土壤及地下水联源地源热泵系统的制作方法
【专利摘要】土壤及地下水联源地源热泵系统，其特征在于：地源侧同时包含地下水水井(1)和地埋管钻孔(6)；地下水水井(1)出水井和回灌井的位置，分别分布在全部或部分地源热泵地埋管钻孔(6)群的两侧，或者地埋管钻孔(6)群之中；对于抽出的地下水，一种利用方式是通过能量利用装置(4)取能、蓄能利用以后再回灌入地下；地下水水井(1)的一种形式为水井的构造内(内侧或外壁，至少取二者之一)设置地源热泵地源换热器(8)；地下水源环路与地埋管换热器环路共同构成土壤及地下水联源地源热泵系统的地源侧部分，而其中的设备取舍、选型和连接方式根据具体工程需要确定。
【专利说明】
土壤及地下水联源地源热泵系统
技术领域
[0001]本发明为土壤及地下水联源地源热栗系统，属于能源、地热和空调技术领域。
【背景技术】
[0002]土壤源热栗及地下水源热栗作为地源热栗的主要形式，一直以来都是作为两种完全独立的系统形式来应用，而没有开发利用两者的关联性，而事实上，两者不但可以结合使用，而且相互密切关联，能够相互促进相互利用。既能大大强化土壤源热栗的地埋管换热效率，又能降低地下水源热栗对地下水量的依赖以及克服回灌困难等弊端，可以根据地下水实际的回灌量来选择地下水源使用程度。可以把地源热栗适用的建筑变得更普遍，地源热栗适用性更强，应用更广泛。既是地下两种资源的充分利用，又是两种资源关联性开发。
[0003]对于单纯的土壤源热栗，其应用受限止的原因:地埋管换热能力低、埋管占地面积大、初投资高、适用于室外场地大的建筑、能效比没有地下水源热栗高。而假如联合地下水共同使用，不但能利用地下水，而且利用地下水流动大大提高地埋管的取热能力。双重利好，既降低了对地面面积的要求，又使得一定量的地埋管换热器提供更大冷热源，同时也降低了初投资。
[0004]对于单纯的地下水源热栗，仅仅适用于地质条件相当好的建筑所在地，同样限制了地源热栗的应用，一旦地质条件达不到要求，就完全放弃了对地下水的利用，这是对资源利用、节能潜力的放弃。而事实上地下水是普遍存在的，绝大部分建筑即使不能大量利用地下水，也可以少量利用地下水，来使用地源热栗。
[0005]地下水渗流是影响地源热栗换热效率的一个动态因素，而且也能改善地下能量集聚和冬夏负荷不平衡。地下水渗流，在地源热栗所利用的地球表层岩土中都或多或少地存在。地下水渗流对地源热栗换热器的换热能力影响是很大的，根据我国最近出版的地源热栗专著《地源热栗的设计与应用》(吕悦、马最良等编)的研究结果:当地下水流速为30米/年时，即10-6m/s时，竖埋管换热器的换热能力比无渗流时增大约30 %，可见地下水流速的增大对换热能力的提高意义重大。地下水渗流对土壤换热器的影响从长期来看，能够带走因冬夏负荷不平衡而在地下集聚的能量，使土壤源热栗在使用地域上不受限制，而且充分利用。
[0006]但地源热栗发展至今，对地下水渗流的影响由不认识到认识，但只是被动地接受，并没有积极地利用。本新技术即是积极利用地下水、和加速地下水渗流来强化地热利用量、利用效率，而且利用抽取的地下水取能和蓄能，使地下水源与土壤源相互利用相互补充，充分利用各自的优点，克服各自的不利方面。是新一代的高效的地源热栗形式。
【发明内容】
[0007]土壤及地下水联源地源热栗系统:
[0008]内容一、土壤及地下水联源地源热栗系统的地源侧同时包含地下水水井I和地埋管钻孔6 ;地下水水井I分为出水井和回灌井；在土壤热源栗的地埋管钻孔6群附近(5-1000米)或中间，设地下水水井1，地下水从地下水水井I中抽出后，在土壤热源栗的地埋管钻孔6群的另一侧或外围回灌，保证全面加速地埋管所利用的岩土中的地下水渗流；并且保证地下水水井I和地埋管钻孔6群距离适当远(大于5米)，使地下水能流经地埋管5群土壤之外较远的土壤，利用更多岩土中的热量。
