技术领域
[0001] 本
发明涉及一种供热-制冷系统，特别是涉及一种零碳节能地下供热-制冷系统。
背景技术
[0002] 随着经济的快速发展，传统的燃
煤、燃气供暖缺点逐步放大，例如燃煤是造成当前雾霾困扰的主要原因，燃气在消耗大量
天然气资源的同时成本也居高不下；并且在夏季制冷过程中，普遍使用
空调，耗费大量
电能的同时，变相的消耗
能源，同时造成了余热浪费。传统的空调系统在制冷过程中，只是将室内空气的
热能通
过冷媒带出室外，然而整个过程却需要消耗大量
能量，这个过程本身就增加了能源消耗和碳排放，冬季燃煤不但消耗了能源，更是污染大气，PM2.5数值居高不下。煤改气、煤改电都遇到了很大的困难。因此，从环保、能源
可持续性利用的
角度出发，需要低碳、环保、可持续性利用的供暖-制冷方式。
发明内容
[0003] 为解决以上技术问题，本发明提供一种将供暖、制冷集成一体的零碳节能地下供热-制冷系统，具有低成本、零碳、资源高效利用、
太阳能和
地热能等多能互补的优点。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0005] 本发明提供一种零碳节能地下供热-制冷系统，包括地面供热-制冷系统、
太阳能集热器、储热系统、集冷器和储冷系统；
[0006] 所述地面供热-制冷系统分别与第一进
水管、第一出水管连通，所述第一进水管上设置有
循环水泵，所述循环水泵与太阳能光伏板连接；
[0007] 所述太阳能集热器分别与第二进水管和第二出水管连通，所述集冷器分别与第五进水管和第五出水管连通；
[0008] 所述储冷系统包括储冷库，所述储冷库中设置有耐低温管路和储冷介质，所述耐低温管路分别与第三进水管和第三出水管连通；
[0009] 所述储热系统包括储热库，所述储热库中设置有耐高温管路和储热介质，所述耐高温管路分别与第四进水管和第四出水管连通；
[0010] 所述第五出水管与所述第三出水管连通，所述第五进水管与所述第三进水管连通，所述集冷器与所述耐低温管路形成循环管路，所述第五出水管与所述第三出水管连通处以及所述第五进水管与所述第三进水管连通处均设置有电磁
阀；
[0011] 所述第一进水管与所述第三出水管连通，所述第一出水管与所述第三进水管连通，所述耐低温管路与所述地面供热-制冷系统形成循环管路，所述第一进水管与所述第三出水管连通处以及所述第一出水管与所述第三进水管连通处均设置有
电磁阀；
[0012] 所述第二进水管与所述第四进水管连通，所述第二出水管与所述第四出水管连通，所述太阳能集热器与所述耐高温管路形成循环管路，所述第二进水管与所述第四进水管连通处以及所述第二出水管与所述第四出水管连通处均设置有电磁阀；
[0013] 所述第一进水管与所述第四出水管连通，所述第一出水管与所述第四进水管连通，所述耐高温管路与所述地面供热-制冷系统形成循环管路，所述第一进水管与所述第四出水管连通处以及所述第一出水管与所述第四进水管连通处均设置有电磁阀。
[0014] 可选的，所述储热系统和/或所述储冷系统设置于
建筑物地下或建筑物附近地下，所述地面供热-制冷系统包括地暖盘管或
散热片或
热泵，所述地暖盘管或
散热片或热泵分别与第一进水管、第一出水管连通，所述热泵将能量传递给空调
风机，所述热泵和所述空调风机均与所述太阳能光伏板连接。
[0015] 可选的，所述第一进水管与所述第二出水管连通，所述第一出水管与所述第二进水管连通，所述地暖盘管或散热片或热泵与所述太阳能集热器形成循环管路，所述第一进水管与所述第二出水管连通处以及所述第一出水管与所述第二进水管连通处均设置有电磁阀；所述第一进水管与所述第五出水管连通，所述第一出水管与所述第五进水管连通，所述制冷系统与所述地暖盘管或散热片或热泵形成循环管路，所述第一进水管与所述第五出水管连通处以及所述第一出水管与所述第五进水管连通处均设置有电磁阀。
[0016] 可选的，所述第一进水管上设置有流量控制仪，所述地暖盘管或散热片或热泵上设置有
