生活热水系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种生活热水系统，其包括：供热水箱，冷源侧入口与自来水管道连接，冷源侧出口与热水管道连接；太阳能光伏光热一体化子系统，经第一换热器与供热水箱的第一热源侧输入输出口连接；地源热泵室外换热子系统经第二换热器与太阳能光伏光热一体化子系统连接，以在春季和秋季工况下通过阀门组将太阳能转化成电能时所产生的热能向土壤浅层补热；还与地源热泵室内换热子系统连接，以在冬季工况下通过阀门组将土壤浅层能量传递给地源热泵室内换热子系统；地源热泵室内换热子系统经第三换热器与供热水箱的第二热源侧输入输出口连接，以在冬季工况下通过阀门组将土壤浅层能量传递给供热水箱。本实用新型专利技术实现了可再生能源的高效利用。

Domestic hot water system

The utility model provides a living hot water system, which comprises: heating water tank, cold source side entrance is connected with the tap water pipe, the cold source side outlet is connected with the hot water pipe; solar photovoltaic / thermal integrated subsystem, the first side of the first heat exchanger and the heating water tank of the input and output port connected by the second heat; is connected with a solar photovoltaic / thermal integrated subsystem heat exchange subsystem of ground source heat pump outdoor, through the valve group in the spring and fall under the condition of thermal energy conversion of solar energy into electrical energy generated by the shallow soil to fill hot; and the ground source heat pump connected indoor heat exchange subsystem, through the valve group in winter condition the energy of the shallow soil transmitted to the ground source heat pump indoor heat subsystem; second heat source side input and output by third ground source heat pump heat exchanger and the heating water tank heat exchange subsystem indoor port In order to transfer the energy of the shallow layer of soil to the heating water tank through the valve group under the winter condition. The utility model realizes the efficient utilization of renewable energy resources.

【技术实现步骤摘要】
生活热水系统
本技术涉及能源利用领域，特别涉及一种生活热水系统。
技术介绍
日常生活中，人们经常用到热水。一般使用生活热水系统来获取热水，其通常采用电加热器加热自来水的方式生成热水，而电加热器需要消耗电能，而电能多数来自于化石燃料的燃烧。光伏电池板是一种利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电装置。太阳能发电是新兴的可再生能源技术。但是在太阳能电池将光能转换成电能的过程中，并不是将全部的光能都转换成电能。理论研究表明，单极单晶硅材料的太阳能电池在0℃时的转换效率的理论物理极限为30％。在光强一定的条件下，当硅电池自身温度升高时输出功率将下降。在实际应用中，标准条件下，晶体硅电池平均效率在15％上下。也就是说，太阳能电池只能将15％的光能转换成可用电能，其余的85％都被转化为热能。在转换过程中，随着热能的增加，电池温度不断升高，除了光电转换效率大大降低外，太阳能电池的使用寿命也将缩短。地源热泵可以将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的转移。地源热泵技术是一项利用可再生能源、保护环境的可持续发展技术。如何充分利用光伏电池板发电时产生的热能和浅层地热能，是一个技术难题。
