本發明涉及淺層地熱應用，尤其是一種基于綠色建筑的太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統。

背景技術：

1、

2、

3、地源熱泵技術屬可再生能源利用技術，地源熱泵是利用了地面淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的加熱(或降溫)系統。地源熱泵系統運行過程中，不消耗水也不污染水，環保效益顯著，但目前地源熱泵的技術存在的最大不足是“土壤熱不平衡”的問題。

技術實現思路

1、(一)解決的技術問題

2、針對現有技術的不足，本發明提供了一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，解決道路冬季積雪結冰、夏季地面高溫問題，本發明主動式加溫或降溫，可達到防患于未然的效果，道路不會出現結冰積雪，也不會溫度過高。同時，太陽能可為整個地源熱泵系統提供電能，節約用電，蓄熱蓄能裝置和太陽能熱泵系統的設置解決了“土壤熱不平衡”的問題，避免了土壤溫度失衡，保護了周圍生態環境。

3、(二)技術方案

4、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，包括地源側循環管道、地源井、淺層巖土、第一集水器、第一分水器、第一控制閥門、第一循環泵、智能溫控控制箱、熱泵機組、第二循環泵、第二控制閥門、第二集水器、第二分水器、冷熱水進水管、道路、冷熱水回水管、蓄冷蓄熱裝置、第三控制閥門、太陽能熱泵系統、第四控制閥門，所述地源井開設于淺層巖土內，所述地源側循環管道連通于地源井、第一集水器、第一分水器之間，所述第一集水器、第一分水器分別與熱泵機組連通，所述熱泵機組上還連通有蓄冷蓄熱裝置、太陽能熱泵系統、第二集水器和第二分水器，所述第二分水器與冷熱水進水管連通，所述第二集水器與冷熱水回水管連通，所述冷熱水進水管、冷熱水回水管設置于道路下方，所述第一分水器與熱泵機組之間設置有第一循環泵，所述第一集水器與熱泵機組之間設置有第一控制閥門，所述所述熱泵機組與太陽能熱泵系統之間設置有第四控制閥門，所述蓄冷蓄熱裝置與太陽能熱泵系統之間設置有第三控制閥門，所述第二集水器與冷熱水回水管之間設置有第二循環泵，所述熱泵機組和第二分水器，所述智能溫控控制箱分別與第一集水器、第一分水器、第一控制閥門、第一循環泵、智能溫控控制箱、熱泵機組、第二循環泵、第二控制閥門、第二集水器、第二分水器、第三控制閥門、太陽能熱泵系統、第四控制閥門通過有線或無線連接。根據權利要求1所述的一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，其特征在于：所述太陽能熱泵系統為整個系統供電。

5、優選的，在系統中安裝智能溫控控制箱，可通過測量室外氣溫智能控制用電器是否工作及熱泵機組工作模式切換，當監測到冬季氣溫過低或夏季氣溫過高時自動控制以上用電器工作且熱泵機組循環水夏季為降溫用冷凍水，冬季為用于加熱的融冰雪熱水，當室外溫度未達到道路結冰或地表溫度過高范圍時自動控制第二控制閥門、第二循環泵、第二集水器、第二分水器關閉，其他裝置運行，利用太陽能熱泵系統為淺層巖土補熱，用以改善地源熱泵土壤熱不平衡問題。

6、優選的，所述第一循環泵用于將與淺層巖土經過熱量交換介質經過第一集水器輸送至熱泵機組。

7、優選的，所述熱泵機組用于將工作后出來的循環水夏季為降溫用冷凍水，冬季為用于加熱的融冰雪熱水，用于道路路面冬季除冰雪、夏季降溫。根據權利要求1所述的一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，其特征在于：所述蓄冷蓄熱裝置用于將夏季地源熱泵流過熱泵機組的高溫水流入蓄冷蓄熱裝置，將熱量儲存在蓄冷蓄熱裝置，用于冬季的供熱，同時，將冬季地源熱泵流過熱泵機組的低溫水流入蓄冷蓄熱裝置，將其中的冷量儲存在蓄冷蓄熱裝置，用于夏季的供冷，以解決長期使用地熱能后，土壤熱不平衡，供冷供熱效率低的問題。

