专利名称：封闭式异层承压含水层储能的复合空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种地下含水层储能空调系统，特别是一种利用了太阳能和大气冷量的封闭式异层承压含水层储能复合空调系统，属于制冷设备技术领域。
背景技术：
目前广泛使用的空调系统大多是是以空气为冷热源，以制冷剂为换热介质，通过电力驱动压缩机工作，实现压缩、冷凝、蒸发循环的工作流程，在夏天时将室内热量排到高温的室外，冬季从寒冷的室外将空气中的热量带到室内，其性能系数受自然条件影响很大，能量利用效率低。近年来出现的太阳能空调主要是利用太阳能进行吸附式制冷及太阳能喷射制冷，这种空调需要安置大面积太阳能集热器，并且其工作必须依赖充足的阳光，阴天及夜间无法工作，使其工作存在间断性、不稳定性和不规则性。
为改善目前空调系统的缺点，已有以水为冷热源的空调系统中，大多是直接利用浅层水源和承压含水层中水的储能，未能结合利用太阳能和大气中的冷量，功率和效率受到影响。已有技术中，专利号为89102486.7的蓄能型太阳能水循环系统，以地表水层即潜水层为蓄能库，以地下水为工质，在水泵的驱动下，工质水在冷热井之间循环，交替进行蓄能和释能过程，达到空调的目的，但未充分考虑地下含水层储能的特殊性，不是封闭循环，易引起水质污染，同时应用潜水层储能，受地表水影响很大，也没有提供额外的补给水，长期使用易引起地面沉降问题。由于储能水冷热井在同层，为避免相互干扰不宜建并联的井群，使功率受到限制。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明提供一种以太阳能和大气冷量以及异层地下含水层储能为能量来源的复合空调系统。采用异层地下含水层人工储能技术，利用承压含水层储存的能量，结合太阳能和大气中的冷量进行冷暖空气调节，极大减少其他的能量供应。
本发明空调系统主要包括储冷井，储热井，储冷井滤水管，储热井滤水管，电液控制阀，储冷井水泵，储热井水泵，冷端换热器，热端换热器，冷水循环泵，热水循环泵，冷却塔，太阳能集热器，供冷空调单元，供暖空调单元，过滤净化器，截止阀。
本发明使用第二、三层承压含水层储能，结合太阳能集热器吸收的热能和冬季大气中的冷量进行冷暖空气调节。使用第二层承压含水层作为储冷井，第三层承压含水层作为储热井。夏天储冷井提供冷量，抽取的冷水与供冷空调系统换热后，温度升高，经过滤净化后，加上补给水被回灌入储热井储存起来供冬天使用；冬天储热井提供热量，抽取的热水和供暖空调系统换热后，温度降低，经过滤净化后，加上补给水被回灌入储冷井储存起来供夏天使用，构成了一个封闭的复合空调系统。
太阳能集热器通过换热器和储能水相互换热，进一步提高夏灌水的温度，冷却塔用来进一步降低冬灌水的温度，从而提高含水层的储能效率。过滤净化器过滤净化回灌水，使得回灌的储能水的水质达到不污染地下含水层的要求。电液控.制阀的打开或关闭是通过单片机控制的，保证储能水按设计走向流动。
夏天，储能水由储冷井水泵从储冷井中抽出，通过控制电液控制阀，使储能水进入冷端换热器，把冷量传向供冷空调系统，向外供冷，而被加热的储能水导入热端换热器，通过太阳能集热器进一步加热，在热端换热器中完成换热的储能水通过电液控制阀进入过滤净化器，消除管路和换热器对储能水的变质反应，使得水质达到回灌水的要求，过滤后的水加上一定量的补给水，通过储热井水泵回灌入储热井，完成制冷循环。冬天，储能水由储热井水泵从储热井中抽出，通过控制电液控制阀，使储能水进入热端换热器，把热量传向供暖空调系统，向外供热，而被降温的储能水导入冷端换热器，通过冷却塔进一步降温，在冷端换热器中完成换热的储能水通过电液控制阀进入过滤净化器，消除管路和换热器对储能水的变质反应，使得水质达到回灌水的要求，过滤后的水加上一定量的补给水，通过储冷井水泵回灌入储冷井，完成供热循环。
该空气调节系统的单机功率宜选为5000千瓦，空调环境内温度的目标值为25℃±10％，空调环境内相对湿度选为58％。在城区合理的设置多个空调系统冷、热井群，可以构成大型城建封闭式异层承压含水层储能的复合空调系统，可以实现对整个城区的冷暖空气调节。
本发明充分利用承压含水层容积大、保温性好的特点进行人工储能，结合收集的太阳能和大气冷量，为空调系统提供驱动能源，通过水泵和电液控制阀实现冬用和夏用的交替进行，达到一套系统适合冬天和夏天循环利用的目的，无污染、可持续的实现冷暖空气调节。而且，回灌管路中加上补给水源，使得回灌量大于抽取量，可以有效抑制地面沉降。从而节省大量的能源，具有显著的经济效益和社会效益。
