m3﹑第四電動(dòng)閥m4﹑第六電動(dòng)閥m6和第七電動(dòng)閥m7同時(shí)打開(kāi)，第五電動(dòng)閥m5﹑第八電動(dòng)閥m8和第九電動(dòng)閥m9同時(shí)關(guān)閉，太陽(yáng)能集熱器1吸熱后，通過(guò)水循環(huán)將熱量傳遞到保溫水箱2，提高保溫水箱2內(nèi)的熱水溫度，再經(jīng)過(guò)板式換熱器4進(jìn)行換熱，將熱水直接接入地埋管系統(tǒng)，提升土壤的溫度，也進(jìn)一步提高地源熱泵機(jī)組6的運(yùn)行效率；
(4)當(dāng)溫感器20感應(yīng)到太陽(yáng)能集系統(tǒng)中的熱水溫度小于20°時(shí)，溫感器20發(fā)出信號(hào)到第一～第九電動(dòng)閥m1～m9,第六電動(dòng)閥m6和第七電動(dòng)閥m7同時(shí)打開(kāi)，第一電動(dòng)閥m1﹑第二電動(dòng)閥m2﹑第三電動(dòng)閥m3﹑第四電動(dòng)閥m4﹑第五電動(dòng)閥m5﹑第八電動(dòng)閥m8和第九電動(dòng)閥m9同時(shí)關(guān)閉，太陽(yáng)集熱器1僅與保溫水箱2進(jìn)行水循環(huán)，維持保溫水箱2內(nèi)的熱水溫度，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)不參與地源熱泵系統(tǒng)的末端供熱。
綜上所述，本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，采用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行，當(dāng)太陽(yáng)能熱水溫度t>50°時(shí)，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)直接為末端設(shè)備供暖；當(dāng)太陽(yáng)能熱水溫度40°<t<50°時(shí)，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵機(jī)組以串聯(lián)的方式為末端設(shè)備供暖；當(dāng)太陽(yáng)能熱水溫度20°<t<40時(shí)，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)接入地埋管系統(tǒng)，有助于提升土壤溫度；當(dāng)太陽(yáng)能熱水溫度t<20°，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)僅參與維持保溫水箱的熱水溫度。
本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)耦合運(yùn)行的供暖系統(tǒng)，根據(jù)溫感器感應(yīng)到的熱水溫度變化，反饋信號(hào)到各個(gè)電動(dòng)閥，切換其開(kāi)啟或關(guān)閉，通過(guò)優(yōu)化控制提高系統(tǒng)能效比，確保系統(tǒng)冬季供暖的穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)不同熱水溫度適時(shí)地調(diào)整運(yùn)行模式，最大限度的利用太陽(yáng)能和可再生資源的使用率，以達(dá)到系統(tǒng)最佳的運(yùn)行節(jié)能模式，為末端設(shè)備進(jìn)行供熱。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。