[發(fā)明專利]一種多功能地源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110310551.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN112903332A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超峰;毛維;李娟;邢哲理;侯普民;李映春;柴永生;樊成飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍事科學(xué)院國防工程研究院
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

本發(fā)明屬于暖通空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能地源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，包括室外換熱區(qū)、機(jī)組區(qū)、負(fù)荷區(qū)和檢測控制裝置；室外換熱區(qū)包括地埋管換熱器和電加熱水箱，機(jī)組區(qū)包括多功能熱泵機(jī)組，負(fù)荷區(qū)包括熱舒適試驗(yàn)房間和配套換熱送風(fēng)裝置；地埋管換熱器、電加熱水箱通過循環(huán)水管路串聯(lián)連接；多功能熱泵機(jī)組并聯(lián)入地埋管換熱器與電加熱水箱之間的循環(huán)水管路中；配套換熱送風(fēng)裝置安裝在熱舒適試驗(yàn)房間內(nèi)，并與多功能熱泵機(jī)組相連；檢測控制裝置分別與地埋管換熱器、電加熱水箱、多功能熱泵機(jī)組、熱舒適試驗(yàn)房間、配套換熱送風(fēng)裝置相連。本發(fā)明可為研究不同形式地埋管的換熱特性以及地源熱泵系統(tǒng)地溫全年熱平衡等問題提供試驗(yàn)條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于暖通空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種多功能地源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)供暖空調(diào)相比，地源熱泵具有節(jié)能、高效等優(yōu)點(diǎn)，在商業(yè)、住宅建筑中應(yīng)用廣泛。地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行效率較高的原因是將地下土壤作為冷熱源，與空氣相比，地下土壤溫度夏季相對(duì)較低、冬季相對(duì)較高，并且波動(dòng)較小。通常，地源熱泵系統(tǒng)由熱泵和地埋管換熱器兩大部分組成，按照埋管形式劃分，地埋管換熱器可分為水平埋管和豎直埋管兩種。與水平埋管相比，豎直埋管應(yīng)用更為廣泛，這是由于豎直埋管效率更高，且占地較少。然而，制約豎直埋管廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要因素是初始投資費(fèi)用較高，其中，豎直埋管的鉆井成本約占整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)初投資費(fèi)用的一半以上。因而，當(dāng)?shù)乇碛凶銐蚩臻g時(shí)，水平埋管具有一定的優(yōu)勢。將水平埋管與豎直埋管混合使用可在系統(tǒng)效率與工程初投資之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，從而在保證系統(tǒng)運(yùn)行效率的前提下降低工程初投資。此外，當(dāng)建筑冷熱負(fù)荷不平衡時(shí)，還可將水平埋管當(dāng)作輔助散熱設(shè)備，從而減少所需豎直埋管的長度、降低工程初投資。

由于地域、建筑功能等不同，地源熱泵系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷通常不平衡。長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行會(huì)造成地下土壤溫度的累積，進(jìn)而導(dǎo)致地埋管換熱效率以及整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)性能的降低。對(duì)于地埋管換熱器，其長期高效運(yùn)行的關(guān)鍵是保持巖土體取排熱量的動(dòng)態(tài)平衡。目前，工程上解決這一問題主要有以下幾種方法：當(dāng)冷熱負(fù)荷不平衡現(xiàn)象較弱時(shí)，可采用間歇運(yùn)行、管群結(jié)構(gòu)調(diào)整、增加埋管間距、增加埋管長度等方法；當(dāng)冷熱負(fù)荷不平衡較為嚴(yán)重時(shí)，可采用增加輔助散熱設(shè)備、利用冷卻塔等裝置進(jìn)行跨季節(jié)蓄能、采用多功能地源熱泵等方法。

目前，國內(nèi)外研究學(xué)者針對(duì)解決地源熱泵系統(tǒng)冷熱負(fù)荷不平衡的問題提出了較多解決方法，但缺乏相關(guān)研究試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。在我國，國內(nèi)研究院校、相關(guān)企業(yè)大都建設(shè)有多種地源熱泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)，但是普遍存在埋管形式單一、結(jié)構(gòu)形式簡單、可試驗(yàn)工況少等不足，難以在同一物理工況下測試不同形式地埋管的換熱特性、耦合傳熱規(guī)律，以及地埋管換熱器與冷卻塔、熱泵機(jī)組、熱舒適房間等終端聯(lián)合運(yùn)行性能等工況。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多功能地源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，其技術(shù)方案如下：

一種多功能地源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，包括室外換熱區(qū)、機(jī)組區(qū)、負(fù)荷區(qū)和檢測控制裝置；所述室外換熱區(qū)包括地埋管換熱器和電加熱水箱，所述機(jī)組區(qū)包括多功能熱泵機(jī)組，所述負(fù)荷區(qū)包括熱舒適試驗(yàn)房間和配套換熱送風(fēng)裝置；所述地埋管換熱器、所述電加熱水箱通過循環(huán)水管路串聯(lián)連接，所述地埋管換熱器用于為測試不同形式的地埋管換熱特性和不同形式地埋管耦合換熱規(guī)律提供條件；所述多功能熱泵機(jī)組并聯(lián)入所述地埋管換熱器與所述電加熱水箱之間的所述循環(huán)水管路中；所述配套換熱送風(fēng)裝置安裝在所述熱舒適試驗(yàn)房間內(nèi)，并與所述多功能熱泵機(jī)組相連，用于多種氣流送風(fēng)，所述熱舒適試驗(yàn)房間用于研究全年多種氣流送風(fēng)方式對(duì)人體熱舒適的影響；所述檢測控制裝置分別與所述地埋管換熱器、所述電加熱水箱、所述多功能熱泵機(jī)組、所述熱舒適試驗(yàn)房間、所述配套換熱送風(fēng)裝置相連，用于控制檢測各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)。

如上所述的多功能地源熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)一步優(yōu)選為：所述室外換熱區(qū)還包括輔助散熱熱交換器和冷卻塔；所述輔助散熱熱交換器包括用于進(jìn)行彼此熱交換的第一換熱端和第二換熱端；所述輔助散熱熱交換器的第一換熱端并聯(lián)在所述電加熱水箱上，與所述地埋管換熱器串聯(lián)連接；所述輔助散熱熱交換器的第二換熱端通過冷卻管路與所述冷卻塔串聯(lián)連接。