太阳能与浅层地热能农房综合换热系统的制作方法

1.本发明涉及太阳能农房综合换热系统领域，具体为一种太阳能与浅层地热能农房综合换热系统。


背景技术：

2.随着农民生活水平日益提高，农村居住建筑建设正在快速更新换代，农村能源消费水平 也在持续升高，尤其在北方农村地区，供热是能源消耗大户，且燃煤和薪柴仍是现阶段农村 主要供热方式。农村建筑节能一方面要求紧密结合农村实际，总结出符合实际的乡土绿色节 能技术，积极开展试点示范，引导节能绿色农房建设，另一方面要求积极采用太阳能等可再 生能源解决农房用能需求，积极推进农村建筑用能的结构调整。农村地区土地广阔，浅层地热能和太阳能资源丰富，大力开发浅层地热能和太阳能利用技术，能够降低农房的供热及空调能耗，提高农房室内热舒适性。浅层土壤温度全年波动较小，在夏季时，浅层土壤温度明显低于室外空气温度；在冬季时，浅层土壤温度又明显高于室外空气温度，因此，通过地道风供冷或供热技术可以实现农房的供冷或供热，也可以实现对于室外新风的预冷或者预热，大幅度降低新风负荷。此外，太阳能热利用相比于浅层地热能利用，在冬季能够产生更好的供热效果，基于太阳能空气集热装置，直接加热室内空气，实现太阳能供热。
3.现有技术中，cn110671770b提供的一种低能耗农房室内热环境调控系统，包括农房、太阳能空气集热装置、低环境温度空气源热泵热风机、太阳能热风风阀、地道风风阀、地埋风管、室外侧风阀、室内侧风阀、室外进风口、防鼠网、粗效过滤器、地道风回风口和太阳能热风回风口，该系统在传统的分体空调上结合了浅层地热能和太阳能热利用技术，通过地埋风管获得浅层地热能资源，通过太阳能空气集热装置获得太阳能资源，采用低环境温度空气源热泵热风机作为配套的主动冷源和热源，可实现夏季供冷和冬季供热。
4.上述技术方案在一定程度上解决了上述背景技术中提出的问题，但是其采集浅层地热作为换热辅助，由于浅层地热温度变化受外界环境影响较大，且其比热容相对较小，长期进行换热时其温度较容易发生改变，因此对换热效果有影响。
5.因此需要一种解决上述问题的太阳能农房综合换热系统。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种太阳能与浅层地热能农房综合换热系统。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能与浅层地热能农房综合换热系统，包括农房本体，所述农房本体前部为前斜面，所述前斜面上固定有倾斜玻璃窗；倾斜玻璃窗在夏季太阳角度高度较高时减小射入室内的阳光，在冬季太阳角度较低时可以阳光射入增加室内温度；所述农房本体内安装有室内箱，所述室内箱内上部安装有蒸发器，所述室内箱中部安装有横隔板，所述横隔板
上安装有风机，所述风机下方室内箱内转动安装有切换管，所述切换管内侧开有内开口，所述切换管侧壁开有开口，所述室内箱下部左侧安装有冷风口，所述室内箱下部下侧安装有热风管，所述室内箱上部安装有进风口，所述蒸发器上连接有膨胀阀，所述农房本体外安装有室外箱，所述室外箱内安装有冷凝器，所述室外箱为中部分隔的箱体结构，所述室外箱内安装有压缩机且其分别与蒸发器和冷凝器连接，所述冷凝器与膨胀阀连接；所述农房本体上安装有透明真空室，所述农房本体上安装有保温水箱，所述保温水箱与透明真空室连接，所述透明真空室内安装有中空吸热板，所述中空吸热板与保温水箱联通，所述保温水箱内安装有第一温度传感器和第一水位传感器，所述保温水箱上部安装有加水管，所述保温水箱内安装有水箱换热器，所述水箱换热器一端与冷凝器通过上部管连接，另一端连接循环管，所述上部管上安装有上部阀，所述循环管靠近冷凝器端安装有循环泵；所述农房本体的地面下方安装有换热水箱，所述换热水箱四周安装有浅层隔离墙，所述换热水箱下部开有调节室，所述换热水箱内安装有二号真空泵，所述换热水箱内安装有储热换热器，所述储热换热器一端通过下部管与冷凝器联通另一端通过循环管与水箱换热器联通，所述下部管上安装有下部阀，所述农房本体后部安装有换热水池，所述换热水池上安装有排水电磁阀，所述排水电磁阀上安装有水箱管和进出水管，所述水箱管上安装有上水电磁阀且水箱管上端与保温水箱连接，所述进出水管与换热水箱连接。