温度监测仪，所述流量控制仪与所述温度检测仪分别与所述太阳能光伏板连接。
[0017] 可选的，所述第一进水管还与室内淋浴系统连通。
[0018] 可选的，所述储冷库上设置有储冷库保温层，所述储热库上设置有储热保温层。
[0019] 可选的，所述储热系统还连通有辅助热源。
[0020] 可选的，所述储冷介质为水、油、熔盐或防冻液，所述储冷介质包覆所述耐低温管路，所述储热介质为水、油、熔盐或防冻液，所述储热介质包覆所述耐高温管路。
[0021] 可选的，所述耐低温管路和所述耐高温管路均为螺旋盘管设置。
[0022] 可选的，所述地暖盘管或散热片或热泵采用回折型布置、平行型布置或双平行型布置；所述散热片采用上进下出、下进下出、侧进侧出或底进底出。
[0023] 本发明相对于
现有技术取得了以下技术效果：
[0024] 本发明提供的一种零碳节能地下供热-制冷系统，利用太阳能集热器和集冷器，将热能和冷能分别储存在储热系统和储冷系统中。到冬季需要供暖时，通过循环管路提取储热库中储存的热能，提高目标空间温度，减少燃煤消耗，减少甚至不需要碳排放，减少大气污染；当需要制冷的时候，通过循环管路提取储冷库中储存的冷能，进行循环降低目标空间温度。整个系统所需电能由太阳能光伏板以及
电池供给，相比暖风空调、
地源热泵电能消耗大幅度减少，相比燃煤、天然气供暖，不存在
温室气体排放及可能导致雾霾天气的诱因，实现了零碳
排放量、环保、节能的供暖、制冷的技术效果。
[0025] 本发明将储热系统和储冷系统设置于建筑物地下或建筑物附近地下，由于地下温度相对恒定以及
土壤的保温效果，可以起到地面蓄热、蓄冷达不到的保温效果，在保温措施层面降低成本。在储热库的热量散失过程及储冷库的温度积累过程中，会分别导致储冷库、储热库周边地土壤温度上升、下降，这个过程使周边土壤与储冷库、储热库温差降低，提高土壤对储热库、储冷库的保温效果，即整个系统一旦布置完成，随时间增加，系统效能越来越高，储热库散失的热量储存在热库周围土壤中，不存在余热浪费的现象；储冷库在能量散失的过程中，由于埋于地下，不会造成冻土等环境危害。同时，可根据制冷、供暖目标空间体积变化，调整集冷装置、集热装置以及地暖盘管或散热片或热泵的规模，以达到供暖、制冷目标。整个系统将供暖、制冷集成一体，具有太阳能、地热能等多能互补，高度集成化，低成本、零碳、资源高效利用的优势。
附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027] 图1为本发明中地面供热-制冷系统为地暖盘管的零碳节能地下供热-制冷系统的结构示意图；
[0028] 图2为本发明中地面供热-制冷系统为散热片的零碳节能地下供热-制冷系统的结构示意图；
[0029] 图3为本发明中地面供热-制冷系统为热泵-空调的零碳节能地下供热-制冷系统的结构示意图；
[0030] 图4为本发明中地暖盘管回折型布置示意图；
[0031] 图5为本发明中地暖盘管平行型布置示意图；
[0032] 图6为本发明中地暖盘管双平行型布置示意图；
[0033] 图7为本发明中散热片上进下出的布置示意图；
[0034] 图8为本发明中散热片下进下出的布置示意图；
[0035] 图9为本发明中散热片侧进侧出的布置示意图；
[0036] 图10为本发明中散热片底进底出的布置示意图。
[0037] 附图标记说明：1、地面供热-制冷系统；1011、地暖盘管；1012、散热片；1013、热泵；1014、空调风机；102、流量控制仪；103、循环水泵；104、室内淋浴系统；105、温度监测仪；
106、第一进水管；107、第一出水管；2、太阳能集热器；201、第二出水管；202、第二进水管；3、地下储冷系统；301、地下储冷库；302、耐低温管路；303、储冷库保温层；304、第三出水管；
305、第三进水管；4、地下储热系统；401、地下储热库；402、储热库保温层；403、耐高温管路；
