專利名稱：一種多能源轉換控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多能源轉換控制系統(tǒng)，具體說，是涉及一種實現(xiàn)太陽能、地熱能、燃氣能三種能源之間智能轉換的多能源轉換控制系統(tǒng)，屬于新能源技術領域。
背景技術：
太陽能是一種取之不盡、用之不竭的綠色能源，但是太陽能有兩個嚴重不足:一是能流密度低；二是其強度受各種因素的影響不能維持常量，這兩大缺點大大限制了太陽能的有效利用。地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源的高效節(jié)能環(huán)保型能源利用技術。通過輸入少量的高品位電能，即可實現(xiàn)能量從低溫熱源向高溫熱源的轉移。地源熱泵技術是可再生能源應用的主要方向之一，具有良好的節(jié)能與環(huán)保效益，近年來在國內得到了日益廣泛的應用。但是地源熱泵長期運行將會使土壤溫度場得不到有效恢復，蒸發(fā)溫度及冷凝溫度波動較大，熱泵機組運行效率較低。燃氣爐能夠非常迅速、方便地為人們提供熱量，并可用熱水提供采暖和制冷；但如果單獨采用燃氣爐生產熱水，將消耗大量的常規(guī)能源。綜上所述可見，如果將太陽能與地源熱泵及燃氣爐構建在一起，“取長補短，合理補給”，將具有顯著的環(huán)保節(jié)能效果和 經濟價值，但至今未見相關技術報道。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的上述問題和需求，本發(fā)明的目的是提供一種多能源轉換控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)太陽能、地熱能、燃氣能三者之間的耦合利用，且可根據不同環(huán)境溫度進行智能轉換，達到最佳的環(huán)保節(jié)能效果。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種多能源轉換控制系統(tǒng)，包括環(huán)境溫度傳感器、控制器和太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)，所述的太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)包括一個三通電磁閥，所述的環(huán)境溫度傳感器和三通電磁閥均與控制器電連接。作為一種優(yōu)選方案，所述的控制器包括數據處理模塊、數據分析模塊、數據推理模塊和數據輸出模塊，所述的數據處理模塊的輸入端與環(huán)境溫度傳感器的輸出端相連接，所述的數據處理模塊的輸出端與數據分析模塊的輸入端相連接，所述的數據分析模塊的輸出端與數據推理模塊的輸入端相連接，所述的數據推理模塊的輸出端與數據輸出模塊的輸入端相連接，所述的數據輸出模塊的輸出端與三通電磁閥的輸入端相連接。作為一種優(yōu)選方案，所述的太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)包括真空熱管集熱器、集熱系統(tǒng)循環(huán)泵、蓄熱水箱、太陽能熱水循環(huán)泵、熱泵主機、室外地埋管、室外地埋管循環(huán)泵、燃氣壁掛爐、室內末端循環(huán)泵、采暖盤管和三通電磁閥，所述真空熱管集熱器與蓄熱水箱相連接，所述蓄熱水箱通過太陽能熱水循環(huán)泵分別與采暖盤管、熱泵主機、室外地埋管和燃氣壁掛爐相連接；所述熱泵主機的一路通過三通電磁閥與燃氣壁掛爐相連接，另一路通過蓄熱水箱和集熱系統(tǒng)循環(huán)泵與真空熱管集熱器相連接；所述室外地埋管的輸入端與熱泵主機相連接，所述室外地埋管的輸出端通過室外地埋管循環(huán)泵和三通電磁閥與燃氣壁掛爐相連接；所述采暖盤管的一路通過熱泵主機分別與室外地埋管和燃氣壁掛爐相連接，另一路通過室內末端循環(huán)泵、蓄熱水箱和集熱系統(tǒng)循環(huán)泵與真空熱管集熱器相連接；所述三通電磁閥的三路端口分別與熱泵主機、室外地埋管循環(huán)泵和燃氣壁掛爐相連接。