[發(fā)明專利]熱泵系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110312645.5
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102331053A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 李先庭;張余;于立軍;王露
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;中國機電出口產(chǎn)品投資有限公司;清華大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權代理有限公司 11283
• 代理人: 桑傳標;李翔

技術領域

本發(fā)明涉及熱泵領域，具體地，涉及一種具有補熱裝置的熱泵系統(tǒng)。

背景技術

近年來，地源熱泵系統(tǒng)由于其具有系統(tǒng)能效比和自動化程度高，可同時滿足采暖、空調(diào)及熱水供應的需求等特點，得到了廣泛的應用。

地源熱泵系統(tǒng)是一種利用淺層地熱資源(也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設備。實際運行監(jiān)測和模擬研究表明，單一的地源熱泵系統(tǒng)只有在冬夏冷熱負荷相近的地區(qū)，才能長期發(fā)揮較好的運行性能。我國有接近2/3的面積處于嚴寒地區(qū)或寒冷地區(qū)，建筑的熱負荷遠大于冷負荷。當在這些地區(qū)應用地源熱泵系統(tǒng)時，由于地源熱泵系統(tǒng)的取熱速率遠超過地表和地心對取熱區(qū)域的恢復速率，使土壤換熱器周圍的土壤溫度場逐年下降，會出現(xiàn)采暖性能逐年降低的情況，嚴重時還會導致熱泵系統(tǒng)無法正常工作。為了提高地源熱泵系統(tǒng)運行的可靠性，部分工程采用了擴大埋管間距的方式，該方式雖能夠延緩土壤溫度場的下降，但并不能從根本上解決地源熱泵系統(tǒng)長期應用性能降低的問題。

為了確保寒冷地區(qū)冬季地源熱泵系統(tǒng)的供暖效果，目前主要有兩類技術措施：一種是在設計供暖系統(tǒng)的同時預留其它常規(guī)供熱系統(tǒng)(如鍋爐系統(tǒng))的接口，當?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)運行性能較差或輸出不足時，則關閉地源熱泵系統(tǒng)，啟動常規(guī)的供熱系統(tǒng)供暖；另一種是利用太陽能季節(jié)性地向土壤換熱器(如地埋管換熱器)周圍的土壤中補充熱量，維持土壤溫度場以年為周期的熱平衡。但是，上述兩種措施都存在明顯的缺點。對于第一種措施，由于只是在地源熱泵系統(tǒng)運行性能較差或輸出不足時適用其它供暖手段代替地源熱泵系統(tǒng)供暖，而上述其它供暖手段多需要消耗能源，因此這種手段的節(jié)能性較差。對于后一種措施，由于寒冷地區(qū)太陽能熱流密度較低，使得在實際應用中需要較大面積的集熱器，這會造成地源熱泵系統(tǒng)的初期投資成本高，投資回收期長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種熱泵系統(tǒng)，該熱泵系統(tǒng)能夠維持土壤換熱裝置周圍的土壤溫度場以年為周期的熱平衡，并能夠節(jié)約能源，降低熱泵系統(tǒng)的成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種熱泵系統(tǒng)，包括地源熱泵機組、土壤換熱裝置和空調(diào)設備，所述地源熱泵機組具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，所述土壤換熱裝置具有換熱裝置入口和換熱裝置出口，所述空調(diào)設備具有空調(diào)入口和空調(diào)出口，所述第一出口通過第一閥與所述換熱裝置入口連通，所述第一入口通過第二閥與所述換熱裝置出口連通，所述第二出口通過第三閥與所述空調(diào)入口連通，所述第二入口通過第四閥與所述空調(diào)出口連通，其中，所述熱泵系統(tǒng)還包括空氣源熱泵機組，該空氣源熱泵機組的熱泵機組出口通過第五閥與所述空調(diào)入口連通，并且該空氣源熱泵機組的熱泵機組入口通過第六閥與所述空調(diào)出口連通。

優(yōu)選地，所述熱泵機組出口通過第七閥與所述換熱裝置入口連通，所述熱泵機組入口通過第八閥與所述換熱裝置出口連通。

優(yōu)選地，所述土壤換熱裝置包括地埋管，該地埋管的介質(zhì)入口和介質(zhì)出口分別與所述換熱裝置入口和換熱裝置出口連通。

優(yōu)選地，所述地埋管的數(shù)目為多組，所述土壤換熱裝置包括分水器和集水器，所述地埋管的介質(zhì)入口通過所述分水器與所述換熱裝置入口連通，所述地埋管的介質(zhì)出口通過所述集水器與所述換熱裝置出口連通。

優(yōu)選地，所述空調(diào)設備為風機盤管、地板輻射盤管、空調(diào)箱或它們的組合。

優(yōu)選地，所述第一閥和/或第二閥和/或第三閥和/或第四閥和/或第五閥和/或第六閥和/或第七閥和/或第八閥為截斷閥。

優(yōu)選地，所述截斷閥為電磁閥或電動調(diào)節(jié)閥。

通過上述方案，本發(fā)明提供的熱泵系統(tǒng)中具有空氣源熱泵機組，當處于供暖期時，空氣源熱泵機組可以從周圍環(huán)境(如空氣)中吸收熱量，并將該熱量輸送至空調(diào)設備中供該空調(diào)設備使用。這樣，既不會影響空調(diào)設備正常供暖，又可以適當減少熱泵系統(tǒng)從土壤中吸收的熱量，為土壤換熱裝置周圍的土壤溫度場的恢復提供條件，從而維持土壤溫度場以年為周期的熱平衡。同時，由于上述空氣源熱泵機組從周圍環(huán)境中吸收熱量，而不需要額外消耗能源便可以保證空調(diào)設備正常供暖，并且空氣源熱泵機組的成本相對較低，因此本發(fā)明中的熱泵系統(tǒng)還能夠節(jié)約能源，降低熱泵系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明的其它技術特征和有益效果將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式所提供的熱泵系統(tǒng)的原理圖；