一种地源热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及一种地源热泵系统，本系统引入决策模块和阀门进行液态工质的循环路径控制，从而将热不平衡的问题转换成冷/热利用，夏天将热量用于需要热量的发酵系统，冬天则液态工质送入需要冷量的系统，同时引入深水热交换器，这里的深水热交换器主要是指布置在海水中的热交换器，通过引入海洋这个庞大的系统，作为小规模热量的交换，既不会破坏海洋热平衡（海洋热辐射面积大，且水的比热容较大，升温降温较慢），又能在一定程度上降低突然热不平衡的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种地源热泵系统
本专利技术涉及地源热泵领域，具体涉及一种地源热泵系统。
技术介绍
地源热泵系统一般由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四部分组成，通过让液态工质(制冷剂或冷媒)不断完成:蒸发(吸取环境中的热量)→压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。压缩机(Compressor):起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵(制冷)系统的心脏;蒸发器(Evaporator):是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的;冷凝器(Condenser):是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的;膨胀阀(ExpansionValve)或节流阀(Throttle):对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。现有技术的缺点在于：目前地源热泵的技术存在的最大不足是"土壤热不平衡"的问题。南方地区以供冷为主，常年向地下注入热量;而北方地区冬季供暖需求大，从土壤中大量吸热，长年运行后将导致土壤温度失衡，系统效率降低，影响周围生态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种地源热泵系统，可在一定程度上解决土壤热不平衡的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种地源热泵系统，该系统包括埋地热交换器、深水热交换器、压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、调节器、循环水泵、决策模块以及位于埋地热交换器附近的多个深水井，所述深水热交换器是指置于海洋中的热交换器；所述深水井内的水作为液态工质由循环水泵将深水井内的水抽至埋地热交换器，埋地热交换器连接压缩机，压缩机分别连接至冷凝器和蒸发器分别完成供暖和制冷；所述液态工质完成供暖或制冷后经膨胀阀、埋地热交换器流回深水井完成液态工质循环；或，所述液态工质完成供暖或制冷后经膨胀阀、深水热交换器、埋地热交换器流回深水井完成液态工质循环；所述膨胀阀经三通阀分别连接埋地热交换器和深水热交换器，所述调节器用于控制膨胀阀和三通阀的阀门开度；所述蒸发器产生的热量经由三通阀分布连接至沼气池/发酵系统和膨胀阀；所述压缩机与冷凝器、蒸发器之间分别连接有电磁阀，所述决策模块用于控制电磁阀的开度调节。本方案引入决策模块和阀门进行液态工质的循环路径控制，从而将热不平衡的问题转换成冷/热利用，夏天将热量用于需要热量的发酵系统，冬天则液态工质送入需要冷量的系统，同时引入深水热交换器，这里的深水热交换器主要是指布置在海水中的热交换器，通过引入海洋这个庞大的系统，作为小规模热量的交换，既不会破坏海洋热平衡（海洋热辐射面积大，且水的比热容较大，升温降温较慢），又能在一定程度上降低突然热不平衡的问题。进一步的，所述深水井以埋地热交换器为圆心呈环形阵列，相邻两深水井之间彼此导通。呈环形阵列使得多个深水井之间形成一个闭环热交换系统，两两深水井之间形成一个单元热交换系统，这里的热交换系统仅仅是深水井的内部热交换系统，属于热量平衡调节，避免局部区域形成冷热温差较大。进一步的，所述相邻两深水井之间利用两台水泵形成闭环水循环，其包括上水泵和下水泵，所述上水泵将该深水井的上层水抽至其相邻深水井下层，所述下水泵将该深水井的下层水抽至其相邻深水井上层，使得多个深水井之间的液态工质水形成多个闭环热交换系统。由于上层水和下层水之间存在明显的温差，当液态工质循环水循环至深水井后，必然对回水口处的水温造成影响，形成较大的温差，影响土壤热平衡，因此本方案中引入深水井之间上层水和下层水之间的循环是为了造成一个温度相对平衡的环境，以降低土壤热不平衡。进一步的，所述循环水泵通过多通阀分别连接至每一个深水井的上层水和下层水，每一个深水井与循环水泵之间均设置有电磁阀，所述电磁阀的开度由决策模块节制。进一步的，还包括设置于地表的地温传感器和设置于深水井的水温传感器，所述决策模块和调节器根据地温传感器和水温传感器的温度差进行阀门的开度调节；夏季当地表与地下温差大于10℃时，循环水泵抽取深水井的液态工质经压缩机为制冷设备供冷，升温后的液态工质进入深水热交换器进行冷却，然后经由埋地热交换器流回深水井；当地表与地下温差杰于5-10℃时，循环水泵抽取深水井的液态工质经压缩机为制冷设备供冷，升温后的液态工质送入沼气池或发酵系统，进行热交换后经埋地热交换器流回深水井；当地表与地下温差小于5℃时，循环水泵抽取深水井的液态工质经压缩机为制冷设备供冷，升温后的液态工质直接经由埋地热交换器流回深水井；冬季当地表与地下温差大于10℃时，循环水泵抽取深水井的液态工质经压缩机为供暖设备供暖，降温后的液体工质经由冷藏系统进行热交换后直接排入江河海；当地表与地下温差介于5-10℃时，循环水泵抽取深水井的液态工质经压缩机为供暖设备供暖，降温后的液态工质作为冷却水送入工业降温系统；当地表与地下温差小于5℃时，循环水泵抽取深水井的液态工质经压缩机为供暖设备供暖，降温后的液态工质直接经由埋地热交换器流回深水井。