强制渗流地源热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种强制渗流地源热泵系统，包括用于对用户子系统进行制冷/制热的制冷剂子系统，和用于向制冷剂子系统传冷/传热的地热换热子系统；地热换热子系统设置有换热介质总供管和换热介质总回管，地热换热子系统还包括分别与换热介质总供管和换热介质总回管连接而形成循环回路的地下井水换热循环回路、地埋管换热循环回路和地下水渗流循环回路。本发明专利技术的强制渗流地源热泵系统，不但利用土壤作为地源热泵的热(冷)源，还充分利用地下水作为地源热泵的热(冷)源，提高了整套地源热泵系统的换冷/换热能力，达到了节能高效、稳定运行的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地源热泵
，尤其涉及ー种使地下水强制渗流的地源热泵系统。
技术介绍
全球范围内的环境污染和能源危机，使得人们更多地将目光转向了清洁环保的可再生能源。近些年，热泵空调技术逐渐成为建筑行业空调系统的新方向。其中，应用广泛的地源热泵系统包括地下土壤热交換器地源热泵系统、地下水热泵系统及地表水热泵系统。 由于我国大多数地区地下水资源缺乏，利用土壤作为热泵热(冷)源的土壌源热泵系统将更具适用性。资料表明大地5m以下的土壌温度基本上不随外界环境温度变化，恒定在当地年平均气温。与空气源热泵相比，土壌源热泵有诸多优点没有风扇产生的能耗和噪声，更不会影响建筑物周围的环境温度，系统的埋管换热器可以布置在地下，不占用地上建筑面积。土壤源热泵系统的工作原理土壤源热泵系统主要包括三个子系统，即地热换热器子系统，是水或防冻剂溶液埋于地下的強制循环的封闭环路，冬季从周围土壌吸收热量， 夏季向土壌释放热量，其循环由一台循环泵来实现；制冷剂子系统，是在热泵内部的循环， 主要由压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器等部件組成，与其他热泵系统结构及工作原理基本相同；用户子系统，是把已调节好的空气或冷(热)水分配到建筑物中去的负荷环路子系统。土壤源热泵系统地下换热器的埋管形式土壌源热泵设计应用的核心和难点主要在于地热换热器的传热问题，如何加强换热效果，减小换热器热交換面积，减小钻井深度， 满足经济性的要求。换热能力低、换热能力退化、初期投资大，是土壤源热泵空调系统推广应用的主要障碍之一。到目前为止，其中埋管形式有水平和竖直两种布置方式。水平埋管常用的形式有单沟单管、单沟双管、单沟ニ层双管、单沟ニ层四管、单沟ニ层六管等，水平埋管的优点是通常为浅层埋管，初期投资少，其缺点是①由于埋管深度较浅，埋管换热器性能不如垂直埋管；②施工吋，占用场地大；③为了提高性能，而采用单层与多层互相搭配， 或采用螺旋管则不易施工。垂直埋管，根据埋管形式的不同，一般有单形管、双U形管、小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管、立式柱状管、蜘蛛状管、套管式管等。按埋设深度不同分为浅埋(<30米)、中埋(31 80米)和深埋(>80米)。目前使用最多的是U形管、套管和单管式。垂直埋管形式由于其占地面积小，深层土壤的全年温度比较稳定，热泵运行稳定等优点，在实际工程中应用的比较广泛。传统地源热泵的地热换热器子系统具有以下特点换热能力低，土壤与埋管之间属于固体之间的非紧密接触，传热系数低，并且由于地下水基本处于静止状态，不利于传热。温度梯度大，由于土壤导热系数小，距离埋管较远的土壤的热量需要更大的温度梯度才能把热量传递到埋管侧，导致埋管侧温度降低。并且由于温度梯度的不断变化容易导致地质情况发生变化，使热泵系统工作状况恶化。仅靠土壌被动取热，取热形式単一，不能充分利用地下水的热量。传统地源热泵的地热换热器子系统存在诸多的缺陷①单井换热能力低，需要打井的数量多；②单井辐射面小，井与井之间的距离较近，一般为4 5米，对地质影响大；③ 温度梯度大，影响同一水平面内的地质条件均衡，冬夏季均运行吋，温差变化更大；④用热量发生波动时，埋管内中介水的温度波动更大，主机エ况不稳定，耗能大，效率低；⑤不能利用地下水的热量；⑥初投资大，运行费用高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供ー种强制渗流地源热泵系统，不但利用土壌作为地源热泵的热(冷)源，还充分利用地下水作为地源热泵的热(冷)源，提高整套地源热泵系统的换冷/换热能力，达到节能高效稳定运行的目的。