【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑采暖及节能减排设施，特别是指一种太阳能跨季节土壤储热供暖系统的跨季节储热供暖中的应用。
技术介绍
1、在北方地区清洁祖暖中，需因地制宜，多种供暖方式并举，进一步发展低能耗、低成本、高可靠性、可替代传统燃煤的清洁能源供暖技术，其中，太阳能供暖是极具前景并被广泛研究和应用的技术之一。
2、我国太阳能资源丰富，全年辐照总量超过16.3×102kw.h/(m2.a)，相当于1.2×104亿吨标准煤。太阳能年辐照总量超过1630kw.h/(m2.a)的地区约全国总面积的2/3，由于受地理纬度和气候等条限制，我国太阳能资源呈现出西部高于东部，北方高于南方的基本格局。
3、目前太阳能光热利用还是以夏季制取热水、冬季辅助采暖为主，当前，太阳能供暖系统发展遇到的问题之一是由于建筑物供暖负荷远远大于生活热水负荷，而太阳能辐射在春、夏、秋季节过剩，冬季太阳能辐射不足，导致太阳能集热系统在夏季产生的大量热量无法利用，太阳能直接供暖保证率很低。因此太阳能跨季节储热供暖成为高效利用太阳能供暖的关键。
4、土壤源热泵技术成为可持续发展能源利用方式中的重点支持技术。但系统在长时间运行过程中，因埋管换热器连续取热或放热导致周围土壤温度不平衡，使得机组蒸发器入口温度过低或冷凝器入口温度过高，从而导致机组cop下降，系统效率降低。此外，由于埋管铺设面积有限也在一定程度上限制了土壤源热泵的发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种太阳能跨季节土壤储热供暖系
2、本专利技术的整体技术构思是：
3、太阳能跨季节土壤储热供暖系统，包括太阳能集热器以及与其通过管路、太阳能集热循环泵连通的缓冲水箱，缓冲水箱通过供热循环泵及管路连通供热终端，太阳能集热器外部设有监测其内部工质温度的第一温度传感器，缓冲水箱外部设有监测其内部工质温度的第二温度传感器，控制装置接收第一温度传感器、第二温度传感器采集的温度信号，根据供热终端需求以及温度测量值与设定值比较结果，控制供热循环泵和/或太阳能集热循环泵的启闭；还包括有一设置于土壤蓄热池内的地埋管换热器，缓冲水箱通过工质输入管路接地埋管换热器的输入端，工质输入管路共有两路，一路由蓄热循环泵、控制阀及管路组成，另一路由控制阀及管路组成；地埋管换热器的输出端通过工质输出管路与缓冲水箱连通，工质输出管路共有两路，一路由取热循环泵7、控制阀及管路组成，另一路由控制阀及管路组成；控制装置根据缓冲水箱2温度测量值与设定值比较结果，控制蓄热循环泵或取热循环泵启闭。
4、太阳能跨季节土壤储热供暖系统的跨季节储热供暖中的应用。
5、本专利技术的具体技术构思还有：
6、为便于对系统中工质的流动进行有效控制，进而控制热量传递，优选的技术实现手段是，工质输入管路共有两路，一路由蓄热循环泵、第二阀门及管路组成，另一路由第一阀门及管路组成；地埋管换热器的输出端通过工质输出管路与缓冲水箱连通，工质输出管路共有两路，一路由取热循环泵、第四阀门及管路组成，另一路由第三阀门及管路组成。
7、在地埋管地源热泵系统工程中，地埋管换热装置是由多个竖直埋管换热u型管组成(一般工程均高达数百个)，这些竖直埋管换热u型管必须通过集分水器才能与主循环管路相联接。为保证工作介质(水)在各竖直埋管换热u型管中均匀分布循环流动，优选的技术实现手段是，所述的工质输入管路通过第一集分水器接地埋管换热器的输入端，地埋管换热器的输出端通过第二集分水器接工质输出管路。
8、为满足系统内工质消耗以及系统稳定运行的需要，优选的技术实现手段是，还包括有一补水装置，补水装置的物料输出端与缓冲水箱通过管路及控制阀连通。
9、太阳能跨季节土壤储热供暖系统的跨季节储热供暖中的应用，包括如下步骤：
10、a、储热阶段
11、春、夏、秋季为土壤热池蓄热；具体为：
12、a1、取热循环泵、供热循环泵常闭，关闭第一阀门、第四阀门，开启第二阀门、第三阀门；
