本發明專利技術提供一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統，包括：太陽能集熱器、土壤換熱器、熱泵機組、散熱器；通過跨季地下儲熱、季節供暖技術，將非采暖季的太陽輻射熱收集存儲，在冬季采暖期間將儲存的熱量提取出來并與太陽能集熱系統一起為建筑供暖。其有益效果是:保證換熱器周圍土壤溫度場以年為周期的熱平衡，保證熱泵機組的高效運行，同時有效向土壤補充熱量，為建筑采暖提供清潔能源。本發明專利技術有六種控制方法：太陽能-土壤蓄熱、土壤直接供冷、太陽能-土壤蓄熱同時土壤源熱泵供冷、土壤源熱泵供冷模式、太陽能直接供暖、土壤源熱泵供暖方法。
【技術實現步驟摘要】
一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統
本專利技術涉及太陽能熱利用領域，特別是一種能夠在夏天將太陽能轉換為熱能后存儲起來的熱泵供暖空調系統及控制方法。
技術介紹
由于我國的地理位置與氣候特點，絕大部分建筑都需要使用供暖空調系統，城市建筑的快速發展給地源熱泵系統在建筑暖通空調系統中的應用帶來了巨大的發展潛力。據統計，建筑能耗在我國能源總消費中所占的比例已經達到27.6%，且仍持續增長。目前我國城鎮民用建筑運行耗電占我國總發電量的25%左右，北方地區城鎮供暖消耗的燃煤占我國非發電用煤量的15%?20%，這些數值僅為建筑運行所消耗的能源。建筑物使用過程消耗的能源占其全生命過程消耗總能源的80%以上。現在中國城鎮建筑運行能耗由北方地區冬季采暖能耗、住宅和一般公共建筑除采暖外的能耗、大型公共建筑能耗構成，占社會總能耗的20%?22%。建筑能耗受單位面積能耗和建筑總量影響，隨著建筑總量的增加而增加。在美國、歐洲和日本等發達國家，建筑運行能耗水平已經處于制造大國時期的20%?25%。在建筑能耗中，暖通空調與熱水系統所占的比例接近60%，而且隨著人民生活水平的提高還有繼續上升的趨勢。嚴寒地區冬季供暖期長、熱負荷很大，而夏季空調期相對較短，冷負荷較小，土壤的平均溫度較低，若單獨使用土壤源熱泵系統進行供暖、空調，勢必會造成系統對土壤取熱和補熱的不一致，土壤換熱器周圍的土壤溫度將會逐年下降，雖然每年的降幅不大，但是長時間運行后，埋管換熱器周圍的土壤溫度場會出現不可恢復的惡化，同時隨著換熱器周圍土壤溫度逐漸下降，熱泵的制熱性能系數也逐漸下降，甚至會出現出力不足的現象。
技術實現思路
為了解決換熱器周圍土壤溫度場以年為周期的熱平衡，保證熱泵機組的高效運行，同時有效向土壤補充熱量等問題，通過跨季地下儲熱、季節供暖技術，將非采暖季的太陽輻射熱收集存儲，在冬季采暖期間將儲存的熱量提取出來并與太陽能集熱系統一起為建筑供暖。本專利技術所采用的技術方案是:本專利技術提供一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統，包括:太陽能集熱器、土壤換熱器、熱泵機組、散熱器，閥門Hf、閥門12f、閥門14f、閥門15f、閥門21f、閥門23f、閥門24f、閥門26f、閥門31f、閥門33f、閥門34f、閥門36f、閥門42f、閥門44f、閥門46f、閥門47f，管路13g、管路22g、管路25g、管路27g、管路32g、管路35g、管路41g、管路45g;太陽能集熱器與閥門Hf、閥門12f連通，管路13g分別與閥門12f、閥門Hf、閥門15f、閥門23f連通；土壤換熱器與閥門15f、閥門21f連通，管路22g分別與閥門21f、閥門23f、閥門24f、閥門33f連通，管路25g分別與閥門Hf、閥門24f、閥門26f、閥門47f連通，管路27g分別與閥門Ilf、閥門26f連通；熱泵機組分別與閥門31f、閥門36f、閥門42f、閥門46f連通，管路32g分別與閥門31f、閥門33f、閥門34f連通；散熱器通過管路35g與閥門34f連通，通過管路41g與閥門42f、閥門44f連通，管路45g分別與閥門44f、閥門46f、閥門47f連通。