【技术实现步骤摘要】
一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统及其控制方法
[0001]本专利技术涉及新能源清洁供热
，具体地说是一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统及其控制方法。
技术介绍
[0002]在能源不足与环境污染日益严重的背景下，清洁能源的利用占有越来越重的地位。
[0003]太阳能资源以其丰富与无污染、对环境友好，成为利用热点。依据太阳能的特性，目前，主要用于发电、制热水、供热、供冷。太阳能的资源虽然非常丰富，但是，其因受到全年季节、全天时间及天气的影响，导致依靠太阳能实现发电、制热水、供热、供冷的系统工作效率并不稳定，同时，存在系统能量需求与太阳能供能不匹配问题，如在太阳能光照强烈时，系统然而对太阳能的需求量少，此时，就造成了太阳能的能量浪费。
[0004]地热能同样具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等优点；依据地热能的特性，目前，地热能主要用于发电、供暖。虽然，地热能稳定可靠且储备大，且地热能的热品质较低，导致利用地热能实现能量转换的系统工作效率并不高，同时，在单纯利用地热能进行供暖时，随着时间的推移，地热能逐渐被吸收转化，在后续地热能无法被有效补充时，则会导致地热供暖系统的供暖效率越来越低。
[0005]目前，在利用清洁能源实现供冷、供热或制热水功能时，供冷系统只用于供冷，制热系统只用于供热，这样导致需要建设两套运行设备，从而存在为满足各种功能需求而重复建设与投资问题，造成资源浪费。
[0006]因此，如何实现供冷、供热及制热水功能的整合，以便降低建设与投资成本，同时，在整合各...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，包括太阳能集热子系统、太阳能热水循环子系统、用户及地埋管子系统、控制器；所述太阳能集热子系统包括太阳能集热装置、第一换热器、保温水箱；所述太阳能热水循环子系统包括相变蓄热装置、第二换热器、第三换热器、生活热水用户端、吸收式冷热机组、所述保温水箱；所述用户及地埋管子系统包括地源热泵、地埋管组、冷热需求用户端；所述太阳能集热装置、第一换热器和保温水箱通过第一循环管路实现对应的热量交换，所述保温水箱、相变蓄热装置、第二换热器和第三换热器通过第二循环管路实现对应的热量交换，所述吸收式冷热机组的热源驱动侧通过第三循环管路实现与第二循环管路的对接，所述第二换热器与所述冷热需求用户端通过第四循环管路实现对应的热量交换，所述地源热泵的用户侧通过第五循环管路实现与第四循环管路的对接，所述吸收式冷热机组的冷凝器侧与所述地源热泵的冷热源输入侧通过第六循环管路实现对接，所述吸收式冷热机组的蒸发器侧与所述地埋管组通过第七循环管路实现对接，所述第四循环管路通过第八循环管路实现与第六循环管路和第七循环管路的对接；所述第九循环管路实现第六循环管路与第七循环管路的对接；所述第三换热器与所述生活热水用户端通过第十循环管路实现对接，所述控制器用于控制吸收式冷热机组、地源热泵、第十循环管路及第一循环管路至第八循环管路的运行。2.根据权利要求1所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，所述第一循环管路包括第一管路、第二管路、第三管路、第四管路，所述第一管路和第二管路实现所述太阳能集热装置与所述第一换热器之间的对接，在所述第二管路上串接一第一循环水泵，所述第三管路和第四管路实现所述第一换热器与所述保温水箱之间的对接，在所述第四管路上串接一第二循环水泵。3.根据权利要求2所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，所述第二循环管路包括第五管路、第六管路、第七管路、第八管路、第九管路，所述第五管路实现保温水箱与相变蓄热装置之间的贯通，所述第六管道实现相变蓄热装置与第二换热器之间的贯通，所述第七管道实现第二换热器与第三换热器的贯通，所述第八管道实现第三换热器与保温水箱的贯通，在所述第五管道和第六管道之间串接所述第九管道，在所述第九管道上串接一V3调节阀，在所述第五管道上串接一第三循环水泵和V1开关阀，且V1开关阀位于第九管道与第五管道的连接处下游，在所述第六管道上串接一V2开关阀和V4开关阀，且V2开关阀和V4开关阀位于所述第九管道与第六管道的连接处上游和下游，在所述第七管道上串接一V5开关阀。