CN220506883U - 地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及供暖技术领域，公开一种地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，包括：能源塔热泵、水源热泵、第二管路和第四管路。第二管路一端与第一管路连接，另一端与第一连接管道连接，且第二管路上设置有第二控制阀；第四管路一端与第三管路连接，另一端与第二连接管道连接，且第四管路上设置有第四控制阀。在本申请中，通过两种能源系统的相互结合，优势互补，充分利用地下水的低品位热能，提高了系统的热效率，且在保证供热量以及供暖效果的前提下，减少了设备的初期投资和运行费用，增加了供暖系统的稳定性。

Description

地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统

技术领域

本申请涉及供暖技术领域，例如涉及一种地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统。

背景技术

地下水式水源热泵应用起来受地下水水量变化的影响较大，设计时往往采取保守的平均最小水量进行设备选型，地下水温度受环境变化的影响幅度较小，水源热泵利用地下水进行供暖时的COP非常高，因此能充分利用地下水至关重要。

相关技术中存在一种空气源热泵与燃气模块炉互补供暖系统，在空气源热泵供暖不足时，采用燃气模块炉对供暖水进行再次加热，并将烟气引至空气源热泵，对空气源热泵进行除霜，或作为空气源热泵的低温热源，在保证供暖的同时，充分提高了系统的热效率，并减少了设备的初期投资，相对于大多数设计院在做地下水式水源热泵选型时都按照地下水平均最小出水量条件下进行设备选型，地下水的利用效率较低，且很大程度上不能满足用户的供暖需求，需要通过燃气锅炉等进行补热，运行成本非常高。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

地下水的利用效率较低，很大程度上不能满足用户的供暖需求，且运行成本非常高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，通过两种能源系统的相互结合，优势互补，充分利用地下水的低品位热能，提高了系统的热效率，且在保证供热量以及供暖效果的前提下，减少了设备的初期投资和运行费用，增加了供暖系统的稳定性。

在一些实施例中，一种地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，包括：能源塔热泵、水源热泵、第二管路和第四管路。能源塔热泵其蒸发器的排放口通过第一管路与能源塔连接，其蒸发器进口通过第三管路与能源塔连接，且第一管路和第三管路上分别设置有第一控制阀和第三控制阀；水源热泵其蒸发器的进口通过第一连接管道与换热井连接，其蒸发器的排放口通过第二连接管道与换热井连接；第二管路一端与第一管路连接，另一端与第一连接管道连接，且第二管路上设置有第二控制阀；第四管路一端与第三管路连接，另一端与第二连接管道连接，且第四管路上设置有第四控制阀。

本公开实施例提供的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，可以实现以下技术效果：

通过在第一管路与第一连接管道之间连接第二管路，以及在第三管路与第二连接管道之间连接第四管路，并利用第二控制阀和第四控制阀分别控制第二管路与第四管路的通断，从而在地下水充足的情况下，水源热泵和能源塔热泵同时从地下水中取热进行供暖，当地下水水量不能满足整体供暖需求时，通过控制第一控制阀开启可将能源塔热泵的蒸发器端接至能源塔，通过能源塔和地下水系统同时向用户提供低温热能，进而通过两种能源系统的相互结合，优势互补，充分利用地下水的低品位热能，提高了系统的热效率，且在保证供热量以及供暖效果的前提下，减少了设备的初期投资和运行费用，增加了供暖系统的稳定性。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统的示意图；

图2是本公开实施例提供的水源热泵和能源塔热泵同时从地下水中取热进行供暖的示意图；

图3是本公开实施例提供的能源塔热泵和水源热泵单独运行的示意图。

附图标记：

100、能源塔热泵；101、第一管路；102、第三管路；103、第一控制阀；104、第三控制阀；200、能源塔；300、水源热泵；301、第一连接管道；302、第二连接管道；303、第一分支管道；304、第二分支管道；400、换热井；500、第二管路；501、第二控制阀；600、第四管路；601、第四控制阀；700、用户端；701、第一输送管路；702、第二输送管路。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1-3所示，本公开实施例提供一种地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，包括：能源塔热泵100、水源热泵300、第二管路500和第四管路600。能源塔热泵100其蒸发器的排放口通过第一管路101与能源塔200连接，其蒸发器进口通过第三管路102与能源塔200连接，且第一管路101和第三管路102上分别设置有第一控制阀103和第三控制阀104；水源热泵300其蒸发器的进口通过第一连接管道301与换热井400连接，其蒸发器的排放口通过第二连接管道302与换热井400连接；第二管路500一端与第一管路101连接，另一端与第一连接管道301连接，且第二管路500上设置有第二控制阀501；第四管路600一端与第三管路102连接，另一端与第二连接管道302连接，且第四管路600上设置有第四控制阀601。

