一种耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统及控制方法，供热水系统包括太阳能集热器、地源热泵、地埋管、储热水箱以及供热水箱。太阳能集热器与供热水箱通过第一太阳能集热回路循环连通，太阳能集热器与储热水箱通过第二太阳能集热回路循环连通，太阳能集热器与地埋管通过第三太阳能集热回路循环连通，地源热泵与供热水箱通过供热回路循环连通，地源热泵与储热水箱通过第一集热回路循环连通，地源热泵与地埋管通过第二集热回路循环连通。当供热水箱水温达到要求或太阳辐射较弱时，太阳能集热器给储热水箱供热水，当供热水箱和储热水箱水温均达到要求时，太阳能集热器向土壤供热，从而实现太阳能的梯级利用，提高了太阳能利用率。了太阳能利用率。了太阳能利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及建筑
，尤其涉及一种耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统及控制方法。

技术介绍

[0002]太阳能是一种分布广泛、易于获取的清洁能源，可通过光伏板或集热器转换为电能或热能，其中，太阳能热水系统是最为常见的应用方式，已在国内大量普及。但是太阳能受到气候、地域等因素的影响，难以持续供给热量，因此仍需其他热源辅助以达到热水的稳定输出。地源热泵通过与地埋管相连，可消耗少量的电能将低品位的地热能转变为高品位热能，在一些大型集中式供热水系统中，将地源热泵与太阳能集热器耦合供应热水是一种节能、高效、经济的技术手段。
[0003]传统的太阳能耦合地源热泵热水系统存在一些缺陷。首先，太阳能利用率低，比如在夏季时，太阳能资源十分丰富，而由于气温较高，热水的需求相对较小，造成了太阳能的浪费；而在冬季时，由于太阳辐射量较小，系统更多的依赖地源热泵来供热，太阳能热量供应占比很小。其次，由于地源热泵长期从土壤中吸收热量，导致地埋管附近的土壤温度逐年降低，进而使得系统效率逐年下降。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点和不足，本专利技术提供一种耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统及控制方法，其解决了太阳能利用率低以及地源热泵效率逐年下降的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统包括太阳能集热器、地源热泵、地埋管、储热水箱以及供热水箱；
[0008]所述供热水箱与自来水管连通，所述供热水箱通过供热水管路连接用水末端，自来水管通过供冷水旁路连接用水末端；
[0009]所述太阳能集热器与所述供热水箱通过第一太阳能集热回路循环连通；
[0010]所述太阳能集热器与所述储热水箱通过第二太阳能集热回路循环连通；
[0011]所述太阳能集热器与所述地埋管通过第三太阳能集热回路循环连通；
[0012]所述地源热泵与所述供热水箱通过供热回路循环连通；
[0013]所述地源热泵与所述储热水箱通过第一集热回路循环连通；
[0014]所述地源热泵与所述地埋管通过第二集热回路循环连通；
[0015]所述太阳能集热器、所述储热水箱、所述供热水箱以及所述地埋管上均设置有温度监测装置。
[0016]可选地，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括第三三通阀和第
四三通阀，所述第三三通阀和所述第四三通阀均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连通；
[0017]所述太阳能集热器的出口、所述第三三通阀的c通道、所述第三三通阀的b通道、所述供热水箱、所述第四三通阀的b通道、所述第四三通阀的c通道以及所述太阳能集热器的入口依次循环连接成所述第一太阳能集热回路；
[0018]所述第四三通阀的c通道与所述太阳能集热器的入口之间的管路上设置有第一水泵；
[0019]所述供热水箱与所述第四三通阀的b通道之间的管路上设置有温度监测装置。
[0020]可选地，所述太阳能集热器的出口、所述第三三通阀的c通道、所述第三三通阀的a通道、所述储热水箱、所述第四三通阀的a通道、所述第四三通阀的c通道以及所述太阳能集热器的入口依次循环连接成所述第二太阳能集热回路；
[0021]所述储热水箱与所述第四三通阀的a通道之间的管路上设置有温度监测装置。
[0022]可选地，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括第一三通阀和第二三通阀，所述第一三通阀和所述第二三通阀均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连通；
[0023]所述第二三通阀的c通道与所述太阳能集热器的出口连接，所述第二三通阀的b通道与所述供热水箱连接；
[0024]所述第一三通阀的c通道与所述太阳能集热器的入口连接，所述第一三通阀的b通道与所述供热水箱连接；
[0025]所述太阳能集热器的出口、所述第二三通阀的c通道、所述第二三通阀的a通道、所述地埋管的入口、所述地埋管的出口、所述第一三通阀的a通道、所述第一三通阀的c通道以及所述太阳能集热器的入口依次循环连接成所述第三太阳能集热回路；
[0026]所述第二三通阀的a通道与所述地埋管的入口之间的管路上设置有第四水泵。
[0027]可选地，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括第六三通阀和第八三通阀，所述第六三通阀和所述第八三通阀均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连通；
[0028]所述第一三通阀的a通道与所述第六三通阀的a通道连接，所述第二三通阀的a通道与所述第八三通阀的a通道连接；
[0029]所述地源热泵的出口、所述第八三通阀的b通道、所述第八三通阀的c通道、所述地埋管的入口、所述地埋管的出口、所述第六三通阀的c通道、所述第六三通阀的b通道、所述地源热泵的入口依次循环连接成所述第二集热回路；
[0030]所述第八三通阀的c通道与所述地埋管的入口之间的管路上设置有第四水泵。
[0031]可选地，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括第五三通阀和第七三通阀，所述第五三通阀和所述第七三通阀均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连通；
[0032]所述第七三通阀的c通道连接所述地源热泵的出口，所述第七三通阀的b通道连接所述第八三通阀的b通道；
