[发明专利]一种太阳能浅层地表热能互补建筑能源利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及热能利用，属于可再生能源利用，特别是太阳能浅层地表热能互补的实现建筑供暖、制冷。 

背景技术

低品位能源如何有效的利用，现有的技术需要在利用传统能源，将低品位能源进行提升，再将低品位能源加以利用，但是这种利用方式都需要消耗传统能源，如各种地源和水源热泵技术，需要电能进一步的补充，将其加以利用。 

对于建筑物的温度控制技术有很多种，现有技术主要采用消耗一种能源的形式，来实现建筑的温度控制，主要的消耗电能的压缩制冷技术，以及后期发展的消耗其他传统能源的如燃气制冷技术，在其末端设备主要采用风机盘管和散热器，以及目前也在采用的利用各种管道为终端设备的供暖以及制冷。太阳能采集技术的出现，也出现了各种吸收以及吸附式制冷技术，但是这些技术都至少包含有一种制冷设备，需要消耗传统的能源才能实现建筑物的温度控制。 

现有依靠空调制冷以及锅炉供暖的系统，采暖供回水温度取95/70，空调冷冻水取7/12，空调热水取60/50，由于空调是强制对流换热，所以它不需要在末端过大的温差，暖气采用95/70，原因是末端没有强制对流，冷冻水必须设定在机器露点以下，这就要求冷冻水一般要控制在12度之下。但是，水在0度以下要结冰，所以设定低温不能低于5度，人为规定了7/12度。因而在制冷时仅有5度的温差。在夏季工框下，室内空气温度25度，则水和空气的温差为15度左右。而冬季空气温度18度，水走60/50工况，水和空气的温差为37度左右。所以不考虑湿工况可以认为冬季的风盘换热能力几乎是夏季的两倍。因此，从风盘角度出发，最极端时水走30/25这样的工况也是可行的。如果采用传统的锅炉供热，本身锅炉的燃烧温度在500-1500度左右，视不同的燃料而不同。如果用近千度的烟气来加热40度左右的热水，换热效率太低，锅炉的能力大大浪费，这是不经济的，因此通常按照60/50这样的工况进行设计。这是热水锅炉的最低极限了，多数情况下还做不到，还要加换热器。同时这样的温度也可以防止水管和设备结垢。现有系统风机盘管的末端的温度差可以实现15度的温差制冷及供暖，但是由于热源采用锅炉和空调之间的差距，造成了目前普遍采用高温差进行供暖，由于必须采用高温的供暖因而出现了使用散热器进 行冬季供暖，实际上，如果采用风机供暖，其换热能力在15度温差是可以进行供暖的，这样如果按照国标的要求室内温度达到18度，在冬季采用23度的水即可以实现冬季的供暖，因而为利用可再生能源进行直接的供暖提供了技术的可能性。 

随着末端技术的发展，供暖和制冷需要的能源温度与环境温度的温差越来越小，如采用传统的散热器需要80-90度的热源供暖，采用地板采暖技术后，热源的温度可以降低到40-60度，这使得太阳能供暖成为可能，后期出现的毛细管，其供暖温度为30-40度，其制冷温度可以采用10-20度，而传统的风机盘管技术需要3-10度的冷源，才可能保证建筑物的制冷效果。这种末端技术的出现，使得直接利用低品位热能成为可能。在浅层地表热能利用上，现有的垂直埋管的深度为60-100米，这种深度适合于现有的热泵技术，但是由于其温度基本处于15-20度的范围，无法直接用于供暖。 

新的末端设备的出现使得提供能源的方式也可以发生变化，由传统的必须消耗传统的能源到现在可以实现利用可再生能源实现建筑的供暖和制冷。但是目前采用的太阳能吸收或吸附式制冷都需要制冷机组，这种设备目前价格高而且转换效能差，如对于低于100度的热源采用吸收或吸附式制冷技术，其COP值为0.4-0.8，这样也浪费的大量的热能，使得技术无法普遍推广使用。 

发明内容