一種太陽能?地源熱泵耦合供能系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)涉及一種太陽能?地源熱泵耦合供能系統(tǒng)。本實用新型專利技術(shù)采用大小雙機組和太陽能熱水為建筑供熱，兩個機組在建筑末端和地源側(cè)都互聯(lián)互通，根據(jù)實際熱負荷需要實現(xiàn)2個地源熱泵系統(tǒng)和太陽能熱水多種模式為建筑供熱，在保證地源熱泵土壤溫度平衡的條件下，優(yōu)化系統(tǒng)運行模式，實現(xiàn)夏季供冷和冬季供熱的高效運行。在有一段較長時期處于極低供熱負荷時，可以由太陽能輔助地源熱泵和太陽能的直接供熱來滿足建筑供熱需要，而在正常供熱負荷時，由純地源熱泵機組滿足建筑供熱需要。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于建筑供熱、供冷與供熱水
，具體為一種太陽能-地源熱泵耦合供能系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著人們生活水平的提高，人們對于建筑的舒適性要求越來越高。由此帶來的建筑供能問題日益嚴重。我國一次能源消費約占全世界的20％，約合36.2億噸標煤，單位GDP能耗仍然居高不下。目前，我國的建筑能耗約占全社會總能耗的27％，其中供熱供冷的能耗約占整個建筑能耗的60％，因此，降低建筑物的采暖空調(diào)能耗是建筑節(jié)能的重點。太陽能地源熱泵系統(tǒng)利用太陽能和淺層地熱能對建筑進行供熱和供冷，對于節(jié)能減排具有顯著的優(yōu)勢。如今地源熱泵已經(jīng)得到了大量應用，但在其運行中仍然存在一些問題，最突出的就是在冷熱負荷不均的地區(qū)的地溫平衡問題。當冬季取熱量大于夏季釋熱量時，加入太陽能系統(tǒng)通過分擔負荷或直接向地下儲熱的方式使地溫得到回升。普通的太陽能地源熱泵系統(tǒng)形式通常為單一的地埋管群或者蓄熱水箱作為機組蒸發(fā)器的熱源，系統(tǒng)長期運行容易造成地溫升高或者降低，影響運行能效，所以一套地埋管群和機組系統(tǒng)很難同時滿足綜合供能需求。也有兩個獨立的地埋管群配合兩個熱泵機組的雙系統(tǒng)供熱模式(ZL201110146044.1)，雖然解決了供熱不平衡問題，但該系統(tǒng)利用兩個機組分別供熱，大機組在冬季的運行負荷比額定負荷偏離較大，機組能效受到影響。本技術(shù)在地源熱泵的地源側(cè)把兩個地埋管群聯(lián)合起來作為機組的熱源，可以提高系統(tǒng)運行能效10％以上，并且可以通過采用多種運行模式適應建筑負荷的變化。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有太陽能地源熱泵系統(tǒng)的不足，本技術(shù)擬解決的技術(shù)問題是，提供一種太陽能-地源熱泵耦合供能系統(tǒng)及其運行方法，此系統(tǒng)可用于建筑的供冷、供熱、供熱水；本技術(shù)優(yōu)于普通太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)的是，此系統(tǒng)采用大小雙機組和太陽能熱水為建筑供熱，兩個機組在建筑末端和地源側(cè)都互聯(lián)互通，根據(jù)實際熱負荷需要實現(xiàn)2個地源熱泵系統(tǒng)和太陽能熱水多種模式為建筑供熱，在保證地源熱泵土壤溫度平衡的條件下，優(yōu)化系統(tǒng)運行模式，實現(xiàn)夏季供冷和冬季供熱的高效運行。在有一段較長時期處于極低供熱負荷時，可以由太陽能輔助地源熱泵和太陽能的直接供熱來滿足建筑供熱需要，而在正常供熱負荷時，由純地源熱泵機組滿足建筑供熱需要。