13、a2、太阳能集热器输出热水至缓冲水箱，当第二温度传感器检测水温达到设定值时，开启蓄热循环泵向土壤热池蓄热；当第二温度传感器检测水温低于设定值时，关闭蓄热循环泵停止向土壤热池蓄热；
14、a3、太阳能集热器与缓冲水箱温差循环，第一温度传感器与第二温度传感器的温差大于设定值时启动太阳能集热循环泵，当第一温度传感器与第二温度传感器的温差小于设定值时关闭太阳能集热循环泵；
15、a4、缓冲水箱与地埋管换热器定温循环，当第二温度传感器检测水温达到设定值时，开启蓄热循环泵，缓冲水箱里的热水经第一集分水器进入地埋管换热器并向土壤热池蓄热；当第二温度传感器检测水温未达到设定值时，关闭蓄热循环泵；
16、b、供暖阶段
17、冬季为取热供暖阶段，具体为：
18、b1、蓄热循环泵常闭，开启第一阀门、第四阀门，关闭第二阀门、第三阀门；
19、b2、太阳能集热器输出热水至缓冲水箱，当第二温度传感器检测水温小于设定值时，启动取热循环泵，由土壤热池向缓冲水箱放热，系统根据供热终端3需求启动供热循环泵供暖；
20、b3、太阳能集热器与缓冲水箱定温循环，第一温度传感器测量的温度值大于设定值时，启动太阳能集热循环泵；第一温度传感器测量的温度值小于设定值时，关闭太阳能集热循环泵；
21、b4、缓冲水箱与地埋管换热器定温循环，当第二温度传感器检测水温未达到设定值时，取热循环泵启动，缓冲水箱内的水经第一集分水器进入地埋管换热器并吸收土壤热池中储存的热量，再经第二集分水器返回缓冲水箱，如此循环加热缓冲水箱内的水直至第二温度传感器检测水温达到设定值，取热循环泵关闭。
22、为便于系统根据采暖温度需要实现有效控制，优选的技术实现手段是，所述的步骤b2中系统根据供热终端对于采暖温度设定值的需求控制供热循环泵的启闭。
23、温度或温差实测值与设定值的比较结果是系统控制各阀门有效启动和工作状态切换的直接依据，其设定值的确认根据系统所处的纬度、海拔、日照、消费需要等等有所差异，优选的技术实现手段是，所述的步骤a3中第一温度传感器与第二温度传感器的温差≥8℃时启动太阳能集热循环泵，当第一温度传感器与第二温度传感器的温差≤3℃时关闭太阳能集热循环泵。
24、更进一步，所述的步骤a4中第二温度传感器检测水温≥60℃时，开启蓄热循环泵；当第二温度传感器检测水温≤50℃时，关闭蓄热循环泵。
25、更进一步，所述的步骤b3中第一温度传感器测量的温度值≥55℃时，启动太阳能集热循环泵，第一温度传感器测量的温度值≤45℃时，关闭太阳能集热循环泵；步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.太阳能跨季节土壤储热供暖系统，包括太阳能集热器(1)以及与其通过管路、太阳能集热循环泵(5)连通的缓冲水箱(2)，缓冲水箱(2)通过供热循环泵(8)及管路连通供热终端(3)，太阳能集热器(1)外部设有监测其内部工质温度的第一温度传感器(13)，缓冲水箱(2)外部设有监测其内部工质温度的第二温度传感器(14)，控制装置接收第一温度传感器(13)、第二温度传感器(14)采集的温度信号，根据供热终端(3)需求以及温度测量值与设定值比较结果，控制供热循环泵(8)和/或太阳能集热循环泵(5)的启闭；其特征在于还包括有一设置于土壤蓄热池(4)内的地埋管换热器(16)，缓冲水箱(2)通过工质输入管路接地埋管换热器(16)的输入端，工质输入管路共有两路，一路由蓄热循环泵(6)、控制阀及管路组成，另一路由控制阀及管路组成；地埋管换热器(16)的输出端通过工质输出管路与缓冲水箱(2)连通，工质输出管路共有两路，一路由取热循环泵(7)、控制阀及管路组成，另一路由控制阀及管路组成；控制装置根据缓冲水箱(2)温度测量值与设定值比较结果，控制蓄热循环泵(6)或取热循环泵(7)启闭。
2.根据
3.根据权利要求1或2所述的太阳能跨季节土壤储热供暖系统，其特征在于所述的工质输入管路通过第一集分水器(15A)接地埋管换热器(16)的输入端，地埋管换热器(16)的输出端通过第二集分水器(15B)接工质输出管路。
