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CN102927605A - 太阳能-地源热泵与热网互补供热装置 - Google Patents

太阳能-地源热泵与热网互补供热装置 Download PDF

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冯国会
赵秀娟
黄凯良
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Abstract

本发明涉及一种互补供热装置，具体涉及多能源联合供热技术领域。本发明的目的是为了充分利用太阳能和地源热泵优点，弥补常规能源热网供热的不足，实现东北严寒地区集中供热的节能减排。本发明的创新点是首次提出太阳能-土壤源热泵和热网三种能源结合互补供热。该装置更适用于既有建筑物的改造工程，在已有热网或土壤源热泵的基础上，实现节能改造。本发明的优点是充分利用太阳能和土壤源热泵的特点，将常规能源供热与可再生能源供热相结合，实现环保和经济的双重价值。在太阳能-地源热泵系统中加入热网，减小了太阳能和地源热泵系统的容量和尺寸，降低了系统的初投资，同时提高了互补供热系统稳定性和可靠性。

Description

太阳能-地源热泵与热网互补供热装置
技术领域
本发明涉及多能源联合供热设备技术领域，尤其是涉及一种供热装置，-即为太阳能-地源热泵与热网互补供热装置。
背景技术
东北严寒地区冬季采暖负荷大，供暖时间较长，现行的供暖方式以常规能源为主要热源的集中供热方式占主导地位，普遍存在已有热网无法满足小区供热要求不足的问题。常规能源是不可再生能源，常规能源的大量使用，会导致能源走向枯竭，这不符合节约环保型社会的要求，并且排放的大量有害气体，使得环境日益恶化。
太阳能、土壤源是可再生能源，太阳能是永不枯竭的清洁能源，有着矿物能源不可比拟的优越性。但是，太阳辐射热具有间歇性和很大的不稳定性,要利用太阳能，就必须解决其间断性与不可靠性问题。土壤源热泵储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，但是埋地换热器受土壤性能影响较大，土壤的热工性能、能量平衡、土壤中的传热与传湿对传热有较大影响。       太阳能-地源热泵系统是结合两者特点联合供热的系统，但是系统造价过高，如太阳能集热器造价钻孔费用等，而且庞大的集热器面积以及地埋管换热器敷设面积给太阳能-地源热泵系统的实施带来困难。
基于此，提出太阳能-土壤源热泵和既有城市热力管网结合互补供热装置。 
发明内容
本发明的目的：为了充分利用太阳能和地源热泵优点，弥补常规能源热网供热的不足，实现东北严寒地区集中供热的节能减排。
本发明的技术方案：
一种太阳能-地源热泵与热网互补供热装置，它包括太阳能集热器、储热水箱、地埋管换热器、集热循环泵、温控三通阀、膨胀阀、供热循环泵、换热循环泵，其特征在于：所述的供热装置有三个供热系统，太阳能辅助供热、土壤源热泵供热与热网互补供热。
1.太阳能辅助供热系统时是太阳能集热器（1）出水口与储热水箱（2）底部相连，通过太阳能集热器（1）集热量来加热储热水箱（2）中的水，太阳能集热器（1）和储热水箱（2）之间设有温控器，温控器控制集热循环泵（4）的开启和关闭，当太阳能集热器（1）出水温度过低时，不再向储热水箱（2）蓄热，太阳能集热泵（1）停止工作。太阳能集热器为平板型太阳能集热器，储热水箱为分层储热水箱。
2. 土壤源热泵供热系统是地埋管换热器的出水口与储热水箱相连进行换热，连接处为温控三通阀，当储热水箱温度达不到要求，三通阀的储热水箱侧关闭，地埋管循环水直接进入热泵蒸发器，热泵蒸发侧吸热，同时加热了冷凝侧循环供水。采暖末端是采用地板辐射式供暖方式。
3.与热网互补供热系统，热泵冷凝侧出水与热网供水连接换热，连接处为温控三通阀，当供水温度满足末端需求时，三通阀的用户末端侧开启，热泵出水直接对系统末端供热。当供水温度不满足需求时，热网供水侧阀门开启，热泵出水经过热网换热后向末端供热。系统中还安装有逆流式板式换热器，是用于热泵出水与热网换热的设备。
  本发明的优点及技术效果：充分利用太阳能和土壤源热泵这样的可再生能源，将常规能源供热与可再生能源供热相结合，实现环保和经济的双重价值。在太阳能-地源热泵系统中加入热网，减小了太阳能和地源的容量和尺寸，降低了系统的初投资，同时提高了互补供热系统的稳定性和可靠性。次提出太阳能-土壤源热泵和热网三种能源结合互补供热。该系统更适用于既有建筑物的改造工程，在已有热网的基础上，实现节能改造。
附图说明
图1是本发明系统示意图。 
图中，1是太阳能集热器、2是储热水箱、3是地埋管换热器、4是集热循环泵、5是温控三通阀、6是膨胀阀、7是供热循环泵、8是换热循环泵、9是板式换热器、10是蒸发器、11是冷凝器、12是压缩机。
具体实施方式
为了对发明做进一步说明，现结合实例加以阐明。
当冬季供暖初期和末期时，太阳能资源相对比较丰富，可以充分利用太阳能集热器的集热量向储热水箱中蓄热，利用太阳能辅助补热提高土壤源热泵循环水温度，提高热泵蒸发器的进水温度，即提高了热泵机组的效率。当阴雨天气出现时，可以控制温控器停止太阳能向储热水箱的蓄热。当供暖中期由于气温过低，太阳能的辅助作用大大降低，通过温控阀门的转换会减少土壤源热泵循环水经过储热水箱的次数。而此时热网的供热是最佳的，通过温控阀的控制作用，热泵冷凝侧出水可以通过热网的进一步换热提高供水温度，完全可以达到末端需求，实现最佳的供热效果。