技术实现思路
为了至少解决现有技术中存在的生活热水系统输出热水需要消耗通过化石燃料燃烧获得的电能，以及光伏电池板发电所产生的热能和浅层地热能不能充分利用的问题，本技术提供了一种生活热水系统，其包括，所述生活热水系统包括：供热水箱、第一换热器、第二换热器、第三换热器、太阳能光伏光热一体化子系统、地源热泵室外换热子系统和地源热泵室内换热子系统；所述供热水箱的冷源侧入口与自来水管道连接以接收自来水，所述供热水箱的冷源侧出口与热水管道连接以输出生活热水；所述太阳能光伏光热一体化子系统用于将太阳能转化成电能，并经所述第一换热器与所述供热水箱的第一热源侧输入输出口连接，以将太阳能转化成电能时所产生的热能传递给所述供热水箱内的自来水；所述地源热泵室外换热子系统经所述第二换热器与所述太阳能光伏光热一体化子系统连接，以在春季和秋季工况下通过阀门组将太阳能转化成电能时所产生的热能向土壤浅层补热；还与所述地源热泵室内换热子系统连接，以在冬季工况下通过所述阀门组将土壤浅层能量传递给所述地源热泵室内换热子系统；所述地源热泵室内换热子系统经所述第三换热器与所述供热水箱的第二热源侧输入输出口连接，以在冬季工况下通过所述阀门组将土壤浅层能量传递给所述供热水箱内的自来水。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述阀门组包括：第一阀门至第六阀门共六个阀门，所述第一阀门的一端与所述第二换热器的冷源侧输入口连接，所述第一阀门的另一端与所述地源热泵室外换热子系统的流体出口连接，所述第二阀门的一端与所述第二换热器的冷源侧输出口连接，所述第三阀门连接于所述第二阀门的另一端与所述第一阀门的另一端之间，所述第二阀门的另一端分别与所述第四阀门的一端和所述第六阀门的一端连接，所述第四阀门的另一端与所述地源热泵室外换热子系统的流体进口连接，所述第六阀门的另一端与所述地源热泵室内换热子系统的地源侧流体进口连接，所述第五阀门连接与所述地源热泵室外换热子系统的流体进口和所述地源热泵室内换热子系统的地源侧流体出口之间。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述生活热水系统还包括地源侧循环水泵，所述地源侧循环水泵连接于所述第四阀门的一端和所述第二阀门的另一端之间；所述地源侧循环水泵还与所述太阳能光伏光热一体化子系统连接，以使用所述太阳能光伏光热一体化子系统提供的电能。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述太阳能光伏光热一体化子系统包括光伏发电设备、热传导设备、第四换热器和储热装置；所述光伏发电设备用于将太阳能转化成电能；所述热传导设备贴附于所述光伏发电设备的表面，以回收所述光伏发电设备将太阳能转化成电能时所产生的热能，并经所述第四换热器与所述储热装置连接；所述储热装置经所述第一换热器与所述供热水箱的第一热源侧输入输出口连接，还经所述第二换热器与所述地源热泵室外换热子系统连接。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述热传导设备具有导热单元，所述导热单元包含多个导热件和一个流体通道；多个所述导热件以并排方式贴附于所述光伏发电设备的表面，任一所述导热件的一端与所述流体通道连接以加热所述流体通道内的流体；所述流体通道与所述第四换热器连接。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述光伏发电设备包括多个光伏电池板；每个所述光伏电池板配置有一个导热单元，多个导热单元的多个流体通道依次串联连接。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述地源热泵室内换热子系统包括：地源热泵机组，所述地源热泵机组具有依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀；所述蒸发器与所述地源热泵室外换热子系统连接以吸收浅层地热能，所述冷凝器与所述第三换热器的热源侧输入输出口连接，所述第三换热器的冷源侧输入输出口与所述供热水箱的第二热源侧输入输出口连接。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述太阳能光伏光热一体化子系统与所述压缩机连接，以提供电能供所述压缩机使用。在如上所述的生活热水系统中，优选地，所述地源热泵室外换热子系统具有地埋管换热器，所述地埋管换热器包括：输入管道、输出管道和U形管，所述U形管的一端口与所述输入管道的一端连接，所述输入管道的另一端为所述地源热泵室外换热子系统的流体进口，所述U形管的另一端口与所述输出管道的一端连接，所述输出管道的另一端为所述地源热泵室外换热子系统的流体出口。