一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統的製作方法

2023-09-16 20:06:00

一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及空調設備【技術領域】，尤其涉及一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統。該空調地源熱泵地下熱平衡維持系統包括地源熱泵機組、地埋管和用於為所述地源熱泵機組補充熱量的太陽能補償機構，所述地源熱泵機組通過所述太陽能補償機構與所述地埋管連接，所述太陽能補償機構和地埋管之間還連接有用於為所述太陽能補償機構提供溫度測量數據的測溫裝置。本實用新型的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，具有適用性廣，耗能低的特點，可以為北方地區空調地源熱泵系統地下熱負荷平衡精確提供熱源補償，增加換熱效率，直接提高地下熱能。
【專利說明】一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及空調設備【技術領域】，尤其涉及一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統。
【背景技術】
[0002]地源熱泵是利用地球表面淺層水源和土壤源中吸收的太陽能和地熱能，並採用熱泵原理，既可供熱又可製冷的高效節能空調系統。
[0003]我國地域遼闊，橫跨北溫帶、亞熱帶地區，南北溫差較大，四季劃分明朗，地下儲熱蓄冷溫度也各不相同，地下溫度存在著很大差異，地源熱泵利用了地下的恆溫，調節冬夏兩季的溫差，在地區溫度存在較大溫差的情況下，把地下的溫度和地上的溫度進行了有效的熱交換，而這一部分熱交換的溫差，既不通過蒸發器和壓縮機的工作，也不使用氟裡昂來冷卻，而是用地下的恆溫，通過水在內封閉系統的循環，用很低的運營成本，來進行冷熱交換，從而達到製冷和制熱的效果，這也就是它的節能所在。
[0004]與此同時，地源熱泵的熱排放是通過內封閉的水循環，將室內釋放出來的熱量排入地下，徹底消除了室內排放出的熱量和廢氣排放在大氣中，造成空氣汙染和城市溫室效應，而同時夏天排放到地下的熱量又通過大地的交換，在土壤中儲存了起來，成為冬天提取熱量的儲藏室，從而起到了減少排放和儲能蓄能的作用，冬季也是同樣，地埋管通過水在封閉系統的循環，將地下熱量提取上來，通過地源熱泵機組提高溫度至45?55°C，經過系統進行循環，冷卻後的水再經封閉系統送入地下，這樣周而復始，又為夏季的製冷儲存了大量的冷源，這樣冬夏兩季的交替換熱，給大地這個偌大的換熱器，補充了相對穩定的冷熱源，持續了地下溫度的均衡，保證了冷熱負荷的平衡，增加了地下冷熱源的可持續性發展。
[0005]但是雖然大地具有一定的自恢復作用，但是在我國北方地區，由於供暖季和製冷季的時間周期差異比較大，會導致大地在夏季儲存的熱量少，在冬季儲存的冷量多的情況。隨著地源熱泵系統的使用周期的加長，會逐漸出現地下熱能不足的情況。導致地源熱泵效果減弱，地下土壤易結塊，時間更長的話還會影響到局部的地下生態系統。所以如何維持地下熱負荷平衡，就成為了地源熱泵系統要解決的重要課題。
實用新型內容
[0006](一)要解決的技術問題
[0007]本實用新型要解決的技術問題是提供了一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，可以為北方地區空調地源熱泵系統地下熱負荷平衡精確提供熱源補償，直接對冷卻水系統進行補熱，增加換熱率，採用太陽能補熱系統，實現零能耗。
[0008](二)技術方案
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，包括地源熱泵機組和地埋管，還包括用於為所述地源熱泵機組補充熱量的太陽能補償機構，所述地源熱泵機組通過所述太陽能補償機構與所述地埋管連接，所述太陽能補償機構和地埋管之間還連接有用於為所述太陽能補償機構提供溫度測量數據的測溫裝置。
[0010]其中，所述太陽能補償機構包括補熱設備和自控裝置，所述補熱設備與所述自控裝置連接，所述地源熱泵機組通過所述自控裝置與所述地埋管連接。
