采用带地下水库及水源热泵的储能式变温空调方法及专用设备技术

本发明专利技术公开了一种带地下水库及水源热泵的储能式变温空调方法和专用设备，包括地热换热循环过程和空调换热循环过程，空调换热循环还包括变温空调换热循环，在地热换热循环过程中，水源热泵的输出端先与蓄能水箱组进行热量交换，在空调换热循环过程中，蓄能水箱组再与空调负载回路进行热量交换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水源热泵空调系统，尤其是涉及一种采用带地下水库及水源热泵的储能式变 温空调方法及专用设备。现有技术描述水源热泵系统是一种利用地下浅层地能，包括地下水、或地表水等的既可供热又可制冷的 高效建筑节能空调系统，水源热泵技术利用地下水以及地表水源的过程当中，因存在打井和 地下水回灌的高成本问题、地表水受环境温度影响较大、换热对水体生态环境的影响等问题， 使其应用受到了一定的限制。土壤埋管式水源热泵系统是通过埋设土壤换热器来实现载热介质与岩壤的换热，浅层埋管 深度浅，受地表气温、太阳辐射等因素影响较大，系统稳定性低；深层的垂直埋管采用高承 压聚乙烯塑料U型管，相应的相关材料费用与地孔钻掘费用大。土壤埋管式水源热泵系统对 土壤换热器的材质及地质结构的要求比较高，在单位面积上地热换热能量级别低，系统投资 较其它水源热泵方式要高，所以一般适用于温控标准较低、面积较小的居住类单体建筑，在 温控可靠性与标准要求较高的大型空调工程中应用相对困难。随着空调节能技术的进步，人们又对温控可靠性与标准要求较高的场合根据需要温控的特 性提出在不同时间段内要求输出不同空调温度的变温空调节能运行模式，采用变温供暖与制 冷时，要求输出温度保持平稳，并且系统运行的可靠性高，即当主要供暖与制冷的热泵发生 故障时，系统仍能保证温控对象不受影响，适合这种应用场合的情况有高档宾馆、人工气候 室、植物工厂甚至农用温室等要求较高温控可靠性与标准的大型空调工程，并要求系统带有 储备热泵等，因而热泵功率要求大、设备投资也大。由于水源热泵是一种间隙式工作的变功率输出设备，现有技术仅仅通过间隙式直接输送次 级循环载热介质的换热方式提供空调冷热能量，即水源热泵在供暖与制冷运行的同时不能进 行储能运行，因而不^实现可靠与稳定的连续输出，难以满足温控可靠性与标准要求较高场 合的变温空调节能运行模式要求；此外，现有技术热源部分容量低、升温快也是导致输入温 度变动大、设备功耗大的直接原因，对于采用现有的带地下水库的循环地热换热装置等进行 变温空调运行时，也需要进一步增加水源性热源的地下储存容量，同时减少施工复杂性与影响占地面积，为此，还需要寻找一种能够降低变温空调运行水源热泵投资成本和提高系统运 行可靠性的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种带地下水库及水源热泵的储能式变温空调方法， 该方法可以降低设备的投资及运行成本，提高空调系统的效率、可靠性和实现非间歇性的温 度平稳连续输出。相应地，为了取得上述目的，本专利技术提供一种采用地下水库及水源热泵的储能式变温空调 方法，由经水源热泵从地下水库中釆集冷热能量，将冷热能量分别储存在多个蓄能水箱组中， 和在蓄能水箱组与空调负载间进行冷热能量交换的步骤所组成。所述多个蓄能水箱组中的每一个蓄能水箱分别循环地与水源热泵的输出端和空调负载进 行冷热量交换。所述步骤(B)和步骤(C)同时或者分别进行。所述多个蓄能水箱组与空调负载进行冷热能量的交换是连续无间歇的。 本专利技术还提供一种采用地下水库及水源热泵的储能式变温空调系统，由地下水库、与地下 水库相连接的水源热泵，和与水源热泵相连接的空调负载，及多个相互并联的储能水箱等所 组成，其特征是每个储能水箱通过一个输入选通开关阀与所述水源热泵的输出端相连接， 且每个储能水箱通过一个输出选通开关阀与所述变温空调负载相连接。所述地下水库中设有吸热单元和散热单元，吸热单元和散热单元经选择与所述的水源热泵 相连通。所述地下水库是经非开挖的爆炸施工成形的地下水库、或者是由经非开挖水平钻进与顶管 施工方式成形的地下埋管等所组成的地下水库。所述地下埋管至少是从金属管、或塑料管、或玻璃纤维管、或钢筋混凝土预制管中选择至 少其一所实现的。