[發明專利]使地埋管換熱器排熱和取熱平衡的主動恢復系統與方法

有效

• 申請號: 201310315740.X
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103363723A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 李念平;王寬;成劍林;申小航;楊亮亮;陳琦;賀志明;張鼎
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24J3/08
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術領域

本發明涉及一種使地埋管換熱器排熱和取熱平衡的主動恢復系統與方法。

背景技術

地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的高效節能環保的新型空調技術，具體為，利用地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，通過深埋于建筑物周圍或底板下的管路系統，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移，使地下巖土體與建筑物完成熱交換。

地源熱泵空調系統主要分為三個部分：室外地埋管換熱系統、熱泵機組系統和室內采暖空調末端系統。通過室外地埋管換熱系統，冬季，熱泵機組從地下巖土體中吸收熱量，向建筑物供暖；夏季，熱泵機組從室內吸收熱量并轉移釋放到地下巖土體中，實現建筑物空調制冷。地源熱泵空調系統相比傳統空調系統能夠顯著節約能源，而地埋管換熱器的熱平衡和溫度恢復問題，對于整個地源熱泵空調系統的節能效果和經濟效益，有著關鍵性的影響。

現有的地源熱泵地埋管換熱器，在運行當中極易出現向地下排熱或取熱的不平衡問題，導致地下土壤出現熱積聚或冷積聚，地下溫度無法恢復合理的范圍，地埋管換熱器的供回水溫度在供冷季偏高、在供暖季偏低，從而嚴重降低現有地源熱泵系統的運行效率，甚至導致系統失效。在當前有關地源熱泵的研究和實踐中，如何使地源熱泵地埋管換熱器排熱和取熱平衡，恢復所在地下土壤的溫度場是亟待解決的關鍵問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種消除地埋管換熱器冷熱積聚、冷熱不平衡，主動恢復地埋管系統所在地的土壤溫度，保護周邊生態環境，提高熱泵機組運行效率，使地埋管換熱器排熱和取熱平衡的主動恢復系統與方法。利用本發明，可節約地源熱泵系統能耗，并降低地埋管換熱器初投資，延長地埋管換熱器高效運行的壽命。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明之使地埋管換熱器排熱和取熱平衡的主動恢復系統，包括地埋管換熱器、地埋管集水器、地埋管分水器、地埋管循環泵、地埋管循環泵變頻控制器、新風機組、新風機組變頻控制器、地埋管支路溫度傳感器、新風機組供回水支管溫度傳感器、室外溫度傳感器、熱泵機組、熱泵機組水閥、新風送風風閥、主動恢復系統控制器；所述主動恢復系統控制器通過線路分別與地埋管支路溫度傳感器、新風機組供回水支管溫度傳感器、室外溫度傳感器、地埋管循環泵變頻控制器、新風機組變頻控制器相連；所述新風機組的供回水支管上分別連有帶主動恢復水閥的管路，所述新風機組的出口處設有主動恢復排風風閥。

本發明之使地埋管換熱器排熱和取熱平衡的主動恢復方法是，在非供冷和供暖季熱泵機組停機時，關斷熱泵機組水閥，開啟主動恢復水閥，選擇性開啟新風送風風閥或主動恢復排風風閥，開啟主動恢復系統控制器，通過地埋管循環泵變頻控制器控制地埋管循環泵間歇運轉，通過地埋管支路溫度傳感器測量地埋管換熱器的供回水溫度，并使用室外溫度傳感器測量室外溫度，當地埋管換熱器的供回水溫度的平均值和室外溫度的溫差達到設定值時，主動恢復系統控制器啟動地埋管循環泵和新風機組連續工頻運行，使地埋管換熱器內的循環水進入新風機組的盤管，新風機組引入室外新風為盤管內的地埋管換熱器循環水散熱或加熱，使地埋管換熱器向地下的排熱或取熱平衡，從而消除地埋管換熱器的熱積聚或冷積聚，使地下溫度恢復到合理的范圍。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、所使用的地埋管換熱器、地埋管換熱器循環泵、集分水器和新風機組等設備都是現有地源熱泵系統既有的設備，只需增加控制系統，對管路和閥門系統進行改造（增加主動恢復水閥及其前后管路，使地埋管換熱器與新風機組可直接連通）就可形成本發明的主體結構，改造簡便易行，沒有增加大型設備，適用性廣，可利用現有系統進行改造升級；

2、節約初投資：本發明主體結構可利用現有系統進行改造升級，增加的設備較少，并且，由于本發明解決了冷熱積聚、冷熱不平衡的問題，可以大大減少現有系統為了減少地下溫度和地面管供回水溫度無法恢復的程度，而預留的地埋管換熱系統的設計冗余、從而可顯著減少系統的初投資；

3、通過消除冷熱積聚，主動恢復地埋管系統所在地的土壤溫度，保護生態環境、延長地埋管換熱器高效運行的壽命周期；