[0011]其中，所述測溫裝置包括用於測量外界溫度的外部溫度傳感器和用於測量所述地埋管的井道溫度的測溫線路，所述外部溫度傳感器和測溫線路分別與所述太陽能補償機構連接，所述測溫線路與地埋管連接。
[0012]其中，所述地源熱泵機組連接有一個或多個風機盤。
[0013]其中，所述自控裝置的內部設有第一閥門、第二閥門、第三閥門和用於控制所述第一閥門、第二閥門、第三閥門的處理器，所述地源熱泵機組通過所述第一閥門與所述地埋管連接，所述地源熱泵機組通過所述第二閥門與所述補熱設備連接，所述補熱設備通過所述第三閥門與所述地埋管連接。
[0014]其中，所述地埋管、補償機構、地源熱泵機組和風機盤之間通過管路依次連接形成迴路。
[0015](三)有益效果
[0016]本實用新型的上述技術方案具有以下有益效果:本實用新型的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統包括地源熱泵機組、地埋管和用於為地源熱泵機組補充熱量的太陽能補償機構，地源熱泵機組通過太陽能補償機構與地埋管連接，太陽能補償機構和地埋管之間還連接有用於為太陽能補償機構提供溫度測量數據的測溫裝置。本實用新型的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統具有適用性廣，能耗低的特點，可以為北方地區空調地源熱泵系統地下熱負荷平衡提供熱源補償，通過測溫裝置可以精確控制補熱量，通過太陽能補償機構直接對地埋管進行補熱，增加換熱效率，直接提高地下熱能，且該系統採用太陽能補償機構，可以實現低能耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統的工作原理示意圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例的太陽能補償機構的工作原理示意圖。
[0019]其中，1:補熱設備；2:自控裝置；21:第一閥門；22:第二閥門；23:第三閥門；24:處理器；3:測溫線路；4:地埋管；5:地源熱泵機組；6:風機盤。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的範圍。
[0021]在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上；除非另有說明，「缺口狀」的含義為除截面平齊外的形狀。術語「上」、「下」、「左」、「右」、「內」、「外」、「前端」、「後端」、「頭部」、「尾部」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。[0022]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0023]如圖1所示，本實施例所述的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統包括地源熱泵機組5、地埋管4和用於為地源熱泵機組5補充熱量的太陽能補償機構，地源熱泵機組5通過太陽能補償機構與地埋管4連接，太陽能補償機構和地埋管4之間還連接有用於為太陽能補償機構提供溫度測量數據的測溫裝置，通過測溫裝置可以精確控制補熱量，通過太陽能補償機構直接對地埋管4進行補熱，增加換熱效率，直接提高地下熱能，且該系統採用太陽能補償機構，可以實現低能耗。
[0024]太陽能補償機構包括補熱設備I和自控裝置2，補熱設備I與自控裝置2連接，地源熱泵機組5通過自控裝置2與地埋管4連接，自控裝置2既可以控制地源熱泵機組5與地埋管4之間的管路的通斷，也可以控制補熱設備I分別與地源熱泵機組5和地埋管4之間連接的管路的通斷，從而控制補熱設備I對地埋管4進行熱源補充，補熱設備I利用太陽能轉化為熱量，直接對地埋管4進行熱源補充，增加了換熱效率，同時實現低能耗。
[0025]測溫裝置包括用於測量外界溫度的外部溫度傳感器和用於測量地埋管4的井道溫度的測溫線路3，測溫線路3上設有井道內部溫度傳感器，具體到本實施例中，測溫線路3上設有地下測溫探頭，外部溫度傳感器和測溫線路3分別與太陽能補償機構連接，測溫線路3與地埋管4連接，太陽能補償機構對於本實施例的地源熱泵地下熱平衡維持系統的冷熱負荷量進行精確計算，同時考慮所在地的氣候條件，得出地下熱負荷流失數值，進而為補熱設備I設定地下補熱量預設值，以此為基準對地埋管4進行熱源補充；根據外部溫度傳感器和測溫線路3傳回的溫度測量數據，調節補熱設備I的太陽能採熱量。
