[實用新型]一種利用采暖末端免費供冷的地源熱泵采暖系統

有效

• 申請號: 201220220883.3
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN202613556U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 李先庭;吳偉;王寶龍;石文星;游田;張曉靈;李炳田
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F24D3/18
• 分類號: F24D3/18;F24F5/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本實用新型涉及一種地源熱泵采暖系統，屬于供熱空調技術領域。

背景技術

我國建筑采暖能耗巨大，在占社會總能耗22%~25%的建筑能耗中，約有40%用于建筑采暖。其中，北方城鎮地區采用熱網集中供熱或小區集中供熱的能耗約占建筑采暖總能耗的60%。隨著建筑面積的快速增加，采暖需求也會大幅度增長。因此，采暖節能是我國建筑節能的重中之重。

北方城鎮采暖主要為基于化石燃料燃燒的集中采暖方式，不僅能效低而且污染大。燃煤鍋爐的平均效率僅為65%，即使是對于效率在90%以上的燃氣鍋爐，采暖的一次能源效率也是低于100%的。近年來，地源熱泵系統得到了非常廣泛的應用，因其被看作是一種可再生能源利用技術。但是，地源熱泵系統存在冬季取熱和夏季排熱的不平衡，長年運行會導致土壤溫度的逐年下降；對于僅供熱的地源熱泵系統，只存在冬季取熱，則土壤溫度的下降會更加嚴重。這樣就造成機組性能的大幅衰減，甚至根本無法正常運行，供熱的可靠性得不到較好的保障。對于吸收式熱泵，在相同條件下，由于從土壤的取熱量較小，土壤溫度的下降量要明顯小于電熱泵。但是吸收式熱泵系統的長年運行也無法徹底解決土壤溫度下降和熱泵供熱性能衰減的問題。目前解決地源熱泵系統土壤熱不平衡問題常用的解決方案中，加大埋管間距占地面積大且緩解能力有限；鍋爐輔助熱源能效低；太陽能補熱可靠性差。因此，地源熱泵系統土壤熱不平衡和性能衰減是保障北方地區供熱可靠性和節能運行亟待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提出了一種利用采暖末端免費供冷的地源熱泵采暖系統，該系統充分利用現有的采暖末端和地下自然冷源，給建筑提供免費供冷。對于沒設空調的建筑，可以提供額外的冷量；對于設有采暖和空調兩套系統的建筑，則可以減小空調系統的冷負荷。并且，采暖末端供冷還能將室內余熱蓄存于地下，實現對土壤的補熱，從而有效的緩解地溫的降低和地源熱泵供熱系統的性能衰減。對于配有補熱設備的系統，則還可以減小補熱設備的容量，節省初投資。

本實用新型的技術方案如下：

一種利用采暖末端免費供冷的地源熱泵采暖系統，該系統包括地源熱泵機組、用戶側水泵、采暖末端、地源側水泵和地下換熱系統；所述地源熱泵機組的用戶側出口通過用戶側水泵與采暖末端的入口相連，地源熱泵機組的用戶側入口與采暖末端的出口相連；所述地下換熱系統的出口通過地源側水泵與地源熱泵機組的地源側入口相連，地下換熱系統的入口與地源熱泵機組的地源側出口相連；其特征在于：在地源側水泵出口和采暖末端入口之間增加了免費供冷供水管路，在采暖末端的出口與地下換熱系統的入口之間增加了免費供冷回水管路，并在免費供冷供水管路上設有第二閥門；所述的地下換熱系統、免費供冷供水管路、采暖末端和免費供冷回水管路構成了采暖末端免費供冷環路。

所述的一種利用采暖末端免費供冷的地源熱泵采暖系統，其特征在于：所述采暖末端采用暖氣片、輻射板或風機盤管。所述地下換熱系統為地埋管換熱器或地下水井。所述地源熱泵機組為電熱泵或吸收式熱泵。

本實用新型與現有系統相比，具有以下優點及有益效果：①充分利用了現有的采暖末端和地下自然冷源實現免費供冷；②通過采暖末端的免費供冷實現了對土壤的季節性補熱，從而有效的緩解地溫的降低和地源熱泵供熱系統的性能衰減；③對于設有采暖和空調兩套系統的建筑，可以減小空調系統的冷負荷；④對于配有補熱設備的系統，還可以減小補熱設備的容量，減少初投資。

總的來說，本實用新型是一個節能環保的供熱系統。特別適用于冬季有供熱需求但是夏季對空調要求不高或者不設空調的建筑；對于采暖和空調系統分開的建筑，采暖末端供冷可以用來減小空調系統的冷負荷；對于配有補熱設備的系統，則還可以減小補熱設備的容量，減少初投資。

附圖說明

圖1為本實用新型公開的一種利用采暖末端免費供冷的地源熱泵采暖系統的結構示意圖。

圖2為本實用新型的冬季供熱模式的示意圖。

圖3為本實用新型的采夏季免費供冷模式的示意圖。

圖中：1-地源熱泵機組；2-用戶側水泵；3-采暖末端；4-第一閥門；5-地源側水泵；6-地下換熱系統；7-第二閥門；8-免費供冷供水管路；9-免費供冷回水管路。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的結構、原理和工作過程做進一步的說明。