CN107270567A - 一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统 - Google Patents

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邵涤清
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Abstract

本发明公开了一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，包括热平衡装置、地源热泵主机、土壤源换热器、地源侧水泵、第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀，热平衡装置包括铜铝翅片换热器、喷淋泵和轴流风机；地源热泵主机通过地源侧供水管与所述土壤源换热器的进口相连，土壤源换热器的出口通过地源侧回水管与所述地源热泵主机相连；铜铝翅片换热器的出口通过换热器侧供水管与所述地源侧供水管连通，进口通过换热器侧回水管与所述地源侧回水管连通。本发明的用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，使得地源热泵系统在冬季采暖期间不但能够满足室内用户的热量需求，而且能够保护地下土壤的生态环境。

Description

一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统
技术领域
本发明涉及一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统。
背景技术
在寒冷国家和地区全年建筑物室内冷/热负荷不平衡情况下普遍存在地下土壤平衡补偿问题。在北方寒冷地区，由于建筑物冬季热负荷远大于夏季冷负荷，造成冬季从地下土壤中吸收的热量远大于夏季向土壤中排放的热量，即建筑的夏季冷负荷远低于冬季热负荷：夏季向土壤排热少，冬季从土壤吸热多，引起地下土壤的冷/热不平衡，从而导致地源热泵系统运行效率低、主机运行不稳定、室内采暖不能满足要求，对地下土壤的温度恢复造成影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，可以在夏天及过度季节通过吸收空气中的热量对地下土壤进行热量补偿，从而调节地下土壤的冷热量不平衡，使得地源热泵系统在冬季采暖期间不但能够满足室内用户的热量需求，而且能够保证其长期稳定经济的运行，保护地下土壤的生态环境。
实现上述目的的技术方案是：一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，包括热平衡装置、地源热泵主机、土壤源换热器、地源侧水泵、第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀，其中：
所述热平衡装置包括铜铝翅片换热器、喷淋泵和轴流风机，所述铝翅片换热器内设置有喷淋管道，所述喷淋泵设置在所述喷淋管道上，所述轴流风机设置在所述铜铝翅片换热器的顶部；
所述地源热泵主机通过地源侧供水管与所述土壤源换热器的进口相连，所述土壤源换热器的出口通过地源侧回水管与所述地源热泵主机相连；
所述铜铝翅片换热器的出口通过换热器侧供水管与所述地源侧供水管连通，进口通过换热器侧回水管与所述地源侧回水管连通；
所述地源侧水泵设置在所述地源侧回水管上；
所述第一电动阀设置在所述换热器侧供水管上；
所述第二电动阀设置在所述换热器侧回水管上；
所述第三电动阀设置在所述地源侧回水管上，且位于所述地源侧水泵和地源热泵主机之间。
上述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其中，所述换热器侧回水管与地源侧回水管的相接端位于所述地源侧水泵和第三电动阀之间。
上述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其中，冬季采暖时，所述第一电动阀及第二电动阀关闭，所述第三电动阀开启，通过所述地源侧水泵不断地将所述土壤源换热器中吸收的热量提供给所述地源热泵主机，所述地源热泵主机为室内设备供暖。
上述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其中，夏季供冷时，所述第一电动阀及第二电动阀关闭,所述第三电动阀开启，通过所述地源侧水泵不断地将室内设备和地源热泵主机产生的热量导入到所述土壤源换热器，在地下土壤中扩散。
上述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其中，夏季及过度季节室内设备不需要供冷时，所述第一电动阀及第二电动阀开启,所述第三电动阀关闭，所述地源热泵主机处于关闭状态，通过所述地源侧水泵不断地将所述热平衡装置从空气中吸收的热量导入到所述土壤源换热器中，在地下土壤中扩散，提升地下土壤温度。
本发明的用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，通过设置热平衡装置并调节第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀的开启或关闭，无论冬季采暖，还是夏季供冷，地源热泵系统在满足地下土壤的冷热平衡的同时，还能够保证系统稳定运行、提高系统运行效率、节省系统运行费用。
附图说明
