本發明專利涉及空氣調節節能領域，特別涉及一種基于太陽能和地冷的空調系統。

背景技術：

目前市場上常見的家用空調系統屬分體式空調居多，分體式空調雖然安裝簡單、使用方便靈活，但是仍然存在許多弊端，房間空調器難以保證良好的室內環境品質和舒適性，室內溫度場、速度場都難以均勻。在密閉房間使用則完全沒有新風進入；空氣過濾器的效率低，易成為病菌滋生場所；還有室外機的廢熱和噪聲成為破壞城市環境的原因，大量懸掛的室外機也會破話城市的景觀。

常規的冷凍水制備需要利用制冷劑來制備，大量制冷劑的利用會污染環境，并且常規空調所需水溫較低，能源浪費較為嚴重，而頂板輻射系統只需供應14-19℃的冷水，可完全由天然冷源供應。

如今常見的家用空調系統與太陽能熱水器屬兩種產品，沒有相互利用。

技術實現要素：

本發明專利的目的是提供一種利用自然界山水和太陽能等可再生能源，無需制冷劑的家用輻射式空調系統。

實現本發明目的在于提供一種基于全新節能的空調系統。本發明的另一目的在于提供一種基于地冷和太陽能等清潔能源的空調系統，有效的減少污染排放。本發明的另一目的在于提供一種無須傳統冷媒介質的空調系統，有效減少對大氣臭氧層的破壞。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于太陽能和地冷的空調系統，其特征在于：包括地下冷水循環系統、太陽能熱水器循環系統和室內換熱系統，所述地下冷水循環系統包括保溫水箱、地下蓄水箱以及進水總管和回水總管，所述保溫水箱一側設有與低溫地下水相連的補水管，補水管上設有第一補水泵和第一補水閥，保溫水箱另一側設有第一循環水泵，第一循環水泵通過供水閥一與進水總管相連，進水總管另一端與室內換熱系統的供水口相連，所述回水總管一端與室內換熱系統的回水口相連，回水總管另一端通過回水閥一與地下蓄水箱頂部相連，地下蓄水箱底部通過第二循環水泵與保溫水箱相連；所述太陽能熱水器循環系統包括太陽能熱水器、蓄熱水箱和換熱器，所述太陽能熱水器出口通過熱水管道與蓄熱水箱相連，蓄熱水箱通過熱水泵與換熱器熱水側的入口相連，換熱器熱水側的出口通過第二回水管道與太陽能熱水器的入口管道相連，回水總管還通過回水閥二與太陽能熱水器的入口管道相連，換熱器冷水側的出口通過供水閥二與進水總管相連，換熱器冷水側的入口通過第三回水管道與回水總管相連，第三回水管道上依次設有回水閥三和第三循環水泵。

作為改進，所述室內換熱系統包括設于室內頂部的頂板換熱裝置和設于室內地面的地板輻射換熱裝置，所述頂板換熱裝置包括換熱盤管和貼在換熱盤管底部的導熱墊，所述地板輻射換熱裝置包括設于地板下方的地暖盤管及與地暖盤管貼緊的導熱輻射層，所述換熱盤管和地暖盤管的入口端分別通過供水閥三和供水閥四與進水總管相連，所述換熱盤管和地暖盤管的出口端分別通過回水閥五和回水閥六與回水總管相連。

作為改進，所述保溫水箱設有第一液位控制器和第一水位儀，所述第一水位儀和第一補水閥與第一液位控制器串級相連，第一液位控制器通過控制第一補水閥開度調節保溫水箱水位；所述蓄熱水箱設有第二水位儀和第二液位控制器，回水閥一和回水閥二為自動控制閥，當第二水位儀檢測到蓄熱水箱水位已滿時，通過第二液位控制器控制關閉回水閥二，并打開回水閥一。

作為改進，所述蓄熱水箱內還設有電加熱器，蓄熱水箱底部還設有生活用水管，所述生活用水管上設有生活用水閥。

作為改進，所述太陽能熱水器的入口管道上設有第二補水泵和第二補水閥，所述換熱器冷水側入口的第三回水管道上設有第三補水泵和第三補水閥，所述第二補水泵和第三補水泵的入口均連接地下水或者自來水。