4.根据权利要求3所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，所述第三循环管路包括第十管路、第十一管路，所述吸收式冷热机组的热源驱动侧通过第十管路与所述第六管路相对接，且第十管路与第六管路的连接处位于所述V4开关阀上游，所述吸收式冷热机组的热源驱动侧通过第十一管路实现与所述第六管路和第七管路的对接，第十一管路与第六管路的连接处位于V4开关阀上游，第十一管路与第七管路的连接处位于V5开关阀上游，在位于第六管路和第七管路之间的第十一管路的管段上串接一V6开关阀，在所述第十管路和第十一管路上分别串接一V7开关阀和V8开关阀。5.根据权利要求4所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，所述第四循环管路包括第十二管路、第十三管路，所述第十二管路和第十三管路实现第二换热器和冷热需求用户端的对接，在所述第十二管路上串接一V10开关阀，在第十三管路上依次
串接有V9开关阀和第五循环水泵；所述第五循环管路包括第十四管路、第十五管路，所述地源热泵的用户侧通过第十四管路实现与所述第十二管路和第十三管路的对接，第十四管路与第十二管路的连接处位于V10开关阀下游，第十四管路与第十三管路的连接处位于所述V9开关阀上游，在位于第十二管路和第十三管路之间的第十四管路的管段上串接一V19开关阀，在所述第十四管路和第十五管路上分别串接一V11开关阀和V12开关阀。6.根据权利要求5所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，所述第六循环管路包括第十六管路、第十七管路，所述第十六管路和第十七管路实现地源热泵的冷热源输入侧与所述吸收式冷热机组的冷凝器侧的对接，在所述第十六管路和第十七管路上分别串接一V14开关阀和V13开关阀，所述第七循环管路包括第十八管路、第十九管路，所述第十八管路和第十九管路实现所述地埋管组与吸收式冷热机组的蒸发器侧的对接，在所述第十八管路上串接一第四循环水泵。7.根据权利要求6所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，所述第八循环管路包括第二十管路、第二十一管路，所述第二十管路的一端与所述第十三管路相贯通，所述第二十管路的另一端采用并联方式实现与所述第十六管路上的V16三通开关阀和第十九管路上的V18三通开关阀的贯通，所述第二十一管路的一端实现所述第十二管路和第十三管路的贯通，且在连通第十二管路和第十三管路的第二十一管路的管段上串接一V20开关阀，第二十一管路与第十三管路的连接处位于所述第五循环水泵的下游，在第十三管路上串接一V21开关阀，且V21开关阀位于第二十一管路和第十三管路连接处与第十三管路和第二十管路连接处之间；所述第二十一管路的另一端采用并联方式实现与第十七管路上的V15三通开关阀和第十八管路上的V17三通开关阀的贯通；所述第九循环管路包括第二十二管路、第二十三管路，第二十二管路实现第十七管路与第十八管路的对接，所述第二十三管路实现第十六管路与第十九管路的对接；所述第十循环管路包括第二十四管路、第二十五管路，第二十四管路和第二十五管路实现第三换热器和生活热水用户端的对接，在所述第二十五管路上串接一第六循环水泵。8.根据权利要求7所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统，其特征是，在所述第一管路上设置一用于监测所述太阳能集热装置出水温度的第一温度传感器、在保温水箱上设置一监测保温水箱内水温的第二温度传感器，在相变蓄热装置上设置一监测熔盐温度的第三温度传感器，在第六管路上设置一监测相变蓄热装置出水温度的第四温度传感器，在所述第十三管路上设置一监测冷热需求用户端回水温度的第五温度传感器，在第七管路上设置一监测第二换热器回水温度的第六温度传感器；所述太阳能集热装置为一太阳能集热器，所述相变蓄热装置为一相变蓄热器，所述吸收式冷热机组为一吸收式热泵，所述第一换热器到第三换热器均为板式换热器。