8.进一步地，所述浅层隔离墙的顶部不高于地面。
9.进一步地，所述调节室底部设有若干条地热管。
10.进一步地，所述换热水箱内安装有第二温度传感器和第二水位传感器。
11.进一步地，所述农房本体内设有室温传感器。
12.进一步地，所述农房本体外设有一号真空泵，一号真空泵分别连接农房本体、换热水箱和换热水池。
13.进一步地，所述压缩机设有制冷和制热切换的换向阀。
14.进一步地，所述切换管与外界的减速步进电动机连接。
15.进一步地，该系统的控制方法包括以下步骤：
①
冬季时，当第一温度传感器感应保温水箱内水在中空吸热板吸收太阳能后加热后的温度高于换热水箱内的水的温度时，下部阀关闭，同时循环泵工作，进而水通过水箱换热器循环进入到室外箱的冷凝器部位，进而对冷凝器进行换热，同时压缩机工作，处于制热状态，当压缩机工作吸收冷凝器热量对蒸发器进行放热，通过风机将蒸发器的热量携带后经过内开口进入到切换管内，此时，切换管在外界的减速步进电动机带动下使得其开口向下，进而热风通过热风管进入到农房本体内部进行加热；
②
冬季时，当第一温度传感器感应保温水箱内的温度低于换热水箱内温度时，上部阀关闭下部阀打开，进而循环泵工作通过储热换热器对换热水箱内换热后对冷凝器换热，同时压缩机工作，处于制热状态，当压缩机工作吸收冷凝器热量对蒸发器进行放热，通过风机将蒸发器的热量携带后经过内开口进入到切换管内，此时，切换管在外界的减速步进电动机带动下使得其开口向下，进而热风通过热风管进入到农房本体内部进行加热；
③
冬季时，当第二温度传感器感应到水温较低时，二号真空泵将换热水箱内的水抽取到调节室内，调节室内事先为真空状态，进而使得换热水箱与地热管之间进行热量交
换，地热管为热管结构，进而对换热水箱内的水进行加热；然后当换热水箱内温度依旧较低时，且同时第一温度传感器感应水温较高时，一号真空泵工作进而使换热水箱内产生负压，同时打开上水电磁阀，进而保温水箱内的高温水进入到换热水箱内，且低温水从一号真空泵排出到换热水池内，通过外接水泵可将换热水池内的水抽到保温水箱内对保温水箱内的水进行补充；
④
春季时，当夜晚外界气温较低时或当换热水箱内温度高于设定高阈值时，一号真空泵对换热水箱内供气，同时排水电磁阀打开，进而换热水箱内的水进入到换热水池内，进而水与外界的低温进行热量交换，在天明前，一号真空泵向外抽气，进而水通过排水电磁阀部位被吸入到换热水箱内，同时二号真空泵打开对换热水箱内抽真空，进而对冷水进行存储，进而供白天使用，当温度再次高于高阈值循环上述过程；
⑤
夏季时，打开下部阀，循环泵工作对储热换热器对换热水箱内的热量进行交换，进而起到降温作用，此时，压缩机的换向阀换向，进而通过蒸发器制冷，同时，减速步进电动机带动切换管开口朝向冷风口，进而进行制冷；
⑥
在秋季前期时，二号真空泵工作将水抽入到调节室，同时，在白天温度较高时，一号真空泵对换热水箱内供气，同时排水电磁阀打开，进而换热水箱内的水进入到换热水池内，进而水与外界的低温进行热量交换，在天明前，一号真空泵向外抽气，进而水通过排水电磁阀部位被吸入到换热水箱内，同时二号真空泵打开对换热水箱内抽真空，进而对热水进行存储，热水的热量通过换热水箱传递到地热管，进而对地热管四周的大地进行热量补充，由于对大地产生热交换，当换热水箱内水温不再降低时，且当第一温度传感器感应的温度高于换热水箱内温度时，通过一号真空泵工作进而使换热水箱内产生负压，同时打开上水电磁阀，进而保温水箱内的高温水进入到换热水箱内，进一步通过地热管对地热进行补充，以备冬季使用。