一种地热能的室内温控系统的制作方法

1.本发明属于室温调节技术领域，具体涉及一种地热能的室内温控系统。


背景技术：

2.当今世界，能源与环境问题是全球关注的两个焦点问题，中国能源消耗具有总量大，能源利用率低的特点。在各种能耗中，建筑能耗不断增加占据我国总能耗的近1/3。因此，在建筑领域大力发展节能减排技术、寻求清洁和可再生能源，被认为解决能源与环境问题的重要出路之一。而地热作为一种清洁、可再生能源，受到越来越多的关注。
3.如申请号为cn202011619894.4的现有技术通过将地埋管换热器、热泵机组和室内地暖结合，通过埋于地下的地埋管换热器获取地热能并将地热能通过热泵机组传递至室内地暖用于室内温度的调节，减轻了建筑制热或制冷的能量消耗；但是在室内温度过于炎热或寒冷时仅通过地热能难以满足室内温度换热调节的需求，并且长期利用地热能进行换热调节也会一定程度破坏该地区的地热能存储平衡。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种地热能的室内温控系统，通过太阳能、风能和地热能的结合对室内温度进行调节控制，保证室内温度调节需求的同时避免地热能的过度利用。
5.本发明所采用的技术方案是，一种地热能的室内温控系统，包括房屋，所述房屋内侧顶部设置有太阳能回风口和地热能回风口，所述太阳能回风口通过管道连通固定在房屋顶部的太阳能集热器，所述地热能回风口通过管道连通有换热器，所述换热器的出口通过管道连通有地埋管，所述地埋管和太阳能集热器分别通过管道连通有向室内送风的室内机，所述室内机设置于房屋内侧底部；
6.所述换热器通过管道连接四通阀的v1端，所述四通阀的v2端通过管道连接压缩机，所述压缩机还通过管道与四通阀的v4端连接，所述四通阀的v3端通过管道与风光换热装置连通，所述风光换热装置通过管道连通地热换热系统，所述地热换热系统通过管道与换热器连通。
7.进一步的，所述太阳能集热器包括外壳，所述外壳顶部设置有玻璃盖板，所述玻璃盖板上开有排气口，所述外壳内侧固接有光伏板，所述玻璃盖板与光伏板之间形成空腔，空腔被相邻且高低交错排列的气流隔板划分为连续的空气通道，所述空气通道两端分别开有进气端口和回气端口，所述进气端口通过管道连通太阳能回风口，所述回气端口通过管道连通室内机，所述回气端口与室内机连通管道上设置有太阳能进风阀；
8.所述光伏板和外壳之间形成介质层，所述介质层被相邻且高低交错排列的介质隔板划分为连续的介质通道，所述外壳一侧对应介质层位置分别开有介质进口和介质出口，所述介质进口和介质出口位于介质通道两端。
9.进一步的，所述光伏板通过线路连接有蓄电池，所述光伏板和蓄电池连接线路上设置有变压器，所述蓄电池设置于房屋内部。
10.进一步的，所述太阳能回风口位置设置有引风机a，所述地热能回风口位置设置有引风机b，所述引风机a和引风机b固定于管道内壁。
11.进一步的，所述室内机相对侧分别开有回风口和送风口，所述室内机内部沿气体流动方向依次设置有过滤器和送风机，所述过滤器和送风机与室内机内壁固接，所述室内机对应回风口位置通过管道与太阳能集热器和地埋管连通。
12.进一步的，所述地埋管呈s状分布于浅层土壤内，所述地埋管两端口位于地面以上，所述地埋管与室内机连通管道上设置有地热能进风阀。
13.进一步的，所述风光换热装置包括壳体，所述壳体内部均匀分布有若干根引流管，所述引流管轴向与壳体底部平行，所述引流管两端分别通过管道连通地热换热系统和四通阀；
14.所述所述壳体内侧底部固定有水箱，所述水箱内设置有循环泵b，所述循环泵b通过管道连接有若干个喷头，若干个所述喷头设置于引流管上方；所述壳体侧壁开有进风口，所述进风口位于水箱和引流管之间，所述壳体顶部还开有出风口，所述壳体对应出风口位置固接有排风机，所述出风口内还设置有滤板，滤板与所述壳体固接。
15.进一步的，所述引流管外侧套接有加热管，引流管和加热管之间形成容纳介质流通的夹层，所述加热管两端与壳体内壁固接，所述加热管侧壁靠近一端位置连接有输送管道，靠近另一端位置连接有回流管道，所述输送管道和回流管道分别连接至介质出口和介质进口位置，所述回流管道上设置有介质循环泵，所述输送管道上设置有截止阀。
