[發明專利]太陽能耦合土壤源能量交換裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710492164.4
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107166796B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 杜輝;王蕊
• 申請（專利權）人: 杜輝
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B15/00;F25B27/00;F24S10/40;F24S10/70;F24S80/00;F24T10/00;H02J7/35;F24D3/10;F24D19/10
• 代理公司: 鄭州萬創知識產權代理有限公司 41135
• 代理人: 任彬

1.太陽能耦合土壤源能量交換裝置的控制方法，

所述太陽能耦合土壤源能量交換裝置，包括太陽能真空管集熱單元、太陽能發電單元、吸收式制冷單元、土壤源能量交換單元、熱水箱、冷水箱、入戶的管道L1、出戶的管道L2；入戶的管道L1上設置有泵P2后作為管道L1連接節點，管道L1連接節點一路通過設置有電磁閥V1的管道與熱水箱連通，管道L1連接節點另一路通過設置有電磁閥V4的管道與冷水箱連通；泵P2和電磁閥V1之間的管道上連通設置有管道L4并作為管道L4連接節點，管道L4連接節點通過設有電磁閥V11和電磁閥V9的管道與熱水箱連通；冷水箱通過設有泵P7、電磁閥V13的管道與管道L5連通并作為管道L5連接節點；

出戶的管道L2上設置有泵P3后作為管道L2連接節點，管道L2連接節點一路通過設置有電磁閥V10的管道與熱水箱連通，管道L2連接節點另一路通過設置有電磁閥V6的管道與冷水箱連通；

熱水箱內設有液位傳感器LS1和溫度傳感器TS1，冷水箱內設有液位傳感器LS2和溫度傳感器TS2；

太陽能真空管集熱單元包括太陽能真空管集熱器，太陽能真空管集熱器的下側進水端通過設有泵P5的管道與熱水箱底部連通，太陽能真空管集熱器的上側出水端通過設有電磁閥V8的管道與熱水箱頂部連通；太陽能真空管集熱單元至少包括兩組，多組太陽能真空管集熱器排成一排設置，多組太陽能真空管集熱單元的太陽能真空管集熱器的進水端和出水端分別通過管道對應并聯；

太陽能發電單元包括依次連接的太陽能電池板、充電控制器和蓄電池，蓄電池輸出端通過電磁開關K與設置在熱水箱的電加熱裝置的供電端電連接；太陽能發電單元至少包括兩組，多組太陽能發電單元的太陽能電池板排成一排設置，多組太陽能發電單元的太陽能電池板的輸出端通過電線并聯；

吸收式制冷單元包括吸收式制冷機，吸收式制冷機包括發生器D1、冷凝器D2、吸收器D3和蒸發器D4，發生器D1入口端通過設置有泵P1和電磁閥V2的管道與熱水箱連通，發生器D1出口端通過管道與熱水箱連通；泵P1和電磁閥V2之間的管道上連通有管道L3并作為管道L3連接節點；蒸發器D4入口端通過設置有泵P7和電磁閥V12的管道與冷水箱連通，蒸發器D4出口端通過管道與冷水箱連通；吸收式制冷單元至少包括兩組，多組吸收式制冷單元的發生器的進、出口端通過管道分別并聯，多組吸收式制冷單元的蒸發器的進、出口端通過管道分別并聯；