在本专利技术提供的控制策略中，当温差较大时，避免液态工质水直接排回深水井中，避免出现较大的热量交换以降低土壤热不平衡的问题，夏天，当温差大于10℃时，可利用深海进行降温，冬季则是降温后直接排入江海河，其原理是利用水的比热容大于土壤，相同温差下，水域热不平衡明显小于土壤热不平衡，从而降低土壤热不平衡的影响，而当温度低于10℃，属于可调范围内，则经过相应处理后流回深水井，但由于温差较小，其造成的土壤热不平衡影响也较低，从而降低了土壤热不平衡问题。进一步的，所述冷藏系统包括冰箱、冰窖、地窖。进一步的，所述工业降温系统包括钢铁行业水冷系统、锅炉水冷系统。进一步的，夏季，深水井之间的上水泵和下水泵开启形成多个闭环热交换系统，冬季，当所述温差小于5℃时深水井之间的上水泵和下水泵开启形成多个闭环热交换系统，夏季所有高温液态工质均经过降温后送回深水井，冬季，当温差小于5℃时，造成的热不平衡影响较小，因此引入内部热交换系统进行平衡，本专利技术的有益效果是：和传统的热源地泵系统相比，本方案避免了夏冬两季将液体工质进行热交换后直接徘徊大地，从而解决了现有技术中土壤热不平衡的问题。本方案根据夏冬两季以及南北地域差异，通过决策模块和阀门选择液态工作的循环路径，当温差较大时，则将液态工资送入需要的系统发挥其作用，例如夏季产生的高温液态工质可用于发酵系统等需要高温的地方，经余热利用以后在送回地下，从而避免了向土壤排放大量热量，在冬季则将变冷的液态工资送入工业冷却系统，作为冷却水使用；而当地表和地下温差较小时，则直接排放，并通过地下水井（深水井）之间的多个闭环热交换系统进行中和，从而在整体上降低热量不平衡造成的影响。附图说明图1为本专利技术的系统框图；图2为本专利技术多个深水井形成的多个闭环热交换系统示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下。如图1所示，一种地源热泵系统，该系统包括埋地热交换器、深水热交换器、压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地源热泵系统，其特征在于，该系统包括埋地热交换器、深水热交换器、压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、调节器、循环水泵、决策模块以及位于埋地热交换器附近的多个深水井，所述深水热交换器是指置于海洋中的热交换器；所述深水井内的水作为液态工质由循环水泵将深水井内的水抽至埋地热交换器，埋地热交换器连接压缩机，压缩机分别连接至冷凝器和蒸发器分别完成供暖和制冷；所述液态工质完成供暖或制冷后经膨胀阀、埋地热交换器流回深水井完成液态工质循环；或，所述液态工质完成供暖或制冷后经膨胀阀、深水热交换器、埋地热交换器流回深水井完成液态工质循环；所述膨胀阀经三通阀分别连接埋地热交换器和深水热交换器，所述调节器用于控制膨胀阀和三通阀的阀门开度；所述蒸发器产生的热量经由三通阀分布连接至沼气池/发酵系统和膨胀阀；所述压缩机与冷凝器、蒸发器之间分别连接有电磁阀，所述决策模块用于控制电磁阀的开度调节。

【技术特征摘要】
1.一种地源热泵系统，其特征在于，该系统包括埋地热交换器、深水热交换器、压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、调节器、循环水泵、决策模块以及位于埋地热交换器附近的多个深水井，所述深水热交换器是指置于海洋中的热交换器；所述深水井内的水作为液态工质由循环水泵将深水井内的水抽至埋地热交换器，埋地热交换器连接压缩机，压缩机分别连接至冷凝器和蒸发器分别完成供暖和制冷；所述液态工质完成供暖或制冷后经膨胀阀、埋地热交换器流回深水井完成液态工质循环；或，所述液态工质完成供暖或制冷后经膨胀阀、深水热交换器、埋地热交换器流回深水井完成液态工质循环；所述膨胀阀经三通阀分别连接埋地热交换器和深水热交换器，所述调节器用于控制膨胀阀和三通阀的阀门开度；所述蒸发器产生的热量经由三通阀分布连接至沼气池/发酵系统和膨胀阀；所述压缩机与冷凝器、蒸发器之间分别连接有电磁阀，所述决策模块用于控制电磁阀的开度调节。2.根据权利要求1所述的一种地源热泵系统，其特征在于，所述深水井以埋地热交换器为圆心呈环形阵列，相邻两深水井之间彼此导通。3.根据权利要求2所述的一种地源热泵系统，其特征在于，所述相邻两深水井之间利用两台水泵形成闭环水循环，其包括上水泵和下水泵，所述上水泵将该深水井的上层水抽至其相邻深水井下层，所述下水泵将该深水井的下层水抽至其相邻深水井上层，使得多个深水井之间的液态工质水形成多个闭环热交换系统。4.根据权利要求1所述的一种地源热泵系统，其特征在于，所述循环水泵通过多通阀分别连接至每一个深水井的上层水和下层水，每一个深水井与循环水泵之间均设置有电磁阀，所述电磁阀的开度由决策模块节制。5.根据权利要求4所述的一种地源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，陈斌，李强英，
申请(专利权)人：四川国锐工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51