CN109114843A - 一种利用岩溶水的水源热泵系统 - Google Patents

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裴鹏
周玮松
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • F24D15/04—Other domestic- or space-heating systems using heat pumps

Abstract

本发明公开了一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：包含，抽水井（3）通过管道与热泵机组（1）进水口连通，热泵机组（1）出水口分别与排水井（4）和地下热能储存装置进水管（5）连通，地下热能储存装置进水管（5）另一端连通地下热能储存装置（6），地下热能储存装置出水管（11）两端分别连通地下热能储存装置（6）和热泵机组（1）进水口，热泵机组（1）与用户末端（2）连通。本系统没有传统水源热泵的回灌井，取而代之的是排水井，从抽水井进入热泵系统热交换后经过管道通入排水井或地下热能储存系统，排入的水直接进入下游的地下暗河排走或者作为热能载体储存起来。

Description

一种利用岩溶水的水源热泵系统
技术领域
本发明涉及能源、地热、空调领域,具体涉及一种利用岩溶水的水源热泵系统。
背景技术
在喀斯特地区有着相当丰富的的地下水资源，而这部分水源主要来自大气降水的补给，由于岩溶构造透水性强，水资源通过岩石、溶隙、岩溶漏斗、竖井、落水洞最终进入地下河流失，或者直接进入暗河、天窗、落水洞、漏洞之中，这部分水资源迅速的流失造成了自然资源的浪费，而且岩溶水温度变化小于地下土壤温度变化，温度常年维持在18℃左右，是地源热泵天然的能源源头，是不可多得的“能量资源”。另外，由于岩溶构造的特殊性及岩溶水资源的特殊性、动态性，使水经过溶隙、溶洞、等天然构造排入地下，汇入地下河中。因此本系统可以忽略普通地下水源热泵系统的回灌问题，降低了技术难度，减少了工程投资，降低了能源消耗及温室气体排放。
同时还可以利用天然的溶洞、岩溶漏斗等地下构造对经过热交换的水进行保存，以备枯水期水量不足的情况，以及利用这些构造作为地下热能储存技术（UTES）的载体进行能量储存。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：供一种基于地源热泵系统的岩溶水浅层地温能利用系统，能够实现岩溶水的利用的同时，利用天然岩溶构造排出地下水，省略了回灌问题。同时，配有热能储存系统作为补充和存储。
本发明的技术方案是：一种利用岩溶水的水源热泵系统，包含，抽水井通过管道与热泵机组水源侧进水口连通，热泵机组出水口分别与排水井和地下热能储存装置进水管连通，地下热能储存装置水源侧进水管另一端连通地下热能储存装置，地下热能储存装置出水管两端分别连通地下热能储存装置和热泵机组水源侧进水口，热泵机组与用户末端连通。
所述的抽水井设置于地下暗河或地下溶洞等岩溶构造中。
所述的抽水井底部设置水泵。
所述热泵机组进水管设置过滤装置。
所述的排水井人工打造或者改造的天然的溶洞、天然的漏斗、地面构造裂隙。
所述的地下热能储存装置包括储存空间、进水管及阀门、回水管及阀门、水泵和上层封盖等，进水管与热泵机组回水管连接，并在此分管上设置阀门，出水管在下端设置水泵，另一端与热泵机组进水口的管道连接，在此分管上设置阀门，储存空间与地表之间设置封盖。
所述的地下热能储存装置进水管和地下热能储存装置出水管分别设置地下热能储存装置入水管阀门和地下热能储存装置出水管阀门。
本发明的有益效果：本系统没有传统水源热泵的回灌井，取而代之的是排水井，从抽水井进入热泵系统热交换后经过管道通入排水井或地下热能储存系统，排入的水直接进入下游的地下暗河排走或者作为热能载体储存起来。地下热能储存系统指利用储存做完能量交换的水，以备枯水期水量的不足以或作为能量储存的系统，包括储存空间、进水管及阀门、回水管及阀门、水泵等。储存空间可以是在发现的干溶洞中埋入的储热箱、盘管、地埋管钻孔、混泥土等的任意一种形式，或者将合适的天然的岩溶构造如岩溶漏斗等灌浆堵住裂隙等的方式构造的一个地下空间，亦或是人工开凿的一个空间。将经过热交换的岩溶水排入其中储存，夏天将储存热水以供冬季使用，冬季储存冷水以供夏天使用。另外，亦可利用峰谷电价差，夜间运行制冷水或冰（热水）将其储存，白天利用冷水或冰（热水）制冷（供暖）。数量可以是一个或多个，应根据实地情况来选取。
附图说明
图1为本发明的原理图；附图标记：1-热泵机组；2-用户末端（风机盘管等）；3-抽水井；4-排水井；5-地下热能储存装置入水管；6-地下热能储存装置；7-水泵；8-地下暗河；9-地表；10-地下热能储存装置入水管阀门；11-地下热能储存装置出水管；12-地下热能储存装置出水管阀门；13-地下水过滤装置；14-热能储存系统封盖。
具体实施方式
一种利用岩溶水的水源热泵系统，包含，抽水井3通过管道与热泵机组1进水口连通，热泵机组1水源侧出水口分别与排水井4和地下热能储存装置进水管5连通，地下热能储存装置进水管5另一端连通地下热能储存装置6，地下热能储存装置出水管11两端分别连通地下热能储存装置6和热泵机组1水源侧进水口，热泵机组1与用户末端2连通。本系统没有传统水源热泵的回灌井，取而代之的是排水井，地下水从抽水井进入热泵系统热交换后首先打开阀门10，通过储水井5排入热能储存装置，而后，关闭阀门10，经过热交换的水直接进入下游的地下暗河排走或者通过其他岩溶构造如岩溶漏斗、构造裂隙等排出；或者，在夜间打开阀门10、11，将制备的冷水排入热能储存装置6中存储，在白天使用热能储存装置中的冷（热）水作为热源进行制冷（供暖）；或者，在运行期间将回水排入热能储存装置6储存，在反季或者水源不足（枯季）时利用其中的水。所述的抽水井3设置于地下暗河8或地下溶洞等岩溶构造中；所述的抽水井3底部设置水泵7；所述热泵机组水源侧进水管设置过滤装置13；所述的排水井4人工打造或者天然的溶洞、天然的漏斗、地面构造裂隙。
所述的地下热能储存装置6包括储存空间、进水管及阀门、回水管及阀门、水泵和上层封盖等，进水管5与热泵机组回水管连接，并在此分管上设置阀门10，出水管11在下端设置水泵7，另一端与热泵机组水源侧进水口的管道连接，在此分管上设置阀门12，储存空间与地表之间设置封盖14。
所述的地下热能储存装置进水管5和地下热能储存装置出水管11分别设置地下热能储存装置入水管阀门10和地下热能储存装置出水管阀门12。
地源热泵装置指热泵机组等设备，通常包括热泵机组、抽水井、排水井、水泵、用户末端及管路、阀门等组成整个系统的能量提升、输送和使用部分。该系统将经过热交换的水通过储水井5管道存入地下热能储存装置6。地下水的抽水井和排水井，数量可为一个，也可以为多个。也可以利用天然的溶洞、漏斗、构造裂隙作为排水井的排水通道。抽水井不仅可以设在地下暗河中，也可以设在地下溶洞中。排水井可以视情况而决定有无，如果建筑周围地质岩溶发育强烈，有较多的溶洞、漏斗、构造裂隙等可以直接将经过热交换的水排入可不打排水井。
地下水过滤装置，是指过滤地下水中杂质的装置。包括除沙器、过滤器、软化器蓄水罐、灭菌器等全部或单独设计的一个过滤装置，根据具体的工程状况来确定。
地下热能储存装置指利用储存做完能量交换的水，以备枯水期水量的不足以或作为能量的系统，包括储存空间、进水管及阀门、回水管及阀门、抽水泵等。储存空间可以是在发现的干溶洞中埋入的储热箱、盘管、地埋管钻孔、混泥土等的任意一种形式，或者将合适的天然的岩溶构造如岩溶漏斗等灌浆堵住裂隙等的方式构造的一个地下空间，亦或是人工开凿的一个空间。将经过热交换的岩溶水排入其中，在抽水井供水不足时打开阀门10、12，作为临时的一个循环水源，同样打开阀门10、12即可将夏天储存的热水以供冬季使用，冬季储存冷水以供夏天使用，也可在夜间制备冷（热）水，排入热能储存装置，白天将热能储存装置作为冷（热）源，进行制冷或供暖。数量可以是一个或多个，应根据实地情况来选取。

