CN202304081U - 竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统,包括地热能交换系统、补水定压系统、地源热泵机组、控制系统和负载热交换系统,地源热泵机组的两端分别与控制系统和负载热交换系统相连并形成回路,控制系统与地热能交换系统相连,两套补水定压系统分别与地热能交换系统和负载热交换系统相连,在所述负载热交换系统中闭式冷却塔的入水口与负载集水器相连,出水口与负载水泵相连,所述控制系统包括参数采样系统和阀门控制系统。本实用新型的有益效果是安装的冷却塔能调节地下散热量与散冷量的平衡避免地下温度上升,保证系统长期稳定、高效运行,尤其适合打井位置比较紧张的区域,控制系统能自动控制连接管道上阀门的开启和关闭。

Description

竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统
技术领域
本实用新型属于热水及空调系统领域,尤其是涉及一种竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统。
背景技术
在现有的技术中能源问题是人类发展面临的一个重大问题,能源和环境的协调发展成为趋势。地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源(包括地下水、地下岩土或地表水等),既可供热又可制冷的高效节能装置。其中地埋管地源热泵系统较少受环境条件的限制,因而正日益受到重视。在我国长江三角地区系统的夏季冷负荷一般比冬季热负荷大,且夏季使用时间长,造成对地下散热量远大于散冷量,因此导致了地下散热量与散冷量的不平衡,地下温度上升,影响到地源热泵空调系统的散热,从而影响到系统的效果。
发明内容
本实用新型要解决的问题是提供一种可以调节地下散热量与散冷量的平衡,避免地下温度上升,并保证系统长期稳定、高效运行的竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统,尤其适合夏季空调负荷和空调时间远大于冬季的供暖负荷和供暖时间的南方。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统,包括地热能交换系统、补水定压系统、地源热泵机组、控制系统和负载热交换系统,地源热泵机组的两端分别与控制系统和负载热交换系统相连接并形成回路,控制系统与地热能交换系统相连,两套补水定压系统分别与地热能交换系统和负载热交换系统相连,其中:
所述的地源热泵机组由两台并联的带热回收功能的热泵机组构成,地源热泵机组包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置,并且蒸发器和冷凝器经由压缩机和节流装置连接构成一个回路;
所述地热能交换系统包括竖直地埋管、源水分水器、源水集水器和源水水泵,竖直地埋管由多个U型地埋管并联组成,所有地埋管采用同程式连接,最后通过管道分别与源水集水器的一端和源水分水器的一端连接,源水集水器的另一端与源水水泵相连,源水水泵与控制系统相连,源水分水器的另一端与地源热泵机组直接相连接;
所述控制系统包括参数采样系统和阀门控制系统,参数采样系统采集源水集水器、源水分水器的温度信号后,参数采样系统通过传感器和阀门控制系统连接在一起,阀门控制系统设置在地源热泵机组的蒸发器、冷凝器和地热能交换系统的源水集水器、源水分水器相连接的管道上,机组运行时,通过控制系统使得在夏季时地源热泵机组系统的冷凝器和蒸发器与源水集水器、源水分水器连接管道上的阀门开启或关闭;
所述补水定压系统包括加药装置、补水箱、补水泵和定压罐,加药装置与补水箱相连,补水箱通过两套相并联的补水泵与定压罐相连并形成回路;
所述负载热交换系统包括用户使用终端、负载分水器、负载集水器、闭式冷却塔和负载水泵,用户使用终端由多个水循环风机盘管换热器并联组成,所有盘管换热器采用同程式连接,最后通过管道分别与负载集水器的一端和负载分水器的一端连接,负载集水器的另一端与负载水泵相连,负载水泵与地源热泵机组相连接,负载分水器的另一端与地源热泵机组直接相连接,闭式冷却塔入水口与负载集水器相连,出水口与负载水泵相连;
闭式冷却塔(也叫蒸发式空冷器或密闭式冷却塔)是将管式换热器置于塔内,通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。由于是闭式循环,其能够保证水质不受污染,很好的保护了主设备的高效运行,提高了使用寿命。外界气温较低时,可以停掉喷淋水系统,起到节水效果。
地源热泵技术基本原理:
地源热泵热水机组以水或添加防冻剂的水溶液为媒介,通过吸收地下深处的能源(如地下水或地下土壤),或通过风机盘管(夏季和春秋季节)中吸收空气中的能量,再经压缩机压缩制热后,通过换热装置将热量传递给水,来制取热水,热水通过水循环系统送入室内进行采暖或直接用于热水供应。夏季则通过把室内吸收的热量散发到热水中,从而把室内温度降低。
本实用新型具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案,安装的冷却塔可以调节地下散热量与散冷量的平衡避免地下温度上升,保证系统长期稳定、高效运行,尤其适合打井位置比较紧张的区域,控制系统能自动控制连接管道上阀门的开启和关闭。
附图说明
图1是竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统工艺流程图
图中:
1、竖直地埋管  2、源水集水器     3、源水分水器
4、负载集水器  5、负载分水器     6、地源热泵机组
7、源水水泵    8、负载水泵       9、用户使用终端
10、加药装置   11、补水箱        12、补水泵
13、定压罐     14、闭式冷却塔    15、控制系统
具体实施方式
