一种用于夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统的制作方法

[0001]
本发明涉及一种调节系统，具体涉及一种夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统，属于地源热泵技术领域。


背景技术：

[0002]
地源热泵因其具有节能环保等优势被广泛应用于暖通空调设计中，然而在实际应用存在着系统热不平衡的问题。在我国的夏热冬冷地区，地源热泵系统全年向土壤的排热量大于向土壤的取热量，这就会造成土壤温度逐年升高，严重影响地埋管换热器的换热效果。造成这样的问题的原因包括夏热冬冷地区建筑冷负荷要大于建筑热负荷，制冷季时长多余供暖季时长，气候影响土壤散热等。
[0003]
目前解决地源热泵系统热平衡问题主要是增设冷却塔装置，利用冷却塔将土壤的热量排放到周围空气中。这种方法虽然可以解决土壤温升的问题，当也会带来巨大的冷却塔建设费用以及运行费用，同时也会占用较大建筑面积来安放冷却塔。
[0004]
近年来，建筑的设计理念更注重舒适、自然，景观喷泉、人造池塘、人造湖泊等人工蓄水池也被广泛设计，这样的蓄水池是一个天然的冷却装置。尤其是在冬季时候，受室外气温影响蓄水池水温较低，这样可以很好的储存冷量。如果将这种蓄水储冷设施应用到解决地源热泵系统热平衡问题中，可以减少因布置冷却塔带来的初投资及运行成本。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种用于夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统，该方案解决了夏热冬冷地区地源热泵系统存在的“热堆积”问题，整体结构简单紧凑，成本较低，便于进一步的推广应用。
[0006]
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种用于夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统，所述调节系统包括地源热泵机组、景观蓄水池、蓄水池盘管组、空调冷媒水分水器、空调冷媒水集水器、备用地埋管井组、其他地埋管井组、地源侧循环水泵以及蓄水池循环水泵；所述蓄水池盘管组设置在景观蓄水池的下部，备用地埋管井组与其他地埋管井组连接在地源侧的分集水器上，空调冷媒水分水器和空调冷媒水集水器7的一端均通过管道连接在地源热泵机组上，另一端连接到空调末端；地源侧循环水泵设置在土壤源集水器和地源热泵机组之间，所述蓄水池循环水泵设置在景观蓄水池和蓄水池循环水泵之间。
[0007]
作为本发明的一种改进，所述地源侧的分集水器包括土壤源分水器和土壤源集水器。
[0008]
作为本发明的一种改进，所述备用地埋管井组与土壤源分水器和土壤源集水器之间设置阀门v11、阀门v12，所述备用地埋管井组又与蓄水池盘管组相连，管路之间设置阀门v13、阀门v14。
[0009]
作为本发明的一种改进，热平衡调节系统还包括多个温度探头，包括用于监测土壤全年温度变化的土壤温度探头t1、用于监测蓄水池水温的蓄水池温度探头t2、用于监测室外空气温度的室外温度探头t3、以及地源热泵机组进口温度探头t4。所述的温度探头可将温度信号反馈到控制系统，根据反馈的温度信号，通过控制相应阀门的启闭，实现不同的热平衡调节模式。
[0010]
作为本发明的一种改进，所述蓄水池盘管组上设置有阀门。
[0011]
一种用于夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统的调节方法，所述调节方法如下：
[0012]
模式1：夏季时，根据地源热泵机组进出口水温变化，系统可实现夜间将地源热泵地源侧循环水分流一部分通过蓄水池盘管组与蓄水池中的水换热，最后与地埋管循环水合流进入地源热泵机组；
[0013]
模式2：过渡季节和冬季时，根据土壤温度探头测得的全年土壤温度变化，系统可实现蓄水池中的水与备用地埋管井组循环水进行换热。
[0014]
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案所述的蓄水池盘管组布置在景观蓄水池中下部，蓄水池盘管组水平布置范围取决于蓄水池横截面积，纵向可多层布置，盘管布置形式优选回折型、也可选用平行型、双平行型、交叉双平行型。各层之间留有间距，保持足够换热间距；2)备用地埋管井组，按照夏季冷负荷设计的地埋管井组原则下，冬季富余的地埋管井组。备用地埋管井组与其他地埋管井组连接在土壤源分水器和土壤源集水器，所述的备用地埋管井组与土壤源分集水之间设置阀门，所述的备用地埋管井组又与蓄水池盘管组相连，管路之间设置阀门；3)该方案设置多个温度探头，所述的温度探头可将温度信号反馈到控制系统，根据反馈的温度信号，通过控制相应阀门的启闭，实现不同的热平衡调节模式；4)该方案根据不同季节采用不同的调节方式，实现了能源的充分利用，节能环保。
附图说明
[0015]
