一种基于地源热泵的区域水域热能系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于地源热泵的区域水域热能系统。

背景技术：

地源热泵是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源(如电能)实现由低品位热能向高品位热能转移。地源热泵供能系统主要分三部分：地能换热系统、地源热泵机组和换热末端系统。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供能系统。地源热泵的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧、没有排烟、也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

对于类似游泳池、养殖池这种有恒温需求的区域水域，通常采用空气源热泵、水源热泵和地源热泵进行加热，相对于空气源和水源热泵，因为作为热源的土壤温度比较稳定，热容量大，地源热泵制热系数高、且运行平稳。

而传统的地源热泵区域水域热能系统在运行过程中，存在下述不足：

第一、地源热泵端差较高，主机会频繁启动，从而降低热泵COP，提高了系统运行能耗。

第二、区域水域的能量损失较快。

第三、水域温度不稳定，控制不精确。

第四、通常采用区域水域中水进入热泵一端的换热器进行换热，此时若区域水域的水质有严格要求或存留污染，则会造成热泵一端换热器的结垢，长久运行不但换热效率降低，更有可能造成热泵换热器不可修复的损坏。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种基于地源热泵的区域水域热能系统，地源热泵内循环水和区域水域壁面可储存热量/冷量，地源热泵端差较低，主机不会频繁启动，从而进一步提升热泵COP，降低了系统运行能耗；进一步的，避免区域水域的能量损失；进一步的，实现精确控制水域温度恒定和可避免热交换造成的区域水域水质污染。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于地源热泵的区域水域热能系统，包括相连的地源热泵模块和地埋管，相连的排水/补水全热换热器和控制器，以及设置在区域水域外侧的区域水域外防护层，所述区域水域外防护层内部设置有埋入式换热模块，所述埋入式换热模块包括埋入式壁面换热管道和埋入式地板加热模块，所述区域水域内设置有与控制器相连的温度采集模块，所述地源热泵模块通过管道与埋入式换热模块相连形成内循环水系统，所述排水/补水全热换热器通过管道与区域水域连接形成排水且排水/补水全热换热器通过管道与埋入式换热模块补水管路连接形成补水换热系统。

优选，所述埋入式换热模块和区域水域外防护层之间还设置有保温层。

优选，所述控制器进行温度信息采集并控制排水/补水全热换热器的补水/排水电机和阀门，系统通过控制器进行数据远传和手机app控制。

优选，所述温度采集模块包括埋入式温度传感器和浮动式温度传感器，所述埋入式温度传感器嵌入在区域水域四周的混凝土结构层中，所述浮动式温度传感器设置在区域水域的不同深度处。

本实用新型的有益效果是：

第一、地源热泵内循环水和区域水域壁面可储存热量/冷量，地源热泵端差较低，主机不会频繁启动，从而进一步提升热泵COP，降低了系统运行能耗。

第二、区域水域的补水和排水通过排水/补水全热换热器完成，实现排水的能量回收，可进一步降低系统运行能耗。

第三、区域水域四周的混凝土结构层外布置有保温层，减缓区域水域的能量损失。

第四、系统通过控制器控制埋入式换热模块实现区域水域与地源热泵内循环水端的传导换热，实现精确控制水域温度恒定和可避免热交换造成的区域水域水质污染。

附图说明

图1是本实用新型一种基于地源热泵的区域水域热能系统的结构示意图；

图2是本实用新型区域水域四周混凝土结构层中换热管道及补水管道布置示意图；

附图的标记含义如下：

1：地源热泵地埋管区；2：地源热泵模块；3：区域水域外防护层；4：区域水域外层土壤层；5：保温层；6：埋入式换热模块；7：区域水域混凝土结构层；8：底层埋入式换热管；9：控制器；10：排水/补水全热换热器；11：埋入式温度传感器；12：浮动式温度传感器；13：埋入式补水换热管；14：埋入式热泵循环换热管。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和2所示，一种基于地源热泵的区域水域热能系统，包括相连的地源热泵模块2和地埋管，所有的地埋管形成了图1中的地源热泵地埋管区1，相连的排水/补水全热换热器10和控制器9（控制器9与其他部件的连接关系是电连接，故图中并未体现具体的连接关系），以及设置在区域水域外侧的区域水域外防护层3，区域水域外防护层3的外侧即是区域水域外层土壤层4。

区域水域外防护层3内部设置有埋入式换热模块6，所述埋入式换热模块6包括埋入式壁面换热管道和埋入式地板加热模块，图1中，埋入式地板加热模块为底层埋入式换热管8。所述区域水域内设置有与控制器9相连的温度采集模块。

所述地源热泵模块2通过管道与埋入式换热模块6相连形成内循环水系统，控制器9通过控制埋入式换热模块6实现区域水域与地源热泵内循环水端的传导换热。

所述排水/补水全热换热器10通过管道与区域水域连接形成排水且排水/补水全热换热器10通过管道与埋入式换热模块6补水管路连接形成补水换热系统。即：排水/补水全热换热器10通过管道与区域水域连接形成排水，与埋入式换热模块6中补水管路连接形成补水换热系统，补水和排水在排水/补水全热换热器10中完成热量交换后再进入埋入式换热模块中补水管路，充分换热后进入区域水域完成水量补充。原则上区域水域的补水量与排水量同等质量。如图2所示，即为埋入式补水换热管13（补水管道）和埋入式热泵循环换热管14（换热管道）在区域水域混凝土结构层7中的布置示意图。

优选，所述埋入式换热模块6和区域水域外防护层3之间还设置有保温层5。

其中，所述控制器9进行温度信息采集并控制排水/补水全热换热器10的补水/排水电机和阀门，系统通过控制器9进行数据远传和手机app控制。

如图1所示，所述温度采集模块包括埋入式温度传感器11和浮动式温度传感器12，所述埋入式温度传感器11嵌入在区域水域四周的混凝土结构层中，即区域水域混凝土结构层7中，所述浮动式温度传感器12设置在区域水域的不同深度处。埋入式温度传感器11和浮动式温度传感器12共同组成区域水域的温度信息采集系统，最好，所述埋入式温度传感器11和浮动式温度传感器12均为若干个且分别均匀分布。

本实用新型的有益效果是：

第一、地源热泵内循环水和区域水域壁面可储存热量/冷量，地源热泵端差较低，主机不会频繁启动，从而进一步提升热泵COP，降低了系统运行能耗。

第二、区域水域的补水和排水通过排水/补水全热换热器完成，实现排水的能量回收，可进一步降低系统运行能耗。

第三、区域水域四周的混凝土结构层外布置有保温层，减缓区域水域的能量损失。

第四、系统通过控制器控制埋入式换热模块实现区域水域与地源热泵内循环水端的传导换热，实现精确控制水域温度恒定和可避免热交换造成的区域水域水质污染。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。