太阳能地源热泵系统的制作方法

本技术涉及可再生能源，具体而言，涉及一种太阳能地源热泵系统。

背景技术：

1、随着时代发展，地球上的能源被大量消耗，不少国家的发展都受到能源的制约，作为世界大国，我国每年对石油天然气这种化石能源消耗也是极其庞大的，化石能源作为我国主要能源消耗，受到进口和自身产量限制，使得我国实现可持续发展受到极大挑战，使用可再生能源和清洁能源是必要的，可再生能源和清洁能源有很多种类，其中，太阳能储量丰富，使用无污染但是稳定性较差，而地热能是是地热资源的重要组成部分，目前的地热能使用是通过地源热泵技术，其原理是利用地下土壤温度、地表水温和地下水温稳定的特点，在冬天通过消耗少量的电能把从土壤中吸收的低品质热量提高品质后给建筑供暖使用，同时使大地土壤中的温度降低，即将冷量蓄存下来夏天使用；在夏天通过消耗少量的电能把建筑里的热量传输给地下土壤给建筑降温，即给地下土壤蓄存热量在冬天使用。但是，地源热泵技术存在先天性缺陷，由于地源热泵技术在夏天向地下土壤层排热，冬季从地下土壤层取热来实现冬夏两季地下土壤的热平衡，所以该技术不能实现单一系统供暖。而在寒冷或者高原寒冷地区，冬天仅需要供暖，夏天不需要供冷，所以该技术无法实施。太阳能供暖技术在夏天使用的时候没有供暖需求，集热系统会存在过热问题，冬天受天气影响，需增设蓄热和辅助热源系统。因此，将地源热泵供暖技术和太阳能供暖技术耦合应用在冬季取暖量大，夏季供冷量少导致地下土壤热量不平衡的地区是目前的发展方向，但是在实际使用过程中存在适用范围小、受到外部环境的限制仅仅在某一地区可以使用、地埋管数量多运行成本高、蓄热量小地下土壤环境无法保证环境稳定和地热泵机组使用年限低的问题。

2、由上可知，现有技术中存在太阳能与地源热泵耦合应用效果较差的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种太阳能地源热泵系统，以解决现有技术中的太阳能与地源热泵耦合应用效果较差的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能地源热泵系统，包括太阳能集热子系统和地源热泵子系统，地源热泵子系统包括依次设置在换热回路上的地源热泵机组、浅层地埋管、第一开闭阀和第一水泵，以及与换热回路并联的换热支路，换热支路与换热回路的两个连接点分别位于浅层地埋管的上游和第一水泵的下游，换热支路上依次设置有中深层地埋管、第二开闭阀和第二水泵；

3、太阳能集热子系统与换热回路并联且两个连接点分别位于地源热泵机组的上下游，太阳能集热子系统与换热回路连接的管路上设置有第三开闭阀。

4、进一步地，太阳能集热子系统包括顺次连接的太阳能集热水箱、第三水泵和太阳能集热器，太阳能集热水箱的进出口分别与换热回路连接。

5、进一步地，地源热泵子系统还包括旁通管路，旁通管路与换热回路并联且至少一部分暴露于外界空气中，旁通管路上设置有第四开闭阀和第四水泵。

6、进一步地，旁通管路与换热回路的两个连接点分别位于地源热泵机组的上下游。

7、进一步地，太阳能地源热泵系统还包括供需回路，供需回路上依次设置有用户侧、第五水泵和地源热泵机组。

8、进一步地，地源热泵子系统还包括热量表，热量表设置在换热回路并位于靠近第一水泵的换热支路与换热回路的连接点的下游。

9、进一步地，地源热泵子系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，第一温度传感器设置在换热回路上并位于靠近第一水泵的换热支路与换热回路的连接点的下游，第二温度传感器设置在换热回路上并位于靠近浅层地埋管的换热支路与换热回路的连接点的上游，第三温度传感器设置在外界环境中；

