CN211977002U - 一种单供暖地源热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及地源热泵技术领域，具体涉及一种单供暖地源热泵系统。本实用新型实施例提供的单供暖地源热泵系统，包括地源热泵机组和空气源热泵机组，地源热泵机组与地下埋管之间构成供热循环回路，采用地热进行供暖，地源热泵系统无任何污染，热源来自地下用于冬季采暖，不消耗任何地下水资源并不会对其带来任何污染；同时空气源热泵系统与地下埋管之间构成补热循环回路，在非供暖季节，除依靠非供暖季地层自然恢复外，增加区域谷价电运行空气源热泵为地下埋管区域恢复地温，解决了单供暖地区非供暖季节地层不能够自然完全恢复的问题，保障地源热泵系统在单供暖需求下能够维持常年稳定运行，增加系统安全可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及地源热泵技术领域，具体涉及一种单供暖地源热泵系统。
背景技术
目前建筑能耗约占全社会总能耗的30％，其中最主要的是采暖和空调产生的能耗，占建筑总能耗的40％-60％。建筑节能对于缓解中国的能源问题，促进中国经济、社会可持续发展具有举足轻重的作用，而将可再生能源技术运用在建筑领域也是解决能源短缺问题的有效方法。地源热泵具有可再生、能效高、受限少的优势，在建筑能耗的可再生能用中广受青睐。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。热泵技术利用可再生能源的绿色环保产品。是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。
理论上讲，地源热泵空调系统最适用地区为冬冷夏热地区，这类地区冬季需要供暖、夏季需要空调制冷，全年供冷和供暖的累积冷暖负荷大致相当，地源热泵通过地下换热充分发挥地下蓄能的作用。但由于区域建筑空调需求的差异化，部分区域建筑群只要求单供暖。仅使用地源热泵系统进行冬季单供暖，地下埋管区域的地温只依靠非供暖季地层自然恢复，受地层结构、水位、径流速度等影响，在非供暖季节地能不能完全恢复，致使地能运行冷热不平衡，连年运行，将导致埋管区地温低温异常，冬季地源侧进出水温过低达不到设计工况，导致热输出减少。估测地层平均温度每年递减约2-3℃，系统投入第3或第4年，室外埋管区域地层温度将不能满足系统正常使用要求。
实用新型内容
(一)本实用新型所要解决的技术问题是：现有的地源热泵系统在单供暖地区，地下埋管区域的地温只依靠非供暖季地层自然恢复，非供暖季节地能不能完全恢复，致使地能运行冷热不平衡，连年运行，将导致埋管区地温低温异常，冬季地源侧进出水温过低达不到设计工况，导致热输出减少。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型一个实施例提供了一种单供暖地源热泵系统，包括地下埋管、第一循环泵、第二循环泵、第一阀门、第二阀门、地源热泵机组和空气源热泵机组；
所述地下埋管通过第一管路和第二管路与空气源热泵机组连通构成补热循环回路，所述第一管路或第二管路上设有第一循环泵；
所述地源热泵机组通过第一支路与第一管路连通，所述地源热泵机组通过第二支路与第二管路连通，构成供热循环回路；
所述第一支路与所述空气源热泵机组之间的第一管路上设有第一阀门，所述第二支路与所述空气源热泵机组之间的第二管路上设有第一阀门；所述第一支路和所述第二支路上分别设有第二阀门；
所述地源热泵机组与供暖出水管、供热装置和供暖进水管依次连通构成供暖循环回路，所述供暖进水管上设有第二循环泵，所述供暖进水管和所述供暖出水管上均设有第三阀门。
根据本实用新型的一个实施例，所述第一管路的一端与所述地下埋管的出水口连通，另一端与所述空气源热泵机组的进水口连通，所述第一循环泵设于所述第一管路上；
所述第二管路的一端与所述地下埋管的进水口连通，另一端与所述空气源热泵机组的出水口连通。
根据本实用新型的一个实施例，所述地源热泵机组包括依次连通的压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器；所述蒸发器和所述冷凝器均设有进水口和出水口；
所述第一支路的一端与所述蒸发器的进水口连通，所述第一支路的另一端与所述第一管路连通；
所述第二支路的一端与所述蒸发器的出水口连通，所述第二支路的另一端与所述第二管路连通。
根据本实用新型的一个实施例，所述供暖进水管与所述冷凝器的进水口连通，所述供暖出水管与所述冷凝器的出水口连通。
根据本实用新型的一个实施例，所述单供暖地源热泵系统还包括与所述供暖进水管连通的补水支路。
