包括地源热交换器的地热交换系统及相关方法与流程

文档序号:11814272阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种地热交换系统,包括:

地源热交换器,包括金属容器,所述金属容器限定内部流体腔;以及

分配系统,联接至所述地源热交换器,从而在操作期间使热传递介质通过所述地源热交换器的所述内部流体腔循环,所述分配系统包括:

供给线路,用于将所述热传递介质输送至所述地源热交换器;

返回线路,用于从所述地源热交换器中收回所述热传递介质;以及

填充通路,用于根据所述热传递介质从所述地源热交换器的金属容器的泄露,自动用补足的热传递介质补充所述地源热交换器。

2.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述地热交换系统能够与热泵一起操作,以提供加热功能和冷却功能,并且配置成在加热模式期间从大地吸收热量以及在冷却模式期间将热量排放到所述大地中。

3.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述热传递介质包括水或主要包括水。

4.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述供给线路、所述返回线路和所述地源热交换器共同限定地源回路,以及其中,所述填充通路包括止回阀,以响应于跨过所述止回阀的、超过阈值的压差,从补足的水源将补足水引入所述地源回路中。

5.如权利要求4所述的地热交换系统,其中,所述热传递介质为水,并且根据来自所述地源热交换器中的水泄露或所述地源回路中水向气体的转化,所述地源回路的操作压力能够降低到所述阈值以下。

6.如权利要求4所述的地热交换系统,其中,所述止回阀的上游侧与来自所述补足的水源的补足水无障碍地流体连通。

7.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述热传递介质为水,并且所述填充通路配置成根据来自所述地源热交换器的水泄露或根据所述地源热交换器的水向气体的转化,利用补足水自动补充所述地源热交换器。

8.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述分配系统还包括放气阀,以从所述分配系统释放气体。

9.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述热交换器的所述金属容器为深基构件。

10.如权利要求9所述的地热交换系统,其中,所述深基构件为桩,所述桩包括螺旋钻结构和接合结构中的至少一个,其中,所述螺旋钻结构位于所述桩的下端,所述接合结构位于所述桩的上端,用于联接至旋转打桩机系统。

11.根据权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述地源热交换器的所述金属容器包括钢的管状壳体和端盖,以限定大体封闭的流体容器。

12.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述地源热交换器的所述金属容器为从包括以下所列的组中选择的承载构件:

锚固件,用于地上结构;

基座支承件,用于结构;以及

土壤保持元件。

13.如权利要求1所述的地热交换系统,其中,所述供给线路包括出口,以将所述热传递介质排放到所述地源热交换器的所述金属容器的所述内部流体腔中,并且所述返回线路包括入口,以从所述地源热交换器的所述金属容器的所述内部流体腔收回所述热传递介质,以及其中,所述供给线路的所述出口和所述返回线路的所述入口每个均沿所述地源热交换器的纵向长度位于不同的高度处。

14.如权利要求13所述的地热交换系统,其中,所述供给线路的所述出口和所述返回线路的所述入口每个均位于所述地源热交换器的所述金属容器的所述内部流体腔的上部内。

15.如权利要求13所述的地热交换系统,其中,所述热传递介质为水,并且所述供给线路的所述出口和所述返回线路的所述入口从所述地源热交换器的所述金属容器的下端偏移,以使得所述金属容器的所述内部流体腔的下半部分仅由水的立柱占据。

16.一种地热交换系统,包括:

地源热交换器,定位在大地中,所述地源热交换器包括金属容器,所述金属容器限定内部流体腔;以及

分配系统,联接至所述地源热交换器,以使水通过所述地源热交换器循环,所述分配系统包括:

供给线路,

返回线路,

循环泵,用于使水经由所述供给线路和所述返回线路通过所述地源热交换器的所述内部流体腔循环,

放气阀,用于从所述分配系统中释放气体,以及

填充通路,配置成基于来自所述地源热交换器的水泄露或基于所述地源热交换器的水向气体的转化,利用水自动补充所述地源热交换器的所述内部流体腔。

17.如权利要求16所述的地热交换系统,其中,所述地热交换系统能够与热泵一起操作,以提供加热功能和冷却功能,并且配置成在加热模式期间从所述大地吸收热量,并在冷却模式期间将热量排放到所述大地中。