作為進一步優(yōu)選方案，在蓄熱水箱與集熱系統(tǒng)循環(huán)泵的連接管路上設有膨脹定壓罐。作為進一步優(yōu)選方案，在太陽能熱水循環(huán)泵與室外地埋管的連接管道上設有分水器。作為進一步優(yōu)選方案，在室外地埋管與室外地埋管循環(huán)泵之間設有集水器。作為進一步優(yōu)選方案，在采暖盤管與熱泵主機的連接管路上設有分水器。作為進一步優(yōu)選方案，在采暖盤管與室內末端循環(huán)泵的連接管路上設有集水器。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的多能源轉換控制系統(tǒng)，通過將太陽能與地源熱泵及燃氣爐構建在一起，實 現(xiàn)了太陽能、地熱能、燃氣能三者之間的耦合利用，不僅具有各自特有經濟、環(huán)保的特性，而且可取長補短、合理補給；另外，本發(fā)明還可根據環(huán)境溫度進行智能轉換控制，可實現(xiàn)真正意義上的環(huán)保節(jié)能效果，具有極強的實用價值和廣闊的應用前景。


圖1是本發(fā)明提供的一種多能源轉換控制系統(tǒng)的結構示意圖；圖2是本發(fā)明提供的一種太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)的結構示意圖。圖中:1、真空熱管集熱器；2、集熱系統(tǒng)循環(huán)泵；3、蓄熱水箱；4、太陽能熱水循環(huán)泵；5、熱泵主機；6、室外地埋管；7、室外地埋管循環(huán)泵；8、燃氣壁掛爐；9、室內末端循環(huán)泵；
10、采暖盤管；11、三通電磁閥；12、膨脹定壓罐；13、分水器；14、集水器。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步詳細闡述:如圖1所示:本發(fā)明提供的一種多能源轉換控制系統(tǒng)，包括環(huán)境溫度傳感器、控制器和太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)，所述的太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)包括一個三通電磁閥，所述的環(huán)境溫度傳感器和三通電磁閥均與控制器電連接；所述的控制器包括數據處理模塊、數據分析模塊、數據推理模塊和數據輸出模塊，所述的數據處理模塊的輸入端與環(huán)境溫度傳感器的輸出端相連接，所述的數據處理模塊的輸出端與數據分析模塊的輸入端相連接，所述的數據分析模塊的輸出端與數據推理模塊的輸入端相連接，所述的數據推理模塊的輸出端與數據輸出模塊的輸入端相連接，所述的數據輸出模塊的輸出端與三通電磁閥的輸入端相連接。如圖2所示:本發(fā)明所述的太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)包括真空熱管集熱器1、集熱系統(tǒng)循環(huán)泵2、蓄熱水箱3、太陽能熱水循環(huán)泵4、熱泵主機5、室外地埋管6、室外地埋管循環(huán)泵7、燃氣壁掛爐8、室內末端循環(huán)泵9、采暖盤管10和三通電磁閥11，所述真空熱管集熱器I與蓄熱水箱3相連接，所述蓄熱水箱3通過太陽能熱水循環(huán)泵4分別與采暖盤管10、熱泵主機5、室外地埋管6和燃氣壁掛爐8相連接；所述熱泵主機5的一路通過三通電磁閥11與燃氣壁掛爐8相連接，另一路通過蓄熱水箱3和集熱系統(tǒng)循環(huán)泵2與真空熱管集熱器I相連接；所述室外地埋管6的輸入端與熱泵主機5相連接，所述室外地埋管6的輸出端通過室外地埋管循環(huán)泵7和三通電磁閥11與燃氣壁掛爐8相連接；所述采暖盤管10的一路通過熱泵主機5分別與室外地埋管6和燃氣壁掛爐8相連接，另一路通過室內末端循環(huán)泵9、蓄熱水箱3和集熱系統(tǒng)循環(huán)泵2與真空熱管集熱器I相連接；所述三通電磁閥11的三路端口分別與熱泵主機5、室外地埋管循環(huán)泵7和燃氣壁掛爐8相連接；在蓄熱水箱3與集熱系統(tǒng)循環(huán)泵2的連接管路上設有膨脹定壓罐12 ;在太陽能熱水循環(huán)泵4與室外地埋管6的連接管道上設有分水器13 ;在室外地埋管6與室外地埋管循環(huán)泵7之間設有集水器14 ;在采暖盤管10與熱泵主機5的連接管路上設有分水器13 ;在采暖盤管10與室內末端循環(huán)泵9的連接管路上設有集水器14。