太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统技术方案

本发明专利技术涉及到太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统，该利用系统包括有太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块、能源储存及热交换模块、水循环管路和空气循环管路，在所述太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块、能源储存及热交换模块之间设有水循环管路，在热空气利用空间与能源储存及热交换模块之间设有空气循环管路。本发明专利技术的系统能够充分利用太阳能和浅层地热能源，实现跨季节的热量采集和储存，通过水作为介质，将冬季的冷空气过滤净化后进行热交换，从而将温暖空气输入值居民用户中，通过能源采集、储存和调节，充分利用能源，综合利用太阳能、空气和浅层地热能源。

【技术实现步骤摘要】
太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统
本专利技术涉及到新能源，特别是新能源开发和储存领域，特别涉及到太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统。
技术介绍
在世界上大多数地区都存在季节变化，拥有明显变换的四季才会体现生命的生长。人类宜居的环境随着维度的变换逐渐减少，太热和太寒冷的区域都算是宜居的地方，最后人类都会选择拥有四季变化的区域进行居住和生活。太阳是大自然赐予人类的优质能源，但是其随着季节变化又有着不均衡，使得有时热的受不了造成热量能源的浪费。寒冷的季节太阳能源又不够人类使用，造成冷热不均。地热能源是指埋藏在浅层的地热，其基本保持恒定温度，可以抽取出来进行人类应用，提供适宜人类的干净整洁能源，但是其品味不高。如果专门在固定区域抽取这些能源，容易造成该区域的能源抽取明显难以及时扩散补充，影响其热量效率，故而现有的地热泵都是利用电能来补充能源，造成能源难以充分利用。现有技术中有人将地热能源与太阳能能源结合起来，将富余的太阳能存储在地下。技术CN208751059U提供了一种浅层地热能与太阳能复合外墙保温降温系统。该专利中直接利用浅层地热能这一低品位能源并以太阳能作为辅助能源，对建筑物外墙冬季加热保温与夏季冷却降温，可降低建筑物外墙能耗10％-50％；利用太阳能热水系统在过渡季节为土壤补热，解决土壤吸排热不平衡问题，实现浅层地热资源可持续开发利用。上述现有技术中对于太阳能的吸收和存储有一定作用，但是无法实现高品位能源与低品位能源的综合高效实用，而且使用时难以有效控制，很难在不增加额外能源消耗的前提下在居住空间造成适宜舒适的居住环境。
技术实现思路
本专利技术专利目的是为了克服上述现有技术存在的不足，提供太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统。本专利技术的系统能够充分利用太阳能和浅层地热能源，通过水作为介质，将冬季的冷空气水洗净化后进行热交换，从而将温暖空气输入至居民用户中使用。为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利提供的技术方案如下：太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统，其特征在于，该综合利用系统包括有太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块、能源储存及热交换模块、水循环管路和空气循环管路，在所述太阳能取热模块、浅层地热储能取热模块、能源储存及热交换模块之间设有水循环管路，在所述能源储存及热交换模块与热空气利用空间之间设有空气循环管路；在春、夏季节，所述太阳能取热模块吸取的太阳能富余热量转化为热水，通过水循环管路输送至浅层地热储能取热模块的地埋管中，地埋管附近的地层吸收地埋管中热水的能量以实现富余太阳能热量的一级储存；在秋、冬季节，通过浅层地热储能取热模块将地埋管附近地层自身热量以及储存的热量抽取出来用以加热能源储存及热交换模块内的水,将地热本身和储存的热量能源从浅层地层中抽取出来储存在能源储存及热交换模块中的水中作为二级储存；将能源储存及热交换模块中储存有热量的水进行雾化，雾化的水汽对空气进行净化和热交换，形成湿热空气，再经过水汽分离后将温暖空气抽出后输入至热空气利用空间内利用，所述热空气利用空间内的空气通过空气循环管路输入至所述的能源储存及热交换模块中进行净化和热交换实现循环。