智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统技术方案

智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统，其特征在于，由太阳能供热综合系统、土壤蓄热系统、电源电路系统和控制系统构成，提供了一种地下垂直套管式换热器，在非采暖季太阳能通过地下埋管换热器向土壤换热，提升土壤温度，将太阳能利用土壤进行储存；在采暖季节，地下埋管换热系统作为热源与太阳能共同工作，当太阳能收集热量无法满足供暖需求时，通过土壤埋管提取土壤中的蓄热热量，向建筑物进行联合供热。解决了非采暖季太阳能热量过剩问题，实现了非采暖季节太阳能充分有效利用，提高了太阳能集热系统采暖贡献率及全年综合利用率。

【技术实现步骤摘要】
智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统
本专利技术涉及基于芯片或工业控制器进行的工业厂房、商业写字楼、民用住宅使用的太阳能集中采暖及热水系统，以及太阳能蓄热于土壤系统辅助加热的综合系统。
技术介绍
太阳能是清洁能源，世界各国都在积极发展，在光热应用
，因太阳辐射到达地球表面的能流密度比较低，以及一年中太阳的位置(高度和方位)不断变化，使得固定安装的采光装置难以达到最佳的太阳能采集效果。为了提高单位面积上采集阳光的全天或全年累积得到热能的水平，采用阳光接收面装置固定不动，以及所配套的固定式反光镜来增加受光靶面上的辐射强度，其技术基础之一是中国技术专利CN2002254383U技术，或者由传统的太阳能热水技术提出的智能控制技术方案。基于专利技术专利申请“智能控制太阳能热水系统”的技术基础全天24小时供热水，集中供应的热水采取智能水表付费模式实施有效控制；该技术方案还具备防冻、防过热、防雷击和故障自动报警功能控制。本专利技术的太阳能采集还能够蓄热于土壤系统，可以在必要时通过地下垂直套管式换热器进行蓄热及供热，该综合系统是对“智能控制太阳能热水系统”的技术升级和经过再次创新的新技术方案。
技术实现思路
针对以上不足本专利技术提供了一种地下垂直套管式换热器，在非采暖季太阳能量通过地下埋管换热器向土壤换热，提升土壤温度，将太阳能量利用土壤进行储存；在采暖季节，地下埋管换热系统作为热源与太阳能共同工作，当太阳能收集热量无法满足供暖需求时，通过土壤埋管提取土壤中的蓄热热量，向建筑物进行联合供热。解决了非采暖季太阳能热量过剩问题，实现了非采暖季节太阳能的充分有效利用，提高了太阳能集热系统采暖贡献率及全年综合利用率。本专利技术提供的地下埋管换热器采用垂直套管式换热器，换热器为有内套管和外套管的闭路循环系统；循环期间，工作介质从内套管的上部流入管内，水沿内套管自上至下的流动，从外套管的底部经外套管向上流到顶部出套管，相较于传统的U形管换热器，提高了换热效率；本专利技术提供的垂直套管式地下埋管换热系统，非采暖季对土壤进行加热蓄热，地下蓄热终止温度可以满足采暖端的直接供热温度需求，采暖季可以直接利用土壤的蓄热温度进行供暖，无需进行热量的品位提升。具体技术方案如下：本专利技术包括太阳能集热器、垂直套管式地下埋管换热器、太阳能水箱、循环泵、供热终端、备用热源；太阳能集热器的进出水口与太阳能水箱采用循环泵进行连接；垂直套管式地下埋管系统的进出水与太阳能水箱采用循环泵进行连接；供热终端及备用热源串连，并通过循环泵与太阳能水箱进行连接。所述的地下埋管换热系统为垂直套管式，埋管深度与系统埋管的平面占地直径近似相等，保证埋管换热系统的蓄热性能。在具体使用中，非采暖季，太阳能集热系统为热源，地下埋管换热系统为蓄热体。由太阳能集热器经循环泵驱动对太阳能水箱进行持续加热，提升温度，循环泵的驱动控制为集热器与太阳能水箱的温差；太阳能水箱中的热量通过循环泵对地下埋管换热系统进行加热，持续的向埋管系统储存热量；采暖季，太阳能集热系统与地下埋管换热系统均作为供热终端的热源，并联使用；太阳能集热器对太阳能水箱进行加热，太阳能水箱中的水温提升后，利用太阳能水箱中的热量通过供暖循环泵向供热终端供暖；当太阳能水箱中的水温利用太阳能集热系统加热无法满足供暖温度需求时，利用地下埋管换热系统提取土壤中储存的热量，对太阳能水箱进行温度提升后，进行供暖；智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统，特别是由太阳能供热综合系统、土壤蓄热系统、电源电路系统和控制系统构成的智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统；其特征在于，太阳能供热综合系统，由太阳能集热器、太阳能水箱、循环泵、供热终端、备用热源构成，本专利技术土壤蓄热系统，由垂直套管式地下埋管换热器埋于蓄热土壤中构成，控制系统由PLC工业控制器连接并控制太阳能供热综合系统构成。