[发明专利]太阳能‑地能互补风能热泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能-地能互补风能热泵系统，属于热泵技术领域。

背景技术

太阳能和地能用于采暖、空调符合“温度对口、梯级利用”的科学用能原则，属于可再生清洁能源，拥有巨大的应用市场和前景，其开发和有效利用越来越受到广泛的重视。

地源热泵系统主要利用储存于地表浅层近乎于无限、不受地域限制的低焓热能，属于可再生能源利用技术，具有高效节能、低运行成本和良好的社会环保效益等优点。但我国由于巨大的地域差异，使得大部分地区的建筑物在一年之中的冷、热负荷相差甚大，造成土壤吸、排热不平衡，无法保证地源热泵系统的高效节能，不利于热泵的长期稳定运行，也会对生态环境造成一定影响。

太阳能是人类能量的主要来源，也是一种无污染、蕴藏丰富的自然能源，太阳能的利用得到了越来越多的重视。和风能相比，太阳能的能量密度较低，利用太阳能进行热发电的成本较高，且太阳能有明显的间歇性和周期性，因此，采用跨季节性储能装置的太阳能-地能互补风能热泵系统是合理利用太阳能、地能以及风能的有效途径之一。

CN104033950A公开了一种蓄热型太阳能地源热泵耦合系统，包括太阳能集热器、太阳能蓄水箱、温度转换蓄水箱、热管换热器、分水器、集水器、地埋管换热器、热泵机组、室内机，能满足制冷、供热及生活热水供应，其中太阳能集热系统可以实现季节性蓄热，夏季采用“降膜法换热”对冷凝热进行回收，实现高效制冷。该专利为太阳能地源热泵耦合系统，无法解决风电并网和弃风问题，环境和经济效益受限，且该专利未考虑冬季太阳能集热器夜间防冻和蓄冷问题。

CN102384516A公开了一种室内太阳能和风能联合补热供暖系统，由太阳能热水装置、风力发电装置和室温控制电路组成，太阳能热水装置的储热水箱通过出水阀、四通管接头、锅炉进水阀和管道与蒸汽锅炉进水口连接，蒸汽锅炉的蒸汽出口经保温蒸汽管与室内散热装置连接，风力发电装置的电源输出连接热水箱中的电加热管、并同时经接触器常开触点连接室内电加热器，室温控制电路的控制器单元连接接触器线圈。采用联合补热供暖的方法，利用太阳能热水系统和风能对进入燃煤锅炉的冷水进行预热，同时利用风能发电直接对温室进行加热供暖。该专利中风力发电装置的电源输出通过电加热器对燃煤锅炉给水进行预热，不符合“温度对口、梯级利用”的科学用能原则。

CN101799213A公开了的一种风能热泵伴随加热的太阳能热水器，包括太阳能集热板、风力风车、热水箱、自动浮球阀及由压缩机、蒸发器和冷凝器组成的热泵系统。太阳能集热板加热水箱中的水，风力风车通过传动轴连接热泵系统中的压缩机，热泵系统的冷凝器将热水箱中的水加热，构成风能热泵伴随加热的太阳能热水器。可以实现比较稳定地全天候热水使用。但该专利风能热泵采用空气源热泵，在低温环境下热泵效率低。

发明内容

本发明是为了解决太阳能热水系统的季节性和间歇性以及地源热泵土壤吸排热不平衡问题，充分利用现有风力发电装置及地源热泵的成熟技术和优点，而提供一种太阳能-地能互补风能热泵系统。

本发明所述问题是由以下技术方案解决的：

一种太阳能-地能互补风能热泵系统，包括风力发电装置、太阳能集热器，还包括高温水源热泵机组、蓄热/蓄冷水箱、蓄热地埋管组、蓄冷地埋管组，所述高温水源热泵机组包括电动机、压缩机、四通换向阀和第一、第二两个制冷剂-水换热器，所述电动机与所述风力发电装置的电力输出端连接，所述第一制冷剂-水换热器分别通过连接管路、开关阀和水泵与所述蓄热地埋管组和所述蓄冷地埋管组连接；所述第二制冷剂-水换热器通过连接管路、开关阀和水泵与所述蓄热/蓄冷水箱连接；所述太阳能集热器分别通过连接管路和开关阀与所述蓄热/蓄冷水箱、所述蓄热地埋管组、所述蓄冷地埋管组、所述第一制冷剂-水换热器连接；分别组成：地源热泵与太阳能集热器并联供热模式，地源热泵与太阳能集热器串联供热模式，地源热泵单独供热+蓄冷地埋管蓄冷模式，地源热泵单独制冷+蓄热地埋管蓄热模式。