如图1所示,本实用新型竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统,包括地热能交换系统、补水定压系统、地源热泵机组6、控制系统15和负载热交换系统,地源热泵机组6的两端分别与控制系统15和负载热交换系统相连接并形成回路,控制系统15与地热能交换系统相连,两套补水定压系统分别与地热能交换系统和负载热交换系统相连,其中:
所述的地源热泵机组6由两台并联的带热回收功能的热泵机组构成,地源热泵机组6包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置,并且蒸发器和冷凝器经由压缩机和节流装置连接构成一个回路;
所述地热能交换系统包括竖直地埋管1、源水分水器3、源水集水器2和源水水泵7,竖直地埋管1由多个U型地埋管并联组成,所有地埋管采用同程式连接,最后通过管道分别与源水集水器2的一端和源水分水器3的一端连接,源水集水器2的另一端与源水水泵7相连,源水水泵7与控制系统相连,源水分水器3的另一端与地源热泵机组6直接相连接;
所述控制系统15包括参数采样系统和阀门控制系统,参数采样系统采集源水集水器2、源水分水器3的温度信号后,参数采样系统通过传感器和阀门控制系统连接在一起,阀门控制系统设置在地源热泵机组6的蒸发器、冷凝器和地热能交换系统的源水集水器2、源水分水器3相连接的管道上,机组运行时,通过控制系统使得在夏季时地源热泵机组6系统的冷凝器和蒸发器与地热能交换系统的源水集水器2、源水分水器3连接管道上的阀门开启或关闭;
所述补水定压系统包括加药装置10、补水箱11、补水泵12和定压罐13,加药装置10与补水箱11相连,补水箱11通过两套相并联的补水泵12与定压罐13相连并形成回路;
所述负载热交换系统包括用户使用终端9、负载分水器5、负载集水器4、闭式冷却塔14和负载水泵8,用户使用终端9由多个水循环风机盘管换热器并联组成,所有盘管换热器采用同程式连接,最后通过管道分别与负载集水器4的一端和负载分水器5的一端连接,负载集水器4的另一端与负载水泵8相连,负载水泵8与地源热泵机组6相连接,负载分水器5的另一端与地源热泵机组6直接相连接,闭式冷却塔14入水口与负载集水器4相连,出水口与负载水泵8相连。
本实例的工作过程:埋在地下的竖直地埋管1通过与地下热源(地下水热源或土壤热源)的接触,使竖直地埋管1中的水或添加防冻剂的水溶液升温,源水水泵7通过加压,使在地下竖直地埋管1中换热完毕的水或水溶液流到源水集水器2中,并根据实际需求送达到地源热泵机组6,地源热泵机组6再将热水通过负载分水器5输送到每个用户使用终端9。
负载水泵8通过加压,使在用户使用终端9热量释放完的冷水或冷水溶液流到负载集水器4中,并根据实际需求送达到地源热泵机组6,地源热泵机组6再将冷水或冷水溶液通过源水分水器3输送回竖直地埋管1。即完成一次热交换循环。
在运行过程中,与地热能交换系统相连的一套补水定压系统,负责保证地热能交换系统的压力;与负载热交换系统相连的一套补水定压系统,负责保证负载热交换系统的压力。源水集水器2、源水分水器3负责保证每个竖直地埋管1的压力均衡;负载集水器4、负载分水器5负责保证每个用户使用终端9的压力均衡。
在夏季,本系统通过地源热泵机组6的调控,可以把从每个用户使用终端9吸收的热量散发到水中,通过循环实现与地下热源进行热交换,给要输送到用户使用终端9的水降温,把热量留在地下,从而实现室内温度降低的目的。
冬天利用竖直地埋管1进行换热,夏天则优先利用竖直地埋管1进行换热,在负载集水器4中的水温度过高的情况下启动闭式冷却塔14进行散热,作为竖直地埋管1的补充,调节对地下散热量与散冷量的平衡,避免了地下温度的上升。
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例,不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.一种竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统,其特征在于:包括地热能交换系统、补水定压系统、地源热泵机组、控制系统和负载热交换系统,地源热泵机组的两端分别与控制系统和负载热交换系统相连接并形成回路,控制系统与地热能交换系统相连,两套补水定压系统分别与地热能交换系统和负载热交换系统相连,其中:
所述的地源热泵机组由两台并联的带热回收功能的热泵机组构成,地源热泵机组包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置,并且蒸发器和冷凝器经由压缩机和节流装置连接构成一个回路;
所述地热能交换系统包括竖直地埋管、源水分水器、源水集水器和源水水泵,竖直地埋管由多个U型地埋管并联组成,所有地埋管采用同程式连接,最后通过管道分别与源水集水器的一端和源水分水器的一端连接,源水集水器的另一端与源水水泵相连,源水水泵与控制系统相连,源水分水器的另一端与地源热泵机组直接相连接;
所述控制系统包括参数采样系统和阀门控制系统,参数采样系统采集源水集水器、源水分水器的温度信号后,参数采样系统通过传感器和阀门控制系统连接在一起,阀门控制系统设置在地源热泵机组的蒸发器、冷凝器和地热能交换系统的源水集水器、源水分水器相连接的管道上;
所述补水定压系统包括加药装置、补水箱、补水泵和定压罐,加药装置与补水箱相连,补水箱通过两套相并联的补水泵与定压罐相连并形成回路;
所述负载热交换系统包括用户使用终端、负载分水器、负载集水器、闭式冷却塔和负载水泵,用户使用终端由多个水循环风机盘管换热器并联组成,所有盘管换热器采用同程式连接,最后通过管道分别与负载集水器的一端和负载分水器的一端连接,负载集水器的另一端与负载水泵相连,负载水泵与地源热泵机组相连接,负载分水器的另一端与地源热泵机组直接相连接,闭式冷却塔入水口与负载集水器相连,出水口与负载水泵相连。
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