CN103673157A - 电网调蓄地温空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电网调蓄地温空调装置，为解决冬夏用电取暖纳凉使电力负荷超载问题，其是在室内屋顶设置由循环水提供热源和冷源的顶置式空调终端，空调终端循环水管口通过循环管道和循环水泵、换向阀连接浅层低温地下水开环式循环抽采回灌装置或者通过热交换机构获取浅层低温的闭环式低温循环水装置和深层高温地下水循环抽采回灌装置；所述循环水泵由电网全天提供动力或者在一天中电网低谷时段由电网直接提供动力，在一天中电网高峰时段由低谷时段电网获取蓄存能量的蓄能装置提供动力。其具有充分利用地温资源，以少量的电力消耗，实现冬天提供暖气、夏天提供冷气，地温利用效率高，能解决高低温天气取暖纳凉用电超载问题，保障电网平稳运行，低碳环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调，特别是涉及一种电网调蓄地温空调装置。
背景技术
将地下深层的高温水抽取上来，循环流经采暖设备后，再回输入原地层的地暖技术已经广泛应用。也有将地下浅层低温水抽取上来，循环流经冷气设备后，再回输入原地层的地冷技术已经开始推广应用。但是，它们都不能充分利用地温资源，也不具备冷暖两用功能，远远不能满足社会需要。
随着生活水平的提高，在严热的夏季人们集中使用空调纳凉，常常导致大面积缺电，在严寒的冬季人们集中使用电能取暖，也常常导致大面积缺电，而不需要取暖和纳凉的故春秋季节不但不会缺电，而且相对于发电能力，还有相当的富余；这即造成发电能力的巨大浪费，又造成电力的严重短缺。显然这种矛盾现象是由四季变化的气候造成的，即问题源于自然。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能够冬天提供暖气、夏天提供冷气，能解决高低温天气取暖纳凉用电超载问题的电网调蓄地温空调装置。这种空调装置能够巧妙地用自然解决上述源于自然的问题。
为实现上述目的，本发明电网调蓄地温空调装置是在室内屋顶设置具有向上隔热向下散热和吸热功能、由循环水提供热源和冷源的顶置式空调终端，空调终端循环水管口通过循环管道和循环水泵、换向阀连接浅层低温地下水开环式循环抽采回灌装置或者通过热交换机构获取浅层低温的闭环式低温循环水装置和深层高温地下水循环抽采回灌装置；夏天需要降温时，换向阀开通所述浅层低温抽采回灌装置或者浅层低温循环水装置，冬天需要取暖时，换向阀开通所述深层高温抽采回灌装置；所述循环水泵由电网全天提供动力或者在一天中电网低谷时段由电网直接提供动力，在一天中电网高峰时段由低谷时段电网获取蓄存能量的蓄能装置提供动力。浅层地下水或者地层的低温由冬季低温向下沉积形成，深层地下高温由地心核反应产生，将它们合并用于解决因四季更替造成冬夏季缺电问题，能够以相当低的用电成本，解决电网超负荷问题，并且，不但显著节省电能，减轻供电压力，即利用地温资源，又不破坏自然资源，是真正的永续利用和低碳环保。顶置式空调终端与现有壁挂式、侧立式或者地热式相比，不轮循环水与室内存在多少温差，由于热空气上升，冷空气下沉原理，及屋顶空气对流换热，辐射最容易，如果散热或者吸冷面积足够大，不用强制循环，就能起到非常好的热交换效果，能够显著提高地温开发利用效率。具有充分利用地温资源，以少量的电力消耗，实现冬天提供暖气、夏天提供冷气，地温利用效率高，能解决高低温天气取暖纳凉用电超载问题，保障电网平稳运行，低碳环保的优点。
作为优化，所述蓄能装置包括电网低谷时段启动的空压机，空压机通过单向阀连接压缩空气储罐；压缩空气储罐通过电网高峰时段根据需要开启的电控压缩空气阀连接驱动气动循环水泵或者连接驱动气动发电机向循环水泵供电或者连接驱动气动循环水泵和连接驱动气动发电机向循环水泵供电。压缩空气作为中间储能环节与蓄电池相比，更低碳环保，并且运行成本低，寿命长。所述压缩空气储罐为外周加装保温层的隔热罐。所述压缩空气储罐还可以由回收利用自然网通的风机带动空压机向其储存压缩空气能，也可经利用光伏发电装置带动空气压缩机向其储存压缩空气能，更可以利用波浪能回收利用装置驱动空气压缩机向其储存压缩空气能。
作为优化，当压缩空气储罐与循环水泵管路距离近时，则采用气动循环水泵；当压缩空气储罐与循环水泵管路距离远时，则采用气动发电机驱动循环水泵。对于深层地下水的开采也可以采用采油井常用的多级泵等。
作为优化，水流速度慢、采用往复水泵，水流速度急、采用涡轮水泵；水流量小、采用往复水泵，水流量大、采用涡轮水泵。
作为优化，来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动涡轮水泵，再流经驱动复水泵；或者来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动涡轮水泵，最后再流经驱动复水泵；或者来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动涡轮水泵；来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动复水泵。