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、冬季时，当水箱温度传感器感应水箱内水在中空吸热板吸收太阳能后加热后的温度高于换热水箱内的水的温度时，下部阀关闭，同时循环泵工作，进而水通过水箱换热器循环进入到室外箱的冷凝器部位，进而对冷凝器进行换热，同时压缩机工作，冬季时处于制热状态，本技术方案还应包括用于制冷和制热切换的换向阀，进而压缩机工作吸收冷凝器热量对蒸发器进行放热，通过风机将蒸发器的热量携带后经过内开口进入到切换管内，此时，切换管在外界的减速步进电动机带动下使得其开口向下，进而热风通过热风管进入到室内对室内进行加热；2、当水箱温度传感器感应保温水箱内的温度低于换热水箱内温度时，上部阀关闭下部阀打开，进而循环泵工作通过储热换热器对换热水箱内换热后对冷凝器换热，同时压缩机工作，冬季时处于制热状态，本技术方案还应包括用于制冷和制热切换的换向阀，进而压缩机工作吸收冷凝器热量对蒸发器进行放热，通过风机将蒸发器的热量携带后经过内开口进入到切换管内，此时，切换管在外界的减速步进电动机带动下使得其开口向下，进而热风通过热风管进入到室内对室内进行加热；3、当二号温度传感器感应到水温较低时，二号真空泵将换热水箱内的水抽取到调节室内，调节室内事先为真空状态，进而使得换热水箱与地热管之间进行热量交换，地热管为热管结构，进而对换热水箱内的水进行加热；然后换热水箱内温度依旧较低时，且同时水
箱温度传感器温度感应水温较高时，一号真空泵工作进而换热水箱内产生负压，同时打开上水电磁阀，进而保温水箱内的高温水进入到换热水箱内，且低温水从一号真空泵排出到换热水池内，通过外接水泵可将换热水池内的水抽保温水箱内对保温水箱内的水进行补充；4、春季时，在夜晚外界气温较低时，一号真空泵箱换热水箱内供气，同时排水电磁阀打开，进而换热水箱内的水进入到换热水池内，进而水与春季夜晚的低温进行热量交换，在天明前，一号真空泵向外抽气，进而水通过排水电磁阀部位被吸入到换热水箱内，同时二号真空泵打开对换热水箱内抽真空，进而对冷水进行存储；5、夏季时，通过下部管下部阀打开，循环泵工作对储热换热器对换热水箱内的热量进行交换，进而起到降温作用，此时，换向阀换向，进而通过蒸发器制冷，同时，减速步进电动机带动切换管开口朝向冷风口，进而进行制冷；6、夏季时，当换热水箱内温度高于夏季高阈值时，在夏季夜晚温度较低或者降雨气温较低时，一号真空泵箱换热水箱内供气，同时排水电磁阀打开，进而换热水箱内的水进入到换热水池内，进而水与春季夜晚的低温进行热量交换，在天明前，一号真空泵向外抽气，进而水通过排水电磁阀部位被吸入到换热水箱内，同时二号真空泵打开对换热水箱内抽真空，进而对冷水进行存储，进而供白天使用，当温度再次高于高阈值循环上述过程；7、在秋季前期时，二号真空泵工作将水抽入到调节室，同时，在白天温度较高时一号真空泵箱换热水箱内供气，同时排水电磁阀打开，进而换热水箱内的水进入到换热水池内，进而水与秋季白天高温进行热量交换，在天明前，一号真空泵向外抽气，进而水通过排水电磁阀部位被吸入到换热水箱内，同时二号真空泵打开对换热水箱内抽真空，进而对热水进行存储，热水的热量通过换热水箱调节室传递到地热管，进而对地热管四周的大地进行热量补充，由于对大地产生热交换，循环在白天温度较高时一号真空泵箱换热水箱内供气，同时排水电磁阀打开，进而换热水箱内的水进入到换热水池内，进而水与秋季白天高温进行热量交换，在天明前，一号真空泵向外抽气，进而水通过排水电磁阀部位被吸入到换热水箱内，同时二号真空泵打开对换热水箱内抽真空，进而对热水进行存储的过程，当换热水箱内温度基本不再降低时，当白天水箱温度传感器感应都温度高于换热水箱内温度时，通过一号真空泵工作进而换热水箱内产生负压，同时打开上水电磁阀，进而保温水箱内的高温水进入到换热水箱内，进而进一步通过地热管对地热进行补充，以备冬季使用。