太阳能-热泵耦合供热系统技术方案

本实用新型专利技术涉及跨季节供热领域，提供了一种太阳能‑热泵耦合供热系统，包括太阳能集热器、储热水池，太阳能集热器与储热水池形成储热循环系统，采暖末端与储热水池形成采暖循环系统，生活用水末端与储热水池形成生活用水循环系统，储热循环系统还包括储热换热器；采暖循环系统还包括供暖换热器和高温热泵机组，生活用水循环系统还包括热水换热器和常规热泵机组。本实用新型专利技术提供一种解决跨季节供暖中热量不能充分合理利用、供热过程完全受太阳辐射以及储热限制等问题的结构简单、施工简便、太阳能利用充分、供暖过程稳定的太阳能‑热泵耦合供热系统。

Solar heat pump coupled heating system

The utility model relates to the field of cross season heating, and provides a solar energy \u2011 heat pump coupled heating system, which comprises a solar energy collector, a heat storage pool, a heat storage cycle system formed by the solar energy collector and the heat storage pool, a heating cycle system formed by the heating end and the heat storage pool, a domestic water cycle system formed by the domestic water end and the heat storage pool, and a heat storage cycle system further comprising The heating cycle system also includes a heating heat exchanger and a high temperature heat pump unit, and the domestic water cycle system also includes a hot water heat exchanger and a conventional heat pump unit. The utility model provides a solar heat pump coupled heating system with simple structure, simple construction, full utilization of solar energy and stable heating process, which can solve the problems of insufficient and reasonable utilization of heat in cross season heating, complete solar radiation and heat storage limitation in heating process.