Claims (7)

1.一种太阳能-地源热泵与热网互补供热装置，它包括太阳能集热器、储热水箱、地埋管换热器、集热循环泵、温控三通阀、膨胀阀、供热循环泵、换热循环泵，其特征在于：所述的供热装置有三个供热系统，太阳能辅助供热、土壤源热泵供热与热网互补供热，太阳能辅助供热系统时是太阳能集热器（1）出水口与储热水箱（2）底部相连，通过太阳能集热器（1）集热量来加热储热水箱（2）中的水，太阳能集热器（1）和储热水箱（2）之间设有温控器，温控器控制集热循环泵（4）的开启和关闭，当太阳能集热器（1）出水温度过低时，不再向储热水箱（2）蓄热，太阳能集热泵（1）停止工作。
2.如权利要求1所述的一种太阳能-地源热泵与热网互补供热装置，其特征在于：土壤源热泵供热系统是地埋管换热器的出水口与储热水箱相连进行换热，连接处为温控三通阀，当储热水箱温度达不到要求，三通阀的储热水箱侧关闭，地埋管循环水直接进入热泵蒸发器，热泵蒸发侧吸热，同时加热了冷凝侧循环供水。
3.如权利要求1所述的一种太阳能-地源热泵与热网互补供热装置，其特征在于：与热网互补供热系统，热泵冷凝侧出水与热网供水连接换热，连接处为温控三通阀，当供水温度满足末端需求时，三通阀的用户末端侧开启，热泵出水直接对系统末端供热。
4.当供水温度不满足需求时，热网供水侧阀门开启，热泵出水经过热网换热后向末端供热。
5.如根据权利要求2所述的太阳能供热系统，其特征在于：太阳能集热器为平板型太阳能集热器，储热水箱为分层储热水箱。
6.根据权利要求3所述的土壤源热泵供热系统，其特征在于：采暖末端是采用地板辐射式供暖方式。
7.根据权利要求4所述的与热网互补供热系统，其特征在于：系统中还安装有逆流式板式换热器，是用于热泵出水与热网换热的设备。
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