[发明专利]一种太阳能-地源热泵联合建筑供能系统

说明书

技术领域

本发明涉及建筑采暖供热技术，具体为一种太阳能-地源热泵联合建筑供能系统。

背景技术

随着时代的发展与技术的进步，人们对室内环境的舒适性、居住生活条件等提出越来越高的要求，由此带来城镇各类建筑供暖、供冷以及供热水的需求不断增多。传统的建筑供冷系统是由中央空调或小型单体空调系统来实现，供暖及供热水则多由集中供热系统来完成。有关数据显示，我国建筑能耗在总能耗中占到30％以上，而供热空调的能耗占建筑能耗的50～70％。这些建筑用能每年会消耗掉大量的化石能源，而现有的供暖、供冷、供热水装置大多能源利用效率低，浪费严重，同时也加重了大气污染。在能源与环境问题已经受到全球普遍关注的今天，传统的供能系统显然无法满足要求。而构建基于利用可再生能源的清洁、高效、科学用能的复合供能系统是提高能源利用效率、节约能源、降低污染的有效途径。

太阳能-地源热泵联合建筑供能系统被认为是当前比较合理的同时实现供暖、供冷及供热水的用能方式。太阳能-地源热泵联合建筑供能系统符合能量梯级利用的原则，系统的能源利用率较高。但太阳能具有低密度、非连续的特性，而建筑采暖、热水供应等要求按需供热，两者并不一致。因此太阳能供热技术尚需解决的问题包括：低能流密度的太阳能与建筑供热需求匹配问题、较大规模太阳能集热系统与建筑一体化设计的问题、太阳能跨季节长期热储存实现全年综合利用的问题、太阳能短期热储存解决昼夜不均的问题、适合的辅助能源系统解决供热可靠性保障问题等。

地源热泵系统以其高效、清洁环保和利用可再生能源的特点近年来得到迅速发展。其本身的优点非常突出，一般输入1kw电能可获得3～5kw热(冷)量。但单纯的地源热泵一般适于在由建筑冷热负荷所产生的地下排热和取热基本平衡的地区使用，否则常年运行后会使地温升高或降低，导致机组制冷或制热的失效。

目前太阳能与地源热泵联合建筑供能系统虽已有一些应用，但现有的应用系统都还存在一定的问题。对单一满足供热需求设计的太阳能地源热泵联合供能系统，一般需要通过合理匹配散热器面积以保证地温的平衡，但该系统不能满足建筑供冷的需求，因此一套系统很难同时实现综合供能的目的。而对于按照可同时满足供热、供冷需求设计的太阳能地源热泵联合建筑供能系统，目前一般都采用单一热泵机组的形式，该系统一方面会出现夏季太阳能储热影响地源热泵的使用的问题，另一方面当建筑供热负荷远大于供冷负荷时，系统的长期运行必然会引起地温平衡被破坏的问题。

显然，构建一种太阳能与地源热泵联合的建筑供能系统，以充分高效地利用可再生能源，又有效地弥补各自的不足是很必要的。太阳能辅助地源热泵技术是高效的供热空调技术，采用太阳能跨季节储热与地源热泵结合，也解决了太阳能利用的热间歇性与不稳定性问题。采用太阳能来供热水也使有热水需求的建筑降低了供热水的能耗。太阳能与地源热泵技术相结合是今后低能耗建筑极有前途的供热水、供热、空调组合实现技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种太阳能-地源热泵联合建筑供能系统，该供能系统可用于建筑的供暖、供冷和供热水；该供能系统具有土壤温度平衡、机组性能系数高、供热(冷)能力大、各部分独立性强、灵活性好等特点。