[0009]内容二、必要时采用能量利用装置4提取抽灌的地下水中能量，这种方式有利于大量减少土壤源热栗中热源井孔的设计数量，是一种土壤源热栗与地下水源热栗的混合系统。
[0010]内容三、地下水水井I的做法可以是在部分(比如回灌水井)或者全部水井的构造内(内侧或外壁，至少取二者之一)设置地源热栗地源换热器8，地源换热器8可以是地源热栗中常用的U型管换热器、螺旋管换热器以及其它类型的换热器；
[0011]内容四、地下水水井I通过水栗2、管路及阀门与地下水处理装置3、地下水的能量利用装置4等连接，组成地下水源环路；地埋管钻孔6、埋管换热器、地源热栗装置7以及地下水水井I中的闭环地源换热器8等通过管路、阀门及水栗连接，组成地埋管换热器环路，地下水源环路与地埋管换热器环路共同构成土壤及地下水联源地源热栗系统的地源采集部分，而其中的设备取舍、选型和连接方式根据具体工程需要确定。
[0012]实现形式
[0013]1、在地埋管5的土壤源热栗的换热地埋管钻孔6群两侧或中间，设加速地下水流动的地下水水井1，地下水水井I设在地埋管钻孔6群附近适当远距离:5-1000米，使循环的地下水尽可能流经较多的岩石，换取更多的岩土中的热量；但同时又保证地埋管岩土中的地下水有理想的经济流速。抽水井的井径、井深及所利用的地水水层，根据工程实际的抽水量、地层中的地下水设计渗流速度等设计。
[0014]地下水回灌入地层中，加快换热岩土中的地下水渗流速度，提高土壤源埋管换热器换热效率和岩土利用率。
[0015]2、将抽出的地下水通过能量利用装置4以后再回灌入地下，对地下水进行取能(地源热栗装置)、或者蓄能(太阳能系统等地上热能采集装置或地上冷量采集装置)利用，成为地下水源与土壤源复合的地源热栗系统。
[0016]3、地下水通过能量利用装置4(太阳能系统作为能量利用装置)蓄能以后再回灌入地下时，太阳能系统通过地下水向地下蓄热，运行时间可以为非采暖非空调季节，即过度季节蓄能，对于年排入地下热量小于取出热量的建筑物，可以作为一种地下热量平衡措施。
[0017]4、地下水的能量利用装置4与地埋管地源热栗装置7，可以是处在同一套地源热栗系统之中的组成部分，也可以是相互独立的地源热栗系统。
[0018]5、地下水水井I通过水栗2、管路及阀门与地下水处理装置3、地下水的能量利用装置4等连接，组成地下水源环路；地埋管钻孔6、地埋管5换热器、地源热栗装置7以及地下水水井I中的闭环地源换热器8等通过管路、阀门及水栗连接，组成地埋管换热器环路，地下水源环路与地埋管换热器环路共同构成土壤及地下水联源地源热栗系统的地源采集部分，而其中的设备取舍、选型和连接方式根据具体工程需要确定。
[0019]6、地下水水井I的出水井和回灌井的井径、深浅及构造可以为一种类型，也可以为大小井结合，或者深浅井结合，或者内置地源换热器与不内置地源换热器结合，出水井及回灌井都可以是小型井群，地下水水井I可以小型化到与土壤源地埋管钻孔的直径相近，既有水井的功能也有埋管换热器的功能。
[0020]7、地下水水井I分为出水井和回灌井，但2种井的功能可以定期互换，当需要定期互换功能时，两种水井内均设置水栗和功能切换用的管道、阀门。
【附图说明】
[0021]附图1 土壤及地下水联源地源热栗系统原理图示一。
[0022]附图2 土壤及地下水联源地源热栗系统原理图示二。
[0023]附图3 土壤及地下水联源地源热栗系统原理图示三。
[0024]附图4 土壤及地下水联源地源热栗系统原理图示四。
[0025]附图标记:1_地下水水井；2_水栗；3_地下水处理装置；4_能量利用装置；5_地埋管；6_地埋管钻孔；7_地源热栗装置；8_地源换热器。
【主权项】
