CN202853199U - 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、地源热泵机组和负载热交换系统,其特征在于:地源热泵机组的两端分别与地热能交换系统和负载热交换系统相连接并形成回路,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:所述地源热泵机组包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置;所述补水定压系统包括加药装置、补水箱、补水泵和定压罐;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;所述负载热交换系统包括用户使用终端、负载分水器、负载集水器和负载水泵。本实用新型的有益效果是该系统充分利用了可再生能源技术,并且具有高效、节能、运行平稳、可靠、环保等特点,尤其适合地质不是很坚硬,可以打井钻孔得到充足地下热源的场所。

Description

竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统
技术领域
[0001] 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
[0002] 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。它利用地下土壤温度相对稳定的特性,在投入少量高位能的基础上,通过埋在地下的地埋管换热器与大地进行冷热交换,实现夏季制冷、冬季供暖,还可以提供生活用热水。广泛应用于宾馆、商场、办公楼、学校、医院、住宅楼等场所。
[0003] 在地源热泵空调系统全年运行过程中,冬季通过热泵从地下吸收热量后对建筑供热,同时地下埋管周围的温度降低,夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地,对建筑物降温,同时地下埋管周围的温度升高。如果在一年中冬季从地埋管换热器中抽取的热量与夏季向地埋管换热器输入的热量平衡,则地埋管换热器在数年的长时间运行后,地下的年平均温度没有变化,对地埋管换热器的长期性能没有影响。但是,在很多情况下地埋管换热器全年的冷热负荷是不平衡的。例如在北方建筑物冬季的供暖负荷和供暖时间远大于夏季的空调负荷和空调时间,而在南方情况则相反。在这种情况下,地埋管换热器的吸热和放热不平衡,多余的热量(或冷量)就会在地下积累,引起地下年平均温度的变化,进而影响地埋管换热器的出力。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种结构简单、运行平稳、环保、热源利用效率高的竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统,尤其适合地质不是很坚硬,可以打井钻孔得到充足地下热源的场所。
[0005] 本实用新型的技术方案是: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、地源热泵机组和负载热交换系统,地源热泵机组的两端分别与地热能交换系统和负载热交换系统相连接并形成回路,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:
[0006] 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;
[0007] 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;
[0008] 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,源水水泵与地源热泵机组相连接,源水分水器的另一端与地源热泵机组直接相连接;
[0009] 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。
[0010] 地源热泵技术基本原理:
[0011] 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。
[0012] 地源热泵是针对加强生态保护,改善环境污染,减少资源浪费,合理提高可再生能源利用率而产生的制冷、采暖的新技术,具有以下优点及积极效果:
[0013]1、利用可再生能源技术
[0014] 地源热泵是利用了地表浅层地热资源作为冷热源,进行能量转换的制冷、采暖空调系统。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了约47%的太阳能,它不受地域、资源等限制,属可再生能源。
[0015] 2、高效、节能
[0016] 地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,一般为10〜25°C,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得地源热泵的制冷、制热能效系数可达4以上,而传统型空气源热泵制冷、制热能效系数通常为3左右。据统计设计安装良好的地源热泵系统,平均来说可以节约用户30〜40%的供热、制冷空调的运行费用,运行经济。
[0017] 3、运行平稳、可靠
[0018] 地源热泵系统是利用地表浅层的地热资源作为冷热源,而地表浅层的温度一年四季相对稳定,即使在寒冷的冬季,地源热泵系统不需要进行除霜运行,可见地源热泵机组一年四季运行可靠、稳定,而传统空气源热泵机组,其运行状态随外界温度的变化而变化,冬季的除霜运行对机组更是不利。因此,相对空气源热泵机组,地源热泵机组运行更平稳,使用寿命更长。
[0019] 4、环保
[0020] 地源热泵系统不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,它具有高效、节能的突出优点,可以提高能源利用率,大幅度降低一次能源、二次能源消耗,以及污染物排放,环保效果显著。它做到了零污染零排放。
附图说明
[0021] 图1是竖直地埋管式地源热泵热水及空调系统的工艺流程图
[0022] 图中:[0023]1、竖直地埋管 2、源水集水器 3、源水分水器
[0024] 4、负载集水器 5、负载分水器 6、地源热泵机组
[0025] 7、源水水泵 8、负载水泵 9、用户使用终端
[0026] 10、加药装置 11、补水箱 12、补水泵
[0027] 13、定压罐
具体实施方式
[0028] 如图1所示,本实用新型的技术方案为:
[0029] 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和负载热交换系统,地源热泵机组的两端分别与地热能交换系统和负载热交 换系统相连接并形成回路,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:
[0030] 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;
[0031] 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;
[0032] 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I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与地源热泵机组6相连接,源水分水器3的另一端与地源热泵机组6直接相连接;
[0033] 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。
[0034] 本实施例尤其适合地质不是很坚硬,可以打井钻孔得到充足地下热源的场所。
[0035] 本实例的工作过程:
[0036] 埋在地下的竖直地埋管I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I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I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。
[0037] 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I。即完成一次热交换循环。
[0038] 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I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。
[0039] 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。
[0040] 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.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、地源热泵机组和负载热交换系统,其特征在于:地源热泵机组的两端分别与地热能交换系统和负载热交换系统相连接并形成回路,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,源水水泵与地源热泵机组相连接,源水分水器的另一端与地源热泵机组直接相连接; 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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103385137A (zh) * 2013-08-06 2013-11-13 王立宁 一种用于育苗池、温室、稻田的温度调节系统
CN103743166A (zh) * 2013-12-26 2014-04-23 天津美意机电设备工程有限公司 一种地源热泵系统用定压装置
CN106524589A (zh) * 2016-11-14 2017-03-22 湖南工程学院 太阳能与地源热泵联合供热供冷系统

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