一种浅层地热利用智能化控制系统的制作方法

1.本发明属于浅层地热利用技术领域，更具体地说，尤其涉及一种浅层地热利用智能化控制系统。


背景技术：

2.浅层地热能又名浅层地温能，是指地表以下一定深度范围内(一般为恒温带至200m埋深)，温度低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。浅层地热能是地热资源的一部份，也是一种特殊的矿产资源，其能量主要来源于太阳辐射与地球梯度增温。浅层地热能通过热泵技术进行采集利用后，可以为建筑物供暖，较常规供暖技术节能50％到60％，运行费用降低约30％到40％，浅层地热能分布广，储量大，再生迅速，利用价值大。中国浅层地热能主要通过地源热泵技术加以利用采集。不但可以满足供暖需求，同时也直接降低了排放的污染量，有利于保护环境。
3.现有技术中的浅层地热利用智能化控制系统大多只通过地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤源热泵系统中的一种或是两种进行供能，功能的方式单一，当遇到北方严寒天气时，地表水源温度低甚至结冰，导致热能利用效率低，且不能有效及时的为用户供暖，而且现有的土壤源热泵系统中的管件在埋设时，管件的固定结构复杂，且定位速度慢、效果差，进而影响管件的使用寿命，因此我们提出一种浅层地热利用智能化控制系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，采用地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤源热泵系统三种热泵系统进行供能，供能的方式有了选择性，在北方严寒天气可采用水温较高的地下水源进行供能，可提高热能的利用效率，节约了能源，且可有效及时的为用户供暖，用于固定地埋管件的固定件结构简单，且定位的速度快、效果好，在一定程度上提高了地埋管件的使用寿命而提出的一种浅层地热利用智能化控制系统。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种浅层地热利用智能化控制系统，包括智能控制系统、热泵系统、换热系统、能耗系统、太阳能供电系统和供暖系统，所述热泵系统包括地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤源热泵系统；
6.所述土壤源热泵系统包括地埋管件，所述地埋管件上安装有固定件，所述固定件包括固定座，所述固定座上滑动安装有两组半圆状的限位片，所述地埋管件通过螺栓固定安装于两组限位片之间；
7.所述换热系统包括压缩机、蒸发器、节流阀和冷凝器，所述压缩机上安装有换向阀，所述地埋管件的一端和冷凝器连接；
8.所述冷凝器的一侧连接有进水管，所述地表水源热泵系统包括第一输水管和地表水源，所述地下水源热泵系统包括第二输水管和地下水源，所述第一输水管和第二输水管通过三通管件和进水管连通，所述第一输水管的进水端位于地表水源的内部，且第一输水管的进水端上安装有温度传感器，便于检测地表水源的水温，所述第二输水管的进水端位
于地下水源的内部；
9.所述智能控制系统分别和热泵系统、换热系统、能耗系统和太阳能供电系统连接，并控制其运行；
10.优选的，所述固定座通过紧固螺钉固定安装于埋设管件的坑道中，所述地埋管件上套设有c形的防护片，所述防护片设置为可发生弹性形变的塑料防护片，所述防护片位于限位片和地埋管件之间。
11.优选的，所述固定座上开设第一通孔，所述紧固螺钉的端部穿过第一通孔插接于坑道中，所述固定座上开设有滑槽，所述限位片的底部固定连接有滑块，所述滑块滑动安装于滑槽的内部。
12.优选的，所述限位片一端的侧部固定安装有连接片，所述连接片上开设有第二通孔，所述螺栓的端部穿过第二通孔螺纹安装有螺帽。
13.优选的，所述第一输水管和第二输水管的进水端均安装有滤网，防止水中的杂质进入管道的内部，所述第一输水管上安装有第一阀门，所述第二输水管上安装有第二阀门。
14.优选的，所述能耗系统包括储能单元和地热模块，所述储能单元和地热模块并联。
15.优选的，所述储能单元的端口和地热模块的端口均安装有电动阀门，两组所述电动阀门和智能控制系统连接。
16.优选的，所述太阳能供电系统和压缩机电性连接，所述太阳能供电系统可将太阳能转化为电能，并为压缩机供电。
17.优选的，所述地埋管件设置为连续的u形盘管，所述地埋管件上安装有水泵，将水引入地埋管件的内部。
18.还包括一种浅层地热利用智能化控制系统的控制方法，步骤如下：
19.步骤、启动智能控制系统，并根据实际供能需求切换压缩机上的换向阀的作业方向，启动太阳能供电系统为压缩机供电；
20.步骤、通过温度传感器测量地表水源中水的温度，若测得的地表水源中的水温大于零度，则水不会结冰，此时可启动地表水源热泵系统，若测得的地表水源中的水温小于零度，则水会结冰，此时可启动地下水源热泵系统；
21.步骤、当地表水源热泵系统运行时，检测产生的能量是否满足能耗系统的需求，若满足需求，则地表水源热泵系统运行继续运行，若不满足需求时，则启动土壤源热泵系统，然后再检测地表水源热泵系统和土壤源热泵系统共同运行时产生的能量是否大于能耗需求，若大于能耗需求，则启动储能单元和地热模块，储能单元将多余的能量进行储存，若不满足需求时，则启动地热模块即可；