1.土壤及地下水联源地源热栗系统，包括:地下水水井(I)、水栗(2)、地埋管(5)、地埋管钻孔￠)、地源热栗装置(7)、地下水处理装置(3)、地下水的能量利用装置(4)，以及管路、阀门等，其特征在于:土壤及地下水联源地源热栗系统的地源侧同时包含地下水水井(I)和地埋管钻孔(6);地下水水井⑴分为出水井和回灌井，出水井和回灌井的位置，分别分布在全部或部分地源热栗地埋管钻孔(6)群的两侧，或者地下水水井(I)中的一部分或全部位于地源热栗地埋管钻孔(6)群之中，利用地下水水井(I)对地下水的抽灌，来加速地源热栗地埋管钻孔￠)区域的岩土中所含地下水的渗流；对于抽出的地下水，一种利用方式是直接通过回灌水井回灌入地下，另一种利用方式是通过能量利用装置(4)以后再由回灌水井回灌入地下，并且由能量利用装置(4)对地下水进行取能、蓄能利用，成为地下水源与土壤源复合的地源热栗系统；另外，地下水水井(I)的一种形式为普通水井，另一种形式为在部分(比如回灌水井)或者全部水井的构造内(内侧或外壁，至少取二者之一)设置地源热栗地源换热器(8)，地源换热器(8)可以是地源热栗中常用的U型管换热器、螺旋管换热器以及其它类型的换热器；最后，地下水水井(I)通过水栗(2)、管路及阀门与地下水处理装置(3)、地下水的能量利用装置(4)等连接，组成地下水源环路；地埋管钻孔(6)中的地埋管(5)换热器、地源热栗装置(7)以及地下水水井⑴中的闭环地源换热器⑶等通过管路、阀门及水栗连接，组成地埋管换热器环路；地下水源环路与地埋管换热器环路共同构成土壤及地下水联源地源热栗系统的地源侧部分，而其中的设备取舍、选型和连接方式根据具体工程需要确定。2.根据权利要求1所述的土壤及地下水联源地源热栗系统，其特征还在于:地源热栗装置(7)指包括地源热栗机组、水栗、用户末端以及管路、阀门、定压补水装置等组成的地源热栗系统的能量提升、输配和使用部分。3.根据权利要求1所述的土壤及地下水联源地源热栗系统，其特征还在于:地下水的能量利用装置(4)可以是地源热栗装置(7)，也可以是太阳能系统等地上热能采集装置或地上冷量采集装置，通过地下水向地下蓄热或蓄冷；当能量利用装置(4)是太阳能系统时，通过地下水向地下蓄热，运行时间可以为采暖或空调运行季节，也可以为非采暖非空调季节，即过度季节蓄能，对于年排入地下热量小于取出热量的建筑物，可以作为一种地下热量平衡及温度调节措施。4.根据权利要求1所述的土壤及地下水联源地源热栗系统，其特征还在于:地下水处理装置(3)是除沙器、过滤器、软化器、除气装置、灭菌器、蓄水罐等，其中的全部或者一部分，根据具体工程需要确定。5.根据权利要求1所述的土壤及地下水联源地源热栗系统，其特征还在于:地下水的能量利用装置(4)与地埋管地源热栗装置(7)，可以是处在同一套地源热系统之中的组成部分，也可以是相互独立的地源热栗系统。6.根据权利要求1所述的土壤及地下水联源地源热栗系统，其特征还在于:地下水水井(I)的出水井和回灌井的井径、深浅及构造可以为一种类型，也可以为大小井结合，或者深浅井结合，或者内置地源换热器与不内置地源换热器(8)结合，出水井及回灌井都可以是小型井群，地下水水井(I)可以小型化到与土壤源地埋管钻孔的直径相近，既有水井的功能也有埋管换热器的功能；地下水水井距离地源热栗地埋管区适当远(当场地允许时可以为50米以上)，以利于利用更多地下能量。7.根据权利要求1所述的土壤及地下水联源地源热栗系统，其特征还在于:地下水水井(I)分为出水井和回灌井，但两种井的功能可以定期互换，当需要定期互换功能时，两种水井内均设置水栗(2)及功能切换用的管道、阀门等。
【文档编号】F25B30/06GK105890231SQ201410836248
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月30日
【发明人】王庆鹏
【申请人】王庆鹏