本技術(shù)的技術(shù)方案是：一種太陽能-地源熱泵耦合供能系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括太陽能集熱器、蓄熱水箱、1號地源熱泵機組和2號地源熱泵機組、1號地埋管群、2號地埋管群、1號建筑末端裝置、2號建筑末端裝置、集熱循環(huán)水泵、儲熱循環(huán)水泵、1號地源循環(huán)水泵、2號地源循環(huán)水泵、1號末端循環(huán)水泵、2號末端循環(huán)水泵、太陽能供熱循環(huán)水泵、1號儲熱控制閥、2號儲熱控制閥、1號太陽能供熱控制閥、2號太陽能供熱控制閥、1號地源控制閥、2號地源控制閥、3號地源控制閥、1號末端控制閥、2號末端控制閥、3號末端控制閥、4號末端控制閥、1號管群流量調(diào)節(jié)閥、2號管群流量調(diào)節(jié)閥、1號管群熱量表、2號管群熱量表、壓力控制閥；所述太陽能集熱器順次與蓄熱水箱、集熱循環(huán)水泵之間通過管路連接，構(gòu)成集熱循環(huán)，在蓄熱水箱中收集太陽能產(chǎn)生的熱水；蓄熱水箱的熱水出流端順次與儲熱循環(huán)水泵、1號儲熱控制閥、1號地埋管群、2號儲熱控制閥、蓄熱水箱的回流端之間通過管路連接，構(gòu)成儲熱循環(huán)；集熱循環(huán)和儲熱循環(huán)構(gòu)成太陽能子系統(tǒng)；所述1號地源熱泵機組的地源側(cè)出流端順次與1號地埋管群、3號地源控制閥、1號地源循環(huán)水泵、1號地源熱泵機組的地源側(cè)入流端相連，構(gòu)成了1號地源熱泵機組地源側(cè)循環(huán)回路；所述2號地源熱泵機組的地源側(cè)出流端分別同時與1號管群流量調(diào)節(jié)閥和2號管群流量調(diào)節(jié)閥相連；1號管群流量調(diào)節(jié)閥由管路順次與1號地源控制閥、1號地埋管群、2號地源控制閥和1號管群熱量表連接，再連接到2號地源熱泵的地源側(cè)回水干管；2號管群流量調(diào)節(jié)閥由管路順次與2號地埋管群和2號管群熱量表相連，再連接到2號地源熱泵的地源側(cè)回水干管；2號地源熱泵的地源側(cè)回水干管連接2號地源循環(huán)水泵后與2號地源熱泵機組的地源側(cè)入流端相連，構(gòu)成了2號熱泵機組地源側(cè)循環(huán)回路；所述蓄熱水箱2的熱水出流端順次與太陽能供熱循環(huán)水泵、1號太陽能供熱控制閥、1號建筑末端裝置、2號太陽能供熱控制閥、壓力控制閥、蓄熱水箱回流端管路相連接，構(gòu)成太陽能直接供熱循環(huán)；1號地源熱泵機組的末端側(cè)出流端順次與末端裝置供水干管相連，然后同時與2號建筑末端裝置和1號建筑末端裝置相連，末端裝置回水干管順次與4號末端控制閥、1號末端循環(huán)水泵、1號地源熱泵機組的末端側(cè)回流端相連，構(gòu)成1號地源熱泵機組供熱循環(huán)；2號地源熱泵機組的末端側(cè)出流端順次與末端裝置供水干管相連，然后同時與2號建筑末端裝置和1號建筑末端裝置相連，末端裝置回水干管順次與3號末端控制閥、2號末端循環(huán)水泵、2號地源熱泵機組的末端側(cè)回流端相連，構(gòu)成2號地源熱泵機組供熱循環(huán)；1號建筑末端裝置和2號建筑末端裝置之間的供回水干管上分別設置有1號末端控制閥和2號末端控制閥。一種上述太陽能-地源熱泵耦合供能系統(tǒng)的運行方法，其特征在于該方法包括一種供冷模式、五種供熱模式，共六種運行模式，具體如下：1)供冷模式：2號地源熱泵機組帶動2號地埋管群為建筑提供全部冷負荷，此時，1號太陽能供熱控制閥和2號太陽能供熱控制閥關(guān)閉，1號地源控制閥和2號地源控制閥關(guān)閉，4號末端控制閥關(guān)閉，1號末端控制閥、2號末端控制閥和3號末端控制閥打開，2號管群流量調(diào)節(jié)閥全開，2號地源循環(huán)水泵和2號末端循環(huán)水泵啟動，2號機組啟動；2)太