[0026]地源熱泵機組5連接有一個或多個風機盤6，用於將地源熱泵機組的熱量向用戶輸出。
[0027]自控裝置2的內部設有第一閥門21、第二閥門22、第三閥門23和用於控制第一閥門21、第二閥門22、第三閥門23的處理器24，地源熱泵機組5通過第一閥門21與地埋管4連接，地源熱泵機組5通過第二閥門22與補熱設備I連接，補熱設備I通過第三閥門23與地埋管4連接。第一閥門21用於控制地源熱泵機組5與地埋管4之間的管路的通斷；第二閥門22用於控制地源熱泵機組5與補熱設備I之間的管路的通斷；第三閥門23用於控制補熱設備I與地埋管4之間的管路的通斷。當地下補熱量達到預設值的情況下，關閉第二閥門22和第三閥門23，開啟第一閥門21，使得地源熱泵機組5的回水經過第一閥門21直接進入地埋管4中；當地下補熱量小於預設值時，開啟第二閥門22和第三閥門23，關閉第一閥門21，地源熱泵機組5的回水經過第二閥門22進入補熱設備I中進行熱源補充，再經過第三閥門23進入地埋管4中，可以直接對地埋管4進行熱源補充，提高換熱率；處理器24的內部設有溫控閥門，以測溫線路3及外部溫度傳感器的取值為依據，與預設的溫度數值進行比較，從而對第一閥門21、第二閥門22和第三閥門23進行控制，進而實現自控調節，減少補熱過度的風險。
[0028]地埋管4、太陽能補償機構、地源熱泵機組5和風機盤6之間通過管路依次連接形成迴路，通過管路內的水循環，實現冷熱交換，太陽能補償機構安裝在由地源熱泵機組5向地埋管4回水的管路上，可以直接向地埋管4補充熱量，提高換熱率，實現低能耗。
[0029]本實施例的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統在工作時，其管路內部形成水循環，太陽能補償機構安裝在由地源熱泵機組5向地埋管4中回水的管路上，可以直接向地埋管4補充熱量，提高換熱率，實現低能耗。
[0030]太陽能補償機構對全年動態冷熱負荷量及至少一年的地埋管4周圍的土壤區域溫度場的數值進行模擬計算，掌握全年負荷特徵及地下土壤溫度的變化趨勢，並考慮過渡季節及間歇運行時土壤溫度恢復的情況，以上述數值為基礎，以年為時間尺度，以土壤溫度復原作為評價基準設置補熱設備1，為地埋管4的周圍的土壤補充熱量；在工作期間結合外部溫度傳感器和測溫線路3測得的溫度數值調節補熱設備I的太陽能採熱量。
[0031]太陽能補償機構對於本實施例的地源熱泵地下熱平衡維持系統的冷熱負荷量進行精確計算，同時考慮所在地的氣候條件，可以得出地下熱負荷流失數值；根據地下熱負荷流失數值精確計算得出的冷熱負荷量，為補熱設備I設定地下補熱量預設值。
[0032]當用戶需要製冷時，由於注入管路的水溫較高，注入管路的水通過地埋管4降低溫度，再通過地源熱泵機組5將水溫降低後，通過風機盤6供給用戶，將製冷後釋放的熱量經過水循環再次回到地埋管4中；太陽能補償機構通過為回流入地埋管4中的水提供熱量，實現為地埋管4周圍的土壤補充熱量的功能，將測溫線路3和外部溫度傳感器測得的溫度數據進行對比，再根據設定好的地下補熱量預設值，將因夏季日曬充足而收集的太陽能轉化為熱量補充入地下，為冬季因供暖而造成的地下大量熱流失做熱量儲備，地下補熱量預設值的設定可以防止太陽能補償機構採熱量過度，減少補熱過度的風險，從而避免影響地下熱平衡。
[0033]當用戶需要供熱時，由於注入管路的水溫較低，注入管路的水通過地埋管4吸收地下熱量，經過地源熱泵機組5將水溫提高後，通過風機盤6將熱量供給用戶，冷卻後的水經過地源熱泵機組5回到地埋管4中進行熱量儲備；太陽能補償機構可以實時為地埋管4周圍的土壤進行熱量補償，以免發生換熱率低，供熱不足的現象。
[0034]當地埋管4周圍的儲備熱量低於補熱量預設值時，太陽能補償機構為地埋管4補充熱量，增加換熱率，當地埋管4周圍的儲備熱量達到地下補熱量預設值時，地源熱泵機組5與地埋管4之間的管路中的水流不經過補熱設備1，直接回到地埋管4中進行換熱。
