一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统的制作方法

本发明涉及超长重力热管应用，尤其涉及一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统。

背景技术：

1、超出重力热管是一种新型的热传导装置，利用工作介质蒸发和冷凝的热物理特性，通过蒸汽的携带和传导，将热量从地下岩土热源处传输到地上用热冷凝管段处，这样可以实现快速、均匀且高效的热传导，超长重力热管在中（深）层地热开采应用领域，已在多地成功开展了场地实验或示范，主要应用于发电和供暖，但通常建筑还需要制冷，如仅采用吸收式热泵进行制冷，需要将冷却热量排入大气，将造成极大的冷源浪费，也不利于减缓地下岩土温度的衰减，为此需要进一步完善技术。

2、地源热泵是一种利用地下储存的热能进行供热和制冷的系统，利用制冷剂在变化的压力条件下吸收或释放热量，在这个过程中地源热泵压缩机将消耗电能，为此如用超出重力热管发电，在经过压缩机的消耗，增加了电能转换的中间环节，不经济且效率更低，同时地源热泵消耗电网电力也将提高地源热泵的运行成本。

3、申请号2023103995326的一种采用超长重力热管的中深层地热源热泵供暖系统以超长重力热管为工具提取中深层地热能，为地源热泵提供低品位热源，再通过压缩机驱动热泵工质的循环以获得较高品位的热水，该发明专利将消耗较多的电能，且不能实现为建筑制冷的需求，仍然有进一步改进的空间。

4、为此急需一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统：将超长重力热管用于供暖和制冷，并减少地源热泵的电力消耗，达到环保节能的目的，同时也需要提升超长重力热管在全年的利用率，扩大单支超长重力热管承担建筑供暖面积，减少向大气排入的热量，降低投资成本。

技术实现思路

1、一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统采用的技术方案:采用超长重力热管提取地热驱动第一吸收式热泵融液工质的循环，以从第一吸收式热泵的蒸发器获得冷冻水，并从第一吸收式热泵的冷凝器获得冷却水，用于为建筑供暖制冷；同时，在建筑供暖时还采用浅层岩土加热冷冻水获得低品位热量，在建筑制冷时将冷却水的热量存储在浅层岩土中；

2、且，所述第一吸收式热泵包括蒸汽发生器、第一冷凝器、膨胀阀、蒸发器和吸收器，各部的融液工质流经侧采用管道首尾连接，组成融液工质循环环路，并在所述融液工质循环环路充注融液工质；另外，所述蒸汽发生器和吸收器之间安装带有融液调节阀的连接管；

3、且，所述超长重力热管由冷凝管段、绝热管段和蒸发管段组成，由各部分顺序连接组成工作介质循环环路，并在所述工作介质循环环路充注氨或其它的工作介质，其中：所述冷凝管段安装在地面，所述蒸发管段安装在地下深层高温岩石中;所述工作介质在所述蒸发管段吸收热量后由液态工作介质变化为气态工作介质；所述气态工作介质在压差作用下上升至所述冷凝管段中，再经过所述冷凝管段冷却释放热量变为所述液态工作介质，且所述液态工作介质再经过重力作用回流至所述蒸发管段；经过如此循环，所述超长重力热管完成将深层高温岩石热量不断带至所述冷凝管段的功能；

4、且，在所述浅层岩土中埋设地源热泵地埋管，用于所述冷冻水或冷却水与所述浅层岩土进行热量交换。

5、进一步地，所述冷凝管段有设置在所述蒸汽发生器中的第一冷凝管段，用于完成所述气态工作介质冷凝为所述液态工作介质的工作，且该冷凝过程释放的热量用于蒸发所述融液工质，以具体驱动所述融液工质的循环。

6、进一步地，所述蒸发器冷冻水流经侧和所述地源热泵地埋管采用管道首尾连接，组成冷冻水循环水环路，以具体通过所述冷冻水的循环从所述浅层岩土中提取热量。

7、进一步地，在所述吸收器内设置第二冷凝器，且所述第一冷凝器冷却水流经侧、供暖制冷设备和第二冷凝器冷却水流经侧采用管道首尾连接，组成冷却水循环水环路，以具体通过所述冷却水的循环将热量用于建筑供暖。