陽能直供+1號機組供熱模式：在極低負荷階段，當蓄熱水箱溫度達到供熱要求時，1號末端控制閥、2號末端控制閥和3號末端控制閥關(guān)閉，1號太陽能供熱控制閥和2號太陽能供熱控制閥打開，4號末端控制閥打開，太陽能供熱循環(huán)水泵和1號末端循環(huán)水泵啟動，1號儲熱控制閥和2號儲熱控制閥關(guān)閉，1號地源控制閥和2號地源控制閥，3號地源控制閥打開，1號地源循環(huán)水泵啟動，1號地源熱泵機組啟動；3)1號機組供熱模式：在極低負荷階段，當蓄熱水箱溫度達不到供熱要求時，由1號機組為整個建筑供熱，此時，1號太陽能供熱控制閥和2號太陽能供熱控制閥關(guān)閉，3號末端控制閥關(guān)閉，1號末端控制閥、2號末端控制閥和4號末端控制閥打開，太陽能供熱循環(huán)水泵停止，1號末端循環(huán)水泵啟動，1號儲熱控制閥和2號儲熱控制閥關(guān)閉，1號地源控制閥和2號地源控制閥關(guān)閉，3號地源控制閥打開，1號地源循環(huán)水泵啟動，1號地源熱泵機組啟動；4)太陽能供熱模式：在極低負荷階段，當太陽能集熱量大于建筑負荷要求時，可以由太陽能熱水為整個建筑供熱，此時，1號末端控制閥和2號末端控制閥打開，3號末端控制閥和4號末端控制閥關(guān)閉，1號太陽能供熱控制閥和2號太陽能供熱控制閥打開，太陽能供熱循環(huán)水泵打開，機組及其他水泵和控制閥全部關(guān)閉；5)太陽能直供+2號機組供熱模式：在正常負荷階段，當蓄熱水箱溫度達到供熱要求時，1號末端控制閥、2號末端控制閥和4號末端控制閥關(guān)閉，1號太陽能供熱控制閥和2號太陽能供熱控制閥打開，3號末端控制閥打開，太陽能供熱循環(huán)水泵和2號末端循環(huán)水泵啟動，1號儲熱控制閥和2號儲熱控制閥關(guān)閉，1號地源控制閥和2號地源控制閥打開，3號地源控制閥關(guān)閉，2號地源循環(huán)水泵啟動，2號地源熱泵機組啟動；6)2號機組供熱模式：在正常負荷階段，當蓄熱水箱溫度達不到供熱要本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種太陽能?地源熱泵耦合供能系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括太陽能集熱器、蓄熱水箱、1號地源熱泵機組和2號地源熱泵機組、1號地埋管群、2號地埋管群、1號建筑末端裝置、2號建筑末端裝置、集熱循環(huán)水泵、儲熱循環(huán)水泵、1號地源循環(huán)水泵、2號地源循環(huán)水泵、1號末端循環(huán)水泵、2號末端循環(huán)水泵、太陽能供熱循環(huán)水泵、1號儲熱控制閥、2號儲熱控制閥、1號太陽能供熱控制閥、2號太陽能供熱控制閥、1號地源控制閥、2號地源控制閥、3號地源控制閥、1號末端控制閥、2號末端控制閥、3號末端控制閥、4號末端控制閥、1號管群流量調(diào)節(jié)閥、2號管群流量調(diào)節(jié)閥、1號管群熱量表、2號管群熱量表、壓力控制閥；所述太陽能集熱器順次與蓄熱水箱、集熱循環(huán)水泵之間通過管路連接，構(gòu)成集熱循環(huán)，在蓄熱水箱中收集太陽能產(chǎn)生的熱水；蓄熱水箱的熱水出流端順次與儲熱循環(huán)水泵、1號儲熱控制閥、1號地埋管群、2號儲熱控制閥、蓄熱水箱的回流端之間通過管路連接，構(gòu)成儲熱循環(huán)；集熱循環(huán)和儲熱循環(huán)構(gòu)成太陽能子系統(tǒng)；所述1號地源熱泵機組的地源側(cè)出流端順次與1號地埋管群、3號地源控制閥、1號地源循環(huán)水泵、1號地源熱泵機組的地源側(cè)入流端相連，構(gòu)成了1號地源熱泵機組地源側(cè)循環(huán)回路；所述2號地源熱泵機組的地源側(cè)出流端分別同時與1號管群流量調(diào)節(jié