太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，属于能源供热的技术领域。本实用新型专利技术包括太阳能集热系统、蓄热和取热系统、地源热泵系统和末端采暖装置；太阳能集热系统、蓄热和取热系统均通过短期蓄能装置与末端采暖装置连接，地源热泵系统也与末端采暖装置连接；蓄热和取热系统包括蓄热管，蓄热管安装于蓄热井内，蓄热井组成蓄热区；地源热泵系统包括热泵机组和换热管，换热管设置于换热井内，换热井位于蓄热区的周向上。本实用新型专利技术的太阳能得到了跨季节储存，太阳能集热系统、蓄热和取热系统和地源热泵系统的热量得到了联合使用，充分利用了太阳能，降低了运行成本，消除了地源热泵系统的热衰减现象，使用寿命长。

Combined Heating System of Solar Energy Interseasonal Storage and Ground Source Heat Pump

【技术实现步骤摘要】
太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统
本技术涉及能源供热的
，特别是指一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统。
技术介绍
随着科技的进步和时代的发展，人们对居住条件的要求不断提高，对室内供暖的舒适性提出了更高的要求。然而，以煤炭等化石燃料为主的传统供暖能源，给环境带来了雾霾、酸雨等环境污染问题。因此，太阳能、浅层地热能等可再生能源利用，是政府大力推广的清洁能源供暖的重要能源之一。太阳能是一种分布广泛、绿色无污染的可再生能源，其太阳能集热系统的热利用技术己较为成熟。但是，太阳能是一种季节性变化与间歇性变化的能源，利用高效的光热转换技术及跨季节蓄能技术来给建筑供能将会大大提高系统的太阳能利用率，经济性更好。因此，在太阳能丰富且不供暖的春、夏、秋季节，将太阳能蓄存在地下蓄能系统中，在冬季有供暖需求时释放能量，用于冬季采暖。但是，地下蓄能系统在蓄能过程中总会有少部分热量逸失到周围的土壤中，如果设计不合理，热量散失严重，蓄能效率低，无法满足冬季供暖的需要。地源热泵是陆地浅层能源，通过输入少量的高品位能源(如电能)实现由低品位热能向高品位热能转移的装置，通常地源热泵消耗1KWh的能量，用户可以得到4.4KWh以上的热量或冷量。但是，地源热泵存在衰减现象是不可避免的，其制热效率逐年下降，热泵机组甚至无法启动，严重影响用户的供暖系统，影响地源热泵的推广应用。
技术实现思路
本技术提出一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，解决了现有技术中太阳能集热系统的地下蓄能系统热量散失严重而导致其蓄能效率低以及地源热泵存在衰减现象而导致其寿命短的问题。本技术的一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其技术方案是这样实现的：包括太阳能集热系统、蓄热和取热系统、地源热泵系统和末端采暖装置；所述太阳能集热系统通过短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述蓄热和取热系统也通过所述短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述地源热泵系统与所述末端采暖装置连接；所述蓄热和取热系统包括设置在地面以下的多数个蓄热管，所述蓄热管设置于一蓄热区内，所述蓄热区内设置有多数个用于安装所述蓄热管的蓄热井；所述地源热泵系统包括设置于地面之上的热泵机组和设置于地面以下的多数个换热管，每个所述换热管设置于一个换热井内，所述换热井设置于所述蓄热区的周向上。本技术的短期蓄能装置与末端采暖装置之间通过第一换热器进行热量交换，太阳能集热系统包括太阳能集热器和第二换热器，太阳能集热器与短期蓄能装置之间通过第二换热器进行热量交换；本技术利用蓄热和取热系统将太阳能集热系统的热量进行跨季节储存，其储存过程为：太阳能集热器收集的热量先通过第二换热器与短期蓄能装置进行热量交换，当短期蓄能装置的温度达到一定值(通常为高于蓄热区温度5-8℃，根据实际情况进行设置)时，短期蓄能装置开始将其内的热量逐渐传递给蓄热管，蓄热管在蓄热井的作用下对热量进行储存；太阳能集热系统不断地给短期蓄能装置提供热量，同时，短期蓄能装置不断地将热量传递给蓄热管；蓄热管内的最高温度可达50-85℃。冬天供暖的时候，将太阳能集热系统、蓄热和取热系统和地源热泵系统三者的热量进行联合使用，这种联合供暖模式充分利用了太阳能，最大限度地降低了运行成本；同时，由于换热井设置在蓄热区的周向上，换热井的深度大于蓄热井的深度，蓄热井内蓄热管散发的热量被换热井内换热管进行了充分的吸收，热量得到了再次利用，消除地源热泵系统的热衰减现象，延长了地源热泵系统的使用寿命，特别适合单供暖项目，经济实用。作为一种优选的实施方案，所述蓄热井在所述蓄热区内呈圆形、椭圆形或正多边形中的任意一种排列。多数个蓄热井呈多种形状排列，根据实际情况进行选择，从而使蓄热井的排列集中，外周表面积最小，减少热量的散失，提高蓄热能力。作为一种优选的实施方案，所述换热井的排列形状与所述蓄热井的排列形状一致。换热井设置在蓄热井所围成的正多边形、圆形或椭圆形的外侧，可以是一层，也可以是多层，换热井直接包围蓄热井，紧密吸收蓄热井散失的热量，避免地源热泵的衰减现象。