【技术实现步骤摘要】
太阳能-热泵耦合供热系统
本技术涉及跨季节供热领域，特别是涉及一种太阳能-热泵耦合供热系统。
技术介绍
太阳能作为一种可再生的清洁能源，与传统化石能源相比具有显著的节能和环保效益。但是，由于太阳能具有季节分布的不均衡性，在太阳能利用中普遍存在“冬季不足，夏季过剩”的问题。跨季节储热技术将非供暖期收集的太阳能储存至供暖期利用，既能缓解上述矛盾，又能提高太阳能保证率及全年太阳能综合利用效率，是实现太阳能供热系统持续、稳定运行的有效方法。目前，太阳能跨季节储热技术的应用主要为太阳能和地下储热水池储热，全年集热储热，采暖季进行储热水池供热。目前主要存在以下几个问题：(1)夏季集热、储热过程中由于太阳辐照度变化导致循环水泵和电磁阀的频繁启动，影响设备寿命和存在安全隐患；(2)冬季用热时由于储热水池温度逐渐降低，此时如果维持供水温度恒定情况下，需要水泵对流量进行调节；(3)储热水池供暖时存在大量的低品位热源无法利用，不利于太阳能的综合利用；(4)储热水池储热温度过高时，存在两方面的问题，一方面若停止储热将造成太阳能系统过热问题出现，影响系统稳定，另一方面若继续储热将存在温度过高，储热水池防水、保温材料寿命缩短问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：储热水池低品位热源无法利用、储热水池过热冷却问题、系统运行过程中循环水泵频繁启动问题及太阳能集热系统的过热问题。本技术的目的是：提供一种解决跨季节供暖中热量不能充分合理利用、供热过程完全受太阳辐射以及储热限制等问题的结构简单、施工简便、太阳能利用充分、供暖过程稳定的太阳能-热泵耦合供热系统。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供一种太阳能-热泵耦合供热系统，包括太阳能集热器、储热水池，所述太阳能集热器与所述储热水池形成储热循环系统，采暖末端与所述储热水池形成采暖循环系统，生活用水末端与所述储热水池形成生活用水循环系统，所述储热循环系统还包括储热换热器，所述储热换热器的一次侧与所述太阳能集热器连通，所述储热换热器的二次侧与所述储热水池连通；所述采暖循环系统还包括供暖换热器和高温热泵机组，所述供暖换热器与所述高温热泵机组并联连接在所述储热水池与所述采暖末端之间，所述采暖循环系统形成两条循环回路；所述生活用水循环系统还包括热水换热器和常规热泵机组，所述热水换热器和所述常规热泵机组并联连接在所述储热水池与所述生活用水末端之间，所述生活用水循环系统形成两条循环回路。优选的是，所述储热换热器的二次侧与所述采暖循环系统、所述生活用水循环系统或所述储热水池连通。在上述任意方案中优选的是，所述储热水池分层储热，所述储热水池包括高温层、中温层和低温层，所述储热水池内设有分层取热装置，所述分层取热装置在高温层、中温层和低温层分别设置。在上述任意方案中优选的是，所述储热循环系统的储热过程，所述储热水池内的低温层的分层取热装置与所述储热换热器的二次侧入口连通，所述储热换热器的二次侧出口与所述储热水池的所述高温层或所述中温层连通；所述储热水池的高温层的所述分层取热装置与所述供暖换热器或所述高温热泵机组的一次侧入口连通，所述供暖换热器或所述高温热泵机组的一次侧出口与所述储热水池的低温层连通；所述储热水池的中温层的所述分层取热装置与所述热水换热器或所述常规热泵机组的一次侧入口连通，所述热水换热器或所述常规热泵机组的一次侧出口与所述储热水池的低温层连通。在上述任意方案中优选的是，所述储热换热器与所述储热水池连接的出口端连接有高温流体管路和中温流体管路，所述高温流体管路与所述储热水池的高温层连通或与所述采暖循环系统连通，所述中温流体管路与所述储热水池的中温层连通或与所述生活用水循环系统连通。在上述任意方案中优选的是，所述分层取热装置包括集水部、支撑取水部和基础连接部，所述支撑取水部连接所述集水部和所述基础连接部，所述集水部、所述支撑取水部和所述基础连接部形成贯通的取水通道，所述集水部包括顶部阻隔板、分集水环和底部阻隔板，所述分集水环围覆形成环状结构，所述顶部阻隔板和所述底部阻隔板分别盖设在所述分集水环的顶部和底部，所述分集水环上开设有取水孔，所述支撑取水部的长度调节使所述集水部置于所述储热水池的高温层、中温层或低温层。在上述任意方案中优选的是，所述储热水池上盖设有水池保温盖，所述水池保温盖包括顶部防水层、保温隔热层、底部防水层、测压装置和排气装置，所述顶部防水层与所述底部防水层围覆形成密封空间，所述顶部防水层和所述底部防水层包覆夹持所述保温隔热层，所述测压装置的测压探头置于所述顶部防水层和所述底部防水层之间，所述排气装置与所述顶部防水层、所述底部防水层围成的空间连通。在上述任意方案中优选的是，还包括防过热泄压装置，所述防过热泄压装置包括压力监测装置、储液罐，所述压力监测装置连接所述太阳能集热器用于测量所述太阳能集热器的内部循环系统的压力，所述太阳能集热器与所述储液罐连通，所述太阳能集热器向所述储液罐泄压或所述储液罐向所述太阳能集热器补液。在上述任意方案中优选的是，还包括自动补液装置，所述自动补液装置包括除砂器、软水处理设备和储热箱。在上述任意方案中优选的是，所述储热循环系统、所述采暖循环系统、所述生活用水循环系统均设有循环泵，所述循环泵设为变频泵。(三)有益效果与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)太阳能集热系统与热泵机组配合，实现跨季节供暖、全年集热、全年生活用热水供应，适用于太阳能资源充分，并且储热水池的热量储存、使用过程采用分层储热、分层取热的方式，减小热量损耗，提高储热、供热过程的热效率；(2)储热水池内配设专用的分层取热装置和用于保温防护的水池保护盖，都有效提升整个系统的热效率；(3)适用于我国太阳能资源丰富及较丰富的地区，特别是高原地区具有广泛的适用性；(4)启停频繁的水泵根据温度、流量的变换采用变频控制，杜绝了水泵运行过程中的频繁启停问题，同时解决储热、供热过程中的温度恒定问题；(5)同时配设防过热泄压系统、储热水池冷却系统，瞬时集热量大而热量不能及时储存时，通过防过热泄压系统，既保证了集热系统的安全，又满足了系统的稳压运行；储热水池冷却系统对储热水池储热完成阶段的判断及次日储热量的计算，通过不同阀门之间的切换实现太阳能集热系统与跨季节储热水池之间夜间的热平衡，确保跨季节储热水池温度维持在合理温度范围内。本技术提供的太阳能-热泵耦合供热系统结合附图进一步说明。附图说明图1为本技术太阳能-热泵耦合供热系统的整体结构示意图；图2为本技术太阳能-热泵耦合供热系统的全年储热过程的结构示意图；图3为本技术太阳能-热泵耦合供热系统的采暖供热过程的结构示意图；图4为本技术太阳能-热泵耦合供热系统的生活用水供热过程的结构示意图；图5为本技术太阳能-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能-热泵耦合供热系统，其特征在于，包括太阳能集热器、储热水池，所述太阳能集热器与所述储热水池形成储热循环系统，采暖末端与所述储热水池形成采暖循环系统，生活用水末端与所述储热水池形成生活用水循环系统，/n所述储热循环系统还包括储热换热器，所述储热换热器的一次侧与所述太阳能集热器连通，所述储热换热器的二次侧与所述储热水池连通；/n所述采暖循环系统还包括供暖换热器和高温热泵机组，所述供暖换热器与所述高温热泵机组并联连接在所述储热水池与所述采暖末端之间，所述采暖循环系统形成两条循环回路；/n所述生活用水循环系统还包括热水换热器和常规热泵机组，所述热水换热器和所述常规热泵机组并联连接在所述储热水池与所述生活用水末端之间，所述生活用水循环系统形成两条循环回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能-热泵耦合供热系统，其特征在于，包括太阳能集热器、储热水池，所述太阳能集热器与所述储热水池形成储热循环系统，采暖末端与所述储热水池形成采暖循环系统，生活用水末端与所述储热水池形成生活用水循环系统，
所述储热循环系统还包括储热换热器，所述储热换热器的一次侧与所述太阳能集热器连通，所述储热换热器的二次侧与所述储热水池连通；
所述采暖循环系统还包括供暖换热器和高温热泵机组，所述供暖换热器与所述高温热泵机组并联连接在所述储热水池与所述采暖末端之间，所述采暖循环系统形成两条循环回路；
所述生活用水循环系统还包括热水换热器和常规热泵机组，所述热水换热器和所述常规热泵机组并联连接在所述储热水池与所述生活用水末端之间，所述生活用水循环系统形成两条循环回路。