[0033]所述第五三通阀的c通道连接所述地源热泵的入口，所述第五三通阀的b通道连接所述第六三通阀的b通道；
[0034]所述地源热泵的出口、所述第七三通阀的c通道、所述第七三通阀的a通道、所述储热水箱、所述第五三通阀a通道、所述第五三通阀的c通道、所述地源热泵的入口依次循环连接成所述第一集热回路；
[0035]所述第五三通阀的a通道与所述储热水箱之间的管路上设置有第二水泵。
[0036]可选地，所述供热回路上设置有第三水泵。
[0037]可选地，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括分流阀和混水阀，所述分流阀和所述混水阀均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连接；
[0038]自来水管、所述分流阀的c通道、所述分流阀的b通道、所述混水阀的b通道、所述混水阀的c通道以及用水末端依次连接成所述供冷水旁路；
[0039]所述供热水箱、所述混水阀的a通道、所述混水阀的c通道以及用水末端依次连接成供热水管路。
[0040]可选地，所述分流阀的a通道连接所述供热水箱，自来水管的出口处设置有增压泵。
[0041]进一步地，本专利技术还提供了一种耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统的控制方法，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统的控制方法应用于如上所述的供热水系统中，包括：
[0042]模式一，第一太阳能集热回路、供热回路、第二集热回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统，其特征在于，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统包括太阳能集热器(1)、地源热泵(3)、地埋管(4)、储热水箱(2.1)以及供热水箱(2.2)；所述供热水箱(2.2)与自来水管连通，所述供热水箱(2.2)通过供热水管路连接用水末端(5)，自来水管通过供冷水旁路连接用水末端(5)；所述太阳能集热器(1)与所述供热水箱(2.2)通过第一太阳能集热回路循环连通；所述太阳能集热器(1)与所述储热水箱(2.1)通过第二太阳能集热回路循环连通；所述太阳能集热器(1)与所述地埋管(4)通过第三太阳能集热回路循环连通；所述地源热泵(3)与所述供热水箱(2.2)通过供热回路循环连通；所述地源热泵(3)与所述储热水箱(2.1)通过第一集热回路循环连通；所述地源热泵(3)与所述地埋管(4)通过第二集热回路循环连通；所述太阳能集热器(1)、所述储热水箱(2.1)、所述供热水箱(2.2)以及所述地埋管(4)上均设置有温度监测装置。2.如权利要求1所述的耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统，其特征在于，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括第三三通阀(7.3)和第四三通阀(7.4)，所述第三三通阀(7.3)和所述第四三通阀(7.4)均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连通；所述太阳能集热器(1)的出口、所述第三三通阀(7.3)的c通道、所述第三三通阀(7.3)的b通道、所述供热水箱(2.2)、所述第四三通阀(7.4)的b通道、所述第四三通阀(7.4)的c通道以及所述太阳能集热器(1)的入口依次循环连接成所述第一太阳能集热回路；所述第四三通阀(7.4)的c通道与所述太阳能集热器(1)的入口之间的管路上设置有第一水泵(8.1)；所述供热水箱(2.2)与所述第四三通阀(7.4)的b通道之间的管路上设置有温度监测装置。3.如权利要求2所述的耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统，其特征在于，所述太阳能集热器(1)的出口、所述第三三通阀(7.3)的c通道、所述第三三通阀(7.3)的a通道、所述储热水箱(2.1)、所述第四三通阀(7.4)的a通道、所述第四三通阀(7.4)的c通道以及所述太阳能集热器(1)的入口依次循环连接成所述第二太阳能集热回路；所述储热水箱(2.1)与所述第四三通阀(7.4)的a通道之间的管路上设置有温度监测装置。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统，其特征在于，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括第一三通阀(7.1)和第二三通阀(7.2)，所述第一三通阀(7.1)和所述第二三通阀(7.2)均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连通；所述第二三通阀(7.2)的c通道与所述太阳能集热器(1)的出口连接，所述第二三通阀(7.2)的b通道与所述供热水箱(2.2)连接；所述第一三通阀(7.1)的c通道与所述太阳能集热器(1)的入口连接，所述第一三通阀(7.1)的b通道与所述供热水箱(2.2)连接；所述太阳能集热器(1)的出口、所述第二三通阀(7.2)的c通道、所述第二三通阀(7.2)
的a通道、所述地埋管(4)的入口、所述地埋管(4)的出口、所述第一三通阀(7.1)的a通道、所述第一三通阀(7.1)的c通道以及所述太阳能集热器(1)的入口依次循环连接成所述第三太阳能集热回路；所述第二三通阀(7.2)的a通道与所述地埋管(4)的入口之间的管路上设置有第四水泵(8.4)。5.如权利要求4所述的耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统，其特征在于，所述耦合太阳能集热器与地源热泵的供热水系统还包括第六三通阀(7.6)和第八三通阀(7.8)，所述第六三通阀(7.6)和所述第八三通阀(7.8)均包括a通道、b通道和c通道，a通道和b通道均能够与c通道连通；所述第一三通阀(7.1)的a通道与所述第六三通阀(7.6)的a通道连接，所述第二三通阀(7.2)的a通道与所述第八三通阀(7.8)的a通道连接；所述地源热泵(3)的出口、所述第八三通阀(7.8)的b通道、所述第八三通阀(7.8)的c通道、所述地埋管(4)的入口、所述地埋管(4)的出口、所述第六三通阀(7.6)的c通道、所述第六三通...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晋，郑志行，杨瑛，徐峰，谭亦高，刘宏成，张荣鹏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：