本發(fā)明的工作原理如下:在天氣晴朗的初冬和末冬的夜晚，房間熱負荷較小，太陽能集熱效果良好，經過一天的集熱后，蓄熱水箱溫度T>45°C，水箱里的熱水可直接用來給房間供暖；通過混水閥，還可使水箱出水溫度恒定在45°C，保證供水溫度的穩(wěn)定。當水箱溫度(15±2) V <T< (45±2) °〇時(±2°C是死區(qū)溫度，可使能源轉換得到緩沖)，太陽能與地熱能聯(lián)合供熱，此時水溫中等，不能直接用來給末端進行供熱，考慮到其與系統(tǒng)末端的回水溫度接近，太陽能出水至熱泵冷凝器入口，進一步提升溫度后再送到末端進行供暖，此時水箱還充當一個緩沖水箱的作用，可減小系統(tǒng)管路內的水溫波動，提升末端供暖的舒適性。在采暖季的陰雨天或晚上，太陽能集熱系統(tǒng)不起作用，當水箱溫度5°C <T<15°C時，三通電磁閥左右相通，應用地源熱泵系統(tǒng)進行供暖，此時，不需要啟動燃氣爐加熱系統(tǒng)。在該模式下，蒸發(fā)器進行熱交換，土壤作為熱泵低溫熱源。在寒冷冬季，當水箱溫度IX (5±2) 1:時，燃氣爐與三通電磁閥相通，燃氣爐水泵啟動，燃燒器點燃，將水加熱后再通過熱泵向末端供暖。同時蓄熱水箱與燃氣爐連接，必要時可直接加熱水箱的水，并將加熱后的水送回蓄熱水箱，一旦蓄熱水箱中的熱水溫度達到了要求，控制器將會控制三通電磁閥轉向熱水供應。由此可見，在冬季，考慮到較大的熱負荷，聯(lián)合使用太陽能和土壤熱作為熱泵的低位熱源，如果過冷則可以以燃氣作為補充，夏季，因冷負荷不大而只使用土壤冷源來進行空調，太陽能系統(tǒng)則主要用于提供生活用熱水。過渡季節(jié)，可以利用地下埋管將太陽能引入地下蓄熱，為冬季供熱儲備能量。由于每個季節(jié)的每天氣溫和室外環(huán)境不盡相同，如果只是籠統(tǒng)地根據水箱溫度來選擇啟用不同能源，會造成一定的浪費或供應的不足；其次，越來越嚴格的工況要求進行更人性化的溫度設置。因此，本發(fā)明通過設置環(huán)境溫度傳感器和控制器，使所述的環(huán)境溫度傳感器和三通電磁閥均與控制器電連接，通過控制器對獲取的環(huán)境溫度數據進行處理、分析和推理后，輸出三通電磁閥的導向信號，進行智能切換。其中的數據分析模塊是根據流體力學和熱交換理論公式及運行機理進行相關數據分析；其中的數據推理模塊是采用精確推理方法，選用事實驅動方式，進行控制策略的推理。
由于太陽能的加入，可實現(xiàn)地源熱泵的間歇運行，使土壤溫度可以在一定程度上得到恢復，提高熱泵運行效率；土壤熱源的加入，可使太陽能熱泵系統(tǒng)在陰雨天及夜間太陽輻照量低的環(huán)境下仍能夠在適宜熱源溫度下運行；燃氣能的加入，可不受天氣及環(huán)境的影響，適時開啟，補充前二者的不足。綜上所述可見:本發(fā)明提供的多能源轉換控制系統(tǒng)，通過將太陽能與地源熱泵及燃氣爐構建在一起，實現(xiàn)了太陽能、地熱能、燃氣能三者之間的耦合利用，不僅具有各自特有經濟、環(huán)保的特性，而且取長補短、合理補給；另外，本發(fā)明還可根據環(huán)境溫度進行智能轉換控制，可實現(xiàn)真正意義上的環(huán)保節(jié)能效果，具有極強的實用價值和廣闊的應用前景。最后有必要在此指出的是，上述說明只用于對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本發(fā)明的上述內容作出的一些非本質的改進 和調整均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種多能源轉換控制系統(tǒng)，其特征在于:包括環(huán)境溫度傳感器、控制器和太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)，所述的太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)包括一個三通電磁閥，所述的環(huán)境溫度傳感器和三通電磁閥均與控制器電連接。
