一种基于温度补偿的地下低温储罐周围土体加热系统

本发明属于地源热泵，特别是一种基于温度补偿的地下低温储罐周围土体加热系统。

背景技术：

1、随着现如今城市化进程不断加快，人口不断增加，城市建设和发展对于能源的需求也越来越大，显而易见的能源存储设备的需求量也在不断增加。由于城市土地资源的紧缺，地下低温储罐在能源储存领域的作用越来越明显。

2、存储液态天然气等能源的地下低温储罐往往在低温和高压的工作环境下工作。比如，存储液态天然气需要在零下160多摄氏度的环境下进行，由于地下低温储罐周围的介质是复杂的岩土介质，而岩土介质在低温的作用下，岩土介质中的水很容易产生冻胀等情况，从而对地下低温储罐产生不利影响。

3、目前，现有的地下低温储罐周围土体防冻方法通常采取电热棒的形式，在地下低温储罐四周和底部设置电热棒，加热地下低温储罐的周围土体。虽然使用电热棒达到了加热土体的效果，但是电能转化为热能的利用率不高、土体受热不均匀，加热效果不是很理想，同时造成了极大的能源浪费。

4、现如今，城市规模越来越大，城市人口也越来越多。伴随着近些年的新冠疫情，每个城市都应有自己的战略储备，粮仓的建造便是刻不容缓。而对于一个城市而言，粮仓所需要的空间巨大，有限的地上空间应用于其他用途。于是，更多的地下粮仓也就成了不二之选。

5、地下粮仓具有低温、低氧、隔热、防潮、密闭、易管理、粮食进出仓适合机械化作业等优势性能，是最适合长期储存储备粮食的粮仓类型，既经济又绿色环保。粮食是个生命体，地下粮仓温差小，常年保持在13至19摄氏度，粮食的呼吸作用微弱，养分消耗少。若能进一步降低粮仓的温度，粮食的养分消耗会进一步减少，从而确保粮食的品质会更好。

6、因此，如何以达到降低地下粮仓内部温度的目的，以及克服现有技术中采用电热棒加热导致能源转化率不高的、土体受热不均匀的问题，成为当前研究的关键问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的一种基于温度补偿的地下低温储罐周围土体加热系统，通过该方法可以在降低地下粮仓内部温度的基础上，实现对地下低温储罐周围土体加热的目的，该循环过程中提高了能量的转化率和利用率。

2、本发明实施例提供了一种基于温度补偿的地下低温储罐周围土体加热系统，包括：地源热子系统、相变材料、连接总管(5)和中控子系统(27)；

3、所述地源热子系统包括蒸发管(2)和冷凝管(16)；所述蒸发管(2)布置在地下粮仓(1)的墙壁内；所述冷凝管(16)布置在地下低温储罐(17)周围土体的外围；

4、所述连接总管(5)连接所述蒸发管(2)和冷凝管(16)；

5、所述相变材料通过所述连接总管(5)进入所述蒸发管(2)中，与所述地下粮仓(1)进行热量交换；升温的相变材料再通过所述连接总管(5)的第一路径进入所述冷凝管(16)中，与所述地下低温储罐(17)周围土体进行热量交换；降温的相变材料通过所述连接总管(5)的第二路径进入所述蒸发管(2)中，形成一个循环系统；

6、所述中控子系统(27)布置在所述连接总管(5)上；所述中控子系统(27)中的温度传感器(28)用于检测连接总管(5)中的相变材料温度，以控制系统的运行程度。

7、进一步地，所述中控子系统(27)还包括储热器(29)；

8、当所述地下粮仓(1)和地下低温储罐(17)周围土体对于能量的需求不相匹配时，多余的能量则存储在所述储热器(29)中。

9、进一步地，所述地下粮仓(1)两端的连接总管(5)处分别设有第一止水阀(3)和第二止水阀(4)。

10、进一步地，所述地下粮仓(1)两端的连接总管(5)处并联有地埋管(6)。

11、进一步地，所述冷凝管(16)采用斜向45°环状布置的方式布置在所述地下低温储罐(17)周围土体的外围。

12、进一步地，所述冷凝管(16)的两端分别设有第三止水阀(15)和第四止水阀(18)。

13、进一步地，所述地源热子系统还包括第一抽水泵(8)、抽水管(7)、热水池(11)和涡旋压缩机(13)；

14、所述热水池(11)布置在所述连接总管(5)的第一路径上；

15、所述涡旋压缩机(13)通过第五止水阀(12)和第六止水阀(14)并联在所述连接总管(5)的第一路径上；

16、所述抽水管(7)布置在所述地下粮仓(1)的钻孔灌注桩内，且与所述热水池(11)连接；

17、所述第一抽水泵(8)设置在所述抽水管(7)上；且所述第一抽水泵(8)与所述中控子系统(27)控制连接；

18、在所述第一抽水泵(8)的作用下，所述抽水管(7)抽取地下水并存储于所述热水池(11)中，用于为相变材料进行加热；加热后的相变材料通过所述涡旋压缩机(13)再次升温后流经所述冷凝管(16)，为所述地下低温储罐(17)周围土体进行加热。

19、进一步地，所述地源热子系统还包括冷水池(19)和膨胀阀(25)；

20、所述冷水池(19)布置在所述连接总管(5)的第二路径上，且与所述抽水管(7)连接；

21、所述膨胀阀(25)通过第七止水阀(24)和第八止水阀(26)并联在所述连接总管(5)的第二路径上；

22、在所述第一抽水泵(8)的作用下，所述抽水管(7)抽取地下水并存储于所述冷水池(19)中，用于为相变材料进行降温；降温后的相变材料通过所述膨胀阀(25)再次降温后流经所述蒸发管(2)，为所述地下粮仓(1)进行降温。

23、进一步地，所述地源热子系统还包括第二抽水泵(22)和出水管(23)；

24、所述出水管(23)布置在所述地下粮仓(1)的钻孔灌注桩内，且分别与所述热水池(11)和所述冷水池(19)连接；

25、所述第二抽水泵(22)设置在所述出水管(23)上；且所述第二抽水泵(22)与所述中控子系统(27)控制连接；

26、在所述第二抽水泵(22)的作用下，所述出水管(23)将所述热水池(11)或所述冷水池(19)中的地下水抽出使其重新流回地下。

27、进一步地，所述抽水管(7)、热水池(11)、冷水池(19)和出水管(23)处分别设有第九止水阀(9)、第十止水阀(10)、第十一止水阀(20)以及第十二止水阀(21)。

28、与现有技术相比，本发明记载的一种基于温度补偿的地下低温储罐周围土体加热系统，具有如下有益效果：

29、1、蒸发管和冷凝管与连接总管构成一个密闭循环系统，在降低地下粮仓内部温度的基础上，实现了对地下低温储罐周围土体加热的目的，该循环过程中提高了能量的转化率和利用率。

30、2、本发明通过连接在连接总管上的中控子系统则可以精准地控制地下低温储罐周围土体和地下粮仓的温度，同时将多余的热量存储起来。

31、3、本发明通过将冷凝管采用斜向45°环状布置的方式布置在所述地下低温储罐周围土体的外围，可以确保土体受热均匀，克服了现有技术中采用电热棒加热导致能源转化率不高的、土体受热不均匀的问题。

32、4、若系统循环的能量不够，则启动地源热泵系统，通过第一抽水泵抽取地下水，为系统提供能量，将地下土体中的能量利用起来；如此，既起到了降低地下粮仓温度的作用，又可以加热地下低温储罐周围土体，还节约了能源。

33、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

34、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。