16.进一步的，所述地热换热系统包括设置于土壤中深层位置的地埋换热管，所述地埋换热管的出口端通过管道连通有地热换热板，所述地热换热板与风光换热装置和换热器通过管道连通，所述地埋换热管的出口端与地热换热板的连通管道上设置有地热截止阀，所述地热换热板还通过管道与地埋换热管的进口端连接，所述地热换热板与地埋换热管的连通管道上设置有地热循环泵。
17.进一步的，所述地热换热板与换热器连通管道上依次设置有膨胀阀和循环泵a。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是，采用地热能换热的同时，还充分利用了太阳能和风能参与对室内的温度进行调控，太阳能集热器可以直接对室内的气体进行加热，也可利用吸收太阳能的介质传递至风光换热装置位置对换热器内流通的冷凝剂进行加热，确保冬季室内的补热需求，夏季通过间接蒸发冷却和地热能双重保障室内的供冷需求，当系统换热负荷较小时，可以关闭地热换热系统，仅通过太阳能和风能来满足室内的基本换热需求；保证室内温度调节需求的同时避免地热能的过度使用。
附图说明
19.图1是本发明一种地热能的室内温控系统的结构示意图；
20.图2是本发明一种地热能的室内温控系统中太阳能集热器的剖视图；
21.图3是太阳能集热器中空气通道的结构示意图；
22.图4是太阳能集热器中介质层的结构示意图；
23.图5是本发明一种地热能的室内温控系统中地埋管的结构示意图；
24.图6是本发明一种地热能的室内温控系统中风光换热装置的结构示意图。
25.图中，1.房屋，2.太阳能回风口，3.地热能回风口，4.引风机a，5.引风机b，6.地埋
管，7.室内机，8.回风口，9.送风机，10.过滤器，11.送风口，12.太阳能集热器，13.玻璃盖板，14.光伏板，15.排气口，16.进气端口，17.回气端口,18.空气通道，19.介质层，20.外壳，21.气流隔板，22.介质隔板，23.蓄电池，24.介质进口，25.介质出口，26.介质通道，27.回流管道，28.输送管道，29.太阳能进风阀，30.地热能进风阀，31.换热器，32.四通阀，33.压缩机，34.循环泵a，35.膨胀阀，36.风光换热装置，37.壳体，38.水箱，39.循环泵b，40.喷头，41.进风口，42.出风口，43.滤板，44.排风机，45.引流管，46.加热管，47.介质循环泵，48.截止阀，49.地热换热板，50.地埋换热管，51.地热循环泵，52.地热截止阀。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明一种地热能的室内温控系统的结构如图1所示，包括房屋1，房屋1内侧顶部设置有太阳能回风口2和地热能回风口3，太阳能回风口2通过管道连通固定在房屋1顶部的太阳能集热器12，地热能回风口3通过管道连通有换热器31，太阳能回风口2位置设置有引风机a4，地热能回风口3位置设置有引风机b5，引风机a4和引风机b5固定于管道内壁，引风机a4和引风机b5用于将房屋1内部的气体送入太阳能集热器12或者换热器31内。
28.换热器31的出口通过管道连通有地埋管6，地埋管6优选埋设于房屋1下方浅层土壤中，若是已经建设好的房屋1，则将地埋管6埋设在房屋1一侧浅层土壤内。房屋1内侧底部位置设置有室内机7，室内机7相对侧分别开有回风口8和送风口11，室内机7内部沿气体流动方向依次设置有过滤器10和送风机9，过滤器10和送风机9与室内机7内壁固接，室内机7对应回风口8位置通过管道与太阳能集热器12和地埋管6连通。室内机7与地埋管6连通管道上设置有地热能进风阀30，室内机7与太阳能集热器12连通管道上设置有太阳能进风阀29；优选的采用三通接头进行转接，三通接头分别通过管道与回风口8、太阳能集热器12和地埋管6连接。
29.换热器31优选的设置在房屋1外侧，换热器31内部连接地埋管6和地热能回风口3的管道呈螺旋状或其它延长混合气体通过时间的结构，充分保证混合气体的换热效率。换热器31还通过管道连接四通阀32的v1端，四通阀32的v2端通过管道连接压缩机33，压缩机33还通过管道与四通阀32的v4端连接，四通阀32的v3端通过管道与风光换热装置36连通，风光换热装置36通过管道连通地热换热系统。