作為改進，所述第一補水泵、第二補水泵和第三補水泵的入口均設有防止堵塞和損壞泵體的過濾裝置。

作為改進，地板輻射換熱裝置的導熱輻射層為納米熱超導材料，所述納米熱超導材料為碳晶硅或碳晶硅和活性炭的混合體，當納米熱超導材料為碳晶硅和活性炭混合體時，混合體中碳晶硅與活性炭的比例為2.5:1-3.5:1。

作為改進，所述一種基于太陽能和地冷的空調系統還包括太陽能新風降溫除濕系統，所述太陽能新風降溫除濕系統包括太陽能電池板、第四循環水泵、蓄電池、半導體制冷片組和新風機，所述新風機為可調濕度的新風機，新風機設于室內頂部，所述第四循環水泵入口通過管道與保溫水箱底部相連，第四循環水泵出口連接半導體制冷片組的冷端入口，半導體制冷片組的冷端出口通過第四供水管道與新風機的循環水入口相連，新風機的循環水出口通過第四回水管道與地下蓄水箱頂部相連，所述太陽能電池板所發電量儲存在蓄電池內給半導體制冷片組提供電力。

作為改進，所述新風機的進風管設有70℃防火閥和過濾裝置。

本發明具有的積極效果：本發明無需制冷劑，充分利用自然界的天然冷源和可再生能源以達到節能和環保的效果，夏季利用天然冷源制冷以及利用太陽能制備熱水供生活使用，冬天利用太陽能熱水器制備的熱水來進行采暖。并且均采用輻射式系統，保證了房間溫度場和速度場的均勻性。系統內水資源得到充分循環，其余熱也能得到利用，節約水資源的同時實現了節能的目標。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的回水總管和進水總管部分局部放大示意圖。

附圖標記，1-太陽能電池板，2-蓄電池，3-第五截止閥，4-第四循環水泵，5-熱管散熱片，6-半導體制冷片組，7-第六截止閥，8-第七截止閥，9-進風管，10-新風機，11a-供水閥三，11b-回水閥五，12-散流器，13-頂板換熱裝置，14a-供水閥四，14b-回水閥六，15-地板輻射換熱裝置，16-第一補水泵，17-第一補水閥，18-保溫水箱，19-第一水位儀，20-第一循環水泵，21-供水閥一，22-回水閥一，23-回水閥二，24-回水閥三，25-第三循環水泵，26-供水閥二，27-第三補水泵，28-第三補水閥，29-第二循環水泵，30-第二截止閥，31-太陽能熱水器，32-地下蓄水箱，33-蓄熱水箱，34-第二水位儀，35-第三截止閥，36-換熱器，37-第二補水泵，38-第二補水閥，39-生活用水閥，40-第四截止閥，41-電加熱器，42-建筑墻體，43-熱水泵，44-進水總管，45-回水總管，46-第二回水管道，47-入口管道，48-第三回水管道，49-第四供水管道，50-第四回水管道。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明專利的原理和特征進行描述，所舉例子只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

如圖1和圖2所示，一種基于太陽能和地冷的空調系統，包括地下冷水循環系統、太陽能熱水器循環系統和室內換熱系統，所述地下冷水循環系統包括保溫水箱18、地下蓄水箱32以及進水總管44和回水總管45，所述保溫水箱18一側設有與低溫地下水相連的補水管，補水管上設有第一補水泵16和第一補水閥17，保溫水箱18另一側設有第一循環水泵20，第一循環水泵20通過供水閥一21與進水總管44相連，進水總管44另一端與室內換熱系統的供水口相連，所述回水總管45一端與室內換熱系統的回水口相連，回水總管45另一端通過回水閥一22與地下蓄水箱32頂部相連，地下蓄水箱32底部通過第二循環水泵29與保溫水箱18相連，第二循環水泵29出口與保溫水箱18之間設有第二截止閥30；所述太陽能熱水器循環系統包括太陽能熱水器31、蓄熱水箱33和換熱器36，所述換熱器36為板式換熱器，所述太陽能熱水器31出口通過熱水管道與蓄熱水箱33相連，蓄熱水箱33通過熱水泵43與換熱器36熱水側的入口相連，熱水泵43與換熱器36熱水側的入口之間設有第三截止閥35，換熱器36熱水側的出口通過第二回水管道46與太陽能熱水器31的入口管道47相連，第二回水管道46上設有第四截止閥40，回水總管45還通過回水閥二23與太陽能熱水器31的入口管道47相連，換熱器36冷水側的出口通過供水閥二26與進水總管44相連，換熱器36冷水側的入口通過第三回水管道48與回水總管45相連，第三回水管道48上依次設有回水閥三24和第三循環水泵25。