本技术提供的技术方案带来的有益效果是：冬季工况下，热水需求量大，该生活热水系统加热自来水的热源在此工况下有两个，一个为光伏发电设备将太阳能转化成电能时所产生的热能，另一个为浅层地热能，两个热源均不需要燃烧化石燃料获得，减少了污染，促进了可再生能源的利用，同时解决了用热水高峰的问题。春季、秋季和夏季工况下，热水需求量相对较少，该生活热水系统加热自来水的热源有一个，为光伏发电设备在将太阳能转化成电能时所产生的热能，但还可以将光伏发电设备发电时所产生的热能向土壤浅层补热，使得在冬季工况下，土壤浅层地热能较高，提高用于加热自来水的热源的品质。附图说明图1为本技术实施例提供的一种生活热水系统的结构示意图。图2为本技术实施例提供的一种光伏发电设备的结构示意图。图3为本技术实施例提供的一种热传导设备的结构示意图。图4为图3中沿剖线A-A的结构示意图。附图标记说明如下：1热传导设备、11导热件、12流体通道、13第一定压罐、14第二定压罐、2储热装置、21贮热水箱、211贮热水箱的热源侧输入输出口、212贮热水箱的冷源侧输入口、213贮热水箱的冷源侧输出口、22第四换热器、221第四换热器的热源侧输入输出口、222第四换热器的冷源侧输入输出口、23第一换热器、3地源热泵室外换热子系统、31地埋管换热器、311地埋管换热器的流体进口、312地埋管换热器的流体出口、313U形管单元、32地源侧循环水泵、321地源侧循环水泵的出口、322地源侧循环水泵的入口、33第三换热器、34地源侧集水器、35地源侧分水器、41供热水箱、42自来水管道、43热水管道、44供热水箱的第一热源侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生活热水系统，其特征在于，所述生活热水系统包括：供热水箱、第一换热器、第二换热器、第三换热器、太阳能光伏光热一体化子系统、地源热泵室外换热子系统和地源热泵室内换热子系统；所述供热水箱的冷源侧入口与自来水管道连接以接收自来水，所述供热水箱的冷源侧出口与热水管道连接以输出生活热水；所述太阳能光伏光热一体化子系统用于将太阳能转化成电能，并经所述第一换热器与所述供热水箱的第一热源侧输入输出口连接，以将太阳能转化成电能时所产生的热能传递给所述供热水箱内的自来水；所述地源热泵室外换热子系统经所述第二换热器与所述太阳能光伏光热一体化子系统连接，以在春季和秋季工况下通过阀门组将太阳能转化成电能时所产生的热能向土壤浅层补热；还与所述地源热泵室内换热子系统连接，以在冬季工况下通过所述阀门组将土壤浅层能量传递给所述地源热泵室内换热子系统；所述地源热泵室内换热子系统经所述第三换热器与所述供热水箱的第二热源侧输入输出口连接，以在冬季工况下通过所述阀门组将土壤浅层能量传递给所述供热水箱内的自来水。

【技术特征摘要】
1.一种生活热水系统，其特征在于，所述生活热水系统包括：供热水箱、第一换热器、第二换热器、第三换热器、太阳能光伏光热一体化子系统、地源热泵室外换热子系统和地源热泵室内换热子系统；所述供热水箱的冷源侧入口与自来水管道连接以接收自来水，所述供热水箱的冷源侧出口与热水管道连接以输出生活热水；所述太阳能光伏光热一体化子系统用于将太阳能转化成电能，并经所述第一换热器与所述供热水箱的第一热源侧输入输出口连接，以将太阳能转化成电能时所产生的热能传递给所述供热水箱内的自来水；所述地源热泵室外换热子系统经所述第二换热器与所述太阳能光伏光热一体化子系统连接，以在春季和秋季工况下通过阀门组将太阳能转化成电能时所产生的热能向土壤浅层补热；还与所述地源热泵室内换热子系统连接，以在冬季工况下通过所述阀门组将土壤浅层能量传递给所述地源热泵室内换热子系统；所述地源热泵室内换热子系统经所述第三换热器与所述供热水箱的第二热源侧输入输出口连接，以在冬季工况下通过所述阀门组将土壤浅层能量传递给所述供热水箱内的自来水。2.根据权利要求1所述的生活热水系统，其特征在于，所述阀门组包括：第一阀门至第六阀门共六个阀门，所述第一阀门的一端与所述第二换热器的冷源侧输入口连接，所述第一阀门的另一端与所述地源热泵室外换热子系统的流体出口连接，所述第二阀门的一端与所述第二换热器的冷源侧输出口连接，所述第三阀门连接于所述第二阀门的另一端与所述第一阀门的另一端之间，所述第二阀门的另一端分别与所述第四阀门的一端和所述第六阀门的一端连接，所述第四阀门的另一端与所述地源热泵室外换热子系统的流体进口连接，所述第六阀门的另一端与所述地源热泵室内换热子系统的地源侧流体进口连接，所述第五阀门连接与所述地源热泵室外换热子系统的流体进口和所述地源热泵室内换热子系统的地源侧流体出口之间。3.根据权利要求2所述的生活热水系统，其特征在于，所述生活热水系统还包括地源侧循环水泵，所述地源侧循环水泵连接于所述第四阀门的一端和所述第二阀门的另一端之间；所述地源侧循环水泵还与所述太阳能光伏光热一体化子系统连...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏存堂，韩红鸣，王哲，
申请(专利权)人：依科瑞德北京能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11