30.地热换热系统包括设置于土壤中深层位置的地埋换热管50，可以更加充分利用地热能，地埋换热管50的出口端通过管道连通至地热换热板49，且地埋换热管50的出口端与地热换热板49的连通管道上设置有地热截止阀52，地热换热板49还通过管道与地埋换热管50的进口端连接，地热换热板49与地埋换热管50的连通管道上设置有地热循环泵51；地热换热板49通过管道与风光换热装置36和换热器31连通，地热换热板49与换热器31连通管道上依次设置有膨胀阀35和循环泵a34。
31.如图2-4所示，太阳能集热器12包括外壳20，外壳20采用保温隔热材质，外壳20顶部设置有玻璃盖板13，玻璃盖板13上开有排气口15，优选的，排气口15位于玻璃盖板13上部
中间位置，外壳20内侧固接有光伏板14，玻璃盖板13与光伏板14之间形成空腔，空腔被相邻且高低交错排列的气流隔板22划分为连续的空气通道18，空气通道18两端分别开有进气端口16和回气端口17，进气端口16通过管道连通太阳能回风口2，回气端口17通过管道连接室内机7的回风口8位置。
32.光伏板14和外壳20之间形成介质层19，介质层19被相邻且高低交错排列的介质隔板22划分为连续的介质通道26，外壳20一侧对应介质层19位置分别开有介质进口24和介质出口25，介质进口24和介质出口25位于介质通道26两端。
33.光伏板14通过线路连接有蓄电池23，光伏板14和蓄电池23连接线路上设置有变压器，为了防止蓄电池23暴晒，将蓄电池23设置于房屋1内部，系统内所需用电设备均通过线路连接蓄电池23，优先使用蓄电池23内存储电量。
34.如图5所示，地埋管6呈s状分布于浅层土壤内，地埋管6两端口位于地面以上。
35.如图6所示，风光换热装置36包括壳体37，壳体37内部均匀分布有若干根引流管45，引流管45轴向与壳体37底部平行，引流管45两端分别通过管道连通地热换热板49和四通阀32的v3端口；
36.壳体37内侧底部固定有水箱38，水箱38内设置有循环泵b39，循环泵b39通过管道连接有若干个喷头40，若干个喷头40设置于引流管45上方；壳体37侧壁开有进风口41，进风口41位于水箱38和引流管45之间，壳体37顶部还开有出风口42，壳体37对应出风口42位置固接有排风机44，出风口42内还设置有滤板43，滤板43与壳体37固接；排风机44将室外风从进风口41位置吸入壳体37内部，气体带走附着于加热管46表面的水层的热量，即带走引流管45内部冷凝剂的热量，实现对冷凝剂的降温效果，然后气体再经过出风口42送出壳体37外部。
37.引流管45外侧套接有加热管46，引流管45和加热管46之间形成容纳介质流通的夹层，加热管46两端与壳体37内壁固接，加热管46侧壁靠近一端位置连接有输送管道28，靠近另一端位置连接有回流管道27，输送管道28和回流管道27分别连接至介质出口25和介质进口24位置，回流管道27上设置有介质循环泵47，输送管道28上设置有截止阀48。
38.本发明的工作模式分为制冷和制热，制冷的工作流程如下：
39.当处于夏天或者环境温度较高时，系统开启制冷模式，引风机b5、送风机9以及地热能进风阀30开启，室内的气体在引风机b5的作用下进入换热器31内，此时四通阀32的v3和v4端口连通，v2和v1的端口连通，压缩机33输出的高温高压冷凝剂进入风光换热装置36，风光换热装置36此时不工作，高温高压冷凝剂进入地热换热板49与地热换热系统获取的地热能进行换热成为低温高压状态，再经过膨胀阀35转换为低温低压状态进入换热器31内部与管道内的混合气体换热，带走混合气体内的温度循环回到压缩机33，此时降温的混合气体进入地埋管6内，与浅层地热能进一步换热降温，最终由送风机9送入房屋1内部。
40.当系统冷负荷较大时，仅通过地热能进行混合气体换热已经无法满足室内的换热需求，开启循环泵b39和排风机44，水箱38内的水被均匀喷洒在加热管46表面，此时加热管46内不流通高温介质，仅引流管45内流动高温高压的冷凝剂，排风机44将室外空气从进风口41吸进壳体37内，空气流通使附着于加热管46表面的水珠蒸发吸热，从而间接降低引流管45内部的冷凝剂温度，初次降温的冷凝剂进入地热换热板49再次进行换热降温，两次降温的冷凝剂送入换热器31使管道内的混合气体温度大幅降低，然后流经地埋管6送入室内；