[0035]太陽能補償機構在為地埋管4補熱時，處理器24的內部設有溫控閥門，以測溫線路3的取值為輸入數據，與溫度預設值進行比較，從而對第一閥門21、第二閥門22和第三閥門23進行控制；當地埋管4的周圍的熱量儲備達到地下補熱量預設值的情況下，關閉第二閥門22和第三閥門23，開啟第一閥門21，使得地源熱泵機組5的回水經過第一閥門21直接進入地埋管4中；當地埋管4需要補熱時，開啟第二閥門22和第三閥門23，關閉第一閥門21，地源熱泵機組5的回水經過第二閥門22進入補熱設備I中進行熱源補充，再經過第三閥門23進入地埋管4中。
[0036]綜上所述，本實施例的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統包括地源熱泵機組5、地埋管4和用於為地源熱泵機組5補充熱量的太陽能補償機構，地源熱泵機組5通過太陽能補償機構與地埋管4連接，太陽能補償機構和地埋管4之間還連接有用於為太陽能補償機構提供溫度測量數據的測溫裝置。本實施例的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統具有適用性廣，能耗低的特點，可以為北方地區空調地源熱泵系統地下熱負荷平衡提供熱源補償，通過測溫裝置可以精確控制補熱量，通過太陽能補償機構直接對地埋管4進行補熱，增加換熱效率，直接提高地下熱能，且該系統採用太陽能補償機構，可以實現低能耗。
[0037]本實用新型的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本實用新型限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本實用新型的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本實用新型從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【權利要求】
1.一種空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，包括地源熱泵機組(5)和地埋管(4)，其特徵在於，還包括用於為所述地源熱泵機組(5)補充熱量的太陽能補償機構，所述地源熱泵機組(5)通過所述太陽能補償機構與所述地埋管(4)連接，所述太陽能補償機構和地埋管(4)之間還連接有用於為所述太陽能補償機構提供溫度測量數據的測溫裝置。
2.根據權利要求1所述的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，其特徵在於，所述太陽能補償機構包括補熱設備(I)和自控裝置(2 )，所述補熱設備(I)與所述自控裝置(2 )連接，所述地源熱泵機組(5 )通過所述自控裝置(2 )與所述地埋管(4 )連接。
3.根據權利要求1所述的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，其特徵在於，所述測溫裝置包括用於測量外界溫度的外部溫度傳感器和用於測量所述地埋管(4 )的井道溫度的測溫線路(3)，所述外部溫度傳感器和測溫線路(3)分別與所述太陽能補償機構連接，所述測溫線路(3)與地埋管(4)連接。
4.根據權利要求1所述的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，其特徵在於，所述地源熱泵機組(5 )連接有一個或多個風機盤(6 )。
5.根據權利要求2所述的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，其特徵在於，所述自控裝置(2)的內部設有第一閥門(21)、第二閥門(22)、第三閥門(23)和用於控制所述第一閥門(21)、第二閥門(22)、第三閥門(23)的處理器(24)，所述地源熱泵機組(5)通過所述第一閥門(21)與所述地埋管(4 )連接，所述地源熱泵機組(5 )通過所述第二閥門(22 )與所述補熱設備(I)連接，所述補熱設備(I)通過所述第三閥門(23 )與所述地埋管(4 )連接。
6.根據權利要求4所述的空調地源熱泵地下熱平衡維持系統，其特徵在於，所述地埋管(4)、太陽能補償機構、地源熱泵機組(5)和風機盤(6)之間通過管路依次連接形成迴路。
【文檔編號】F25B30/06GK203586452SQ201320794282
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】王敬修 申請人:北京天福昌運製冷設備安裝有限公司