所述地下埋管由内、外套管组成，其内套管与外套管之间设有保温材料。 所述地下水库由沿地层深度方向上的多层组成，每相邻两层之间的管壁间距为3米到8米。 本专利技术的以上和其他目的、特点及优点将通过以下的详细描述、附图和附属权利要求得到 进一步的展现。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术实施例的采用地下水库和水源热泵的储能式变温空调系统的工作循环流程 示意图。图2是本专利技术一种带地下水库的水源热泵变温空调装置应用于一个设施农业的应用实施例。图3是本专利技术一种带地下水库的水源热泵变温空调装置应用于一个城市民用建筑的应用 实施例。图4是本专利技术中采用爆炸施工成形的地下水库的结构示意图。图5是本专利技术中采用非开挖水平钻进与顶管施工成形的地下水库的结构示意图。具体实施说明变温空调是根据空调对象的需要特性可在不同时间段内输出不同空调温度的节能技术。如 在白天需要的输出较大，夜晚需要的输出较小，或者相反，要求变温输出较大时温度保持平 稳，通常需要按照最大输出功率配置热泵，考虑系统运行可靠性要求时还必须增加储备热泵 的设置，典型的应用工况包括如植物工厂等农用建筑。降低变温空调运行中的运行能耗、提 高可靠性与输出温度稳定性等的关键是提高系统的储能特性，通过提高系统的储能特性，还 可以减少热泵的配置数量或与配置功率。' 如图1、图2、图5所示是本专利技术一种带地下水库的水源热泵储能式变温空调方法和设备 构成农用建筑或农用温室内应用的一个实施例，由地下水库l、水源热泵回路2、循环载热介 质3、地热换热循环供水回路4、空调负载回路5、工作水箱6、储能水箱组B、控制器8、电 控与手动换向阔组等组成。其中，地下水库包括钻进与顶管地下水库102、埋地连通管lll、 保湿渗水管112、维修人孔113、保温材料层114;其中循环载热介质3包括次级循环载热介 质311和终级循环载热介质312;电控与手动换向阀组包括加热循环通路开关阀Kl、制冷循 环通路开关阀K2、储能水箱输入选通开关阀K3-l、 K3-2、 K3-3、储能水箱输出选通开关阀K4、 K5、 K6;地热换热循环供水回路4中包括地下水库1、供水管道401、除污装置411、单向阀 412、供水泵413、工作水箱6、电控与手动换向阀组等。所述的水源热泵回路2是由一个或 一个以上相互并联连接的热泵201、至少两个循环输送泵及若干个开关阀门等组成的，其至少 两个循环输送泵、若千个开关阀门与热泵201之间形成可换向输出冷热能量的水源热泵回路。 所述的储能水箱组B是由一个或多个储能水箱7所组成，储能水箱输入选通开关阀K3-1、K3-2、 K3-3、输出选通开关阀K4、 K5、 K6与储能水箱7经相互连接成为并联式储能水箱组B。空调负载回路5包括一般的空调负载回路和采用变温空调方法调控负载输出温度的变温 空调负载回路，变温空调负载回路还包括间隙性工作的变温空调负载回路和非间隙地连续工 作的变温空调负载回路。变温空调负载回路中包括变温空调循环管路或采暖与制冷循环管路 501，采暖与制冷循环管路中又包括采暖循环管511与制冷循环管512或其他空调负载。如图1所示的地热换热循环回路A中包括地热换热循环供水回路4和水源热泵回路2。经 地热换热循环供水回路4的地下水库向工作水箱6供水循环，再从工作水箱6通过水源热泵 回路2，经控制器8控制加热循环通路开关阀Kl或制冷循环通路开关阀K2，及储能水箱输入 选通开关阀K3-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用地下水库及水源热泵的储能式变温空调方法，由以下步骤所组成：　　　　（Ａ）经水源热泵从地下水库中采集冷热能量；　　　　（Ｂ）将冷热能量分别储存在多个蓄能水箱组中，并且；　　　　（Ｃ）在蓄能水箱组与空调负载间进行冷热能量交换。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：潘戈，
申请(专利权)人：潘戈，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]