18.如权利要求16所述的地热交换系统,其中,所述地源热交换器的所述金属容器包括管状结构,所述管状结构包括外表面和内表面,所述外表面与所述大地交界,所述内表面与在操作期间通过所述地源热交换器循环的水相接触。

19.如权利要求16所述的地热交换系统,其中,所述地源热交换器的所述金属容器为深基构件和承载构件中的至少一个。

20.一种安装地热交换系统的方法,所述方法包括:

将至少一个地源热交换器安装到大地中,所述地源热交换器包括金属容器,所述金属容器具有外表面和内表面,所述外表面与所述大地交界,所述内表面限定内部流体腔;

经由流体分配系统将所述至少一个地源热交换器联接至热泵,所述流体分配系统包括供给线路、返回线路和循环泵,以在操作期间使水通过所述地源热交换器的所述内部流体腔循环,从而在加热模式期间从所述大地吸收热量和/或在冷却模式期间将热量排放到所述大地中;以及

将所述流体分配系统联接至所述水源,以使得能够根据水损失利用补足水自动补充所述热交换器。

21.根据权利要求20所述的方法,其中,将所述至少一个地源热交换器安装至所述大地包括将多个地源热交换器安装到所述大地中。

22.如权利要求21所述的方法,还包括:

以串联布置、并联布置或串联布置和并联布置的组合将所述多个地源热交换器联接至所述热泵。

23.如权利要求21所述的方法,还包括:

从所述多个地源热交换器获得性能数据;以及

将一个或多个补足的地源热交换器安装到所述大地中,并且至少部分地基于所述性能数据和所述热泵的期望需求,将所述一个或多个补足的地源热交换器联接至所述热泵。

24.如权利要求21所述的方法,还包括:

将至少一个补足的地源热交换器安装至所述大地中,并且响应于所述热泵的期望需求的变化,将所述至少一个补足的地源热交换器联接至所述热泵。

25.一种操作地热交换系统的方法,所述方法包括:

使水通过地源回路循环,以在加热模式期间从大地吸收热量和/或在冷却模式期间将热量排放到所述大地中,所述地源回路包括至少一个地源热交换器,所述至少一个地源热交换器具有金属流体容器,所述金属流体容器包括外表面和内表面,所述外表面与所述大地交界,所述内表面在操作期间与所述水相接触;以及

根据来自所述至少一个地源热交换器的水泄露或所述地源回路中水向气体的转化,将补足水引入所述地源回路中。

26.如权利要求25所述的方法,还包括:

对所述至少一个地源热交换器和包围所述至少一个地源热交换器的所述大地进行去应力。

27.如权利要求26所述的方法,其中,所述地源回路联接至热泵,从而与所述热泵的热交换器交换热量,以及

其中,对所述至少一个地源热交换器和包围所述至少一个地源热交换器的所述大地进行去应力包括:使水通过所述至少一个地源热交换器循环。

28.根据权利要求27所述的方法,其中,利用循环泵使水通过所述至少一个地源热交换器循环包括:使水以容积流速通过所述至少一个地源热交换器循环,所述容积流速小于当热泵运行时水循环的平均容积流速。

29.如权利要求26所述的方法,其中,对所述至少一个地源热交换器和包围所述至少一个地源热交换器的所述大地进行去应力包括:从所述地源回路中排出水,并且将与所排出的水具有不同平均温度的补足水引入所述地源回路中。

30.如权利要求26所述的方法,其中,根据来自所述至少一个地源热交换器的水泄露或所述地源回路中的水向气体的转化,将所述补足水引入到所述地源回路中包括:尽管从所述至少一个地源热交换器中损失水,但使所述地源回路自动维持操作能力。

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