一种地源热泵空气/水喷淋换热补热采暖系统的制作方法

本实用新型涉及一种地源热泵空气/水喷淋换热补热采暖系统，利用自然界中热空气的能量来补偿土壤的热量，克服了必须采用空调制冷手段补热，以维持地下温度场热平衡，用于地源热泵系统冬季采暖，属于暖通空调领域。

背景技术：

地源热泵采暖、制冷系统利用土壤巨大体量的储能蓄热功能，夏季制冷，冬季采暖。夏季将冷量从建筑物中转移至土壤，提高土壤温度；冬季将土壤中的热量取出，降低土壤温度，维持土壤地温场自然状态地温，使得地源热泵空调系统高效运行。地下温度场过高或过低，均对系统运行不利。绝大多数地源热泵空调系统都是冷热联供模式，以维持地源热泵系统地下温度场热量平衡。

地源热泵系统在冬季采暖中节能优势明显，因而有不少项目只是用于冬季采暖，没有夏季制冷补热的功能，造成土壤温度逐年下降，以至于2～3年后无热可取，地下温度场的热平衡北打破，机组能效严重下降，不能正常使用；为了保持土壤的热平衡，夏季必须制冷，这就需要如果再投入制冷末端系统，使得系统投资过大，致使地源热泵采暖项目流产；有些严寒地区土壤温度低，不适合做地源热泵系统，如果能做到不利用空调制冷途径实现补热，而利用其他自然能源低成本高效率实现土壤补热，提高土壤的温度，利用土壤蓄能用于冬季使用，严寒地区低温土壤温度也可以用于地源热泵采暖。目前解决土壤补热问题的途径很多，比如太阳能等，但太阳能一次性投资过大，不经济，如何低成本经济合理解决无制冷工况下，地源热泵的补热维持土壤热平衡问题，是摆在地源热泵从业人员目前的课题。

技术实现要素：

本实用新型提供克服了必须采用空调制冷手段补热，以维持地下温度场热平衡，用于地源热泵系统冬季采暖问题的一种地源热泵空气/水喷淋换热补热采暖系统。

本实用新型的技术方案：

土壤地埋管中约8--10℃的冷水经过喷淋方式与不低于15℃以上的热空气中进行热交换，细小水滴从热空气中获取热量，温度升高后，由于重力作用，水滴汇集流入风道下面的沉淀集水池，通过旋流除砂器，全程水处理器等过滤沉淀去掉水中的粉尘杂质后流入土壤耦合的地埋管换热器中，实现热空气能的能量转移到土壤中。

一种地源热泵空气/水喷淋换热补热采暖系统，包括风道，所述风道进风口处安装有风机，所述风道出风口处安装有喷淋式全热换热器，所述风道的底部安装有沉淀集水池；

除砂器与所述沉淀集水池的底部相连，所述除砂器、水处理器、调节缓冲水箱和循环泵通过管道依次连接；

所述循环泵连接埋于土壤中的地埋管换热器，所述地埋管换热器通过管道连接喷淋式全热换热器。喷淋式全热换热器顶部有布水器，将水流喷淋成细小水雾状，充分和热空气能接触，利用水雾的巨大比表面积实现和热空气热量交换。

进一步的，所述沉淀集水池包括集水池池体，所述集水池池体上方设置有集水口，所述集水口与风道的底部连接，所述集水池池体底部设置有集水池出水口，所述集水池出水口与除砂器相连。

进一步的，所述喷淋式全热换热器为空气/水直接换热喷淋式全热换热器。

进一步的，所述除砂器为旋流除砂器。

进一步的，所述水处理器为全程水处理器。其作用是对水质处理预防结垢。

进一步的，所述调节缓冲水箱包括缓冲水箱本体，所述缓冲水箱本体的侧壁上设置有补水口和补水阀、缓冲水箱出水口和出水阀以及回水口和回水阀，所述缓冲水箱本体的底壁上设置有排污口，排污口处设置有排污管，所述排污管上安装有排污阀。

进一步的，所述地埋管换热器包括不少于两组的u型管，所述u型管一端连接与循环泵连通的管道，另一端连接与喷淋式全热换热器连通的管道。

进一步的，所述风机为变频风机，所示风机和循环泵分别与变频器连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型针对没有制冷补热或其它途径实现土壤源热泵采暖系统，或者低成本实现补热的地源热泵采暖系统，提出一种全新的低投入高效率利用空气自然能源低成本实现地源热泵系统土壤的补热和蓄热过程，提高了土壤的温度，达到节约投资和补热费用的目的；无需高成本投入制冷补热系统，也可实现土壤源热泵系统的热平衡问题。

地源热泵的优势在于冬季采暖，如果不考虑夏季制冷也能实现地热平衡，将能大幅度降低系统投入，拓宽地源热泵的应用范围和减低地源热泵系统必须冷热联供高额成本投入和冷热联供地源热泵系统的应用的局限性；一些原本就没有制冷功能的地源热泵系统的补热问题，不需要再另外投入高成本的制冷末端等设备和高额的制冷费用，也可也可低成本实现土壤的热平衡，将产生巨大的经济和社会效益，早期众多的已经饱受诟病计划放弃使用的地源热泵采暖项目能从根本上解决问题，利用自然资源低成本实现土壤的热平衡问题。