图1为本发明系统的结构原理示意中1是储冷井滤水管，2是储热井滤水管，3是储冷井，4是储热井，5是储冷井水泵，6是储热井水泵，7是冷水循环泵，8是热水循环泵，9-26是电液控制阀，27是冷端换热器，28是热端换热器，29是冷却塔，30是太阳能集热器，31是供冷空调单元，32供暖空调单元，33是过滤净化器，34是截止阀，35是第二层承压含水层，36是第三层承压含水层，37是隔水层。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。
如图1所示，本发明主要包括储冷井滤水管1，储热井滤水管2，储冷井3，储热井4，储冷井水泵5，储热井水泵6，冷水循环泵7，热水循环泵8，18只电液控制阀9-26，冷端换热器27，热端换热器28，冷却塔29，太阳能集热器30，供冷空调单元31，供暖空调单元32，过滤净化器33，截止阀34。
储冷井3是深入到第二层承压含水层35中的深水井，储热井4是深入到第三层承压含水层36中的深水井。电液控制阀9-26的打开或关闭是通过单片机来控制的。储冷井水泵5，储热井水泵6，冷水循环泵7，热水循环泵8都采用离心水泵，冷端换热器27和热端换热器28采用壳管式换热器。
储冷井滤水管1布置在储冷井3的下面，储冷井水泵5的入口和出口分别通过电液控制阀9、电液控制阀11和储冷井3内的水源相通；储冷井水泵5的出口通过电液控制阀13与冷端换热器27管程的一个接口相连，这个管程接口还通过电液控制阀15与过滤净化器33的上端口相连；冷端换热器27管程的另一个接口与热端换热器28管程的一个接口相连；热端换热器28管程的另一个接口分别通过电液控制阀16、电液控制阀14与过滤净化器33的上端口、储热井水泵6的出口相连；储热井水泵6的出口还通过电液控制阀12与储热井4内的水源相通；储热井水泵6的入口通过电液控制阀10与储热井4内的水源相通；过滤净化器33的下端口分别通过电液控制阀17、电液控制阀18和储冷井水泵5的入口、储热井水泵6的入口相连，同时过滤净化器33的下端口通过截止阀34与补给水源相通。
冷端换热器27壳程的一个接口与冷水循环泵7的入口相连，冷端换热器27壳程的另一个接口分别通过电液控制阀23、电液控制阀25与供冷空调单元31的出水管、冷却塔29的出水管连接；冷水循环泵7的出口分别通过电液控制阀19、电液控制阀21与供冷空调单元31的进水管、冷却塔29的进水管连接。
热端换热器28壳程的一个接口与热水循环泵8的入口相连，热端换热器28壳程的另一个接口分别通过电液控制阀24、电液控制阀26与供暖空调单元32的出水管、太阳能集热器30的出水管相连；热水循环泵8的出口分别通过电液控制阀20、电液控制阀22与供暖空调单元32的进水管、太阳能集热器30的进水管连接。
夏季工作时，电液控制阀21、25关闭，切断冷端换热器27和冷却塔29的联系，冷却塔29停止工作。电液控制阀19、23打开使冷端换热器27和供冷空调单元31相连。电液控制阀20、24关闭，切断热端换热器28和供热空调单元32的联系，电液控制阀22、26打开使得太阳能集热器30和热端换热器28相连。
电液控制阀9、13、16、18、12打开，电液控制阀10、14、15、17、11关闭，储能水由储冷井水泵5通过电液控制阀9从储冷井中抽出，通过电液控制阀13进入冷端换热器27，把冷量传向供冷空调单元31，向外供冷，而被加热的储能水导入热端换热器28，通过太阳能集热器30进一步加热，在热端换热器28中完成换热的储能水通过电液控制阀16进入过滤净化器33，消除管路和换热器对储能水的变质反应，使水质达到回灌水的要求，过滤后的水加上通过截止阀34的补水，经过电液控制阀18和储热井水泵6、电液控制阀12，回灌入第三层承压含水层36，完成夏季循环。
冬季工作时，电液控制阀19、23关闭，切断冷端换热器27与供冷空调单元31的联系。电液控制阀21、25打开，使冷端换热器27和冷却塔29相连。电液控制阀22、26关闭，切断热端换热器28和太阳能集热器30的联系，太阳能集热器30停止工作。电液控制阀20、24打开，使热端换热器28与供暖空调单元32相连。