根据本实用新型的一个实施例，所述补水支路的一端与所述供暖进水管连通，所述补水支路的另一端与补水箱连通，所述补水支路上设有定压补水装置。
根据本实用新型的一个实施例，所述补水箱包括相连通的全自动软化水箱和软化水箱。
本实用新型的有益效果：本实用新型实施例提供的单供暖地源热泵系统，包括地源热泵机组和空气源热泵机组，地源热泵机组与地下埋管之间构成供热循环回路，采用地热进行供暖，地源热泵系统无任何污染，热源来自地下用于冬季采暖，不消耗任何地下水资源并不会对其带来任何污染；此外，由于其较高的运行性能，可有效降低常规能源消耗，减少温室气体排放，没有燃烧，没有烟气排放，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应；同时空气源热泵系统与地下埋管之间构成补热循环回路，在非供暖季节，除依靠非供暖季地层自然恢复外，增加区域谷价电运行空气源热泵为地下埋管区域恢复地温，解决了单供暖地区非供暖季节地层不能够自然完全恢复的问题，能够保证地下埋管区域的地热能可以完全恢复，地能运行冷热平衡，保障地源热泵系统在单供暖需求下能够维持常年稳定运行，增加系统安全可靠性。选用空气源热泵一是在非供暖季节环境温度高运行效率高，二是谷价电时进行蓄热不仅环保无污染同时相比其他方式造价低运行费用少。
附图说明
本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型一个实施例中所述单供暖地源热泵系统的示意图。
其中图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、地下埋管，2、第一管路，21、第一阀门，22、第一循环泵，3、第二管路，4、第一支路，41、第二阀门，5、第二支路，6、地源热泵机组，61、蒸发器，62、冷凝器，7、供暖进水管，71、第二循环泵，72、第三阀门，8、供暖出水管，9、补水支路，91、定压补水装置，92、软化水箱，93、全自动软化水箱，10、空气源热泵机组。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本实用新型一个实施例提供了一种单供暖地源热泵系统，包括地下埋管1、第一循环泵22、第二循环泵71、第一阀门21、第二阀门 41、地源热泵机组6和空气源热泵机组10；所述地下埋管1通过第一管路2 和第二管路3与空气源热泵机组10连通构成补热循环回路，所述第一管路2 或第二管路3上设有第一循环泵22；所述地源热泵机组6通过第一支路4 与第一管路2连通，所述地源热泵机组6通过第二支路5与第二管路3连通，构成供热循环回路；所述第一支路4与所述空气源热泵机组10之间的第一管路2上设有第一阀门21，所述第二支路5与所述空气源热泵机组10之间的第二管路3上设有第一阀门21；所述第一支路4和所述第二支路5上分别设有第二阀门41；所述地源热泵机组6与供暖出水管8、供热装置和供暖进水管7依次连通构成供暖循环回路，所述供暖进水管7上设有第二循环泵71，所述供暖进水管7和所述供暖出水管8上均设有第三阀门72。
本施例提供的单供暖地源热泵系统，包括地源热泵机组6和空气源热泵机组10，地源热泵机组6与地下埋管1之间构成供热循环回路，采用地热进行供暖，地源热泵系统无任何污染，热源来自地下用于冬季采暖，不消耗任何地下水资源并不会对其带来任何污染；此外，由于其较高的运行性能，可有效降低常规能源消耗，减少温室气体排放，没有燃烧，没有烟气排放，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应；同时空气源热泵系统与地下埋管1之间构成补热循环回路，在非供暖季节，除依靠非供暖季地层自然恢复外，增加区域谷价电运行空气源热泵为地下埋管1区域恢复地温，解决了单供暖地区非供暖季节地层不能够自然完全恢复的问题，能够保证地下埋管1区域的地热能可以完全恢复，地能运行冷热平衡，保障地源热泵系统在单供暖需求下能够维持常年稳定运行，增加系统安全可靠性。选用空气源热泵一是在非供暖季节环境温度高运行效率高，二是谷价电时进行蓄热不仅环保无污染同时相比其他方式造价低运行费用少。
本实施例中，利用浅层地热能，对替代常规能源，改善能源结构，保障能源安全，建设资源节约型、环境友好型社会以及实现可持续发展具有重要战略意义。地源热泵系统无任何污染，热源来自地下用于冬季采暖，不消耗任何地下水资源并不会对其带来任何污染；此外，由于其较高的运行性能，可有效降低常规能源消耗，减少温室气体排放，没有燃烧，没有烟气排放，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。