在本专利技术太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统中，所述太阳能取热模块包括有太阳能热水器、给水管路和出水管路，所述出水管路上设有第二三通分水阀，所述给水管路上设有三通合流阀；所述浅层地热储能取热模块包括有第一分水器、地埋管组和第二分水器，所述地埋管组包括有多根平行的地埋管，地埋管均埋入至地面下面的浅层地热层中，所述地埋管的入口均并列连接至第一分水器上，所述地埋管的出口均并列连接至第二分水器上，所述第二分水器的出口通过水管连接一个第一三通分水阀，所述第一分水器的入口通过管路连接至第二三通分水阀的一个分水管路，第二三通分水管路的另一个分水管路上连通一个第三三通分水阀；所述能源储存及热交换模块包括有水雾化喷头、混水池和水净化池，在能源储存及热交换模块内的上部设有多个向下布置的水雾化喷头，该水雾化喷头共用一根输水管路，在能源储存及热交换模块内的底部设有相邻的混水池和水净化池，所述混水池与水净化池通过管路连通，在混水池内设有抽水管，该抽水管通过管路连通至水雾化喷头的输水管路上，与所述抽水管连接的管路上设有用于抽水的循环泵，所述的水净化池内设有浸没在水中的换热装置，该换热装置的进口通过水管连通第一三通分水阀的一个分水管路，该第一三通分水阀的另一个分水管路通过水管连通三通合流阀的一个合流支路，所述换热装置的出口通过水管连通与所述第三三通分水阀上一个分水管路连接的水管上，两根水管之间通过三通接头连接汇集后连接至所述第一分水器的入口上，与所述换热装置出口连接的水管上设有单向阀；所述水净化池的侧壁上设有水净化池出水口，该水净化池出水口通过水管连通至三通合流阀的另一个合流支路上，在与水净化池出水口连通的水管上设有循环泵，所述混水池的侧壁上设有混水池入口，该混水池入口通过水管连通第三三通分水阀的一个分水管路上，该第三三通分水阀另一个分水管路作为生活用水管路；所述热空气利用空间内设有出风口和排风口，跟所述出风口连通的为出风管路，与所述排风口连通的为排风管路，所述出风管路通过气体管道连通至所述能源储存及热交换模块的空气出口，所述的排风管路通过气体管道连通至所述能源储存及热交换模块的空气进口，在所述能源储存及热交换模块的空气出口位置处设有气液分离装置，该气液分离装置上分离的水分回流至所述能源储存及热交换模块的水净化池中，在所述水净化池中还设有进水过滤网和补水管口；所述的第一三通分水阀、第二三通分水阀、第三三通分水阀、三通合流阀、单向阀、第一分水器、第二分水器和循环泵均电气连接至电气控制箱。在本专利技术太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统中，所述能源储存及热交换模块内水雾化喷头呈整列布置，带有温度的雾化水汽充满能源储存及热交换模块对进入的空气进行水洗净化与热交换，净化热交换后的湿热空气通过空气出口引出，再利用气液分离装置分离水汽，带有热量的空气输入至所述热空气利用空间用于采暖使用。在本专利技术太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统中，所述太阳能取热模块利用太阳能热水器在春、夏季获取太阳富余热量，加热后水循环至所述浅层地热储能取热模块的地埋管组中，处于浅层地热层的地埋管储存带有热量的热水并将其传导至地埋管附近的地层中，通过定期循环来加热地层中的土壤温度实现春、夏季富余太阳能热量的储存，地层中地埋管相邻的土壤内储存的富余太阳能热量在秋、冬季节通过水循环管路输送至所述能源储存及热交换模块中，通过换热装置来加热水净化池中的水，加热后热水流入混水池中，通过雾化该热水实现与来自所述热空气利用空间的冷空气进行热交换，加热后作为暖空气再循环至所述热空气利用空间中，实现干净温暖空气的输入和利用。在本专利技术太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统中，所述的热空气利用空间为居民生活房屋、商业办公房屋以及大型公共建筑空间。在本专利技术太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统中，所述热空气利用空间内入户的出风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统，其特征在于，该高效利用系统的结构组成包括有太阳能取热模块(1)、浅层地热储能取热模块(2)、能源储存及热交换模块(3)、水循环管路和空气循环管路，在所述太阳能取热模块(1)、浅层地热储能取热模块(2)、能源储存及热交换模块(3)之间设有水循环管路，在所述能源储存及热交换模块(3)与热空气利用空间(4)之间设有空气循环管路；/n在春、夏季节，所述太阳能取热模块(1)吸取的太阳能富余热量转化为热水，通过水循环管路输送至浅层地热储能取热模块(2)的地埋管中，地埋管附近的地层吸收地埋管中热水的能量以实现富余太阳能热量的一级储存；/n在秋、冬季节，通过浅层地热储能取热模块(2)将地埋管附近地层自身热量以及储存的热量抽取出来用以加热能源储存及热交换模块(3)内的水,将地热本身和储存的热量能源从浅层地层中抽取出来储存在能源储存及热交换模块(3)中的水中作为二级储存；/n将能源储存及热交换模块(3)中储存有热量的水进行雾化，雾化的水汽对空气进行净化和热交换，形成湿热空气，再经过气液分离后将温暖空气抽出后输入至热空气利用空间(4)内利用，所述热空气利用空间(4)内的空气通过空气循环管路输入至所述的能源储存及热交换模块(3)中进行净化和热交换实现循环。/n...