)閥和2號管群流量調(diào)節(jié)閥相連；1號管群流量調(diào)節(jié)閥由管路順次與1號地源控制閥、1號地埋管群、2號地源控制閥和1號管群熱量表連接，再連接到2號地源熱泵的地源側(cè)回水干管；2號管群流量調(diào)節(jié)閥由管路順次與2號地埋管群和2號管群熱量表相連，再連接到2號地源熱泵的地源側(cè)回水干管；2號地源熱泵的地源側(cè)回水干管連接2號地源循環(huán)水泵后與2號地源熱泵機組的地源側(cè)入流端相連，構(gòu)成了2號熱泵機組地源側(cè)循環(huán)回路；所述蓄熱水箱2的熱水出流端順次與太陽能供熱循環(huán)水泵、1號太陽能供熱控制閥、1號建筑末端裝置、2號太陽能供熱控制閥、壓力控制閥、蓄熱水箱回流端管路相連接，構(gòu)成太陽能直接供熱循環(huán)；1號地源熱泵機組的末端側(cè)出流端順次與末端裝置供水干管相連，然后同時與2號建筑末端裝置和1號建筑末端裝置相連，末端裝置回水干管順次與4號末端控制閥、1號末端循環(huán)水泵、1號地源熱泵機組的末端側(cè)回流端相連，構(gòu)成1號地源熱泵機組供熱循環(huán)；2號地源熱泵機組的末端側(cè)出流端順次與末端裝置供水干管相連，然后同時與2號建筑末端裝置和1號建筑末端裝置相連，末端裝置回水干管順次與3號末端控制閥、2號末端循環(huán)水泵、2號地源熱泵機組的末端側(cè)回流端相連，構(gòu)成2號地源熱泵機組供熱循環(huán)；1號建筑末端裝置和2號建筑末端裝置之間的供回水干管上分別設置有1號末端控制閥和2號末端控制閥。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種太陽能-地源熱泵耦合供能系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括太陽能集熱器、蓄熱水箱、1號地源熱泵機組和2號地源熱泵機組、1號地埋管群、2號地埋管群、1號建筑末端裝置、2號建筑末端裝置、集熱循環(huán)水泵、儲熱循環(huán)水泵、1號地源循環(huán)水泵、2號地源循環(huán)水泵、1號末端循環(huán)水泵、2號末端循環(huán)水泵、太陽能供熱循環(huán)水泵、1號儲熱控制閥、2號儲熱控制閥、1號太陽能供熱控制閥、2號太陽能供熱控制閥、1號地源控制閥、2號地源控制閥、3號地源控制閥、1號末端控制閥、2號末端控制閥、3號末端控制閥、4號末端控制閥、1號管群流量調(diào)節(jié)閥、2號管群流量調(diào)節(jié)閥、1號管群熱量表、2號管群熱量表、壓力控制閥；所述太陽能集熱器順次與蓄熱水箱、集熱循環(huán)水泵之間通過管路連接，構(gòu)成集熱循環(huán)，在蓄熱水箱中收集太陽能產(chǎn)生的熱水；蓄熱水箱的熱水出流端順次與儲熱循環(huán)水泵、1號儲熱控制閥、1號地埋管群、2號儲熱控制閥、蓄熱水箱的回流端之間通過管路連接，構(gòu)成儲熱循環(huán)；集熱循環(huán)和儲熱循環(huán)構(gòu)成太陽能子系統(tǒng)；所述1號地源熱泵機組的地源側(cè)出流端順次與1號地埋管群、3號地源控制閥、1號地源循環(huán)水泵、1號地源熱泵機組的地源側(cè)入流端相連，構(gòu)成了1號地源熱泵機組地源側(cè)循環(huán)回路；所述2號地源熱泵機組的地源側(cè)出流端分別同時與1號管群流量調(diào)節(jié)閥和2號管群流量調(diào)節(jié)閥相連；1號管群流量調(diào)節(jié)閥由管路順次與1號地源控制閥、1號地埋...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王恩宇，齊承英，陳宇樸，沈云祥，
申請(專利權(quán))人：河北工業(yè)大學，
類型：新型
國別省市：天津;12