土壤源能量交換單元包括土壤源能量交換機、地埋熱交換單元，地埋熱交換單元包括多組地埋熱交換管A3，土壤源能量交換機包括冷凝器A1和蒸發器A2；冷凝器A1入口連接設有電磁閥A5的管道，然后分為兩路，第一路通過管道后作為土壤源能量交換單元的第一輸出節點W1與管道L2連接節點連通，第二路通過設有電磁閥A7的管道與蒸發器A2入口端連通；冷凝器A1入口連接設有電磁閥A4的管道，然后分為兩路，第一路通過管道作為土壤源能量交換單元的第二輸出節點W2與管道L3連接節點連通，第二路通過設有電磁閥A6的管道與蒸發器A2入口端連通；冷凝器A1出口端連接的管道分為兩路，第一路通過設有電磁閥A8的管道后作為土壤源能量交換單元的第三輸出節點W3與管道L4連接節點連通，第二路通過設有電磁閥A10的管道與地埋熱交換單元的入口端連通；蒸發器A2的入口端管道上連接有設置電磁閥A14的管道，管道的另一端與地埋熱交換單元的入口端連通；蒸發器A2的出口端連接管道分為兩路，第一路通過設有電磁閥A9的管道后與土壤源能量交換單元的第三輸出節點W3連通后，再與管道L4連接節點連通，第二路通過設有電磁閥A11的管道與地埋熱交換單元的入口端連通；地埋熱交換單元的入口端通過設有電磁閥A12的管道后作為土壤源能量交換單元的第四輸出節點W4與管道L2連接節點連通；地埋熱交換單元的入口端通過設有電磁閥A15的管道后作為土壤源能量交換單元的第五輸出節點W5與管道L5連接節點連通；地埋熱交換單元的出口端通過設置有電磁閥A13的管道后作為土壤源能量交換單元的第六輸出節點W6輸出，然后連接設有溫度傳感器TS3和泵P4的管道與位于電磁閥V11和電磁閥V9之間的管道連通；土壤源能量交換單元至少包括兩組，其他組的連接方式按照上述的土壤源能量交換單元的六個輸出節點的連接方式并聯連接；上述涉及的電磁閥均與控制器電連接；

還包括補水單元，補水單元包括雨水收集槽、集水箱、過濾裝置、反沖洗裝置；集水箱底部通過設置有電磁閥V7的管道與熱水箱頂部連通，集水箱底部通過設置有電磁閥V3的管道與冷水箱頂部連通；太陽能發電單元的太陽能電池板下沿處設有雨水收集槽，雨水收集槽底部通過過濾裝置與集水箱連通；過濾裝置包括豎向空心殼體，殼體上端與雨水收集槽出口連通，殼體下端與集水箱連通，殼體內設有濾芯，濾芯下方間隔距離設有電動封門F；沖洗裝置包括反沖洗泵P6，反沖洗泵P6的入口設置管道并伸入到集水箱底部設置，濾芯和電動封門之間的殼體上設有反沖洗入口并與反沖洗泵P6的出口連通，濾芯上方的殼體上設有反沖洗出口，反沖洗出口連接的管道上設有電磁閥V12，上述涉及的電磁閥均與控制器電連接；

控制方法：

以下每種模式的控制方法中，凡未提及的控制部件均為關閉狀態；

（1）供熱模式及控制方法

第一種供熱模式為單一供熱模式：太陽能真空管集熱單元工作供熱；電磁閥V8和泵P5開啟，與太陽能真空管集熱器、熱水箱形成熱交換回路；電磁閥V1、泵P2、電磁閥V10、泵P3開啟，與熱水箱一起形成供熱回路；

第二種供熱模式為單一供熱模式：太陽能發電單元工作供熱；

電磁開關K開啟接通，太陽能電池板、充電控制器、蓄電池、電加熱裝置形成回路對熱水箱進行加熱；電磁閥V1、泵P2、電磁閥V10、泵P3開啟，與熱水箱一起形成供熱回路；

第三種供熱模式為單一供熱模式：土壤源能量交換單元的土壤源能量交換機和地埋熱交換單元配合一起工作供熱；

泵P1、電磁閥A6、電磁閥A11、電磁閥A13、泵P4、電磁閥V9開啟，與地埋換熱管A3和蒸發器A2一起形成熱交換回路；電磁閥A8、泵P2、電磁閥A5、泵P3開啟，與冷凝器A1一起形成供熱回路；