10、太阳能集热子系统还包括第四温度传感器，第四温度传感器设置在太阳能集热子系统的太阳能集热水箱处。

11、进一步地，地源热泵子系统还包括第五开闭阀，第五开闭阀设置在换热回路上并位于地源热泵机组的上游。

12、进一步地，第一开闭阀、第二开闭阀和第三开闭阀均为开闭阀。

13、进一步地，太阳能地源热泵系统还包括控制器，控制器与地源热泵机组、第一开闭阀、第一水泵、第二开闭阀、第二水泵和第三开闭阀均电连接。

14、应用本实用新型的技术方案，太阳能地源热泵系统包括太阳能集热子系统和地源热泵子系统，地源热泵子系统包括依次设置在换热回路上的地源热泵机组、浅层地埋管、第一开闭阀和第一水泵，以及与换热回路并联的换热支路，换热支路与换热回路的两个连接点分别位于浅层地埋管的上游和第一水泵的下游，换热支路上依次设置有中深层地埋管、第二开闭阀和第二水泵，太阳能集热子系统与换热回路并联且两个连接点分别位于地源热泵机组的上下游，太阳能集热子系统与换热回路连接的管路上设置有第三开闭阀，这样利用太阳能集热子系统能够向地下土壤补热以及协调使用地源热泵子系统的浅层地埋管和/或中深层地埋管，能够避免寒冷地区冬季供暖时地源热泵机组长期运行导致地埋管周围土壤温度失衡使得机组性能下降甚至停机，进一步的，通过将太阳能集热子系统和地源热泵子系统有效耦合，使得地下土壤在夏季能够得到热补充，同时避免太阳能集热子系统在夏季过热，地源热泵子系统还可以作为辅助热源，弥补太阳能集热子系统供热量的不足，最大限度利用浅层地热，深层地热辅助，有效避免寒冷地区的地源热泵子系统产生“冷堆积”，从而大大提高了太阳能和地源热泵的耦合应用效果，解决了现有技术中的太阳能与地源热泵耦合应用效果较差的问题。此外，通过利用中深层地埋管辅助浅层地埋管，减少了中深层地埋管的数量，节省了初投资，同时保证了地源热泵子系统以最大限度按照设计工况进行运行，减少运行费用。

技术特征：

1.一种太阳能地源热泵系统，其特征在于，包括太阳能集热子系统和地源热泵子系统，所述地源热泵子系统包括依次设置在换热回路(22)上的地源热泵机组(7)、浅层地埋管(16)、第一开闭阀(12)和第一水泵(8)，以及与所述换热回路(22)并联的换热支路(23)，所述换热支路(23)与所述换热回路(22)的两个连接点分别位于所述浅层地埋管(16)的上游和所述第一水泵(8)的下游，所述换热支路(23)上依次设置有中深层地埋管(17)、第二开闭阀(13)和第二水泵(11)；

2.根据权利要求1所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述太阳能集热子系统包括顺次连接的太阳能集热水箱(1)、第三水泵(2)和太阳能集热器(3)，所述太阳能集热水箱(1)的进出口分别与所述换热回路(22)连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述地源热泵子系统还包括旁通管路(24)，所述旁通管路(24)与所述换热回路(22)并联且至少一部分暴露于外界空气中，所述旁通管路(24)上设置有第四开闭阀(18)和第四水泵(19)。

4.根据权利要求3所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述旁通管路(24)与所述换热回路(22)的两个连接点分别位于所述地源热泵机组(7)的上下游。

5.根据权利要求1所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述太阳能地源热泵系统还包括供需回路(25)，所述供需回路(25)上依次设置有用户侧(5)、第五水泵(6)和所述地源热泵机组(7)。

6.根据权利要求1所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述地源热泵子系统还包括热量表(14)，所述热量表(14)设置在所述换热回路(22)并位于靠近所述第一水泵(8)的所述换热支路(23)与所述换热回路(22)的连接点的下游。

7.根据权利要求1所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述地源热泵子系统还包括第一温度传感器(15)、第二温度传感器(9)和第三温度传感器(20)，所述第一温度传感器(15)设置在所述换热回路(22)上并位于靠近所述第一水泵(8)的所述换热支路(23)与所述换热回路(22)的连接点的下游，所述第二温度传感器(9)设置在所述换热回路(22)上并位于靠近所述浅层地埋管(16)的所述换热支路(23)与所述换热回路(22)的连接点的上游，所述第三温度传感器(20)设置在外界环境中；

8.根据权利要求1所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述地源热泵子系统还包括第五开闭阀(21)，所述第五开闭阀(21)设置在所述换热回路(22)上并位于所述地源热泵机组(7)的上游。

9.根据权利要求1所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述第一开闭阀(12)、所述第二开闭阀(13)和所述第三开闭阀(10)均为开闭阀。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能地源热泵系统，其特征在于，所述太阳能地源热泵系统还包括控制器，所述控制器与所述地源热泵机组(7)、所述第一开闭阀(12)、所述第一水泵(8)、所述第二开闭阀(13)、所述第二水泵(11)和所述第三开闭阀(10)均电连接。

技术总结本技术提供了一种太阳能地源热泵系统。太阳能地源热泵系统包括太阳能集热子系统和地源热泵子系统，地源热泵子系统包括依次设置在换热回路上的地源热泵机组、浅层地埋管、第一开闭阀和第一水泵，以及与换热回路并联的换热支路，换热支路与换热回路的两个连接点分别位于浅层地埋管的上游和第一水泵的下游，换热支路上依次设置有中深层地埋管、第二开闭阀和第二水泵；太阳能集热子系统与换热回路并联且两个连接点分别位于地源热泵机组的上下游，太阳能集热子系统与换热回路连接的管路上设置有第三开闭阀。本技术解决了现有技术中太阳能与地源热泵耦合应用效果较差的问题。技术研发人员：李思佳,李天阳,李梦璐受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司技术研发日：20230922技术公布日：2024/5/29