进而本系统实现了太阳能和地热能以及对大气环境的温度进行综合利用和调配，在尽可能降低能源消耗的情况下实现了对农房的温度控制。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的室内箱部位外视图；图中：1-农房本体；2-前斜面；3-倾斜玻璃窗；4-室内箱；5-蒸发器；6-横隔板；7-风机；8-切换管；9-内开口；10-冷风口；11-热风管；12-进风口；13-膨胀阀；14-室外箱；15-冷凝器；16-压缩机；17-透明真空室；18-保温水箱；19-中空吸热板；20-第一温度传感器；21-第一水位传感器；22-加水管；23-水箱换热器；24-上部管；25-循环管；26-上部阀；27-循环泵；28-换热水箱；29-浅层隔离墙；30-调节室；31-二号真空泵；32-储热换热器；33-下部管；
34-下部阀；35-换热水池；36-排水电磁阀；37-水箱管；38-进出水管；39-上水电磁阀；40-地热管；41-第二温度传感器；42-第二水位传感器；43-室温传感器；44-一号真空泵；45-减速步进电动机。
具体实施方式
18.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。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。
19.请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种太阳能与浅层地热能农房综合换热系统，包括农房本体1，所述农房本体1前部为前斜面2，所述前斜面2上固定有倾斜玻璃窗3；所述农房本体1内安装有室内箱4，所述室内箱4内上部安装有蒸发器5，所述室内箱4中部安装有横隔板6，所述横隔板6上安装有风机7，所述风机7下方室内箱内转动安装有切换管8，所述切换管8内侧开有内开口9，所述切换管8侧壁开有开口，所述室内箱4下部左侧安装有冷风口10，所述室内箱4下部下侧安装有热风管11，所述室内箱4上部安装有进风口12，所述蒸发器5上连接有膨胀阀13，所述农房本体1外安装有室外箱14，所述室外箱14内安装有冷凝器15，所述室外箱14为中部分隔的箱体结构，所述室外箱14内安装有压缩机16且其分别与蒸发器5和冷凝器15连接，所述冷凝器15与膨胀阀13连接；所述农房本体1上安装有透明真空室17，所述农房本体1上安装有保温水箱18，所述保温水箱18与透明真空室17连接，所述透明真空室17内安装有中空吸热板19，所述中空吸热板19与保温水箱18联通，所述保温水箱18内安装有第一温度传感器20和第一水位传感器21，所述保温水箱18上部安装有加水管22，所述保温水箱18内安装有水箱换热器23，所述水箱换热器23一端与冷凝器15通过上部管24连接，另一端连接循环管25，所述上部管24上安装有上部阀26，所述循环管25靠近冷凝器15端安装有循环泵27；所述农房本体1的地面下方安装有换热水箱28，所述换热水箱28四周安装有浅层隔离墙29，所述换热水箱28下部开有调节室30，所述换热水箱28内安装有二号真空泵31，所述换热水箱28内安装有储热换热器32，所述储热换热器32一端通过下部管33与冷凝器15联通另一端通过循环管25与水箱换热器23联通，所述下部管33上安装有下部阀34，所述农房本体1后部安装有换热水池35，所述换热水池35上安装有排水电磁阀36，所述排水电磁阀36上安装有水箱管37和进出水管38，所述水箱管37上安装有上水电磁阀39且水箱管37上端与保温水箱18连接，所述进出水管38与换热水箱28连接。
20.进一步地，所述浅层隔离墙29的顶部不高于地面。
21.进一步地，所述调节室28底部设有若干条地热管40。
22.进一步地，所述换热水箱28内安装有第二温度传感器41和第二水位传感器42。
23.进一步地，所述农房本体1内设有室温传感器43。