第四種供熱模式為單一供熱模式：土壤源能量交換單元的地埋熱交換單元工作供熱；

與熱水箱進行熱交換的控制方法：泵P1、電磁閥A6、電磁閥A14、電磁閥A13、泵P4、電磁閥V9開啟，與地埋換熱管A3和熱水箱一起形成熱交換回路；電磁閥V1、泵P2、電磁閥V10、泵P3開啟，形成供熱回路；

或者，不與熱水箱進行熱交換而直接供熱的控制方法：泵P3、電磁閥A12、電磁閥A13、泵P4、電磁閥V11、泵P2開啟，與地埋換熱管A3一起直接形成供熱回路；

第五種供熱模式為混合供熱模式：上述第一、第二、第三種供熱模式任意兩兩組合工作供熱或全部工作供熱，或者，第一、第二、第四種供熱模式任意兩兩組合工作供熱或全部工作供熱；

根據選擇的組合，按照上述供熱模式的控制方法對應開啟控制；

（2）供冷模式及控制方法

第一種供冷模式為單一供冷模式：太陽能真空管集熱單元和吸收式制冷單元配合工作供冷；

V8和泵P5開啟，與太陽能真空管集熱器、熱水箱形成熱交換回路；泵P1、電磁閥V2、泵P7、電磁閥V12開啟，與熱水箱、吸收式制冷單元、冷水箱2一起形成吸收式制冷回路；泵P2、電磁閥V4、電磁閥V6、泵P3開啟，與冷水箱一起形成供冷回路；

第二種供冷模式為單一供冷模式：太陽能發電單元和吸收式制冷單元配合工作供冷；

電磁開關K開啟接通，太陽能電池板、充電控制器、蓄電池6、電加熱裝置10形成回路對熱水箱進行加熱；泵P1、電磁閥V2、泵P7、電磁閥V12開啟，與熱水箱、吸收式制冷單元、冷水箱一起形成吸收式制冷回路；泵P2、電磁閥V4、電磁閥V6、泵P3開啟，與冷水箱一起形成供冷回路；

第三種供冷模式為單一供冷模式：土壤源能量交換單元的土壤源能量交換機和地埋熱交換單元配合一起工作供冷；

泵P1、電磁閥A4、電磁閥A10、電磁閥A13、泵P4、電磁閥V9開啟，與冷凝器A1和熱水箱一起形成熱交換回路；泵P3、電磁閥A7、電磁閥A9、泵P2開啟，與蒸發器A2一起形成供冷回路；

第四種供冷模式為單一供冷模式：土壤源能量交換單元的地埋熱交換單元工作供冷；

與冷水箱進行熱交換的控制方法：泵P7、電磁閥V13、電磁閥A15、電磁閥A13、泵P4、電磁閥V5開啟，與地埋換熱管A3和冷水箱一起形成熱交換回路；電磁閥V4、泵P2、電磁閥V6、泵P3開啟，形成供冷回路；

或者，不與冷水箱進行熱交換而直接供熱的控制方法：泵P3、電磁閥A12、電磁閥A13、泵P4、電磁閥V11、泵P2開啟，與地埋換熱管A3一起直接形成供冷回路；

第五種供熱模式為混合供冷模式：上述第一、第二、第三種供冷模式任意兩兩組合工作供冷或全部工作供冷，或者，第一、第二、第四種供冷模式任意兩兩組合工作供冷或全部工作供冷；

根據選擇的組合，按照上述供冷模式的控制方法對應開啟控制；

（3）補水控制方法

當熱水箱1的液位傳感器LS1和冷水箱的液位傳感器LS2檢測到液位下降需要補水時，對應開啟電磁閥V7、電磁閥V3進行補水；

（4）濾芯反沖洗控制方法

沖洗裝置為定時沖洗裝置，沖洗裝置按照定時設定，并且當熱水箱的液位傳感器LS1和冷水箱的液位傳感器LS2檢測到液位均無需補水時，開啟電動封門F、泵P6、電磁閥V12，對濾芯進行預設時間的反沖洗操作。