太阳能集热器的进出水口与太阳能水箱采用循环泵进行连接；供热终端及备用热源串连，并通过循环泵与太阳能水箱进行连接。土壤蓄热系统由垂直套管式地下埋管换热器埋于蓄热土壤中构成，垂直套管式地下埋管系统的进出水与太阳能水箱采用循环泵进行连接。本专利技术太阳能供热综合系统，由太阳能集热器、太阳能水箱、循环泵、供热终端、备用热源构成，太阳能集热器的进出水口与太阳能水箱采用循环泵进行连接；供热终端及备用热源串连，并通过循环泵与太阳能水箱进行连接；本专利技术土壤蓄热系统，由垂直套管式地下埋管换热器埋于蓄热土壤中构成，垂直套管式地下埋管系统的进出水与太阳能水箱采用循环泵进行连接；本专利技术电源电路系统，由三相380伏或单相220伏交流电源作为能源提供给本专利技术各种泵使用，以及24伏直流电源作为能源提供给控制系统使用；本专利技术控制系统由PLC工业控制器，型号是EX3G-100HA和相应的控制连接和通信连接线路构成，也可以选用其他适用于本专利技术的单片机。有益效果本专利技术所涉及的用于太阳能采暖的地下埋管换热系统起到了蓄热、调节非采暖季太阳能量过剩的作用，从而提高了系统的全年综合利用率；同时，采暖季利用太阳能与地下埋管的蓄热共同供暖，整体提升了太阳能系统的供热保证率。附图说明图1是本专利技术系统结构示意图。图2是本专利技术的控制芯片连接线路图。图3是本专利技术的智能控制执行机构线路图。图4是本专利技术的强电动力结构线路图。图5是本专利技术的线排端子连接示意图。具体实施方式下面结合附图和具体方式对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术结合图1的说明如下：30为太阳能集热器，Rt1为太阳能集热阵列温度传感器T1，M1为太阳能集热循环泵、32为太阳能热水箱、Rt2为太阳能水箱底部温度传感器T2；33为垂直套管式地下埋管蓄热系统、Rt5为地下土壤蓄热温度传感器T4；Rt4为水箱供暖温度传感器T3；M3为供暖循环泵、M4地下蓄热埋管循环泵、R为辅助热源设备、34为供热终端、35为热水用水点、36为热水换热器、37、38为转换阀门。系统的工作过程为：非采暖季节，太阳能集热温度传感器Rt1的数值高于太阳能水箱底部温度传感Rt2时，太阳能集热循环泵M1将工作介质从太阳能储水箱32中输送到太阳能集热器30循环加热；地下蓄热循环泵M4将太阳能储水箱中的水送至垂直套管式地下埋管蓄热系统33中，将太阳能集热器的能量储存到土壤中，提升土壤温度Rt5。为了保证蓄热的效果，设计的垂直套管式下埋管蓄热系统33其埋管深度与系统埋管的平面占地直径近似相等，每个埋管的中心间距小于0.5米，以提升其蓄热密度。采暖开始前，地下埋管蓄热系统的温度提升至高于供暖设计工作温度。采暖季节，太阳能集热循环泵M1将工作介质从太阳能储水箱32中输送到太阳能集热器30循环加热；供暖循环泵M3将太阳能储水箱中的水向供热终端34进行供暖，同时通过热水换热器36进行换热后，向热水用水点36供应生活热水；阀门37、阀门38可以实现热水功能及采暖功能的关断与转换。当太阳能储水箱32中的供暖温度传感器Rt4的数值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统，特别是由太阳能供热综合系统、土壤蓄热系统、电源电路系统和控制系统构成的智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统，其特征在于，/n太阳能供热综合系统，由太阳能集热器、太阳能水箱、循环泵、供热终端、备用热源构成，/n土壤蓄热系统，由垂直套管式地下埋管换热器埋于蓄热土壤中构成，/n控制系统由PLC工业控制器连接并控制太阳能供热综合系统构成。/n

【技术特征摘要】
1.智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统，特别是由太阳能供热综合系统、土壤蓄热系统、电源电路系统和控制系统构成的智能控制土壤蓄热型太阳能供热综合系统，其特征在于，
太阳能供热综合系统，由太阳能集热器、太阳能水箱、循环泵、供热终端、备用热源构成，
土壤蓄热系统，由垂直套管式地下埋管换热器埋于蓄热土壤中构成，
控制系统由PLC工业控制器连接并控制太阳能供热综合系统构成。


2....

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，
申请(专利权)人：兴悦能北京能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11