作为优化，来自浅层地下的低温水流经对空压机进气进行降温的进气热交换器；来自深层地下的高温水流经对压缩空气储罐出气进行加温的出气热交换器，且压缩空气储罐与出气热交换器之间设置止逆阀。
作为优化，来自深层地下的高温水流经空压机散热器件吸收空压机散发的热量，以便减少空压机的能损失，提高整个系统的能效率。
作为优化，所述浅层低温地下水或者浅层低温采自当地暑期中间最低地温达到2-12℃的浅地层，更优选3-8℃，所述暑期中间在北半球应当是7月中旬，更确切是7月15日；或者所述浅层低温地下水或者浅层低温采自10-24米深处，优选12-18米地层深度；所述浅层低温抽采回灌装置是在同一地层一点抽采，距离此抽采点一定距离的另一高位点回注或者周围多个高位点循环回注，所述抽采点与回注点之区域是地表能被冬天寒气侵袭并且能够顺利传入地下的裸露地表或者非建筑物构筑物地表；所述深层高温抽采回灌装置是在同一地层一点抽采，距离此抽采点一定距离的另一低位点回注或者周围多个低位点循环回注；所述浅层低温循环水装置是在裸露地表的地下设置等距间隔管的循环水管网，所述循环水管网为并列配置循环使用的多套。所述依次循环使用更优选间隔循环使用，这样能够减少抽采对地层稳定性的影响。所述在裸露地表的地下设置，则是为了保证来年冬季能够通过冷气下沉，充分恢复地层低温，保障低温永续利用。
作为优化，所述顶式空调终端是常用地暖铺装部件、将其中地板换成天花板后反转180度装到屋顶，成为冬暖夏凉的空调天花板。空调天花板夏天吸收顶部空气热量，顶部空气失热变冷后自然下沉，迫使室内中层或者下层的相对较热的空气上升，照此循环，自然起到使室内空气变凉的目的。空调天花板及预部受热空气会向室内空间辐射传递热量，起到取暖作用。
作为优化，所述地暖铺装部件包括循环水管，所述导热天花板是能够为室内空气与循环水管之间提供空气对流通道的多孔板或者是在循环水管与室内空气之间进行热传导和向室内空间进行热辐射的导热辐射天花板。
采用上述技术方案后，本发明电网调蓄地温空调装置具有充分利用地温资源，以少量的电力消耗，实现冬天提供暖气、夏天提供冷气，地温利用效率高，能解决高低温天气取暖纳凉用电超载问题，保障电网平稳运行，低碳环保的优点。
具体实施方式
本发明电网调蓄地温空调装置是在室内屋顶设置具有向上隔热向下散热和吸热功能、由循环水提供热源和冷源的顶置式空调终端，空调终端循环水管口通过循环管道和循环水泵、换向阀连接浅层低温地下水开环式循环抽采回灌装置或者通过热交换机构获取浅层低温的闭环式低温循环水装置和深层高温地下水循环抽采回灌装置；夏天需要降温时，换向阀开通所述浅层低温抽采回灌装置或者浅层低温循环水装置，冬天需要取暖时，换向阀开通所述深层高温抽采回灌装置；所述循环水泵由电网全天提供动力或者在一天中电网低谷时段由电网直接提供动力，在一天中电网高峰时段由低谷时段电网获取蓄存能量的蓄能装置提供动力。所述顶式空调终端是常用地暖铺装部件、将其中地板换成天花板后反转180度装到屋顶，成为冬暖夏凉的空调天花板。所述地暖铺装部件包括循环水管，所述导热天花板是能够为室内空气与循环水管之间提供空气对流通道的多孔板或者是在循环水管与室内空气之间进行热传导和向室内空间进行热辐射的导热辐射天花板。
所述蓄能装置包括电网低谷时段启动的空压机，空压机通过单向阀连接压缩空气储罐；压缩空气储罐通过电网高峰时段根据需要开启的电控压缩空气阀连接驱动气动循环水泵或者连接驱动气动发电机向循环水泵供电或者连接驱动气动循环水泵和连接驱动气动发电机向循环水泵供电。
当压缩空气储罐与循环水泵管路距离近时，则采用气动循环水泵；当压缩空气储罐与循环水泵管路距离远时，则采用气动发电机驱动循环水泵。水流速度慢、采用往复水泵，水流速度急、采用涡轮水泵；水流量小、采用往复水泵，水流量大、采用涡轮水泵。
来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动涡轮水泵，再流经驱动复水泵；或者来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动涡轮水泵，最后再流经驱动复水泵；或者来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动涡轮水泵；来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动复水泵。
来自浅层地下的低温水流经对空压机进气进行降温的进气热交换器；来自深层地下的高温水流经对压缩空气储罐出气进行加温的出气热交换器，且压缩空气储罐与出气热交换器之间设置止逆阀。来自深层地下的高温水流经空压机散热器件吸收空压机散发的热量。