404、第四进水管；405、第四出水管；51、第一电磁
四通阀；52、第二电磁四通阀；53、第一电磁三通阀；54、第二电磁三通阀；6、集冷器；601、第五出水管；602、第五进水管；7、太阳能光伏板。
具体实施方式
[0038] 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。
[0039] 如图1所示，本发明提供一种零碳节能地下供热-制冷系统，包括地面供热-制冷系统1、太阳能集热器2、储热系统、集冷器6和储冷系统。所述储热系统和储冷系统根据实际需要进行建设，如可在冷热库体积要求不大时置于地上，在冷热库体积要求较大时，可在地下设置大型冷热库，具体埋设深度可根据需求进行选择。于本实施例中，如图1所示，储热系统与储冷系统优选为设置于建筑物地下或建筑物附近地下，即地下储热系统4和地下储冷系统3，埋设于地下的地下储热系统4和地下储冷系统3之间具有一定间隔，间隔距离根据实际需要进行选择。
[0040] 于本实施例中，如图1-3所示，地面供热-制冷系统1可优先选为地暖盘管1011或散热片1012或热泵1013等，地暖盘管1011或散热片1012或热泵1013分别与第一进水管106、第一出水管107连通，第一进水管106上设置有循环水泵103，热泵1013将能量传递给空调风机1014，由空调风机1014实现室内的温度调节；热泵1013、空调风机1014和循环水泵103与太阳能光伏板7连接，整个系统所需电能由太阳能光伏板7供给，相比暖风空调、地源热泵实现了电能消耗为零的技术效果。
[0041] 太阳能集热器2分别与第二进水管202和第二出水管201连通；集冷器6分别与第五进水管602和第五出水管601连通；地下储冷系统3包括地下储冷库301，地下储冷库301中设置有耐低温管路302和储冷介质，耐低温管路302的材质可选为
铝管、
铜管、
钢管等，耐低温管路302分别与第三进水管305和第三出水管304连通；地下储热系统4包括地下储热库401，地下储热库401中设置有耐高温管路403和储热介质，耐高温管路403的材质可选为HDPE及PE-X高
密度聚乙烯、PE-RT耐热聚乙烯、LDPE低密度聚乙烯、PA6尼龙6、F4聚四氟乙烯等，耐高温管路403分别与第四进水管404和第四出水管405连通。
[0042] 第五出水管601与第三出水管304连通，第五进水管602与第三进水管305连通，上述连通管路使集冷器6与耐低温管路302形成循环管路，第五出水管601与第三出水管304连通处以及第五进水管602与第三进水管305连通处均设置有电磁阀，上述循环管路实现了将集冷器6收集的冷能传输到地下储冷系统3中储存。于本实施例中，如图1所示，第五出水管601与第三出水管304连通处设置有第一电磁四通阀51，第五进水管602与第三进水管305连通处设置有第二电磁四通阀52，集冷器6设置于
背光或阴面的地方。
[0043] 第一进水管106与第三出水管304连通，第一出水管107与第三进水管305连通，上述连通管路使地暖盘管1011或散热片1012与耐低温管路302形成循环管路，第一进水管106与第三出水管304连通处以及第一出水管107与第三进水管305连通处均设置有电磁阀，上述循环管路实现了地下储冷系统3对地暖管道101的循环制冷。于本实施例中，如图1所示，第一进水管106与第三出水管304连通处设置有第一电磁四通阀51，第一出水管107与第三进水管305连通处设置有第二电磁四通阀52。
[0044] 第二进水管202与第四进水管404连通，第二出水管201与第四出水管405连通，上述连通管路使太阳能集热器2与耐高温管路403形成循环管路，第二进水管202与所述第四进水管404连通处以及第二出水管201与第四出水管405连通处均设置有电磁阀，上述循环管路实现了将太阳能集热器2收集的热能传输到地下储热系统4中储存；于本实施例中，如图1所示，第二进水管202与所述第四进水管404连通处设置有第一电磁三通阀53，第二出水管201与第四出水管405连通处均设置有第二电磁三通阀54，太阳能集热器2设置于向阳的地方。