本实用新型直接将地埋管换热器中低温水（一般经过冬季取热，土壤温度降到7℃～8℃）通过循环泵输送到空气/水直接换热喷淋式全热换热器中，土壤换热后的冷水和热空气之间存在8℃---25℃的巨大大温差，这为自然界中存在热空气（相对于地埋管而言温度高）和低温土壤（一般在8--15℃）之间的换热创造了条件。将热空气中热量置换到冷水中，空气释放出显热和潜热降温排出，水吸收热量后升温（由10---15℃换热后温升到15---20℃），提高水温的循环水经过沉淀等净化处理后再回到低温土壤区，由于温差的存在（循环水15---20℃，土壤10℃），通过地埋管向土壤放热，提高土壤的温度。

本实用新型低投资、低运行费用前提下，不开制冷主机，不增加昂贵的制冷末端系统，实现土壤补热——将空气中能量转移到土壤中，提高土壤温度恢复土壤的冷热热平衡，储存以用于冬季取热，具有巨大的经济效益。

当土壤温度由7℃～8℃低温恢复到15℃～16℃时，即使是地埋管换热器内的循环水换热后的水温仍低至20℃～21℃，和热空气30---36℃之间仍存在10℃以上温差，仍可实现水雾和空气的全热质交换，能确保地温场不低于15℃～16℃，满足地源热泵系统实现冬季高效采暖。本实用新型在空气气温和土壤之间只要存在10℃--15℃的温差，便可实现二者之间的热质交换和能量转移。一般浅层土壤温度是当地的年平均气温，可以利用地源热泵系统采暖的大多数地区，夏季空气的温度远远高于年/999潜热转移，效率高。

本实用新型所涉及的补热系统，投入较少设备和运行能耗，实现空气中的自然能量转移到土壤中。主要设备是空气/水直接换热喷淋式全热换热器、风机设备，耗电低，系统设备投入少，因此是一种极低成本实现地源热泵土壤热平衡的方式。同时热空气降温净化后可输送到需要制冷降温的场所，实现废冷利用，即可置换新风，又可降温，实现空调降温的作用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图中，1.风道，2.风机，3.沉淀集水池，4.喷淋式全热换热器，5.除砂器，6.水处理器，7.调节缓冲水箱，8.循环泵，9.地埋管换热器，9-1.土壤，10.管道，11.细小水滴，12.变频器，a:空气进入口，b:空气排出口。

具体实施方式

如图1所示，一种地源热泵空气/水喷淋换热补热采暖系统，包括风道1，所述风道1进风口处安装有风机2，所述风道1出风口处安装有喷淋式全热换热器4，所述风道1的底部安装有沉淀集水池3；

除砂器5与所述沉淀集水池3的底部相连，除砂器5、水处理器6、调节缓冲水箱7和循环泵8通过管道10依次连接；

所述循环泵8连接埋于土壤9-1中的地埋管换热器9，所述地埋管换热器9通过管道10连接喷淋式全热换热器4。

所述沉淀集水池3包括集水池池体，所述集水池池体上方设置有集水口，所述集水口与风道1的底部连接，所述集水池池体底部设置有集水池出水口，所述集水池出水口与除砂器5相连。

所述喷淋式全热换热器4为空气/水直接换热喷淋式全热换热器。

所述除砂器5为旋流除砂器。

所述水处理器6为全程水处理器。

所述调节缓冲水箱7包括缓冲水箱本体，所述缓冲水箱本体的侧壁上设置有补水口和补水阀、缓冲水箱出水口和出水阀以及回水口和回水阀，所述缓冲水箱本体的底壁上设置有排污口，排污口处设置有排污管，所述排污管上安装有排污阀。

所述地埋管换热器9包括不少于两组的u型管，所述u型管一端连接与循环泵8连通的管道10，另一端连接与喷淋式全热换热器4连通的管道10。

所述风机2为变频风机，所示风机2和循环泵8分别与变频器12连接。

土壤地埋管换热器9中约8--10℃的冷水经过喷淋方式与不低于15℃以上的热空气中进行热交换，细小水滴11从热空气中获取热量，温度升高后，由于重力作用，水滴汇集流入风道1下面的沉淀集水池3，通过除砂器5，水处理器6过滤沉淀去掉水中的粉尘杂质后流入土壤耦合的地埋管换热器9中，实现热空气能的能量转移到土壤中。换热前高温高湿度热空气从空气进入口a进入，换热降温后的低温空气从空气排出口b排出。

本实用新型直接将地埋管换热器9中低温水（一般经过冬季取热，土壤温度降到7℃～8℃）通过循环泵8输送到空气/水直接换热喷淋式全热换热器4中，土壤换热后的冷水和热空气之间存在8℃---25℃的巨大大温差，这为自然界中存在热空气（相对于地埋管而言温度高）和低温土壤（一般在8--15℃）之间的换热创造了条件。将热空气中热量置换到冷水中，空气释放出显热和潜热降温排出，水吸收热量后升温（由10---15℃换热后温升到15---20℃），提高水温的循环水经过沉淀等净化处理后再回到低温土壤区，由于温差的存在（循环水15---20℃，土壤10℃），通过地埋管换热器9向土壤放热，提高土壤的温度。

当土壤温度由7℃～8℃低温恢复到15℃～16℃时，即使是地埋管换热器9内的循环水换热后的水温仍低至20℃～21℃，和热空气30---36℃之间仍存在10℃以上温差，仍可实现水雾和空气的全热质交换，能确保地温场不低于15℃～16℃，满足地源热泵系统实现冬季高效采暖。本实用新型在空气气温和土壤之间只要存在10℃--15℃的温差，便可实现二者之间的热质交换和能量转移。一般浅层土壤温度是当地的年平均气温，可以利用地源热泵系统采暖的大多数地区，夏季空气的温度远远高于年/999潜热转移，效率高。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。