4.根据权利要求1所述的太阳能跨季节土壤储热供暖系统，其特征在于还包括有一补水装置，补水装置的物料输出端与缓冲水箱(2)通过管路及控制阀连通。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能跨季节土壤储热供暖系统的跨季节储热供暖中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述的步骤B2中系统根据供热终端(3)对于采暖温度设定值的需求控制供热循环泵(8)的启闭。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述的步骤A3中第一温度传感器(13)与第二温度传感器(14)的温差≥8℃时启动太阳能集热循环泵(5)，当第一温度传感器(13)与第二温度传感器(14)的温差≤3℃时关闭太阳能集热循环泵(5)。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述的步骤A4中第二温度传感器(14)检测水温≥60℃时，开启蓄热循环泵(6)；当第二温度传感器(14)检测水温≤50℃时，关闭蓄热循环泵(6)。
10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述的步骤B3中第一温度传感器(13)测量的温度值≥55℃时，启动太阳能集热循环泵(5)，第一温度传感器(13)测量的温度值≤45℃时，关闭太阳能集热循环泵(5)；步骤B4中当第二温度传感器(14)检测水温≤35℃时，取热循环泵(7)启动，第二温度传感器(14)检测水温≥45℃时，取热循环泵(7)关闭。
...【技术特征摘要】
1.太阳能跨季节土壤储热供暖系统，包括太阳能集热器(1)以及与其通过管路、太阳能集热循环泵(5)连通的缓冲水箱(2)，缓冲水箱(2)通过供热循环泵(8)及管路连通供热终端(3)，太阳能集热器(1)外部设有监测其内部工质温度的第一温度传感器(13)，缓冲水箱(2)外部设有监测其内部工质温度的第二温度传感器(14)，控制装置接收第一温度传感器(13)、第二温度传感器(14)采集的温度信号，根据供热终端(3)需求以及温度测量值与设定值比较结果，控制供热循环泵(8)和/或太阳能集热循环泵(5)的启闭；其特征在于还包括有一设置于土壤蓄热池(4)内的地埋管换热器(16)，缓冲水箱(2)通过工质输入管路接地埋管换热器(16)的输入端，工质输入管路共有两路，一路由蓄热循环泵(6)、控制阀及管路组成，另一路由控制阀及管路组成；地埋管换热器(16)的输出端通过工质输出管路与缓冲水箱(2)连通，工质输出管路共有两路，一路由取热循环泵(7)、控制阀及管路组成，另一路由控制阀及管路组成；控制装置根据缓冲水箱(2)温度测量值与设定值比较结果，控制蓄热循环泵(6)或取热循环泵(7)启闭。
2.根据权利要求1所述的太阳能跨季节土壤储热供暖系统，其特征在于所述的工质输入管路共有两路，一路由蓄热循环泵(6)、第二阀门(10)及管路组成，另一路由第一阀门(9)及管路组成；地埋管换热器(16)的输出端通过工质输出管路与缓冲水箱(2)连通，工质输出管路共有两路，一路由取热循环泵(7)、第四阀门(12)及管路组成，另一路由第三阀门(11)及管路组成。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能跨季节土壤储热供暖系统，其特征在于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建辉，刘自强，刘伟，彭国辉，梁迎凯，
申请(专利权)人：河北省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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