Claims (7)

1.一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：包含，抽水井（3）通过管道与热泵机组（1）水源侧进水口连通，热泵机组（1）水源侧出水口分别与排水井（4）和地下热能储存装置进水管（5）连通，地下热能储存装置进水管（5）另一端连通地下热能储存装置（6），地下热能储存装置出水管（11）两端分别连通地下热能储存装置（6）和热泵机组（1）水源侧进水口，热泵机组用户侧（1）与用户末端（2）连通。
2.根据权利要求1所述的一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：所述的抽水井（3）设置于地下暗河（8）或地下溶洞等岩溶构造中。
3.根据权利要求1所述的一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：所述的抽水井（3）底部设置水泵（7）。
4.根据权利要求1所述的一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：所述热泵机组水源侧进水管设置过滤装置（13）。
5.根据权利要求1所述的一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：所述的排水井（4）人工打造或者天然的溶洞、天然的漏斗、构造裂隙。
6.根据权利要求1所述的一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：所述的地下热能储存装置（6）包括储存空间、进水管及阀门、回水管及阀门、水泵和上层封盖等，进水管（5）与热泵机组（1）水源侧回水管连接，并在此分管上设置阀门（10），出水管（11）在下端设置水泵（7），另一端与热泵机组水源侧进水口的管道连接，在此分管上设置阀门（12），储存空间与地表之间设置封盖（18）。
7.根据权利要求1所述的一种利用岩溶水的水源热泵系统，其特征在于：所述的地下热能储存装置进水管（5）和地下热能储存装置出水管（11）分别设置地下热能储存装置入水管阀门（10）和地下热能储存装置出水管阀门（12）。
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