所述浅层低温地下水或者浅层低温采自当地暑期中间最低地温达到2-12℃的浅地层或者所述浅层低温地下水或者浅层低温采自10-24米深处，优选12-18米深地层，年温度变化的影响深度为24米，超过24米夏季采冷回暖后就无法恢复低温了；所述浅层低温抽采回灌装置是在同一地层一点抽采，距离此抽采点一定距离的另一高位点回注或者周围多个高位点循环回注，所述抽采点与回注点之区域是地表能被冬天寒气侵袭并且能够顺利传入地下的裸露地表或者非建筑物构筑物地表；所述深层高温抽采回灌装置是在同一地层一点抽采，距离此抽采点一定距离的另一低位点回注或者周围多个均匀分布的低位点循环回注，优选间隔循环回注，如抽采点周围有1-8个循环回注点，则这8个回注点的循环回注顺序是1、3、5、7、2、4、6、8、1、3、5、7、8---；所述浅层低温循环水装置是在裸露地表的地下设置等距间隔管的循环水管网，所述循环水管网为并列配置循环使用的多套。所述依次循环使用更优选间隔循环使用，如有并列配置的12套，可以按1、4、7、10、2、5、8、11、3、6、9、12循环使用。
Claims (10)
1.一种电网调蓄地温空调装置，其特征在于在室内屋顶设置具有向上隔热向下散热和吸热功能、由循环水提供热源和冷源的顶置式空调终端，空调终端循环水管口通过循环管道和循环水泵、换向阀连接浅层低温地下水开环式循环抽采回灌装置或者通过热交换机构获取浅层低温的闭环式低温循环水装置和深层高温地下水循环抽采回灌装置；夏天需要降温时，换向阀开通所述浅层低温抽采回灌装置或者浅层低温循环水装置，冬天需要取暖时，换向阀开通所述深层高温抽采回灌装置；所述循环水泵由电网全天提供动力或者在一天中电网低谷时段由电网直接提供动力，在一天中电网高峰时段由低谷时段电网获取蓄存能量的蓄能装置提供动力。
2.根据权利要求1所述地温空调装置，其特征在于所述蓄能装置包括电网低谷时段启动的空压机，空压机通过单向阀连接压缩空气储罐；压缩空气储罐通过电网高峰时段根据需要开启的电控压缩空气阀连接驱动气动循环水泵或者连接驱动气动发电机向循环水泵供电或者连接驱动气动循环水泵和连接驱动气动发电机向循环水泵供电。
3.根据权利要求2所述地温空调装置，其特征在于当压缩空气储罐与循环水泵管路距离近时，则采用气动循环水泵；当压缩空气储罐与循环水泵管路距离远时，则采用气动发电机驱动循环水泵。
4.根据权利要求2所述地温空调装置，其特征在于水流速度慢、采用往复水泵，水流速度急、采用涡轮水泵；水流量小、采用往复水泵，水流量大、采用涡轮水泵。
5.根据权利要求2所述地温空调装置，其特征在于来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动涡轮水泵，再流经驱动复水泵；或者来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动涡轮水泵，最后再流经驱动复水泵；或者来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动涡轮水泵；来自压缩空气储罐的压缩空气先流经驱动气动发电机、再流经驱动复水泵。
6.根据权利要求2所述地温空调装置，其特征在于来自浅层地下的低温水流经对空压机进气进行降温的进气热交换器；来自深层地下的高温水流经对压缩空气储罐出气进行加温的出气热交换器，且压缩空气储罐与出气热交换器之间设置止逆阀。
7.根据权利要求6所述地温空调装置，其特征在于来自深层地下的高温水流经空压机散热器件吸收空压机散发的热量。
8.根据权利要求1所述地温空调装置，其特征在于所述浅层低温地下水或者浅层低温采自当地暑期中间最低地温达到2-12℃的浅地层或者所述浅层低温地下水或者浅层低温采自10-24米深处；所述浅层低温抽采回灌装置是在同一地层一点抽采，距离此抽采点一定距离的另一高位点回注或者周围多个高位点循环回注，所述抽采点与回注点之区域是地表能被冬天寒气侵袭并且能够顺利传入地下的裸露地表或者非建筑物构筑物地表；所述深层高温抽采回灌装置是在同一地层一点抽采，距离此抽采点一定距离的另一低位点回注或者周围多个低位点循环回注；所述浅层低温循环水装置是在裸露地表的地下设置等距间隔管的循环水管网，所述循环水管网为并列配置循环使用的多套。
9.根据权利要求1或者2或者3或者4或者5或者6或者7或者8所述地温空调装置，其特征在于所述顶式空调终端是常用地暖铺装部件、将其中地板换成天花板后反转180度装到屋顶，成为冬暖夏凉的空调天花板。
10.根据权利要求9所述地温空调装置，其特征在于所述地暖铺装部件包括循环水管，所述导热天花板是能够为室内空气与循环水管之间提供空气对流通道的多孔板或者是在循环水管与室内空气之间进行热传导和向室内空间进行热辐射的导热辐射天花板。
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