采用本公开实施例提供的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，通过在第一管路101与第一连接管道301之间连接第二管路500，以及在第三管路102与第二连接管道302之间连接第四管路600，并利用第二控制阀501和第四控制阀601分别控制第二管路500与第四管路600的通断，从而在地下水充足的情况下，水源热泵300和能源塔热泵100同时从地下水中取热进行供暖，当地下水水量不能满足整体供暖需求时，通过控制第一控制阀103开启可将能源塔热泵100的蒸发器端接至能源塔200，通过能源塔200和地下水系统同时向用户提供低温热能，进而通过两种能源系统的相互结合，优势互补，充分利用地下水的低品位热能，提高了系统的热效率，且在保证供热量以及供暖效果的前提下，减少了设备的初期投资和运行费用，增加了供暖系统的稳定性。

可选地，第一控制阀103和第二控制阀501沿与第一管路101的流通方向相反的方向排布设置。这样，有助于降低第一控制阀103对第二控制阀501的影响，避免第一控制阀103对能源塔热泵100与换热井400之间的回路造成阻碍，从而在开启第二控制阀501后，无需再操作第一控制阀103，即可保证能源塔热泵100与换热井400之间构成稳定的循环回路，进而提升操控的便捷性，保证供暖过程的稳定性。

可选地，第二管路500与第一管路101连接的连接点位于第一控制阀103与能源塔热泵100蒸发器的排放口之间。这样，在第二控制阀501处于开启的情况下，可使能源塔热泵100蒸发器侧的热源介质直接流向第二管路500，避免出现热源介质经过第一控制阀103的情况，从而在开启第二控制阀501后，无需在操作第一控制阀103，使第一控制阀103与第二控制阀501的安装位置更加合理化，提升操控的便捷性，保证供暖过程的稳定性。

可选地，第二控制阀501紧邻第二管路500与第一管路101连接的连接点设置。这样，避免在能源塔热泵100与能源塔200之间进行热交换的情况下，因能源塔热泵100蒸发器侧的热源介质流入第二管路500中，而影响其与换热井400之间进行热交换效率的情况。

可选地，第三控制阀104与第四控制阀601沿第三管路102的流通方向排布设置。这样，有助于降低第三控制阀104对第四控制阀601的影响，避免第三控制阀104对能源塔热泵100从地下水中取热进行供暖的过程造成阻碍，保证在地下水充足的情况下，使能源塔热泵100可稳定地从地下水中取热进行供暖，提升操控的便捷性，保证供暖过程的稳定性。

可选地，第四管路600与第三管路102的连接点位于第三控制阀104与能源塔热泵100蒸发器的进口之间。这样，在开启第四控制阀601后，无需在操作第三控制阀104，即可保证能源塔热泵100能够从地下水中取热进行供暖，使第三控制阀104与第四控制阀601的安装位置更加合理化，提升操控的便捷性的同时保证供暖过程的稳定性。

值得说明的是：第一控制阀103与第三控制阀104用于控制能源塔热泵100与能源塔200之间的通断，第二控制阀501与第四控制阀601用于控制能源塔热泵100与换热井400之间的通断，从而在地下水水量充足时，通过阀门切换即控制第一控制阀103与第三控制阀104关闭，控制第二控制阀501与第四控制阀601开启，使能源塔热泵100和水源热泵300的蒸发器侧均连接地下水系统，提升整体系统能效，而在地下水水量不足时，通过阀门切换即控制第一控制阀103与第三控制阀104开启，控制第二控制阀501与第四控制阀601关闭，可使能源塔热泵100和水源热泵300单独运行，提升系统稳定性，保证供暖效果。

可选地，换热井400具有多个，第一连接管道301具有多个第一分支管道303，第二连接管道302具有多个第二分支管道304，每一换热井400内对应设置一第一分支管道303和一第二分支管道304。这样，换热井400内的地下水可作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，通过在地表开设多个换热井400，并在每一换热井400内对应设置一第一分支管道303和一第二分支管道304，在夏季，利用第二连接管道302的多个第二分支管道304可快速将室内的热量输送至对应的换热井400内的地下水中，从而高效地带走热量，达到为室内快速制冷的目的，提升制冷效率，而在冬季，利用多个第一分支管道303可保证更为快速地从地下水中提取热能，有助为室内稳定且持续的供暖，且相对于在地表开设面积较大的换热井400，通过开设多个换热井400，在保证供暖效果的同时，可降低地表环境的影响，保证了地下水的洁净度，从而更高效地进行供暖。