所述室內換熱系統包括設于室內頂部的頂板換熱裝置13和設于室內地面的地板輻射換熱裝置15，所述頂板換熱裝置13從上至下依次包括蓋板、保溫材料、銅制的換熱盤管、導熱墊、下部金屬蓋板，所述導熱墊為納米熱超導材料；所述地板輻射換熱裝置15從上至下依次包括地板、水泥砂漿層、地暖盤管、導熱輻射層、保溫層、以及結構層。所述地暖盤管管材為耐高溫，耐腐蝕，耐高壓且易彎曲的pe管，所述導熱輻射層為為納米熱超導材料，所述納米熱超導材料為碳晶硅或碳晶硅和活性炭的混合體，當納米熱超導材料為碳晶硅和活性炭的混合體時，碳晶硅與活性炭的比例為2.5:1-3.5:1，最佳比例為3:1。所述換熱盤管和地暖盤管的入口端分別通過供水閥三11a和供水閥四14a與進水總管44相連，所述換熱盤管和地暖盤管的出口端分別通過回水閥五11b和回水閥六14b與回水總管45相連。

所述保溫水箱18設有第一液位控制器和第一水位儀19，所述第一水位儀19和第一補水閥17與第一液位控制器串級相連，第一液位控制器通過控制第一補水閥17開度調節保溫水箱18水位；所述蓄熱水箱33設有第二水位儀34和第二液位控制器，回水閥一22和回水閥二23為自動控制閥，當第二水位儀34檢測到蓄熱水箱33水位已滿時，通過第二液位控制器控制關閉回水閥二23，并打開回水閥一22，否則打開回水閥二23，并關閉回水閥一22。

所述蓄熱水箱33內還設有電加熱器41，當陽光不足時，開啟電加熱器41進行加熱替代太陽能熱水器31的功能。蓄熱水箱33底部還設有生活用水管，所述生活用水管上設有生活用水閥39。

所述太陽能熱水器31的入口管道47上設有第二補水泵37和第二補水閥38，所述換熱器36冷水側入口的第三回水管道48上設有第三補水泵27和第三補水閥28，所述第二補水泵37和第三補水泵27的入口均連接地下水或者自來水。

所述第一補水泵16、第二補水泵37和第三補水泵27的入口均設有防止堵塞和損壞泵體的過濾裝置。

所述一種基于太陽能和地冷的空調系統還包括太陽能新風降溫除濕系統，所述太陽能新風降溫除濕系統包括太陽能電池板1、第四循環水泵4、蓄電池2、半導體制冷片組6和新風機10，所述新風機10為可調濕度的新風機10，新風機10設于室內頂部，新風機10的出風口在室內頂部設有散流器12，所述第四循環水泵4入口通過管道與保溫水箱18底部相連，第四循環水泵4入口與保溫水箱18底部之間設有第五截止閥3，第四循環水泵4出口連接半導體制冷片組6的冷端入口，半導體制冷片組6的冷端出口通過第四供水管道49與新風機10的循環水入口相連，半導體制冷片組6的熱端設有熱管散熱片5，所述太陽能電池板1所發電量儲存在蓄電池2內為半導體制冷片組6供電，新風機10的循環水出口通過第四回水管道50與地下蓄水箱32頂部相連，第四供水管道49和第四回水管道50上分別設有第六截止閥7和第七截止閥8。