22.当地下水源热泵系统运行时，检测产生的能量是否满足能耗系统的需求，若满足需求，则地下水源热泵系统运行继续运行，若不满足需求时，则启动土壤源热泵系统，然后再检测地下水源热泵系统和土壤源热泵系统共同运行时产生的能量是否大于能耗需求，若大于能耗需求，则启动储能单元和地热模块，储能单元将多余的能量进行储存，若不满足需求时，则启动地热模块即可；
23.步骤、将热泵系统运行时产生的热量输送至供暖系统中，进而输送至用户的屋内。
24.本发明的技术效果和优点：
25.1、通过地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤源热泵系统和温度传感器的
设计，可根据水温的实际情况选择热泵系统，当地表水源中的水温大于零度，启动地表水源热泵系统，当地表水源中的水温小于零度，启动地下水源热泵系统，本发明采用地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤源热泵系统三种热泵系统进行供能，供能的方式有了选择性，在北方严寒天气可采用水温较高的地下水源进行供能，可提高热能的利用效率，节约了能源，且可有效及时的为用户供暖；
26.2、通过固定件的设计，固定座上滑动安装有两组半圆状的限位片，地埋管件上套设有c形的防护片，防护片位于限位片和地埋管件之间，防止金属的限位片磨损地埋管件，在安装地埋管件时，两组限位片先互相远离，使二者之间留有足够的距离可以放置地埋管件，在使两组限位片先互相靠近，并将地埋管件夹紧在两组限位片之间，本发明用于固定地埋管件的固定件结构简单，且定位的速度快、效果好，在一定程度上提高了地埋管件的使用寿命。
附图说明
27.图1为本发明的系统框图；
28.图2为本发明土壤源热泵系统的系统框图；
29.图3为本发明换热系统的系统框图；
30.图4为本发明的流程图；
31.图5为本发明的结构示意图；
32.图6为本发明固定件和地埋管件的结构示意图。
33.图中：1、热泵系统；2、换热系统；21、压缩机；22、蒸发器；23、节流阀；24、冷凝器；25、换向阀；3、能耗系统；31、储能单元；32、地热模块；4、太阳能供电系统；5、供暖系统；6、进水管；7、第一输水管；8、第二输水管；9、第一阀门；10、第二阀门；11、地表水源；12、地下水源；13、滤网；14、温度传感器；15、地埋管件；16、固定件；161、固定座；162、第一通孔；163、紧固螺钉；164、防护片；165、限位片；166、滑块；167、滑槽；168、连接片；169、第二通孔；17、水泵；18、螺栓。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，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。
35.请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种浅层地热利用智能化控制系统，包括智能控制系统、热泵系统1、换热系统2、能耗系统3、太阳能供电系统4和供暖系统5，热泵系统1包括地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤源热泵系统；
36.土壤源热泵系统包括地埋管件15，地埋管件15设置为聚乙烯管件，耐腐蚀，使用寿命长，地埋管件15为水平放置，地埋管件15上安装有固定件16，固定件16包括固定座161，固定座161上滑动安装有两组半圆状的限位片165，限位片165设置为金属的限位片，地埋管件15通过螺栓18固定安装于两组限位片165之间，对地埋管件15起到固定的作用；
37.换热系统2包括压缩机21、蒸发器22、节流阀23和冷凝器24，压缩机21上安装有换
向阀25，地埋管件15的一端和冷凝器24连接；具体的，压缩机21起到压缩和输送循环介质(制冷剂或冷媒)，从低温低压到高温高压的作用，蒸发器22是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀23流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到冷制的目的，冷凝器24是输出热量的设备，从蒸发器22中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器24中被冷却介质带走，达到制热的目的，节流阀23对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器22的循环工质流量，应用冷凝器24排出的热量进行供热，应用蒸发器22吸收的热量进行制冷；