可选地，多个换热井400的深度相同。这样，使多个换热井400内的地下水的水温均相同，有助于保持水温的恒定，保证供暖效果。

可选地，多个换热井400的深度不同，优选地，多个换热井400的深度依次递增。这样，由于换热井400开凿得越深，地下水的水温越高，一般地温梯度为2-3℃/100m，也就是深度增加100m，地下水的水温增加2-3℃，因此，便于根据供热需求，通过切换使用不同深度的换热井400，有助于保证供暖的高效性。

可选地，第一分支管道303和第二分支管道304上均设置有第五控制阀，且第一分支管道303上设置有第一管道循环泵。这样，便于根据供暖需求，通过第五控制阀控制相应的第一分支管道303和第二分支管道304的通断，达到灵活调节换热井400使用数量的目的，或在确定投入使用的换热井400后，切断其余的换热井400与能源塔热泵100和水源热泵300之间的连接，且第一管道循环泵的设置可为水体的流动提供动力，保证供暖高效且有条不紊地进行。

可选地，第一分支管道303上设置有过滤器。这样，利用过滤器截留地下水中的杂质，可保证流向能源塔热泵100和水源热泵300的水体的洁净度。

可选地，第一分支管道303均插入换热井400内的地下水中，每一第二分支管道304均位于换热井400内的地下水的上方。这样，通过将第一分支管道303均插入换热井400内的地下水中，保证地下水可稳定的流向能源塔热泵100和水源热泵300中，保证供暖过程的稳定性，而每一第二分支管道304均位于换热井400内的地下水的上方，可保证热源介质排向换热井400内的同时，避免地下水由第二分支管道304进入第二连接管道302而影响换热循环的情况，保证供暖可有序稳定地进行。

可选地，第二分支管道304上设置有单向阀，且单向阀被配置为限定热源介质由能源塔热泵100和水源热泵300向换热井400流动。这样，采用安装单向阀的方式限定热源介质在第二连接管道302内的流向，方式较为简单，易于操作，且可有效地避免发生热源介质倒流的情况。

可选地，地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统还包括：用户端700。用户端700通过第一输送管路701与能源塔热泵100冷凝器的排放口以及水源热泵300冷凝器的排放口连接，且用户端700通过第二输送管路702与能源塔热泵100冷凝器的进口以及水源热泵300冷凝器的进口连接。这样，通过将用户端700与能源塔热泵100以及水源热泵300连接，可将两种能源系统相互结合为用户端700供暖，从而在地下水水量充足时，通过阀门切换，能源塔热泵100和水源热泵300的蒸发器侧均连接地下水系统，提升整体系统能效，地下水水量不足时，通过阀门切换，能源塔热泵100和水源热泵300单独运行，提升系统稳定性，进而使供暖形式多样化，满足用户多样化的供暖需求，且保证对用户端700的供暖效果。

可选地，第二输送管路702具有多个并排设置的分流输送管路，且每一分流输送管路上均安装一循环泵体，且液体在循环泵体内的流向为由用户端700流向能源塔200冷凝器的进口以及水源热泵300冷凝器的进口。这样，利用多个分流输送管路，可快速带走用户端700的热量，且可使第二输送管路702内的气压保持稳定。

可选地，第三管路102具有分流管路，且每一分流管路上均设置有一第二管道循环泵。这样，通过设置分流管路，在气压较高的情况下，分流管路具有分压的作用，避免压力集中而导致第三管路102损坏的情况，从而保证了热源介质输送过程的稳定性。

可选地，第三管路102与能源塔200连接的一端的外表面缠绕有发热丝。这样，利用发热丝对第三管路102与能源塔200连接的一端提供热能，可使第三管路102内的水经过发热丝发热后进入到能源塔热泵100的蒸发器内，提高能源塔200的供水温度，从而提高能源塔热泵100的工作效率。

可以理解地，发热丝为铁铬铝合金材料制作或镍铬电热合金材料制作，且发热丝与外部电源连接，利用外部电源使发热丝发热产生温度。

可选地，地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统还包括：储水箱。储水箱设置于换热井400的一侧，储水箱通过抽水管道与换热井400连接，且储水箱还通过第一管与第一输送管路701连接，通过第二管与第二输送管路702连接。这样，在地下水充足的情况下，利用地下水供暖的同时，通过储水箱可对地下水进行存储，从而在地下水量不足的情况下，可利用储水箱内的水，使水源热泵300和能源塔热泵100可持续从地下水中取热进行供暖，且投资费用整体变化不大，运行费用有明显降低，进而降低供暖成本。