8、一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統的使用步驟如下：

9、步驟一：根據現場情況及施工圖紙將太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統安裝完成；

10、步驟二：太陽能熱泵系統為整個系統供電；

11、步驟三：智能溫控控制箱通過測量室外氣溫，確定設備運行情況；

12、步驟四：第一循環泵將熱量交換介質經第一集水器輸送至熱泵機組；

13、步驟五：熱泵機組循環水夏季為降溫用冷凍水，冬季為用于加熱的融冰雪熱水，太陽能熱泵系統同時輔助地源熱泵工作；

14、步驟六：蓄冷蓄熱裝置，通過第三控制閥門將夏季地源熱泵流過熱泵機組的高溫水流入蓄冷蓄熱裝置，將能量儲存在蓄冷蓄熱裝置中，用于夏季的供冷，可解決長期使用地熱能后，土壤熱不平衡，供冷供熱效率低的問題；

15、步驟七：第二循環泵將熱量交換介質經第二分水器輸送至冷熱水進水管。

16、步驟八：冷熱水進水管中熱量交換介質與道路充分接觸，達到升溫或降溫效果；

17、步驟九：經過熱交換的熱量交換介質經第二集水器、熱泵機組、第一分水器循環回地源井內重復步驟四。

18、優選的，步驟三中，當冬季氣溫過低或夏季氣溫過高時智能溫控控制箱控制全部系統開始工作。春秋季氣溫適中時，第二控制閥門、第二循環泵、第二集水器、第二分水器關閉，其他裝置運行，降低了運行成本，同時可智能控制太陽能熱泵系統為淺層巖土補熱，改善地源熱泵土壤熱不平衡問題，當淺層巖土補熱達到平衡時，智能控制所有用電器停止運行；

19、優選的，第一集水器和第一分水器，能夠更好的將地源側循環管道輸出的熱量交換介質收集并輸入至熱泵機組內，能夠更好的將熱量交換介質分別輸送回地源井內再次進行熱交換；

20、優選的，第二集水器和第二分水器，能夠更好的將冷熱水回水管中的熱量交換介質收集并輸入至熱泵機組內，能夠更好的將熱量交換介質輸送至冷熱水進水管內與道路進行熱交換；

21、優選的，所述地源側循環管道、冷熱水進水管和冷熱水回水管為地埋管，所述地埋管彎折呈u形設計平鋪在待加熱或降溫的道路下方，地埋管u形的深度方向沿道路寬度方向布置，使得能夠更好的對加熱或降溫，且地熱能耗低、運行成本低且環保。

22、(三)有益效果

23、本發明提供了一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統。具備以下有益效果：

24、1、本發明道路融冰雪降高溫系統可通過與淺層巖土熱量交換對道路加熱或降溫，較冰雪人工清除、機械清除和撒鹽清除成本低且節能環保，較道路灑水降溫節約水資源；

25、2、本發明道路融冰雪降高溫系統的蓄熱蓄能裝置和太陽能熱泵系統的設置解決了“土壤熱不平衡”的問題，避免了土壤溫度失衡，保護了周圍生態環境；

26、3、本發明道路融冰雪降高溫系統的智能溫控控制箱可精準控制設備運行狀態，節約資源，可降低成本；

27、4、本發明道路融冰雪降高溫系統在監測到氣溫預警時會立即運行，冬季可將落地的雪花及時融掉不會產生積雪、道路也不會結冰，夏季高溫一旦發生及時降溫，道路溫度也不會偏高，這種提前主動式較于傳統的被動式而言具備防患于未然的效果。