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是强制渗流地源热泵系统包括用于对用户子系统进行制冷/制热的制冷剂子系统，和用于向所述制冷剂子系统传冷/传热的地热换热子系统；所述地热换热子系统设置有换热介质总供管和换热介质总回管，所述地热换热子系统还包括地下井水换热循环回路，所述地下井水换热循环回路包括抽水井，和设置在所述抽水井内的用干与井水进行热交換的地下井水换热器，所述地下井水换热器的进换热介质端与所述换热介质总供管连通，所述地下井水换热器的出换热介质端与所述换热介质总回管连通；地埋管换热循环回路，所述地埋管换热循环回路包括设置在所述抽水井周围的若干地理管井，和设置在所述地埋管井内的埋管换热器，所述埋管换热器的进换热介质端与所述换热介质总供管连通，所述埋管换热器的出换热介质端与所述换热介质总回管连通； 地下水渗流循环回路，所述地下水渗流循环回路包括设置在所述抽水井内的抽水泵和井水抽水管，所述井水抽水管的进水端与所述抽水泵连接，以及设置在所述地埋管井内的渗流支管，所述渗流支管经设置在所述地埋管井以上的渗流总管与所述井水抽水管连通，所述井水抽水管的出水端与所述渗流总管的进水端之间设置有渗流水换热器，所述渗流水换热器经渗流侧换热介质供管与所述换热介质总供管连通，经渗流侧换热介质回管与所述换热介质总回管连通。优选的，所述若干地理管井以所述抽水井为中心呈放射状设置为多排，每排设有多个地埋管井。优选的，位于每排所述地埋管井的上方设置有与其同方向延伸的埋管侧换热介质供管和埋管侧换热介质回管，所述埋管侧换热介质供管的一端与所述换热介质总供管连通，所述埋管侧换热介质回管的一端与所述换热介质总回管连通；所述埋管换热器的进换热介质端连接到所述埋管侧换热介质供管上，所述埋管换热器的出换热介质端连接到所述埋管侧换热介质回管上。优选的，所述抽水井与最靠近的地理管井之间设置有环绕所述抽水井的环状换热介质供分布管和环状换热介质回汇流管；所述埋管侧换热介质供管的一端连接到所述环状换热介质供分布管上，所述埋管侧换热介质回管的一端连接到环状换热介质回汇流管上； 所述环状换热介质供分布管与所述换热介质总供管连接，所述环状换热介质回汇流管与所述换热介质总回管连接。优选的，所述抽水井与最靠近的地理管井之间还设置有环绕所述抽水井的环状井水分布管，所述环状井水分布管与所述井水抽水管连接，所述渗流总管的一端连接到所述环状井水分布管上。优选的，所述抽水井与每排所述地埋管井中与其最靠近的地理管井之间的距离为 20 30米，每排地理管井中相邻两个地理管井之间的距离为10 12米。优选的，所述地下井水换热器为U形管换热器或盘管换热器；所述埋管换热器也为U形管换热器或盘管换热器。优选的，所述换热介质总回管上设置有循环泵。优选的，所述换热介质为水或防冻剂溶液；所述防冻剂溶液为乙ニ醇溶液或丙三醇溶液。优选的，所述制冷剂子系统包括依次连接成循环回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是由于本专利技术的强制渗流地源热泵系统包括制冷剂子系统和用于向制冷剂子系统传冷/传热的地热换热子系统，该地热换热子系统包括换热介质总供管、换热介质总回管以及分別与换热介质总供管、换热介质总回管连接形成循环回路的地下井水换热循环回路、地埋管换热循环回路和地下水渗流循环回路。本地源热泵系统不但通过地埋管换热循环回路从土壤吸收或向土壌释放热量，经制冷剂子系统对用户子系统进行制冷或制热；而且由于其还设有地下井水换热循环回路，地源热泵系统通过地下井水换热循环回路从地下水吸收或向地下水释放热量，经制冷剂子系统对用户子系统进行制冷或制热，充分利用了地下水作为热源或冷源，提高了整套地源热泵系统的换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽富，许洪广，
申请(专利权)人：山东绿特空调系统有限公司，
类型：发明
国别省市：