图1为用于夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统原理图
[0016]
图2为热平衡调节系统运行模式1示意图
[0017]
图3为冬季热平衡调节系统运行模式2示意图
[0018]
图4为过渡季节热平衡调节系统运行模式2示意图
[0019]
图中，1——地源热泵机组；2——景观蓄水池；3——蓄水池盘管组；4——土壤源分水器；5——土壤源集水器；6——空调冷媒水分水器；7——空调冷媒水集水器；8——备用地埋管井组；9——其他地埋管井组；10——地源侧循环水泵；11——蓄水池循环水泵；
[0020]
v1～v14为阀门；t1——土壤温度探头；t2——蓄水池温度探头；t3——室外温度探头；t4——地源热泵机组进口温度探头。
具体实施方式：
[0021]
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
[0022]
实施例1：参见图1，一种用于夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统，所述调节系统包括地源热泵机组1、景观蓄水池2、蓄水池盘管组3、土壤源分水器4、土壤源集水器5、
空调冷媒水分水器6、空调冷媒水集水器7、备用地埋管井组8、其他地埋管井组9、地源侧循环水泵10以及蓄水池循环水泵11；所述蓄水池盘管组3设置在景观蓄水池2的下部，备用地埋管井组8与其他地埋管井组9连接在地源侧的分集水器上，空调冷媒水分水器6和空调冷媒水集水器7的一端均通过管道连接在地源热泵机组1上，另一端连接到空调末端；地源侧循环水泵10设置在土壤源集水器5和地源热泵机组1之间，所述蓄水池循环水泵11设置在景观蓄水池2和蓄水池循环水泵11之间，所述地源侧的分集水器包括土壤源分水器4和土壤源集水器5，所述备用地埋管井组8与土壤源分水器4和土壤源集水器5之间设置阀门v11、阀门v12，所述备用地埋管井组8又与蓄水池盘管组3相连，管路之间设置阀门v13、阀门v14，热平衡调节系统还包括多个温度探头，包括用于监测土壤全年温度变化的土壤温度探头t1、用于监测蓄水池水温的蓄水池温度探头t2、用于监测室外空气温度的室外温度探头t3、以及地源热泵机组进口温度探头t4。所述的温度探头可将温度信号反馈到控制系统，根据反馈的温度信号，通过控制相应阀门的启闭，实现不同的热平衡调节模式，所述蓄水池盘管组3上设置有阀门。所述的景观蓄水池2形状及尺寸可根据景观布局需求决定，可选用景观喷泉、人造湖泊、人造池塘以及专用蓄水池。景观蓄水池2要配备补水装置，同时可接受自然雨、雪。所述的蓄水池盘管组3选用具有换热效果良好管材，优选地使用聚乙烯管，也可使用带翅片管等。蓄水池盘管组3水平敷设在景观蓄水池中下部，可根据系统大小采用多层敷设。使用多层敷设时，各层之间要保证一定间距。
[0023]
工作过程：参照图1—图4，一种用于夏热冬冷地区的地源热泵热平衡调节系统的调节方法，所述调节方法如下：
[0024]
模式1：
[0025]
图2为热平衡调节系统运行模式1示意图。在夏季时，地源热泵机组1为制冷模式运行，阀门v2，v3，v6，v7打开，阀门v1，v4，v5，v8关闭。夏季白天，室外气温较高，景观蓄水池2水温较高，不运行热平衡调节系统。夏季夜间，景观蓄水池2水温温度较低，这时采用模式1进行热平衡调节。根据布置在地源热泵机组1地源侧进口的温度探头t4反馈的温度决定开启时刻，当地源侧进口循环水温高于设定值t1、同时景观蓄水池2水温低于t2时，在夏季夜间启动模式1。这时阀门v9、阀门v10打开，阀门v13、v14夏季保持关闭状态，阀门v11、阀门v12保持开启状态。地源热泵地源侧循环水分流一部分通过蓄水池盘管组3与景观蓄水池2中的水换热，最后与地埋管循环水合流进入地源热泵机组1，降低地源热泵机组1进口水温。
[0026]
模式2：
[0027]
根据布置在地源井组的温度探头反馈的温度决定开启时刻，当土壤温度探头t1监测的土壤温度高于设定值t3，在冬季和过渡季期间启动模式2。当土壤温度恢复到设定值t3时，关闭模式2。图3为冬季热平衡调节系统运行模式2示意图。在冬季时，地源热泵机组1为制热模式运行，阀门v1，v4，v5，v8打开，阀门v2，v3，v6，v7关闭。受冬季室外气温低的影响，景观蓄水池2中的水温较低，甚至可结冰。此时阀门v9、阀门v10关闭，阀门v13、阀门v14打开，阀门v11、阀门12关闭，备用地埋管井组8与蓄水池盘管组3相连通，备用地埋管井组8中的循环水与景观蓄水池2中的水进行换热，降低土壤温度。图4为过渡季节热平衡调节系统运行模式2示意图。在过渡季节时，地源热泵机组1不工作，此时只有阀门v13、阀门v14打开，其他阀门为关闭状态，备用地埋管井组8与蓄水池盘管组3相连通，备用地埋管井组8中的循环水与景观蓄水池2中的水进行换热，降低土壤温度。
[0028]
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。