本專利技術提供一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統具有六種控制方法;控制方法一:閥門12f、閥門15f、閥門21f、閥門24f、閥門26f、閥門1 If開啟，其余閥門均關閉時，太陽能集熱器向土壤換熱器提供熱能，實現太陽能-土壤蓄熱；在非供暖期或供暖系統停止運行時，通過土壤換熱器將太陽能集熱器收集到的太陽熱蓄存在深層土壤中，以提高土壤換熱器周圍的土壤溫度，以保障系統持續高效運行。控制方法二:閥門21f、閥門33f、閥門34f、閥門44f、閥門47f、閥門14f、閥門15f開啟，其余閥門均關閉時，實現土壤直接供冷；在夏季空調季中若在夜間或陰雨天時，太陽能集熱器停止集熱，若此時建筑仍有冷負荷，系統運行時可以實現土壤向建筑的直接供冷。控制方法三:閥門12f、閥門15f、閥門21f、閥門33f、閥門31f、閥門46f、閥門47f、閥門26f、閥門Ilf開啟，閥門42f、閥門36f開啟，其余閥門均關閉時，實現太陽能-土壤蓄熱同時土壤源熱泵供冷；當夏季空調負荷較大或者土壤換熱器周圍土壤溫度較高時，土壤直接供冷難以滿足空調需要時，啟動熱泵機組進行制冷；同時太陽能集熱器正常運行，將收集到得太陽熱通過土壤換熱器蓄存到其周圍土壤中。控制方法四:當太陽能集熱器停止集熱時，閥門21f、閥門33f、閥門31f、閥門46f、閥門47f、閥門14f、閥門15f開啟，閥門42f、閥門36f開啟，其余閥門均關閉時，實現土壤源熱泵供冷模式。控制方法五:當供暖初期建筑物熱負荷較小，同時太陽輻射相對較強，同時經過長時間的蓄熱土壤換熱器周圍溫度較高，太陽能土壤蓄熱效率相對較低時，閥門12f、閥門15f、閥門21f、閥門33f、閥門34f、閥門26f、閥門Ilf開啟，其余閥門均關閉，熱泵機組關閉，實現太陽能直接供暖。控制方法六:當供暖期夜間或陰雪天氣時，太陽能集熱器有效集熱量為零，閥門21f、閥門33f、閥門31f、閥門46f、閥門47f、閥門14f、閥門15f開啟，閥門42f、閥門36f開啟，其余閥門均關閉，熱泵機組開啟，實現土壤源熱泵供暖。本專利技術提供的一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統，其有益效果是:保證換熱器周圍土壤溫度場以年為周期的熱平衡，保證熱泵機組的高效運行，同時有效向土壤補充熱量，為建筑采暖提供清潔能源。【附圖說明】圖1是本專利技術的結構原理示意圖。圖中標號說明如下:10-太陽能集熱器、20- 土壤換熱器、30-熱泵機組、40-散熱器，11-閥門llf、12-閥門12f、14-閥門 14f、15-閥門 15f、21-閥門 21f、23-閥門 23f、24-閥門 24f、26-閥門 26f、31-閥門 31f、33-閥門 33f、34-閥門 34f、36-閥門 36f、42-閥門 42f、44-閥門 44f、46-閥門 46f、47_ 閥門 47f，13-管路 13g、22_ 管路 22g、25_ 管路 25g、27_ 管路 27g、32_ 管路 32g、35-管路 35g、41-管路 41g、43-管路 43g、45_ 管路 45g。【具體實施方式】如圖1所示，本專利技術提供一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統，包括:太陽能集熱器11、土壤換熱器20、熱泵機組30、散熱器40，閥門llfll、閥門12Π2、閥門14Π4、閥門15Π5、閥門21f21、閥門23f23、閥門24f24、閥門26f26、閥門31f31、閥門33f33、閥門34f34、閥門36f36、閥門42f42、閥門44f44、閥門46f46、閥門47f47,管路13gl3、管路22g22、管路25g25、管路27g27、管路32g32、管路35g35、管路41g41、管路45g45; 太陽能集熱器11與閥門llfll、閥門12Π2連通，管路13gl3分別與閥門12Π2、閥門14Π4、閥門15Π5、閥門23f23連通； 土壤換熱器20與閥門15Π5、閥門21f21連通，管路22g22分別與閥門21f21、閥門23f23、閥門24f24、閥門33f33連通，管路2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統，包括太陽能集熱器(11)、土壤換熱器(20)、熱泵機組(30)、散熱器(40)，閥門11f(11)、閥門12f(12)、閥門14f(14)、閥門15f(15)、閥門21f(21)、閥門23f(23)、閥門24f(24)、閥門26f(26)、閥門31f(31)、閥門33f(33)、閥門34f(34)、閥門36f(36)、閥門42f(42)、閥門44f(44)、閥門46f(46)、閥門47f(47)，管路13g(13)、管路22g(22)、管路25g(25)、管路27g(27)、管路32g(32)、管路35g(35)、管路41g(41)、管路45g(45);?