为了使房屋1内部高温气体快速排出，开启引风机a4，房屋1上层的热气通过太阳能回风口2进入空气通道18，再由排气口15排出室外。
41.当系统冷负荷低或者环境温度较低时，关闭压缩机33和引风机a4，仅通过引风机b5将房屋1内气体送入地埋管6内，混合气体与浅层地热能进行换热降温后送入室内。
42.当处于冬天或者环境温度较低时，系统开启制热模式，引风机a4、引风机b5、太阳能进风阀29和地热能进风阀30开启，压缩机33和排气口15关闭，房屋1内的气体分别进入地埋管6和空气通道18换热后回到室内。
43.当系统热负荷较大时，开启压缩机33，此时四通阀32的v4和v1端口连通，v3和v2端口连通，压缩机33输出的高温高压冷凝剂直接进入换热器31内与混合气体换热变为低温高压状态，经由膨胀阀35转换为低温低压状态后进入地热换热板49吸去地热能热量变为高温低压状态；开启介质循环泵47，位于介质层19内吸收太阳能的高温介质通过输送管道28进入加热管46内部对引流管45内的冷凝剂进行二次换热升温，二次换热的冷凝剂回到压缩机33内形成循环，降低了系统的热负荷，满足了室内的换热需求。
44.前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种地热能的室内温控系统，包括房屋(1)，其特征在于，所述房屋(1)内侧顶部设置有太阳能回风口(2)和地热能回风口(3)，所述太阳能回风口(2)通过管道连通固定在房屋(1)顶部的太阳能集热器(12)，所述地热能回风口(3)通过管道连通有换热器(31)，所述换热器(31)的出口通过管道连通有地埋管(6)，所述地埋管(6)和太阳能集热器(12)分别通过管道连通有向室内送风的室内机(7)，所述室内机(7)设置于房屋(1)内侧底部；所述换热器(31)通过管道连接四通阀(32)的v1端，所述四通阀(32)的v2端通过管道连接压缩机(33)，所述压缩机(33)还通过管道与四通阀(32)的v4端连接，所述四通阀(32)的v3端通过管道与风光换热装置(36)连通，所述风光换热装置(36)通过管道连通地热换热系统，所述地热换热系统通过管道与换热器(31)连通。2.根据权利要求1所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述太阳能集热器(12)包括外壳(20)，所述外壳(20)顶部设置有玻璃盖板(13)，所述玻璃盖板(13)上开有排气口(15)，所述外壳(20)内侧固接有光伏板(14)，所述玻璃盖板(13)与光伏板(14)之间形成空腔，空腔被相邻且高低交错排列的气流隔板(22)划分为连续的空气通道(18)，所述空气通道(18)两端分别开有进气端口(16)和回气端口(17)，所述进气端口(16)通过管道连通太阳能回风口(2)，所述回气端口(17)通过管道连通室内机(7)，所述回气端口(17)与室内机(7)连通管道上设置有太阳能进风阀(29)；所述光伏板(14)和外壳(20)之间形成介质层(19)，所述介质层(19)被相邻且高低交错排列的介质隔板(22)划分为连续的介质通道(26)，所述外壳(20)一侧对应介质层(19)位置分别开有介质进口(24)和介质出口(25)，所述介质进口(24)和介质出口(25)位于介质通道(26)两端。3.根据权利要求2所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述光伏板(14)通过线路连接有蓄电池(23)，所述光伏板(14)和蓄电池(23)连接线路上设置有变压器，所述蓄电池(23)设置于房屋(1)内部。4.根据权利要求3所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述太阳能回风口(2)位置设置有引风机a(4)，所述地热能回风口(3)位置设置有引风机b(5)，所述引风机a(4)和引风机b(5)固定于管道内壁。5.