2.根据权利要求1所述的太阳能-热泵耦合供热系统，其特征在于，所述储热换热器的二次侧与所述采暖循环系统、所述生活用水循环系统或所述储热水池连通。


3.根据权利要求1或2所述的太阳能-热泵耦合供热系统，其特征在于，所述储热水池分层储热，所述储热水池包括高温层、中温层和低温层，所述储热水池内设有分层取热装置，所述分层取热装置在高温层、中温层和低温层分别设置。


4.根据权利要求3所述的太阳能-热泵耦合供热系统，其特征在于，所述储热循环系统的储热过程，所述储热水池内的低温层的分层取热装置与所述储热换热器的二次侧入口连通，所述储热换热器的二次侧出口与所述储热水池的所述高温层或所述中温层连通；
所述储热水池的高温层的所述分层取热装置与所述供暖换热器或所述高温热泵机组的一次侧入口连通，所述供暖换热器或所述高温热泵机组的一次侧出口与所述储热水池的低温层连通；
所述储热水池的中温层的所述分层取热装置与所述热水换热器或所述常规热泵机组的一次侧入口连通，所述热水换热器或所述常规热泵机组的一次侧出口与所述储热水池的低温层连通。


5.根据权利要求4所述的太阳能-热泵耦合供热系统，其特征在于，所述储热换热器与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊磊，徐相旺，李甫，
申请(专利权)人：北京中安金圣科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11