38.冷凝器24的一侧连接有进水管6，地表水源热泵系统包括第一输水管7和地表水源11，地下水源热泵系统包括第二输水管8和地下水源12，第一输水管7和第二输水管8通过三通管件和进水管6连通，第一输水管7的进水端位于地表水源11的内部，可将地表水源11中的水抽进进水管6，且第一输水管7的进水端上安装有温度传感器14，便于检测地表水源11的水温，第二输水管8的进水端位于地下水源12的内部，便于将地下水源12中的水抽进进水管6的内部，具体的，若测得的地表水源11中的水温大于零度，则水不会结冰，此时可启动地表水源热泵系统，若测得的地表水源11中的水温小于零度，则水会结冰，此时可启动地下水源热泵系统；
39.智能控制系统分别和热泵系统1、换热系统2、能耗系统3和太阳能供电系统4连接，并控制其运行；
40.具体的，固定座161通过紧固螺钉163固定安装于埋设管件的坑道中，地埋管件15上套设有c形的防护片164，防护片164设置为可发生弹性形变的塑料防护片，防护片164位于限位片165和地埋管件15之间，防止金属的限位片165磨损地埋管件15；
41.具体的，固定座161上开设第一通孔162，紧固螺钉163的端部穿过第一通孔162插接于坑道中，固定座161上开设有滑槽167，限位片165的底部固定连接有滑块166，滑块166滑动安装于滑槽167的内部，在安装地埋管件15时，两组限位片165先互相远离，使二者之间留有足够的距离可以放置地埋管件15，在使两组限位片165先互相靠近，并将地埋管件15夹紧在两组限位片165之间；
42.具体的，限位片165一端的侧部固定安装有连接片168，连接片168上开设有第二通孔169，螺栓18的端部穿过第二通孔169螺纹安装有螺帽，便于夹紧地埋管件15；
43.具体的，第一输水管7和第二输水管8的进水端均安装有滤网13，防止水中的杂质进入管道的内部，第一输水管7上安装有第一阀门9，第二输水管8上安装有第二阀门10，当使用地表水源热泵系统时，开启第一阀门9，关闭第二阀门10，当使用地下水源热泵系统时，开启第二阀门10，关闭第一阀门9；
44.具体的，能耗系统3包括储能单元31和地热模块32，储能单元31和地热模块32并联，储能单元31可将热泵系统1产生的多余的能量储存起来；
45.具体的，储能单元31的端口和地热模块32的端口均安装有电动阀门，两组电动阀门和智能控制系统连接；
46.具体的，太阳能供电系统4和压缩机21电性连接，太阳能供电系统4可将太阳能转化为电能，并为压缩机供电；
47.具体的，地埋管件15设置为连续的u形盘管，提高换热效率，地埋管件15上安装有水泵17，将水引入地埋管件15的内部；
48.具体的，还包括一种浅层地热利用智能化控制系统的控制方法，步骤如下：
49.步骤1、启动智能控制系统，并根据实际供能需求切换压缩机21上的换向阀25的作业方向，启动太阳能供电系统4为压缩机21供电；
50.步骤2、通过温度传感器14测量地表水源11中水的温度，若测得的地表水源11中的水温大于零度，则水不会结冰，此时可启动地表水源热泵系统，若测得的地表水源11中的水温小于零度，则水会结冰，此时可启动地下水源热泵系统；
51.步骤3、当地表水源热泵系统运行时，检测产生的能量是否满足能耗系统3的需求，若满足需求，则地表水源热泵系统运行继续运行，若不满足需求时，则启动土壤源热泵系统，然后再检测地表水源热泵系统和土壤源热泵系统共同运行时产生的能量是否大于能耗需求，若大于能耗需求，则启动储能单元31和地热模块32，储能单元31将多余的能量进行储存，若不满足需求时，则启动地热模块32即可；
52.当地下水源热泵系统运行时，检测产生的能量是否满足能耗系统3的需求，若满足需求，则地下水源热泵系统运行继续运行，若不满足需求时，则启动土壤源热泵系统，然后再检测地下水源热泵系统和土壤源热泵系统共同运行时产生的能量是否大于能耗需求，若大于能耗需求，则启动储能单元31和地热模块32，储能单元31将多余的能量进行储存，若不满足需求时，则启动地热模块32即可；
53.步骤4、将热泵系统运行时产生的热量输送至供暖系统中，进而输送至用户的屋内。
54.综上所述：在使用本系统时，首先启动智能控制系统，根据用户供暖或者供冷的实际需求切换压缩机21上的换向阀25的作业方向，启动太阳能供电系统4为压缩机21供电，然后使用温度传感器14检测地表水源11中水的温度，若测得的地表水源11中的水温大于零度，启动地表水源热泵系统，检测产生的能量是否满足能耗系统3的需求，若满足需求，则地表水源热泵系统运行继续运行，若不满足需求时，则启动土壤源热泵系统，然后再检测地表水源热泵系统和土壤源热泵系统共同运行时产生的能量是否大于能耗需求，若大于能耗需求，则启动储能单元31和地热模块32，储能单元31将多余的能量进行储存，若不满足需求时，则启动地热模块32即可；
55.若测得的地表水源11中的水温小于零度，启动地下水源热泵系统，检测产生的能量是否满足能耗系统3的需求，若满足需求，则地下水源热泵系统运行继续运行，若不满足需求时，则启动土壤源热泵系统，然后再检测地下水源热泵系统和土壤源热泵系统共同运行时产生的能量是否大于能耗需求，若大于能耗需求，则启动储能单元31和地热模块32，储能单元31将多余的能量进行储存，若不满足需求时，则启动地热模块32即可，最后再将热泵系统运行时产生的热量输送至供暖系统中，进而输送至用户的屋内。
56.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。