2.如權利要求1所述的多能源轉換控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制器包括數據處理模塊、數據分析模塊、數據推理模塊和數據輸出模塊，所述的數據處理模塊的輸入端與環(huán)境溫度傳感器的輸出端相連接，所述的數據處理模塊的輸出端與數據分析模塊的輸入端相連接，所述的數據分析模塊的輸出端與數據推理模塊的輸入端相連接，所述的數據推理模塊的輸出端與數據輸出模塊的輸入端相連接，所述的數據輸出模塊的輸出端與三通電磁閥的輸入端相連接。
3.如權利要求1所述的多能源轉換控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能一地熱能一燃氣能耦合系統(tǒng)包括真空熱管集熱器、集熱系統(tǒng)循環(huán)泵、蓄熱水箱、太陽能熱水循環(huán)泵、熱泵主機、室外地埋管、室外地埋管循環(huán)泵、燃氣壁掛爐、室內末端循環(huán)泵、采暖盤管和三通電磁閥，所述真空熱管集熱器與蓄熱水箱相連接，所述蓄熱水箱通過太陽能熱水循環(huán)泵分別與采暖盤管、熱泵主機、室外地埋管和燃氣壁掛爐相連接；所述熱泵主機的一路通過三通電磁閥與燃氣壁掛爐相連接，另一路通過蓄熱水箱和集熱系統(tǒng)循環(huán)泵與真空熱管集熱器相連接；所述室外地埋管的輸入端與熱泵主機相連接，所述室外地埋管的輸出端通過室外地埋管循環(huán)泵和三通電磁閥與燃氣壁掛爐相連接；所述采暖盤管的一路通過熱泵主機分別與室外地埋管和燃氣壁掛爐相連接，另一路通過室內末端循環(huán)泵、蓄熱水箱和集熱系統(tǒng)循環(huán)泵與真空熱管集熱器相連接；所述三通電磁閥的三路端口分別與熱泵主機、室外地埋管循環(huán)泵和燃氣壁掛爐相連接。
4.如權利要求3所述的多能源轉換控制系統(tǒng)，其特征在于:在蓄熱水箱與集熱系統(tǒng)循環(huán)泵的連接管路上設有膨脹定壓罐。
5.如權利要求3所述的多能源轉換控制系統(tǒng)，其特征在于:在太陽能熱水循環(huán)泵與室外地埋管的連接管道上設有分水器。
6.如權利要求3所述的多能源轉換控制系統(tǒng)，其特征在于:在室外地埋管與室外地埋管循環(huán)泵之間設有集水器。
7.如權利要求3所述的多能源轉換控制系統(tǒng)，其特征在于:在采暖盤管與熱泵主機的連接管路上設有分水器。
8.如權利要求3所述的多能源轉換控制系統(tǒng)， 其特征在于:在采暖盤管與室內末端循環(huán)泵的連接管路上設有集水器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多能源轉換控制系統(tǒng)，其包括環(huán)境溫度傳感器、控制器和太陽能—地熱能—燃氣能耦合系統(tǒng)，所述的太陽能—地熱能—燃氣能耦合系統(tǒng)包括一個三通電磁閥，所述的環(huán)境溫度傳感器和三通電磁閥均與控制器電連接。本發(fā)明通過將太陽能與地源熱泵及燃氣爐構建在一起，實現(xiàn)了太陽能、地熱能、燃氣能三者之間的耦合利用，不僅具有各自特有經濟、環(huán)保的特性，而且可取長補短、合理補給；另外，本發(fā)明還可根據環(huán)境溫度進行智能轉換控制，可實現(xiàn)真正意義上的環(huán)保節(jié)能效果，具有極強的實用價值和廣闊的應用前景。
文檔編號F24D3/18GK103216870SQ20131016311
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權日2013年5月6日
發(fā)明者程武山, 韓堅潔, 夏鵬, 胡小飛, 陸文婷 申請人:上海工程技術大學