[发明专利]一种基于跨季节土壤蓄热的太阳能供热采暖系统

说明书

本发明涉及一种基于跨季节土壤蓄热的太阳能供热采暖系统，属于太阳能供暖领域，该系统包括集热装置、缓冲水箱、地埋管换热装置、辅助热源、由多个循环泵、多个阀门组成的换向循环泵组、温度传感器、控制阀门开闭的控制器、电动执行器及连接管路，其中集热装置的出口通过并联的第一阀门与串联的第二阀门和缓冲水箱相连，集热装置依次与第一循环泵、第一阀门、第三阀门、缓冲水箱相连；地埋管换热装置边缘端口直接与缓冲水箱相连，地埋管换热装置的中心端口通过换向循环泵组与及缓冲水箱相连；缓冲水箱依次通过循环泵、辅助热源与采暖末端相连；本发明解决了已有系统非采暖季热量浪费、太阳能保证率不高、以及缩短集热器及管阀件寿命等问题。

技术领域

本发明属于太阳能供暖领域，特别涉及一种利用土壤作为蓄热体的太阳能季节性蓄热供热采暖系统。

背景技术

太阳能供暖，是利用太阳能集热装置收集太阳能热量，并将这部分热量输送到采暖用户的供暖末端，以满足用户的采暖需求。目前，流行的太阳能采暖方式是直接利用采暖季的太阳能热量作为供暖热量的来源，但是这样的太阳能供暖系统在夏季容易引起热量浪费，加速管阀件老化等缺点，而且太阳能供暖的保证率低。

与本发明相近的一种技术方案，是太阳能与地源热泵相结合的供暖系统，该系统主体为太阳能集热装置、地源热泵以及地埋管换热器。在采暖季，随着地源热泵的应用，土壤温度逐渐降低，为了提高地源热泵供暖时的COP(地源热泵供热量与耗电量之比)，将太阳能热量储存于土壤中。由于夏季制冷的需求，在非采暖季初期至制冷期末期并没有通过太阳能往土壤中蓄热储热，造成这一时期大量的太阳能的浪费，并有过热现象存在，同时影响了集热系统寿命。这样的系统归根结底还是以地源热泵的电力消耗作为供热热量来源，同时在非采暖季还造成了太阳能热量的浪费。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于跨季节土壤蓄热的太阳能供热采暖系统，该系统以太阳能集热装置、缓冲水箱以及地埋管换热装置、辅助热源为主。非采暖季，将太阳能热量通过地埋管换热装置储存于土壤中，待采暖季时释放，为提供用户供暖；采暖季时，太阳能热量直接供给供暖用户，地埋管换热装置中土壤储存的热量作为补充。当太阳能热量不足时，则启动辅助热源装置保证供暖。

本发明提出的一种基于跨季节土壤蓄热的太阳能供热采暖系统，其特征在于，该系统包括集热装置、缓冲水箱、地埋管换热装置、辅助热源、由多个循环泵、多个阀门组成的换向循环泵组、温度传感器、控制阀门开闭的控制器、电动执行器及连接管路，其中集热装置的出口通过连接管路与集热装置并联的第一阀门一端口相连，再与第二阀门串联后和缓冲水箱一侧上部第一进口相连，集热装置的进口依次与第一循环泵、第一阀门的另一端、第三阀门串联后与缓冲水箱一侧下部第一出口相连；地埋管换热装置边缘端口直接与缓冲水箱一侧下部第二进口相连，地埋管换热装置的中心端口通过换向循环泵组与及缓冲水箱一侧上部第二出口相连；缓冲水箱另一侧上部第三出口依次通过循环泵与辅助热源与采暖末端相连；缓冲水箱另一侧下部第三进口直接与采暖末端相连；在集热器装置进出口位置、水箱上部和下部位置、蓄热场进出口位置、室内房间等位置分别布置温度传感器，并通过信号电缆连接至中央控制器；在集热器连接管路、蓄热连接管路和供暖连接管路中的相应阀门分别布置电动执行器，并通过控制信号电缆连接至中央控制器。

所述的换向循环泵组可由两个循环泵和两个阀门组成，其中一个循环泵和一个阀门串联后与另一个循环泵和另一个阀门串联后并联，所述两个循环泵方向相反。

所述的地埋管换热装置可由埋于土壤下的地埋管管网、两个分集水器、地下保温层及防水层组成，其中两个分集水器分别与地埋管管网的进水口、出水口相连，地下保温层及防水层设置在地埋管管网上的土壤表面；所述地埋管管网为由多根地埋管通过管道相连组成的水的流动通道，用于在蓄热期将管内高温热水的热量存储到土壤中或在取热期从土壤中提取热量以提高管内热水的温度。

所述地埋管换热装置横截面可为圆形或多边形，地埋管换热装置的直径和深度之比在0.5～10之间。