技術特征：

1.一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，包括地源側循環管道(1)、地源井(2)、淺層巖土(3)、第一集水器(4)、第一分水器(5)、第一控制閥門(6)、第一循環泵(7)、智能溫控控制箱(8)、熱泵機組(9)、第二循環泵(10)、第二控制閥門(11)、第二集水器(12)、第二分水器(13)、冷熱水進水管(14)、道路(15)、冷熱水回水管(16)、蓄冷蓄熱裝置(17)、第三控制閥門(18)、太陽能熱泵系統(19)、第四控制閥門(20)，所述地源井(2)開設于淺層巖土(3)內，所述地源側循環管道(1)連通于地源井(2)、第一集水器(4)、第一分水器(5)之間，所述第一集水器(4)、第一分水器(5)分別與熱泵機組(9)連通，所述熱泵機組(9)上還連通有蓄冷蓄熱裝置(17)、太陽能熱泵系統(19)、第二集水器(12)和第二分水器(13)，所述第二分水器(13)與冷熱水進水管(14)連通，所述第二集水器(12)與冷熱水回水管(16)連通，所述冷熱水進水管(14)、冷熱水回水管(16)設置于道路(15)下方，所述第一分水器(5)與熱泵機組(9)之間設置有第一循環泵(7)，所述第一集水器(4)與熱泵機組(9)之間設置有第一控制閥門(6)，所述所述熱泵機組(9)與太陽能熱泵系統(19)之間設置有第四控制閥門(20)，所述蓄冷蓄熱裝置(17)與太陽能熱泵系統(19)之間設置有第三控制閥門(18)，所述第二集水器(12)與冷熱水回水管(16)之間設置有第二循環泵(10)，所述熱泵機組(9)和第二分水器(13)，所述智能溫控控制箱(8)分別與第一集水器(4)、第一分水器(5)、第一控制閥門(6)、第一循環泵(7)、智能溫控控制箱(8)、熱泵機組(9)、第二循環泵(10)、第二控制閥門(11)、第二集水器(12)、第二分水器(13)、第三控制閥門(18)、太陽能熱泵系統(19)、第四控制閥門(20)通過有線或無線連接。

2.根據權利要求1所述的一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，其特征在于：所述太陽能熱泵系統(19)為整個系統供電。

3.根據權利要求1所述的一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，其特征在于：在系統中安裝智能溫控控制箱(8)，可通過測量室外氣溫智能控制用電器是否工作及熱泵機組工作模式切換，當監測到冬季氣溫過低或夏季氣溫過高時自動控制以上用電器工作且熱泵機組循環水夏季為降溫用冷凍水，冬季為用于加熱的融冰雪熱水，當室外溫度未達到道路結冰或地表溫度過高范圍時自動控制第二控制閥門(10)、第二循環泵(11)、第二集水器(12)、第二分水器(13)關閉，其他裝置運行，利用太陽能熱泵系統(19)為淺層巖土(3)補熱，用以改善地源熱泵土壤熱不平衡問題。

4.根據權利要求1所述的一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，其特征在于：所述第一循環泵(6)用于將與淺層巖土(3)經過熱量交換介質經過第一集水器(4)輸送至熱泵機組(9)。

5.根據權利要求1所述的一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，其特征在于：所述熱泵機組(9)用于將工作后出來的循環水夏季為降溫用冷凍水，冬季為用于加熱的融冰雪熱水，用于道路(15)路面冬季除冰雪、夏季降溫。

6.根據權利要求1所述的一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，其特征在于：所述蓄冷蓄熱裝置(17)用于將夏季地源熱泵流過熱泵機組(9)的高溫水流入蓄冷蓄熱裝置(17)，將熱量儲存在蓄冷蓄熱裝置(17)，用于冬季的供熱，同時，將冬季地源熱泵流過熱泵機組(9)的低溫水流入蓄冷蓄熱裝置(17)，將其中的冷量儲存在蓄冷蓄熱裝置(17)，用于夏季的供冷，以解決長期使用地熱能后，土壤熱不平衡，供冷供熱效率低的問題。

7.一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統的使用方法，其特征在于，步驟如下：

8.根據權利要求7所述一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統的使用方法，其特征在于：

9.根據權利要求8所述一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統的使用方法，其特征在于：

10.根據權利要求9所述一種太陽能-地源熱泵道路融冰雪降高溫系統的使用方法，其特征在于：

技術總結
本發明公開了一種太陽能?地源熱泵道路融冰雪降高溫系統，主要應用于淺層地熱技術的實際運用。系統根據現場環境和施工圖設計進行安裝，由太陽能熱泵系統為整套系統提供電力。智能溫控控制箱通過實時檢測環境溫度來調整設備的運行狀態。首先，第一循環泵將熱量交換介質輸送到熱泵機組，用于夏天制冷和冬天融化冰雪。太陽能熱泵系統還輔助地源熱泵的工作，通過蓄冷蓄熱裝置，高溫度水被輸送到熱泵機組，然后儲存在裝置中，以備夏季使用。第二循環泵將熱量交換介質輸送到冷熱水管，使水流與道路充分接觸以達到升溫或降溫的目的。可以有效地解決長期使用地熱能帶來的土壤熱平衡問題，提高了供冷和供熱的效率，保證設備的穩定運行。

技術研發人員：王超,于世高,張宗磊,田永偉,趙逍,岳建軍,秦玉歡
受保護的技術使用者：中國十七冶集團有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24