根据权利要求2所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述室内机(7)相对侧分别开有回风口(8)和送风口(11)，所述室内机(7)内部沿气体流动方向依次设置有过滤器(10)和送风机(9)，所述过滤器(10)和送风机(9)与室内机(7)内壁固接，所述室内机(7)对应回风口(8)位置通过管道与太阳能集热器(12)和地埋管(6)连通。6.根据权利要求5所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述地埋管(6)呈s状分布于浅层土壤内，所述地埋管(6)两端口位于地面以上，所述地埋管(6)与室内机(7)连通管道上设置有地热能进风阀(30)。7.根据权利要求1～6任一所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述风光换热装置(36)包括壳体(37)，所述壳体(37)内部均匀分布有若干根引流管(45)，所述引流管(45)轴向与壳体(37)底部平行，所述引流管(45)两端分别通过管道连通地热换热系统和四通阀(32)；所述所述壳体(37)内侧底部固定有水箱(38)，所述水箱(38)内设置有循环泵b(39)，所述循环泵b(39)通过管道连接有若干个喷头(40)，若干个所述喷头(40)设置于引流管(45)
上方；所述壳体(37)侧壁开有进风口(41)，所述进风口(41)位于水箱(38)和引流管(45)之间，所述壳体(37)顶部还开有出风口(42)，所述壳体(37)对应出风口(42)位置固接有排风机(44)，所述出风口(42)内还设置有滤板(43)，滤板(43)与所述壳体(37)固接。8.根据权利要求7所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述引流管(45)外侧套接有加热管(46)，引流管(45)和加热管(46)之间形成容纳介质流通的夹层，所述加热管(46)两端与壳体(37)内壁固接，所述加热管(46)侧壁靠近一端位置连接有输送管道(28)，靠近另一端位置连接有回流管道(27)，所述输送管道(28)和回流管道(27)分别连接至介质出口(25)和介质进口(24)位置，所述回流管道(27)上设置有介质循环泵(47)，所述输送管道(28)上设置有截止阀(48)。9.根据权利要求7所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述地热换热系统包括设置于土壤中深层位置的地埋换热管(50)，所述地埋换热管(50)的出口端通过管道连通有地热换热板(49)，所述地热换热板(49)与风光换热装置(36)和换热器(31)通过管道连通，所述地埋换热管(50)的出口端与地热换热板(49)的连通管道上设置有地热截止阀(52)，所述地热换热板(49)还通过管道与地埋换热管(50)的进口端连接，所述地热换热板(49)与地埋换热管(50)的连通管道上设置有地热循环泵(51)。10.根据权利要求9所述的一种地热能的室内温控系统，其特征在于，所述地热换热板(49)与换热器(31)连通管道上依次设置有膨胀阀(35)和循环泵a(34)。

技术总结
本发明公开的一种地热能的室内温控系统，包括房屋，房屋内侧顶部设置有太阳能回风口和地热能回风口，太阳能回风口通过管道连通固定在房屋顶部的太阳能集热器，地热能回风口通过管道连通有换热器，换热器的出口通过管道连通有地埋管，地埋管和太阳能集热器分别通过管道连通有向室内送风的室内机，室内机设置于房屋内侧底部；换热器通过管道连接四通阀，压缩机的进出口也通过管道与四通阀连接，四通阀还通过管道与风光换热装置连通，风光换热装置通过管道连通地热换热系统，地热换热系统通过管道与换热器连通。本发明通过太阳能、风能和地热能的结合对室内温度进行调节控制，保证室内温度调节需求的同时避免地热能的过度利用。度调节需求的同时避免地热能的过度利用。度调节需求的同时避免地热能的过度利用。


技术研发人员：刘斌 王江峰 李红岩
受保护的技术使用者：中石化绿源地热能（陕西）开发有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/1