[發明專利]地熱熱泵系統

無效

• 申請號: 201010186334.4
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101922824A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 杰弗里·M·塔拉巴;埃米爾·M·塔拉巴
• 申請（專利權）人: 塞梅潘工業公司
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24J3/08;E02D17/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;關兆輝

技術領域

本發明總體涉及地熱加熱，并且具體涉及一種地熱熱泵系統、一種結合所述地熱熱泵系統的建筑結構和一種安裝地熱熱泵系統的地環路的方法。

背景技術

地熱熱泵系統利用在地表面下面的泥土的溫度和地表面上方的空氣的溫度之間的自然差異來產生用于熱交換單元的操作的熱驅動作用力，所述熱交換單元繼而被操作用于控制建筑結構等的內部氣候(climate)。由于地熱熱泵系統部分地依賴于自然能源的事實，地熱熱泵系統通常被視為傳統加熱和制冷系統比如爐子和空調的一種在環境方面友好的替代或者補充。

傳統的地熱熱泵系統包括與通常稱作地環路的、埋于地下的管道環路流體連通的熱交換單元。熱交換流體比如水/乙二醇混合物循環通過地環路，在此期間在鄰近地環路的泥土和熱交換流體之間交換熱量。當熱交換流體在已經循環通過地環路之后返回熱交換單元時，熱交換單元利用在被進給到地環路的熱交換流體和從地環路返回的熱交換流體之間的溫度差異以產生加熱的空氣或者制冷的空氣。此加熱的空氣或者制冷的空氣然后被泵送到建筑結構的內部中以控制它的內部氣候。

能夠與地熱熱泵系統一起使用各種地環路配置。對于“閉環”配置，其中地環路提供用于循環熱交換流體的閉合回路，通常采用兩種已知的配置，即水平閉環配置和豎直閉環配置。在水平閉環配置中，典型地在于鄰近將由地熱熱泵系統服務的建筑結構的土地中挖掘的淺溝中水平地鋪設地環路。在豎直閉環配置中，地環路典型地被置于在鄰近將由地熱熱泵系統服務的建筑結構的土地中形成的、100英尺到400英尺深的井中。

已經考慮了各種地熱熱泵系統。例如授予DeMasters的美國專利No.5,533,356公開了一種用于地源熱泵的地下導管系統。所述地下導管系統包括在建筑物一側埋于泥土中的導管環路。至少一個翼部件安裝于導管環路上以接觸土地并且阻擋導管環路的向上運動。

授予Rawlings的美國專利No.5,339,890公開了一種包括由多個模塊化熱交換單元構造的地下管線設備的地源熱泵系統。所述地下管線設備埋于建筑結構的一側。

如將會理解的，由于需要費力地挖掘圍繞建筑結構的庭院以安裝地環路，一旦建筑結構已被構造，安裝用于服務該建筑結構的地熱熱泵系統便會是高成本的。在不可獲得足夠的陸地或者庭院空間以容納地環路的情形中，需要制造其它非傳統的裝置以安裝地環路，這可能要求復雜的并且高成本的挖掘，從而增加了地熱熱泵系統的成本。結果，存在對于具有低安裝成本并且與關聯有限的庭院空間的建筑物結構相兼容的地熱熱泵系統的需求。

因此本發明的目的在于提供一種新穎的地熱熱泵系統、一種新穎的結合所述地熱熱泵系統的建筑結構和一種新穎的安裝地熱熱泵系統的地環路的方法。

發明內容

據此，在一個方面，提供一種地熱熱泵系統，包括：至少一個熱交換單元；和地環路，所述地環路與所述至少一個熱交換單元流體連通，所述地環路具有：進給部分，所述至少一個熱交換單元將熱交換流體輸送到所述進給部分中；和排放部分，已循環的熱交換流體經由所述排放部分返回所述至少一個熱交換單元，所述地環路包括由管道形成的至少一個流體回路，所述管道被布置用于限定在建筑結構的基礎底板之下埋于泥土中的、多個橫向間隔開的豎直線圈。

在一個實施例中，所述豎直線圈串聯連接并且布置在至少一行中。所述豎直線圈還可以基本均勻地間隔開。

在另一實施例中，所述地環路包括多個流體回路，每一個流體回路包括串聯連接的多個橫向間隔開的豎直線圈。每一個流體回路的豎直線圈布置在至少一行中并且基本均勻地間隔開。

在又一個實施例中，所述地環路進一步包括圍繞建筑結構的基礎壁纏繞的螺旋管道。

根據另一方面，提供一種安裝地熱熱泵系統的地環路的方法，包括：挖掘泥土以產生基礎挖掘洞穴；在基礎挖掘洞穴內挖掘多個橫向間隔開的、基本豎直的孔洞；將管道線圈插入每一個孔洞中，所述線圈串聯連接；在線圈之上進行回填；和在回填物之上鋪設基礎底板。

在一個實施例中，地環路的一個部分圍繞基礎壁纏繞。可以在構造基礎壁之前或者在構造基礎壁之后執行纏繞。

根據又一個方面，提供一種用于地熱熱泵系統的地環路，包括：進給部分，至少一個熱交換單元將熱交換流體輸送到所述進給部分中；排放部分，所述排放部分使已循環的熱交換流體返回所述至少一個熱交換單元；和至少一個流體回路，所述至少一個流體回路由管道形成，所述管道被布置用于限定在建筑結構的基礎底板之下埋于泥土中的、多個橫向間隔開的豎直線圈。

附圖說明

現在將參考附圖更加充分地描述實施例，其中：

圖1是由地熱熱泵系統服務的建筑結構的截面視圖；