图1为本发明的用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的最佳实施例，一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，包括热平衡装置1、地源热泵主机2、土壤源换热器3、地源侧水泵4、第一电动阀5、第二电动阀6和第三电动阀7。
热平衡装置1包括铜铝翅片换热器11、喷淋泵12和轴流风机13，铝翅片换热器11内设置有喷淋管道14，喷淋泵12设置在喷淋管道14上，轴流风机13设置在铜铝翅片换热器11的顶部。
地源热泵主机2通过地源侧供水管21与土壤源换热器3的进口相连，土壤源换热器3的出口通过地源侧回水管22与地源热泵主机2相连；铜铝翅片换热器11的出口通过换热器侧供水管15与地源侧供水管21连通，进口通过换热器侧回水管16与地源侧回水管22连通。
地源侧水泵4设置在地源侧回水管22上；第一电动阀5设置在换热器侧供水管15上；第二电动阀6设置在换热器侧回水管16上；第三电动阀7设置在地源侧回水管22上，且位于地源侧水泵4和地源热泵主机2之间。
换热器侧回水管16与地源侧回水管22的相接端位于地源侧水泵4和第三电动阀7之间。
本发明的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，使用时，地源热泵主机2外接室内设备8，工作原理为：
(1)冬季采暖时，第一电动阀5及第二电动阀6关闭，第三电动阀7开启，通过地源侧水泵4不断地将土壤源换热器3中吸收的热量提供给地源热泵主机2，地源热泵主机2为室内设备8供暖，满足室内供暖需求；
(2)夏季供冷时，第一电动阀5及第二电动阀6关闭,第三电动阀7开启，通过地源侧水泵4不断地将室内设备8和地源热泵主机2产生的热量导入到土壤源换热器3，在地下土壤中扩散，满足室内空调制冷的需要；
(3)夏季及过度季节室内设备不需要供冷时，第一电动阀5及第二电动阀6开启,第三电动阀7关闭，地源热泵主机2处于关闭状态，通过地源侧水泵4不断地将热平衡装置1从空气中吸收的热量导入到土壤源换热器3中，在地下土壤中扩散，提升地下土壤温度。
本发明的用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，设置热平衡装置，在夏天及过度季节通过吸收空气中的热量对地下土壤进行热量补偿，从而调节地下土壤的冷热量不平衡，使得地源热泵系统在冬季采暖期间不但能够满足室内用户的热量需求，而且能够保证其长期稳定经济的运行，保护地下土壤的生态环境。
综上所述，本发明的用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，在夏季及过度季节通过吸收空气中的热量对地下土壤进行热量补充，克服了寒冷地区地下土壤的冷热不平衡问题，使周边地下土壤能够恢复到正常温度，在可持续地满足用户制冷、供暖、生活热水需求的同时，保证了系统能够稳定、高效地运行。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其特征在于，包括热平衡装置、地源热泵主机、土壤源换热器、地源侧水泵、第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀，其中：
所述热平衡装置包括铜铝翅片换热器、喷淋泵和轴流风机，所述铝翅片换热器内设置有喷淋管道，所述喷淋泵设置在所述喷淋管道上，所述轴流风机设置在所述铜铝翅片换热器的顶部；
所述地源热泵主机通过地源侧供水管与所述土壤源换热器的进口相连，所述土壤源换热器的出口通过地源侧回水管与所述地源热泵主机相连；
所述铜铝翅片换热器的出口通过换热器侧供水管与所述地源侧供水管连通，进口通过换热器侧回水管与所述地源侧回水管连通；
所述地源侧水泵设置在所述地源侧回水管上；
所述第一电动阀设置在所述换热器侧供水管上；
所述第二电动阀设置在所述换热器侧回水管上；
所述第三电动阀设置在所述地源侧回水管上，且位于所述地源侧水泵和地源热泵主机之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其特征在于，所述换热器侧回水管与地源侧回水管的相接端位于所述地源侧水泵和第三电动阀之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其特征在于，冬季采暖时，所述第一电动阀及第二电动阀关闭，所述第三电动阀开启，通过所述地源侧水泵不断地将所述土壤源换热器中吸收的热量提供给所述地源热泵主机，所述地源热泵主机为室内设备供暖。
4.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其特征在于，夏季供冷时，所述第一电动阀及第二电动阀关闭,所述第三电动阀开启，通过所述地源侧水泵不断地将室内设备和地源热泵主机产生的热量导入到所述土壤源换热器，在地下土壤中扩散。
5.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区地源热泵系统的地下土壤冷热平衡系统，其特征在于，夏季及过度季节室内设备不需要供冷时，所述第一电动阀及第二电动阀开启,所述第三电动阀关闭，所述地源热泵主机处于关闭状态，通过所述地源侧水泵不断地将所述热平衡装置从空气中吸收的热量导入到所述土壤源换热器中，在地下土壤中扩散，提升地下土壤温度。
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