可选地，储水箱的侧壁设置有保温层，保温层为保温棉。这样，避免地下水的热量散失，通过地下水可始终为能源塔热泵100和水源热泵300提供低温热能，保证供暖可高效稳定的进行。

可选地，储水箱的底部设置有电热管。这样，利用电热管可对储水箱内存储的地下水进行加热，提高供水温度，从而提高供暖效率。

可选地，第一管与第一输送管路701之间设置有第六控制阀，第二管与第二输送管路702之间设置有第七控制阀。这样，利用第六控制阀可控制第一管与第一输送管路701之间的通断，第七控制阀可控制第二管与第二输送管路702之间的通断，从而根据地下水量不足的情况下，可通过开启第六控制阀和第七控制阀启用储水箱为能源塔热泵100和水源热泵300提供低温热能。

可选地，地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统还包括：控制器。控制器具有多个控制端，第一控制阀103、第三控制阀104、第二控制阀501和第四控制阀601分别与一控制端对应连接，用于控制第一控制阀103、第三控制阀104、第二控制阀501和第四控制阀601的通断。这样，使控制管路通断的方式智能化，可实现对第一控制阀103、第三控制阀104、第二控制阀501和第四控制阀601的远程控制，操控方式简单化，提升控制供暖形式的便捷性和效率，即在地下水水量充足时，通过控制端控制第一控制阀103和第三控制阀104关闭，第二控制阀501和第四控制阀601开启，可使能源塔热泵100和水源热泵300的蒸发器侧均连接地下水系统，提升整体系统能效，而在地下水水量不足时，通过控制端控制第一控制阀103和第三控制阀104开启，第二控制阀501和第四控制阀601关闭，可使能源塔热泵100和水源热泵300单独运行，提升系统稳定性，保证供暖效果。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，包括：

能源塔热泵(100)，其蒸发器的排放口通过第一管路(101)与能源塔(200)连接，其蒸发器进口通过第三管路(102)与能源塔(200)连接，且第一管路(101)和第三管路(102)上分别设置有第一控制阀(103)和第三控制阀(104)；

水源热泵(300)，其蒸发器的进口通过第一连接管道(301)与换热井(400)连接，其蒸发器的排放口通过第二连接管道(302)与换热井(400)连接；

第二管路(500)，一端与第一管路(101)连接，另一端与第一连接管道(301)连接，且第二管路(500)上设置有第二控制阀(501)；

第四管路(600)，一端与第三管路(102)连接，另一端与第二连接管道(302)连接，且第四管路(600)上设置有第四控制阀(601)。

2.根据权利要求1所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，第一控制阀(103)和第二控制阀(501)沿与第一管路(101)的流通方向相反的方向排布设置。

3.根据权利要求1所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，第三控制阀(104)与第四控制阀(601)沿第三管路(102)的流通方向排布设置。

4.根据权利要求1所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，换热井(400)具有多个，第一连接管道(301)具有多个第一分支管道(303)，第二连接管道(302)具有多个第二分支管道(304)，每一换热井(400)内对应设置一第一分支管道(303)和一第二分支管道(304)。

5.根据权利要求4所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，第一分支管道(303)和第二分支管道(304)上均设置有第五控制阀，且第一分支管道(303)上设置有第一管道循环泵。

6.根据权利要求4所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，第一分支管道(303)均插入换热井(400)内的地下水中，每一第二分支管道(304)均位于换热井(400)内的地下水的上方。

7.根据权利要求1所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，还包括：

用户端(700)，通过第一输送管路(701)与能源塔热泵(100)冷凝器的排放口以及水源热泵(300)冷凝器的排放口连接，且用户端(700)通过第二输送管路(702)与能源塔热泵(100)冷凝器的进口以及水源热泵(300)冷凝器的进口连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，第三管路(102)具有分流管路，且每一分流管路上均设置有一第二管道循环泵。

9.根据权利要求1至7任一项所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，第三管路(102)与能源塔(200)连接的一端的外表面缠绕有发热丝。

10.根据权利要求1至7任一项所述的地下水式水源热泵和能源塔热泵互补供暖系统，其特征在于，还包括：

控制器，具有多个控制端，第一控制阀(103)、第三控制阀(104)、第二控制阀(501)和第四控制阀(601)分别与一控制端对应连接，用于控制第一控制阀(103)、第三控制阀(104)、第二控制阀(501)和第四控制阀(601)的通断。