[發明專利]水土雙源地源熱泵系統

在審

• 申請號: 201610141304.9
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN107192168A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 王慶鵬
• 申請（專利權）人: 王慶鵬
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明為水土雙源地源熱泵系統，屬于能源、地熱和空調技術領域。

背景技術

土壤源熱泵及地下水源熱泵開發利用兩者的關聯性，兩者不但可以結合使用，而且相互密切關聯，能夠相互促進相互利用。既能大大強化土壤源熱泵的地埋管換熱效率，又能降低地下水源熱泵對地下水量的依賴以及克服回灌困難等弊端，可以根據地下水實際的回灌量來選擇地下水源使用程度。可以把地源熱泵適用的建筑變得更普遍，地源熱泵適用性更強，應用更廣泛。既是地下兩種資源的充分利用，又是兩種資源關聯性開發。

對于單純的土壤源熱泵，其應用受限止的原因：地埋管換熱能力低、埋管占地面積大、初投資高、適用于室外場地大的建筑、能效比沒有地下水源熱泵高。而假如聯合地下水共同使用，不但能利用地下水，而且利用地下水流動大大提高地埋管的取熱能力。雙重利好，既降低了對地面面積的要求，又使得一定量的地埋管換熱器提供更大冷熱源，同時也降低了初投資。

對于單純的地下水源熱泵，僅僅適用于地質條件相當好的建筑所在地，同樣限制了地源熱泵的應用，一旦地質條件達不到要求，就完全放棄了對地下水的利用，這是對資源利用、節能潛力的放棄。而事實上地下水是普遍存在的，絕大部分建筑即使不能大量利用地下水，也可以少量利用地下水，來使用地源熱泵。

地下水滲流是影響地源熱泵換熱效率的一個動態因素，而且也能改善地下能量集聚和冬夏負荷不平衡。地下水滲流，在地源熱泵所利用的地球表層巖土中都或多或少地存在。地下水滲流對地源熱泵換熱器的換熱能力影響是很大的，根據我國最近出版的地源熱泵專著《地源熱泵的設計與應用》(呂悅、馬最良等編)的研究結果：當地下水流速為30米/年時，即10-6m/s時，豎埋管換熱器的換熱能力比無滲流時增大約30％，可見地下水流速的增大對換熱能力的提高意義重大。地下水滲流對土壤換熱器的影響從長期來看，能夠帶走因冬夏負荷不平衡而在地下集聚的能量，使土壤源熱泵在使用地域上不受限制，而且充分利用。

但地源熱泵發展至今，對地下水滲流的影響由不認識到認識，但只是被動地接受，并沒有積極地利用。本新技術即是積極利用地下水、和加速地下水滲流來強化地熱利用量、利用效率，而且利用抽取的地下水取能和蓄能，使地下水源與土壤源相互利用相互補充，充分利用各自的優點，克服各自的不利方面。是新一代的高效的地源熱泵形式。

發明內容

水土雙源地源熱泵系統，包括：地下水水井(1)、水泵(2)、地埋管(5)、 地埋管鉆孔(6)、地源熱泵裝置(7)、地下水處理裝置(3)、地下水的能量利用裝置(4)，以及管路、閥門等，其特征在于：水土雙源地源熱泵系統的地源側同時包含地下水水井(1)和地埋管鉆孔(6)；地下水水井(1)中的出水井抽出的地下水是通過地下水水井(1)中的回灌井、以及全部或部分地埋管鉆孔(6)兩種方式中的至少一種回灌入地下，地下水水井(1)中的出水井通過水泵(2)抽出地下水，然后通過管路與回灌井內設置的回灌水管、以及地埋管鉆孔(6)中設置的回灌水管的至少一種相連接，來實現回灌；對于抽出的地下水，一種利用方式是直接通過回灌水井、以及地埋管鉆孔(6)的至少一種回灌入地下，另一種利用方式是通過能量利用裝置(4)以后再由回灌水井、以及地埋管鉆孔(6)的至少一種回灌入地下，并且由能量利用裝置(4)對地下水進行取能、蓄能利用；另外，地下水水井(1)的一種形式為普通水井，另一種形式為在部分或者全部水井的內側或外壁至少一處設置地源熱泵地源換熱器(8)，地源換熱器(8)可以是地源熱泵中常用的U型管換熱器、螺旋管換熱器以及其它類型的換熱器。

地下水水井(1)通過水泵(2)、管路及閥門與地下水處理裝置(3)、地下水的能量利用裝置(4)以及回灌水管等連接，組成地下水源環路；地埋管鉆孔(6)中的地埋管(5)換熱器、地源熱泵裝置(7)以及地下水水井(1)中的閉環地源換熱器(8)等通過管路、閥門及水泵連接，組成地埋管換熱器環路；地下水源環路與地埋管換熱器環路共同構成水土雙源地源熱泵系統的地源側部分，而其中的設備取舍、選型和連接方式根據具體工程需要確定。

出水井和回灌井的位置，一種布置方式是分別分布在全部或部分地源熱泵地埋管鉆孔(6)群的兩側，另一種布置方式是地下水水井(1)中的出水井位于地源熱泵地埋管鉆孔(6)群之中。

地源熱泵裝置(7)指地源熱泵機組等設備，通常包括地源熱泵機組、水泵、用戶末端以及管路、閥門、定壓補水裝置等組成的地源熱泵系統的能量提升、輸配和使用部分。