电液控制阀10、14、15、17、11打开，电液控制阀9、13、16、18、12关闭，储能水由储热井水泵6通过电液控制阀10从储热井4中抽出，通过电液控制阀14进入热端换热器28，把热量传向供暖空调系统32，向外供暖，而被冷却的储能水导入冷端换热器27，通过冷却塔29进一步冷却，在冷端换热器27中完成换热的储能水通过电液控制阀15进入过滤净化器，消除管路和换热器对储能水的变质反应，使水质达到回灌水的要求，过滤后的水加上通过截止阀34的补水，通过电液控制阀17和储冷井水泵5、电液控制阀11，回灌入第二层承压含水层35，完成冬季循环。
权利要求
1.一种封闭式异层承压含水层储能复合空调系统，主要包括储冷井滤水管(1)，储热井滤水管(2)，储冷井(3)，储热井(4)，储冷井水泵(5)，储热井水泵(6)，冷水循环泵(7)，热水循环泵(8)，18只电液控制阀(9--26)，冷端换热器(27)，热端换热器(28)，冷却塔(29)，太阳能集热器(30)，供冷空调单元(31)，供暖空调单元(32)，过滤净化器(33)，截止阀(34)，其特征在于采用异层承压含水层储能，结合太阳能和大气中的冷量进行冷暖空气调节，储冷井滤水管(1)布置在储冷井(3)的下面，储冷井水泵(5)的入口和出口分别通过电液控制阀(9)、电液控制阀(11)和储冷井(3)内的水源相通；储冷井水泵(5)的出口通过电液控制阀(13)与冷端换热器(27)管程的一个接口相连，这个管程接口还通过电液控制阀(15)与过滤净化器(33)的上端口相连；冷端换热器(27)管程的另一个接口与热端换热器(28)管程的一个接口相连；热端换热器(28)管程的另一个接口分别通过电液控制阀(16)、电液控制阀(14)与过滤净化器(33)的上端口、储热井水泵(6)的出口相连；储热井水泵(6)的出口还通过电液控制阀(12)与储热井(4)内的水源相通；储热井水泵(6)的入口通过电液控制阀(10)与储热井(4)内的水源相通；过滤净化器(33)的下端口分别通过电液控制阀(17)、电液控制阀(18)和储冷井水泵(5)的入口、储热井水泵(6)的入口相连，同时过滤净化器(33)的下端口通过截止阀(34)与补给水源相通，冷端换热器(27)壳程的一个接口与冷水循环泵(7)的入口相连，冷端换热器(27)壳程的另一个接口分别通过电液控制阀(23)、电液控制阀(25)与供冷空调单元(31)的出水管、冷却塔(29)的出水管连接；冷水循环泵(7)的出口分别通过电液控制阀(19)、电液控制阀(21)与供冷空调单元(31)的进水管、冷却塔(29)的进水管连接，热端换热器(28)壳程的一个接口与热水循环泵(8)的入口相连，热端换热器(28)壳程的另一个接口分别通过电液控制阀(24)、电液控制阀(26)与供暖空调单元(32)的出水管、太阳能集热器(30)的出水管相连；热水循环泵(8)的出口分别通过电液控制阀(20)、电液控制阀(22)与供暖空调单元(32)的进水管、太阳能集热器(30)的进水管连接。
2.根据权力要求1所述的封闭式异层承压含水层储能复合空调系统，其特征还在于储冷井(3)是深入到第二层承压含水层(35)中的深水井，储热井(4)是深入到第三层承压含水层(36)中的深水井，储冷井水泵(5)，储热井水泵(6)，冷水循环泵(7)，热水循环泵(8)都采用离心水泵，冷端换热器(27)和热端换热器(28)采用壳管式换热器，电液控制阀(9-26)的打开或关闭是用单片机来控制的。
全文摘要
封团式异层承压含水层储能的复合空调系统主要包括储冷(热)井，电液控制阀，储冷(热)井水泵，冷(热)端换热器，冷(热)水循环泵，冷却塔，太阳能集热器，供冷(热)空调单元，过滤净化器。本发明使用第二层承压含水层作为储冷井，第三层承压含水层作为储热井。夏天储冷井提供冷量，抽取的冷水与供冷空调单元换热，温度升高，经过滤净化，加上补给水回灌入储热井供冬天使用；冬天储热井提供热量，抽取的热水和供暖空调单元换热，温度降低，经过滤净化，加上补给水回灌入储冷井供夏天使用，构成了封闭的复合空调系统。太阳能集热器通过换热器和储能水换热，提高夏灌水的温度，冷却塔用来降低冬灌水的温度，提高含水层的储能效率。
文档编号F24F5/00GK1538116SQ200310108100
公开日2004年10月20日 申请日期2003年10月23日 优先权日2003年10月23日
发明者戴斌, 马捷, 斌 戴 申请人:上海交通大学