24.进一步地，所述农房本体1外设有一号真空泵44，一号真空泵44分别连接农房本体1、换热水箱28和换热水池35。
25.进一步地，所述压缩机16设有制冷和制热切换的换向阀。
26.进一步地，所述切换管8与外界的减速步进电动机45连接。
27.进一步地，该系统的控制方法包括以下步骤：
①
冬季时，当第一温度传感器20感应保温水箱18内水在中空吸热板19吸收太阳能后加热后的温度高于换热水箱28内的水的温度时，下部阀34关闭，同时循环泵27工作，进而水通过水箱换热器23循环进入到室外箱14的冷凝器15部位，进而对冷凝器15进行换热，同时压缩机16工作，处于制热状态，当压缩机16工作吸收冷凝器15热量对蒸发器5进行放热，通过风机7将蒸发器5的热量携带后经过内开口9进入到切换管8内，此时，切换管8在外界的减速步进电动机45带动下使得其开口向下，进而热风通过热风管11进入到农房本体1内部进行加热；
②
冬季时，当第一温度传感器20感应保温水箱18内的温度低于换热水箱28内温度时，上部阀26关闭下部阀34打开，进而循环泵27工作通过储热换热器32对换热水箱28内换热后对冷凝器15换热，同时压缩机16工作，处于制热状态，当压缩机16工作吸收冷凝器15热量对蒸发器5进行放热，通过风机7将蒸发器5的热量携带后经过内开口9进入到切换管8内，此时，切换管8在外界的减速步进电动机45带动下使得其开口向下，进而热风通过热风管11进入到农房本体1内部进行加热；
③
冬季时，当第二温度传感器41感应到水温较低时，二号真空泵31将换热水箱28内的水抽取到调节室30内，调节室30内事先为真空状态，进而使得换热水箱28与地热管40之间进行热量交换，地热管40为热管结构，进而对换热水箱28内的水进行加热；然后当换热水箱28内温度依旧较低时，且同时第一温度传感器20感应水温较高时，一号真空泵44工作进而使换热水箱28内产生负压，同时打开上水电磁阀39，进而保温水箱18内的高温水进入到换热水箱28内，且低温水从一号真空泵44排出到换热水池35内，通过外接水泵可将换热水池35内的水抽到保温水箱18内对保温水箱18内的水进行补充；
④
春季时，当夜晚外界气温较低时或当换热水箱28内温度高于设定高阈值时，一号真空泵44对换热水箱28内供气，同时排水电磁阀36打开，进而换热水箱28内的水进入到换热水池35内，进而水与外界的低温进行热量交换，在天明前，一号真空泵44向外抽气，进而水通过排水电磁阀36部位被吸入到换热水箱28内，同时二号真空泵31打开对换热水箱28内抽真空，进而对冷水进行存储，进而供白天使用，当温度再次高于高阈值循环上述过程；
⑤
夏季时，打开下部阀34，循环泵27工作对储热换热器32对换热水箱28内的热量进行交换，进而起到降温作用，此时，压缩机16的换向阀换向，进而通过蒸发器5制冷，同时，减速步进电动机45带动切换管8开口朝向冷风口10，进而进行制冷；
⑥
在秋季前期时，二号真空泵31工作将水抽入到调节室30，同时，在白天温度较高时，一号真空泵44对换热水箱28内供气，同时排水电磁阀36打开，进而换热水箱28内的水进入到换热水池35内，进而水与外界的低温进行热量交换，在天明前，一号真空泵44向外抽气，进而水通过排水电磁阀36部位被吸入到换热水箱28内，同时二号真空泵31打开对换热水箱28内抽真空，进而对热水进行存储，热水的热量通过换热水箱28传递到地热管40，进而对地热管四周的大地进行热量补充，由于对大地产生热交换，当换热水箱28内水温不再降低时，且当第一温度传感器20感应的温度高于换热水箱28内温度时，通过一号真空泵44工作进而使换热水箱28内产生负压，同时打开上水电磁阀36，进而保温水箱18内的高温水进入到换热水箱28内，进一步通过地热管40对地热进行补充，以备冬季使用。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。