上述半導體制冷片組6包括多個半導體制冷片，保證足夠的制冷功率。

上述附在半導體制冷片組6的熱管散熱片5應為多組。

所述新風機10的進風管9上設有70℃防火閥和過濾裝置。

本發明具有以下三種工作模式：

工作模式一：

如圖1所示，夏季時，地下水的溫度在19℃左右，通過第一補水泵16進入保溫水箱18，保溫水箱18頂部設有第一水位儀19，第一水位儀19與第一補水閥17產生聯動，當保溫水箱18內水位達到上限時，通過第一控制器關閉第一補水閥17和第一補水泵16，保溫水箱18內低溫的水經第一循環水泵20進入室內的頂板換熱裝置13，供水溫度為19-20℃，經過頂板換熱裝置13的整個換熱盤管后，頂板換熱裝置13的回水溫度為22-23℃。運行一段時間后能在室內形成穩定的溫度場。回水先經回水閥二23到達太陽能熱水器31，經太陽能熱水器31加熱后進入蓄熱水箱33，蓄熱水箱33內部含電加熱器41，在雨天可替代太陽能熱水器31，蓄熱水箱33的熱水可作為生活用水。當蓄熱水箱33的第二水位儀34監測到水位已滿時通過第二控制器聯動控制關閉回水閥二23，打回水閥一22，頂板換熱裝置13的回水經管路進入地下蓄水箱32與地下恒溫的冷源熱交換，降至18-19℃，后經第二循環水泵29和第二截止閥30后進入保溫水箱18，完成一個完整的循環，利用地下較低的恒溫環境，源源不斷的給室內降溫。整個系統采用天然冷水作為冷源，水資源得到充分利用，節能環保。

工作模式二

冬季陽光充足時，自來水或地下水經第二補水閥38和第二補水泵37進入太陽能熱水器31，經加熱后保存至蓄熱水箱33，在后經熱水泵43和第三截止閥35進入板式換熱器熱水端的入口，板式換熱器的冷水端與地板輻射換熱裝置15通過管路循環相連，地下低溫水或者自來水經第三補水閥28和第三補水泵27進入板式換熱器冷水端，與太陽能熱水器31來的高溫熱水進行換熱，將水溫加熱至40-50℃，后經供水閥二26和供水閥四14a進入室內的地板輻射換熱裝置15。地板輻射換熱裝置15的導熱輻射層為納米熱超導材料，上述納米熱超導材料為碳晶硅，也可為碳晶硅和活性炭的混合體，其中碳晶硅占總量的75％，活性炭占總量的25％，基于其熱超導性能，可以很好的將地暖盤管的熱量傳到整個材料表面上，使線輻射變

為面輻射。地暖盤管回水端經回水閥三24和第三循環水泵25進入板式換熱器36，如此循環。當陽光不充足時，利用電加熱器41輔助加熱給蓄熱水箱33升溫。

工作模式三

基于太陽能和地冷的空調系統還包括太陽能新風降溫除濕系統，所述太陽能新風降溫除濕系統包括太陽能電池板1、第四循環水泵4、蓄電池2、半導體制冷片組6和新風機10，在夏季時，19℃的高溫冷水經第五截止閥3和第四循環水泵4進入半導體制冷片組6的冷端，經半導體制冷片組6的冷端降溫后，降至7℃，通過第四供水管道49送入新風機10的循環水入口，供應新風機10處理空氣。處理后的新風經風管和散流器12送入室內。新風機10承擔室內的全部濕負荷和部分冷負荷，頂部設有排風口，排風口通過風管與室外相連。空氣在室內循環后經排風口排除。新風機10的回水經第四回水管道50進入地下蓄水箱32降溫后再次進入保溫水箱18，如此循環，達到給室內降溫和除濕效果。

顯然，本發明的上述實施案例僅僅是為了清楚說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來所。在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或者變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發明的實質精神所引申出的顯而易見的變化或變動仍屬于本發明的保護范圍。