[0045] 第一进水管106与第四出水管405连通，第一出水管107与第四进水管404连通，耐高温管路403与地面供热-制冷系统1形成循环管路，第一进水管106与第四出水管405连通处以及第一出水管107与第四进水管404连通处均设置有电磁阀，上述循环管路实现了地下储热系统4对地面供热-制冷系统1的循环制热。于本实施例中，如图1所示，第一进水管106与第四出水管405连通处设置有第二电磁三通阀54，第一出水管107与第四进水管404连通处设置有第一电磁三通阀53。
[0046] 为了实现太阳能集热器2直接对地面供热-制冷系统1提供热能，第一进水管106还与第二出水管201连通，第一出水管107与第二进水管202连通，第一进水管106与第二出水管201连通处以及第一出水管107与第二进水管202连通处均设置有电磁阀，上述连通管路使地面供热-制冷系统1与太阳能集热器2之间形成循环管路，使太阳能集热器2可以直接将对地面供热-制冷系统1提供热能。在需供暖时段，太阳能集热器2将收集的热能优先用于对地面供热-制冷系统1提供热能，剩余的热能储存至地下储热系统4中。于本实施例中，如图1所示，第一进水管106分别经过第一电磁四通阀51和第二电磁三通阀54后与第二出水管201连通，第一出水管107分别经过第二电磁四通阀52和第一电磁三通阀53后与第二进水管202连通。
[0047] 为了实现集冷器6直接对地面供热-制冷系统1提供冷能，第一进水管106还与第五出水管601连通，第一出水管107与第五进水管602连通，第一进水管106与第五出水管601连通处以及第一出水管107与第五进水管602连通处均设置有电磁阀，上述连通管路使集冷器6与地面供热-制冷系统1形成循环管路，使集冷器6可以直接将对地面供热-制冷系统1提供冷能。在需制冷时段，集冷器6将收集的冷能优先用于对地面供热-制冷系统1提供冷能，剩余的冷能储存至地下储冷系统3中。于本实施例中，如图1所示，第一进水管106与第五出水管601连通处设置有第一电磁四通阀51，第一出水管107与第五进水管602连通处均设置第二电磁四通阀52。
[0048] 为了更方便的对地面供热-制冷系统1进行流量和温度监测，于本实施例中，如图1所示，第一进水管106上设置有流量控制仪102，根据温度监测仪的温度变化，进行流量调节以控制温度，进一步地，地暖盘管1011或散热片1012或热泵1013上设置有温度监测仪105，其中流量控制仪102和温度监测仪105均可以选择与太阳能光伏板7连接。
[0049] 为了更大的利用本发明中的零碳节能地下供热-制冷系统，于本实施例中，如图1所示，第一进水管106还与室内淋浴系统104连通。
[0050] 储冷库301和储热库401可以设置为圆柱形、立方体等，为了进一步的保证地下储冷系统3和地下储热系统4的保温效果，储冷库301上设置有储冷库保温层303，储热库401上设置有储热库保温层402。于本实施例中，如图1所示，储冷库保温层303设置于储冷库301的上部，储热库保温层402设置于储热库401的上部；为了进一步减少能量的损失，储冷库保温层303对整个储冷库301进行保温设置，储热库保温层402对整个储热库401进行保温设置。
[0051] 由于储热库401散失的热能并没有完全浪费，该部分热能对储热库401的周围进行了加热，减少了储热库401后期的
热损失，其周边土壤与储热库401温差降低，提高土壤对储热库401的保温效果；相应的，储冷库301散失的冷能并没有完全浪费，该部分冷能降低了储冷库301周围土壤的温度，减少了储冷库301后期的冷能损失，其周边土壤与储冷库301温差降低，提高土壤对储冷库301的保温效果。即整个系统一旦布置完成，随时间增加，地下供热-制冷系统效能会越来越高。