地源热泵空调系统是一项先进的空调技术，利用大地的恒温特性，解决采暖和制冷问题，属可再生能源利用技术，与采用锅炉(煤、油、电)供暖方式相比较，系统简单且可减少后期管理维护费用，节约能耗，减少投资，减少对环境的污染；节能、环保效果显著，并改善工作人员的生活工作条件。
空气源热泵是一种以环境空气为冷热源的热泵系统，通过工质循环从低温环境空气等介质中捕获低品位热源，转移并传递至高品质热能。空气源热泵供暖机组在-30℃依然可以具有较高能效稳定运行，具有节能、环保等无可比拟的优点且价格比一般空调方式造价低。
供暖期地源热泵利用热交换技术提取地下埋管1区部分热储，虽然区域地层自恢复能力良好，但为保证系统更加稳定持久，使用空气源热泵在非供暖季利用谷价电向地下蓄热，对埋管区热储进行补充恢复，使埋管区地温略高于正常地温以备冬季采暖使用。这是一种保障地源热泵安全运行的系统，满足用户最佳体验需求、经济节约、资源高利用率的绿色环保运行模式。
如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，所述第一管路2的一端与所述地下埋管1的出水口连通，另一端与所述空气源热泵机组10的进水口连通，所述第一循环泵22设于所述第一管路2上；所述第二管路3的一端与所述地下埋管1的进水口连通，另一端与所述空气源热泵机组10的出水口连通。在非供暖季节，空气源热泵机组10工作，第二阀门41和第三阀门 72关闭，第一阀门21打开，第一循环泵22将地下埋管1中的水输送至空气源热泵中，然后与空气源热泵机组10内的管路进行热交换，换热升温后的水通过空气源热泵机组10的出水口经过第二管路3返回至地下埋管1区域，地下埋管1与周围进行热交换，向地下埋管1区域蓄热，对埋管区热储进行补充恢复，使埋管区地温略高于正常地温以备冬季采暖使用。
如图1所示，所述地源热泵机组6包括依次连通的压缩机、冷凝器62、节流元件和蒸发器61；所述蒸发器61和所述冷凝器62均设有进水口和出水口；所述第一支路4的一端与所述蒸发器61的进水口连通，所述第一支路4 的另一端与所述第一管路2连通；所述第二支路5的一端与所述蒸发器61 的出水口连通，所述第二支路5的另一端与所述第二管路3连通。其中所述地源热泵机组6的压缩机、冷凝器62、节流元件和蒸发器61构成了制冷剂的循环回路，制冷剂可以是氟利昂等，同时蒸发器61和冷凝器62中均设有进水口和出水口；具体的在蒸发器61和冷凝器62中设有水管，水管的两端即为进水口和出水口，水管与制冷剂的管路相邻进行热交换；在单供暖季节，第二阀门41和第三阀门72打开，第一阀门21关闭，第一循环泵22将地下埋管1中带有地热的水经过第一管路2、第一支路4输送至蒸发器61中的水管中，与蒸发器61中流通制冷剂的管路进行热交换，蒸发器61汽化吸热，将地下埋管1中水的热量吸收，然后蒸发器61中的水管通过第二支路5、第二管路3返回到地下埋管1中，如此往复循环构成供热循环回路；供暖进水管7与供热装置连通，所述供热装置可以为暖气片、地板辐射、风机盘管等。供热装置中的水通过供暖进水管7进入到冷凝器62的水管中，冷凝器62中的水管与冷凝器62中装有制冷剂的管路进行热交换，冷凝器62液化放热，水管中的水吸收热量后通过第二循环泵71经过供暖出水管8返回供热装置，如此往复循环构成供暖循环回路。
根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，所述单供暖地源热泵系统还包括与所述供暖进水管7连通的补水支路9，所述补水支路9用于向供暖循环回路中补水；可选地，如图1所示，所述补水支路9的一端与所述供暖进水管7连通，所述补水支路9的另一端与所述补水箱连通，所述补水支路9上设有定压补水装置91，定压补水装置91将补水箱中的水补充入供暖循环回路中，以随时满足水压要求，保证供暖循环回路的正常运行。其中，所述补水箱包括相连通的全自动软化水箱93和软化水箱92。
下面结合图1来具体说明本申请提供的单供暖地热源泵系统的工作原理：
地下含有丰富地热资源，且不受地域、资源等限制，是近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
在冬季供暖季节，打开第二阀门41和第三阀门72，关闭第一阀门21，所述地源热泵机组6的压缩机、冷凝器62、节流元件和蒸发器61构成了制冷剂的循环回路；同时蒸发器61和冷凝器62中均设有进水口和出水口，具体的在蒸发器61和冷凝器62中设有水管，水管的两端即为进水口和出水口，水管与制冷剂的管路相邻进行热交换；所述第一支路4的一端与所述蒸发器 61的进水口连通，所述第一支路4的另一端与所述第一管路2连通；所述第二支路5的一端与所述蒸发器61的出水口连通，所述第二支路5的另一端与所述第二管路3连通。