【技术特征摘要】
1.太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统，其特征在于，该高效利用系统的结构组成包括有太阳能取热模块(1)、浅层地热储能取热模块(2)、能源储存及热交换模块(3)、水循环管路和空气循环管路，在所述太阳能取热模块(1)、浅层地热储能取热模块(2)、能源储存及热交换模块(3)之间设有水循环管路，在所述能源储存及热交换模块(3)与热空气利用空间(4)之间设有空气循环管路；
在春、夏季节，所述太阳能取热模块(1)吸取的太阳能富余热量转化为热水，通过水循环管路输送至浅层地热储能取热模块(2)的地埋管中，地埋管附近的地层吸收地埋管中热水的能量以实现富余太阳能热量的一级储存；
在秋、冬季节，通过浅层地热储能取热模块(2)将地埋管附近地层自身热量以及储存的热量抽取出来用以加热能源储存及热交换模块(3)内的水,将地热本身和储存的热量能源从浅层地层中抽取出来储存在能源储存及热交换模块(3)中的水中作为二级储存；
将能源储存及热交换模块(3)中储存有热量的水进行雾化，雾化的水汽对空气进行净化和热交换，形成湿热空气，再经过气液分离后将温暖空气抽出后输入至热空气利用空间(4)内利用，所述热空气利用空间(4)内的空气通过空气循环管路输入至所述的能源储存及热交换模块(3)中进行净化和热交换实现循环。


2.根据权利要求1所述的太阳能和浅层地热能混合储能的高效利用系统，其特征在于，所述太阳能取热模块(1)包括有太阳能热水器、给水管路和出水管路，所述出水管路上设有第二三通分水阀(7)，所述给水管路上设有三通合流阀(5)；
所述浅层地热储能取热模块(2)包括有第一分水器(14)、第二分水器(12)和地埋管组，所述地埋管组包括有多根平行的地埋管(13)，地埋管(13)均埋入至地面下面的浅层地热层中，多根所述地埋管(13)的入口均并列连接至第一分水器(14)上，多根所述地埋管的出口均并列连接至第二分水器(12)上，所述第二分水器(12)的出口通过水管连接一个第一三通分水阀(6)，所述第一分水器(14)的入口通过管路连接至第二三通分水阀(7)的一个分水管路，第二三通分水阀(7)的另一个分水管路上连通一个第三三通分水阀(8)；
所述能源储存及热交换模块(3)包括有水雾化喷头(18)、混水池(15)和水净化池(16)，在能源储存及热交换模块(3)内的上部设有多个向下布置的水雾化喷头(18)，该水雾化喷头(18)共用一根输水管路，在能源储存及热交换模块(3)内的底部设有相邻的混水池(15)和水净化池(16)，所述混水池(15)与水净化池(16)通过管路连通，在混水池(15)内设有抽水管，该抽水管通过管路连通至水雾化喷头(18)的输水管路上，与所述抽水管连接的管路上设有用于抽水的第一循环泵(10)，所述的水净化池(16)内设有浸没在水中的换热装置(17)，该换热装置(17)的进口通过水管连通第一三通分水阀(6)的一个分水管路，该第一三通分水阀(6)的另一个分水管路通过水管连通三通合流阀(5)的一个合流支路，所述换热装置(17)的出口通过水管连通与所述第三三通分水阀(8)上一个分水管路连接的水管上，两根水管之间通过三通接头连接汇集后连接至所述第一分水器(14)的入口上，与所述换热装置(17)出口连接的水管上设有单向阀(9)；所述水净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹正，曹继生，
申请(专利权)人：苏州正乙丙纳米环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32