9.一种依据权利要求8所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统的运行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、检查系统内所有相关运行组成部件，确保各组成部件均具备正常工作能力；S2、启动控制器，当控制器启动完成后，操作人员通过开始界面进入到运行模式选择界面；S3、操作人员依据实时季节使得系统运行供热模式或保温模式或供冷模式或地热井蓄热模式。
10.根据权利要求9所述的一种太阳能耦合地热能的能量梯级利用系统的运行控制方法，其特征在于，S3.1、所述供热模式的运行控制逻辑为：当系统进入到供热运行模式后，操作人员依次设定Ta1
‑
Ta6的数值；Ta1为太阳能集热循环温差；Ta2为蓄热装置蓄热启动温度；Ta3为吸收式冷热机组驱动温度；Ta4为生活热水供水设定温度；Ta5为用户侧回水设定温度；Ta6为蓄热装置放热启动温度；设定完上述数值后，则控制器依据设定程序实现各阀门控制，即开启V3、V6和V19开关阀，V15、V16开至b
‑
c通路状态；V17、V18开至a
‑
b通路状态，控制器同步运行太阳能集热子系统、太阳能热水循环子系统和用户及地埋管子系统；在运行太阳能集热子系统时，控制器实时监测T1和T2的数值，T1为太阳能集热装置出水温度；T2为保温水箱热水温度；同时控制器实时进行T1
‑
T2与Ta1的比较；当T1
‑
T2≥Ta1时，运行第一循环水泵和第二循环水泵；当T1
‑
T2＜Ta1时停止第一循环水泵和第二循环水泵的运行；在运行太阳能热水循环子系统时，控制器实时监测T2、T3和T4数值，T3为蓄热装置熔盐温度，T4为蓄热装置后水温度，同时控制器实时将T2与Ta4进行比较；当T2≥Ta4时，运行第三循环水泵，然后，将T2与Ta2、Ta3比较，当T2≥Ta2时，进行相变蓄热流程，此时，V1、V2开关阀开启，同时依据设定要求对V3调节阀的开口度进行变小调节，在相变蓄热进行过程中，将T4与Ta3进行比较，当T4≥Ta3时，进行吸收式冷热机组的制热流程，此时，开启V7和V8开关阀，同时，关闭V6开关阀；当T4＜Ta3时，停止相变蓄热流程，此时，关闭V1、V2开关阀，同时将V3调节阀全开，然后，再进入到吸收式冷热机组制热流程，当Ta2＞T2≥Ta3时，系统直接进入到吸收式冷热机组制热流程；当T2＜Ta3时，再次进行T3与Ta6的比较，当T3≥Ta6时，进入相变放热流程，此时，V1、V2开关阀开启，同时依据设定要求对V3调节阀的开口度进行变小调节，当T3＜Ta6时，则直接开启生活热水提供模式；在进行相变放热流程中，将T4与Ta3实施进行比较，当T4≥Ta3时，系统运行吸收式冷热机组制热流程，当T4＜Ta3时，系统先停止相变放热流程，此时，V1、V2开关阀关闭，同时，V3调节阀全开，然后，开启生活热水提供模式；在系统运行吸收式冷热机组制热流程后，系统开启生活热水提供模式，在生活热水提供模式运行下，生活热水用户端可为用户提供商生活热水；当T2＜Ta4时，继续进行T3与Ta6的比较，当T3≥Ta6时，进入相变放热流程，此时，V1、V2开关阀开启，同时依据设定要求对V3调节阀的开口度进行变小调节，在相变放热流程中，进行T6与Ta4的比较，T6为第二换热器的换热后的出水温度，当T6≥Ta4时，系统则开启生活热水提供模式，当T6＜Ta4时，停止第三循环水泵的运行，同时，开启V3、V6阀门，关闭V1、V2、V7和V8阀门；当T3＜Ta6时，停止第三循环水泵的运行，同时，开启V3、V6阀门，关闭V1、V2、V7和V8阀门；在运行用户及地埋管子系统时，启动第四循环水泵和第五循环水泵，同时，实时监测T5的数值同时依据外界环境温度按照设定...
【专利技术属性】
技术研发人员：文静，闫冬梅，李东旭，吴玉麒，吴琪珑，桑宪辉，
申请(专利权)人：临沂智慧新能源研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。