所述供暖进水管7与所述冷凝器62的进水口连通，所述供暖出水管8 与所述冷凝器62的出水口连通。第一循环泵22和第二循环泵71工作，第一循环泵22将地下埋管1中带有地热的水经过第一管路2、第一支路4输送至蒸发器61中的水管中，与蒸发器61中流通制冷剂的管路进行热交换，蒸发器61汽化吸热，将地下埋管1中水的热量吸收，然后蒸发器61水管中被蒸发器61提取热量后的水通过第二支路5、第二管路3返回到地下埋管1 中，在地下受到热量的传导，温度再次达到高温，重复提取至蒸发器61，循环往复供热循环回路，为蒸发器61持续提供热量。机组中通过介质的流动和高低压气液态的转变将温度传到至冷凝器62
供暖进水管7与供热装置连通，所述供热装置可以为暖气片等；供热装置中的水通过供暖进水管7进入到冷凝器62的水管中，冷凝器62中的水管与冷凝器62中装有制冷剂的管路进行热交换，冷凝器62液化放热，循环水吸收冷凝器62放出的热，温度升高至所需，水管中的水吸收热量后通过第二循环泵71经过供暖出水管8返回供热装置，供热装置为用户持续放热，然后再通过供暖进水管7返回至冷凝器62的水管中，吸收放出的热量再次提供给用户，循环往复构成供暖循环回路，为用户持续不断地满足制热需求。定压补水装置91根据压力需求将软化水箱92中的水补至供暖循环回路中，以随时满足水压要求。
非供暖季节蓄热时，关闭第二阀门41和第三阀门72，打开第一阀门21，其中空气源热泵机组10也包括依次连通的压缩机、冷凝器62、节流元件和蒸发器61，其工作原理与地热源泵机组的工作原理相同，只不过在蓄热时，与第一管路2和第二管路3连通的是冷凝器62，也即是冷凝器62中的水管升温，升温后的水进入地下埋管1与地下埋管1区域进行热交换进行蓄热，空气源热泵机组10的具体工作过程在此不再赘述；第一循环泵22将地下埋管1中的水输送至空气源热泵中，然后与空气源热泵机组10内的管路进行热交换，水管内的水升温，然后通过空气源热泵机组10的出水口返回至地下埋管1区域，地下埋管1与周围进行热交换，向地下埋管1区域蓄热，对埋管区热储进行补充恢复，使埋管区地温略高于正常地温以备冬季采暖使用
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种单供暖地源热泵系统，其特征在于：包括地下埋管、第一循环泵、第二循环泵、第一阀门、第二阀门、地源热泵机组和空气源热泵机组；
所述地下埋管通过第一管路和第二管路与空气源热泵机组连通构成补热循环回路，所述第一管路或第二管路上设有第一循环泵；
所述地源热泵机组通过第一支路与第一管路连通，所述地源热泵机组通过第二支路与第二管路连通，构成供热循环回路；
所述第一支路与所述空气源热泵机组之间的第一管路上设有第一阀门，所述第二支路与所述空气源热泵机组之间的第二管路上设有第一阀门；所述第一支路和所述第二支路上分别设有第二阀门；
所述地源热泵机组与供暖出水管、供热装置和供暖进水管依次连通构成供暖循环回路，所述供暖进水管上设有第二循环泵，所述供暖进水管和所述供暖出水管上均设有第三阀门。
2.根据权利要求1所述的单供暖地源热泵系统，其特征在于：所述第一管路的一端与所述地下埋管的出水口连通，另一端与所述空气源热泵机组的进水口连通，所述第一循环泵设于所述第一管路上；
所述第二管路的一端与所述地下埋管的进水口连通，另一端与所述空气源热泵机组的出水口连通。
3.根据权利要求2所述的单供暖地源热泵系统，其特征在于：所述地源热泵机组包括依次连通的压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器；所述蒸发器和所述冷凝器均设有进水口和出水口；
所述第一支路的一端与所述蒸发器的进水口连通，所述第一支路的另一端与所述第一管路连通；
所述第二支路的一端与所述蒸发器的出水口连通，所述第二支路的另一端与所述第二管路连通。
4.根据权利要求3所述的单供暖地源热泵系统，其特征在于：所述供暖进水管与所述冷凝器的进水口连通，所述供暖出水管与所述冷凝器的出水口连通。
5.根据权利要求1至4任一项所述的单供暖地源热泵系统，其特征在于：所述单供暖地源热泵系统还包括与所述供暖进水管连通的补水支路。
6.根据权利要求5所述的单供暖地源热泵系统，其特征在于：所述补水支路的一端与所述供暖进水管连通，所述补水支路的另一端与补水箱连通，所述补水支路上设有定压补水装置。
7.根据权利要求6所述的单供暖地源热泵系统，其特征在于：所述补水箱包括相连通的全自动软化水箱和软化水箱。
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