作为一种优选的实施方案，所述换热井的深度大于所述蓄热井的深度，所述换热管的长度大于所述蓄热管的长度。换热井的深度大于蓄热井的深度，也即换热管的长度大于蓄热管的长度，由于换热管和蓄热管上端的安装高度基本在同一水平面上，蓄热井内蓄热管的底部散发出去的热量也可以通过换热井内的换热管进行吸收，进一步避免地源热泵的衰减现象。作为一种优选的实施方案，所述换热井的深度比所述蓄热井的深度深5-20m。换热管的长度大于蓄热管的长度，蓄热管的底部散发出去的热量沿着斜下方被换热管的底部吸收，其长度适当即可，避免材料和资源浪费。作为一种优选的实施方案，所述蓄热区上在地面以下设有保温层。保温层的设置使蓄热管的顶部得到了保温，避免了蓄热管的热量从其顶部散发出去，充分保证了蓄热管内热量的有效储存。作为一种优选的实施方案，所述换热管和所述蓄热管均为U型管，所述蓄热管为耐高温PE-Xa管、耐高温PE-Xb管、耐高温PE-Xc管、耐高温PERT管、耐高温Pb管中的任意一种。换热井和蓄热井内的U型管，可以是单U，也可以是双U，这种U型管方便安装，蓄热管通过串联、并联、串联之后再并联、并联之后再串联等多种结合方式使所有的蓄热管连接成一种蜿蜒曲折的管路，位置集中，热量储存效率高，可以耐高温，充分储存夏天高热量的太阳能。作为一种优选的实施方案，所述短期蓄能装置和所述蓄热管之间设有蓄热管道和取热管道，所述蓄热管道上设有第一控制阀、蓄热泵、第三控制阀和第五控制阀，所述取热管道上设有第四控制阀、取热泵、第六控制阀和第二控制阀，所述蓄热泵和所述取热泵为同一个泵。短期蓄能装置从蓄热管中提取热量时流体介质的流向与短期蓄能装置向蓄热管中储存热量时流体介质的流向相反，蓄热管道和取热管道各自从两个方向完成短期蓄能装置的热量储存和提取。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术利用蓄热和取热系统将太阳能集热系统的热量进行跨季节储存，储存方便，热量得到了有效储存，储存效率高；冬季供暖的时候，将太阳能集热系统、蓄热和取热系统以及地源热泵系统三者的热量进行联动使用，这种联动供暖模式充分利用了太阳能，最大限度地降低运行成本；由于换热井设置在蓄热井组成的蓄热区的周向上，换热井的深度大于蓄热井的深度，蓄热管散失的热量被换热管进行了充分的吸收，极大地减少了热量损失，消除地源热泵系统的热衰减现象，延长了地源热泵系统的使用寿命，特别适合单供暖项目，经济实用。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一个实施例的平面结构示意图；图2为图1所示蓄热井和换热井的连接关系的俯视结构示意图；图中：1-热泵机组；2-短期蓄能装置；3-太阳能集热器；4-第一换热器；5-第二换热器；6-换热管；7-蓄热管；8-第一循环泵；9-第二循环泵；10-第三循环泵；11-第四循环泵；12-第五循环泵；13-第六循环泵；14-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热系统、蓄热和取热系统、地源热泵系统和末端采暖装置；所述太阳能集热系统通过短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述蓄热和取热系统也通过所述短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述地源热泵系统与所述末端采暖装置连接；所述蓄热和取热系统包括设置在地面以下的多数个蓄热管，所述蓄热管设置于一蓄热区内，所述蓄热区内设置有多数个用于安装所述蓄热管的蓄热井；所述地源热泵系统包括设置于地面之上的热泵机组和设置于地面以下的多数个换热管，每个所述换热管设置于一个换热井内，所述换热井设置于所述蓄热区的周向上。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热系统、蓄热和取热系统、地源热泵系统和末端采暖装置；所述太阳能集热系统通过短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述蓄热和取热系统也通过所述短期蓄能装置与所述末端采暖装置连接，所述地源热泵系统与所述末端采暖装置连接；所述蓄热和取热系统包括设置在地面以下的多数个蓄热管，所述蓄热管设置于一蓄热区内，所述蓄热区内设置有多数个用于安装所述蓄热管的蓄热井；所述地源热泵系统包括设置于地面之上的热泵机组和设置于地面以下的多数个换热管，每个所述换热管设置于一个换热井内，所述换热井设置于所述蓄热区的周向上。2.根据权利要求1所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：所述蓄热井在所述蓄热区内呈圆形、椭圆形或正多边形中的任意一种排列。3.根据权利要求2所述的太阳能跨季节蓄能与地源热泵联合供暖系统，其特征在于：所述换热井的排列形状与所述蓄热井的排列形状一致。4.根据权利要求1所述的太阳能跨季节...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，刘延柱，周术富，王金龙，
申请(专利权)人：北京豪迈昌安绿色能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37