8、进一步地，所述地源热泵地埋管和供暖制冷设备还设置有完成供暖到制冷转换的辅助管道和阀门组，以完成：

9、（1）所述地源热泵地埋管转换连接到所述冷却水循环水环路，以具体通过所述冷却水的循环将热量储存在所述浅层岩土中；

10、（2）所述供暖制冷设备改变连接到所述冷冻水循环水环路，以具体通过所述冷冻水的循环将冷量用于建筑制冷。

11、进一步地，所述融液工质循环环路设置有融液循环泵，用于将所述融液工质从所述吸收器中提升至所述蒸汽发生器中。

12、进一步地，所述冷冻水循环水环路和冷却水循环水环路均设置有介质水循环泵，分别为所述冷冻水和冷却水提供循环动力。

13、有益性：（1）实现了超长重力热管供暖和制冷的双重目的，减少了制冷设备的投入；（2）减少了地源热泵的电力消耗，有助于减少碳排放并节约能源，具有环保节能的优势；（3）通过制冷加长了超长重力热管利用时间，同时夏季将第一吸收式热泵的冷却水排入地下，增加了地埋管的热量存储，提升了超长重力热管的效率。

技术特征：

1.一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统的技术方案包括：采用超长重力热管提取地热驱动第一吸收式热泵融液工质的循环，以从第一吸收式热泵的蒸发器获得冷冻水，并从第一吸收式热泵的冷凝器获得冷却水，用于为建筑供暖制冷；同时，在建筑供暖时还采用浅层岩土加热冷冻水获得低品位热量，在建筑制冷时将冷却水的热量存储在浅层岩土中；

2.根据权利要求1所述的一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统，其特征在于：所述冷凝管段有设置在所述蒸汽发生器中的第一冷凝管段，用于完成所述气态工作介质冷凝为所述液态工作介质的工作，且该冷凝过程释放的热量用于蒸发所述融液工质，以具体驱动所述融液工质的循环。

3.根据权利要求1所述的一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统，其特征在于：所述蒸发器冷冻水流经侧和所述地源热泵地埋管采用管道首尾连接，组成冷冻水循环水环路，以具体通过所述冷冻水的循环从所述浅层岩土中提取热量。

4.根据权利要求3所述的一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统，其特征在于：在所述吸收器内设置第二冷凝器，且所述第一冷凝器冷却水流经侧、供暖制冷设备和第二冷凝器冷却水流经侧采用管道首尾连接，组成冷却水循环水环路，以具体通过所述冷却水的循环将热量用于建筑供暖。

5.根据权利要求4所述的一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统，其特征在于：所述地源热泵地埋管和供暖制冷设备还设置有完成供暖到制冷转换的辅助管道和阀门组，以完成：

6.根据权利要求1所述的一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统，其特征在于：所述融液工质循环环路设置有融液循环泵，用于将所述融液工质从所述吸收器中提升至所述蒸汽发生器中。

7.根据权利要求4所述的一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统，其特征在于：所述冷冻水循环水环路和冷却水循环水环路均设置有介质水循环泵，分别为所述冷冻水和冷却水提供循环动力。

技术总结
本发明涉及超长重力热管应用技术领域，尤其涉及一种超长重力热管驱动的地源热泵空调系统，采用的技术方案：采用超长重力热管提取地热驱动第一吸收式热泵融液工质的循环，以从第一吸收式热泵的蒸发器获得冷冻水，并从第一吸收式热泵的冷凝器获得冷却水，用于为建筑供暖制冷。本发明实现了在建筑供暖时超长重力热管提供的深层地热能和地源热泵地埋管提供的浅层地热能合力提供了建筑供暖所需热量，节约了能源；在建筑制冷时，超长重力热管提供的深层地热能和建筑的热量均存储在浅层岩土中，为冬季建筑供暖存储了能量，也提升了超长重力热管全年的利用时间。

技术研发人员：文兰,郝振亮,肖世强,王维想,高鹏,邬映杰
受保护的技术使用者：宋绪丽
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25