其特征在于：太陽能集熱器(11)與閥門11f(11)、閥門12f(12)連通，管路13g(13)分別與閥門12f(12)、閥門14f(14)、閥門15f(15)、閥門23f(23)連通；土壤換熱器(20)與閥門15f(15)、閥門21f(21)連通，管路22g(22)分別與閥門21f(21)、閥門23f(23)、閥門24f(24)、閥門33f(33)連通，管路25g(25)分別與閥門14f(14)、閥門24f(24)、閥門26f(26)、閥門47f(47)連通，管路27g(27)分別與閥門11f(11)、閥門26f(26)連通；熱泵機組(30)分別與閥門31f(31)、閥門36f(36)、閥門42f(42)、閥門46f(46)連通，管路32g(32)分別與閥門31f(31)、閥門33f(33)、閥門34f(34)連通；散熱器(40)通過管路35g(35)與閥門34f(34)連通，通過管路41g(41)與閥門42f(42)、閥門44f(44)連通，管路45g(45)分別與閥門44f(44)、閥門46f(46)、閥門47f(47)連通。...
【技術特征摘要】
1.一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統，包括太陽能集熱器(11)、土壤換熱器(20)、熱泵機組(30)、散熱器(40)，閥門Ilf (11)、閥門12f(12)、閥門14f(14)、閥門 15f(15)、閥門 21f(21)、閥門 23f(23)、閥門 24f(24)、閥門 26f(26)、閥門 31f(31)、閥門 33f (33)、閥門 34f (34)、閥門 36f (36)、閥門 42f (42)、閥門 44f (44)、閥門 46f (46)、閥門 47f (47)，管路 13g(13)、管路 22g(22)、管路 25g(25)、管路 27g(27)、管路 32g(32)、管路358(35)、管路418(41)、管路458(45);其特征在于:太陽能集熱器(11)與閥門llf(ll)、閥門12f(12)連通，管路13g(13)分別與閥門12f(12)、閥門 14f(14)、閥門 15f(15)、閥門 23f (23)連通；土壤換熱器(20)與閥門15f (15)、閥門21f (21)連通，管路22g(22)分別與閥門21f (21)、閥門23f (23)、閥門24f (24)、閥門33f (33)連通，管路25g(25)分別與閥門14f (14)、閥門24f (24)、閥門26f (26)、閥門47f (47)連通，管路27g(27)分別與閥門llf(ll)、閥門 26f (26)連通；熱泵機組(30)分別與閥門31f(31)、閥門36f(36)、閥門42f(42)、閥門46f(46)連通，管路32g(32)分別與閥門31f (31)、閥門33f(33)、閥門34f(34)連通；散熱器(40)通過管路35g (35)與閥門34f (34)連通，通過管路41g (41)與閥門42f(42)、閥門44f (44)連通，管路45g(45)分別與閥門44f (44)、閥門46f (46)、閥門47f(47)連通。2.一種使用如權利要求1所述的一種太陽能季節性土壤蓄熱熱泵復合供暖空調系統的控制方法，包括以下控...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林閩，張艷紅，熱孜望，李衛華，阿不來提，韓宇，
申請(專利權)人：新疆維吾爾自治區新能源研究所，
類型：發明
國別省市：
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