[實用新型]耦合被動式太空輻射制冷的地埋管地源熱泵系統

有效

• 申請號: 201420148281.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN203824152U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 滿意;楊文斐;張珊珊;方肇洪
• 申請（專利權）人: 山東中瑞新能源科技有限公司
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B27/00;F25B41/00;F25B49/02;F24F5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術領域

本實用新型涉及的是一種將被動式太空輻射制冷與地埋管地源熱泵耦合的系統，屬于建筑環境與設備工程、建筑熱環境及制冷工程技術領域。?

背景技術

近年來，利用可再生的淺層地熱能的地源熱泵技術在建筑空調領域得到了迅速發展。其中的地埋管地源熱泵技術通過循環液在封閉的地下埋管中流動，在實現高效換熱的同時保護了寶貴的地下水資源。目前許多國際機構及政府均把推廣應用地埋管地源熱泵作為節約能源、減少CO₂排放和改善環境問題的重要手段。地埋管地源熱泵技術利用大地熱容量巨大及地下土壤溫度相對穩定的特性，通過閉環式地埋管換熱器夏季向土壤釋放熱量、冬季從土壤吸收熱量，通過熱泵實現對建筑物供冷供熱。?

然而，以節能環保著稱的地埋管地源熱泵技術在推廣應用中遇到了建筑物冷熱負荷平衡性方面的障礙。我國橫跨暖溫帶和亞熱帶，大量建筑物尤其是商用建筑屬于冷負荷占優型建筑物，即其全年冷負荷之和大于全年熱負荷之和。在冷負荷占優型建筑物中使用地埋管地源熱泵技術時，單一的地埋管換熱器作為熱泵系統的冷熱源將使夏季向土壤的排熱量大于冬季從土壤的吸熱量，長期運行后會使多余熱量在地埋管換熱器周圍土壤中積聚，造成土壤溫度的升高，進而使熱泵夏季進水溫度升高，導致整個系統運行效率降低，甚至使系統失效。解決問題并掃清障礙的關鍵在于使地埋管換熱器所承擔的全年冷熱負荷平衡，使用其他輔助制冷方式來排除建筑物不平衡的冷負荷。?

現存的地埋管地源熱泵技術的輔助制冷方式集中于使用冷卻塔向空氣中排除不平衡的建筑物冷負荷。但在實際運行中，一些建筑物由于所處地段、外觀要求、節水要求、噪音控制等條件限制不適合使用冷卻塔，要在這些冷負荷占優型建筑物內使用節能環保的地埋管地源熱泵技術，必須尋求更合適、更節能的輔助制冷方式。?

太空夜間輻射制冷現象得益于地表平面與太空(接近于絕對零度)之間的紅外電磁輻射熱交換。地球表面的大氣層對于波長在8～13μm之間的紅外輻射是接近完全透過的。因此，對于在此波長范圍內表面發射率高的物體，可有效利用夜間太空作為免費冷源以釋放自身熱量。作為一種有效、廉價的被動式自然冷卻方式，太空夜間輻射制冷技術得到了各界研究者越來越多的關注，但由于其只能夜間運行、制冷量與建筑物冷負荷不匹配以及性能受天氣條件影響較大等原因，太空夜間輻射制冷不適合作為主動式制冷系統的穩定冷源。?

實用新型內容

為了解決現有技術存在的缺點，本實用新型提出將被動式的太空輻射制冷與主動式的地埋管地源熱泵技術耦合，將被動式太空輻射制冷作為地埋管地源熱泵系統的新型輔助制冷方式，通過廉價的太空自然冷卻方式有效解決建筑物全年冷熱負荷不平衡問題，保障地埋管地源熱泵系統的全年高效運行，擴大這種節能技術的應用范圍。?

本實用新型采用的技術方案如下：?

耦合被動式太空輻射制冷的地埋管地源熱泵系統，包括以紅外熱輻射方式釋放熱量的太空輻射制冷器、熱泵機組和埋設于土壤中的地埋管換熱器，且將太空輻射制冷器耦合于地埋管地源熱泵系統中，系統中冷卻水管路的連接方式：所述的太空輻射制冷器的出口依次經過回流水箱和換熱器后與太空輻射制冷器的入口連通；所述的地埋管換熱器的出口經過地埋管循環水泵后始終與熱泵機組換熱器I的入口連通；熱泵機組換熱器I的出口分別與換熱器的入口或地埋管換熱器的入口連通，且在熱泵機組換熱器I與換熱器入口連通的管路上設有僅在夜間制冷開啟的閥門II，在熱泵機組換熱器I與地埋管換熱器的入口連通的管路上設有僅在在夜間制冷關閉的閥門I；同時，熱泵機組換熱器I又通過制冷劑環路依次與膨脹機構I、熱泵機組換熱器II、壓縮機、和過熱降溫器連通。?

所述的太空輻射制冷器，包括一個金屬框架，在所述的金屬框架上設有一個或多個輻射制冷器模塊，所述的輻射制冷器模塊為多塊時，輻射制冷器模塊之間采用鍍鋅鋼管并聯連接；所述的輻射制冷器模塊為兩張鍍鋅鋼板組成，所述的鍍鋅鋼板上設有規則分布的點狀凹陷，且兩個鍍鋅鋼板之間形成供冷卻水流動的間隙；所述的兩個鍍鋅鋼板長度方向的兩端分別連通冷卻水分水器和冷卻水集水器，所述的冷卻水分水器與冷卻水入口連通，冷卻水集水器與冷卻水出口連通；寬度方向兩端采用無鉚釘壓鉚加膠粘劑連接。?

所述的熱泵機組換熱器I在供冷工況為冷凝器，供熱工況為蒸發器；所述的熱泵機組換熱器II供冷工況為蒸發器，供熱工況為冷凝器。?