[0052] 为了进一步保证热能的提供可以满足需求，地下储热系统4还连通有辅助热源，于本实施例中，在农村地区，温度不足时，可以利用
沼气池加热作为辅助热源。
[0053] 于本实施例中，储冷介质和储热介质可选为水、油、熔盐、防冻液或
导热油等
流体，根据具体供暖、制冷需求进行选择，为了提高储冷库301和储热库401的保温效果，所述储冷介质包覆所述耐低温管路，所述储热介质包覆所述耐高温管路；循环管路中的循环介质可选用水、油、熔盐、防冻液或导热油等流体，根据具体供暖、制冷需求进行选择。
[0054] 耐低温管路302和耐高温管路403形态多样，可为曲折迂回，多层叠放，根据不同换热效率需求，可选择水平放置、垂直放置、多层放置等，为了提高相应的换热效率，耐低温管路302和耐高温管路403优选为螺旋盘管。
[0055] 地暖盘管1011或散热片1012分布多选，于本实施例中，如图4-6所示，地暖盘管1011可采用回折型布置、平行型布置或双平行型布置等有效实现供暖、制冷需求的布置方式，
覆盖面积以满足制冷、供暖的要求为准；如图7-10所示，散热片1012可采用上进下出、下进下出、侧进侧出、底进底出等有效实现供暖、制冷需求的设置方式，覆盖面积以满足制冷、供暖的要求为准。
[0056] 地下储热系统4的储热过程：水经过太阳能集热器2加热后依次经过第二出水管201、第二电磁三通阀54、第四出水管405、耐高温管路403、第四进水管404、第一电磁三通阀
53、第二进水管202后再次进入太阳能集热器2形成储热循环管路，太阳能集热器2将收集的热能储存到地下储热系统4中。
[0057] 地下储热系统4对地面供热-制冷系统1供热过程：耐高温管路403中的热水依次经过第四出水管405、第二电磁三通阀54、第一电磁四通阀51、第一进水管106、地暖盘管1011或散热片1012或热泵1013、第一出水管107、第二电磁四通阀52、第一电磁三通阀53、第四进水管404后再次进入耐高温管路403形成供热循环管路，实现地下储热系统4对地面供热-制冷系统1的供热。
[0058] 地下储冷系统3的储冷过程：水经过集冷器6集冷后依次经过第五出水管601、第一电磁四通阀51、第三出水管304、耐低温管路302、第三进水管305、第二电磁四通阀52、第五进水管602后再次进入集冷器6形成储冷循环管路，集冷器6将收集的冷能储存到地下储冷系统3。
[0059] 地下储冷系统3对地面供热-制冷系统1制冷过程：耐低温管路302中的冷水依次经过第三出水管304、第一电磁四通阀51、第一进水管106、地暖盘管1011或散热片1012或热泵1013、第一出水管107、第二电磁四通阀52、第三进水管305后再次进入耐低温管路302形成供热循环管路，地下储冷系统3对地面供热-制冷系统1进行制冷。
[0060] 太阳能集热器2直接对地面供热-制冷系统1进行供热过程：水经过太阳能集热器2加热后依次经过第二出水管201、第二电磁三通阀54、第一电磁四通阀51、第一进水管106、地暖盘管1011或散热片1012或热泵1013、第一出水管107、第二电磁四通阀52、第一电磁三通阀53、第二进水管202后再次进入太阳能集热器2形成供热循环管路，实现太阳能集热器2直接对地面供热-制冷系统1进行供热。
[0061] 集冷器6直接对地面供热-制冷系统1制冷过程：水经过集冷器6集冷后依次经过第五出水管601、第一电磁四通阀51、第一进水管106、地暖盘管1011或散热片1012或热泵1013、第一出水管107、第二电磁四通阀52、第五进水管602后再次进入集冷器6形成供冷循环管路，集冷器6直接对地面供热-制冷系统1进行制冷。
[0062] 本发明零碳节能地下供热-制冷系统中，太阳能集热器2在冬季主要提供生活用热水，在夏季主要用于地下储热系统4的集热。
[0063] 本
说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
