一种带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成系统和方法。该系统可以实现四种运行模式：一是常规的地源热泵系统模式，埋地换热器与热泵机组构成地源热泵系统，实现夏季供冷、冬季供热运行；二是自然供冷模式，埋地换热器与新风换热器构成一个环路，实现自然供冷；三是土壤温度恢复模式，埋地换热器与排风换热器构成一个环路，工作流体循环于埋地换热器与排风换热器之间，把排风的热量储存于埋地换热器周围，提高了冬季地源热泵系统的工作性能；四是热回收模式，埋地换热器、排风换热器和新风换热器构成一个环路，经过埋地换热器预热的工作流体，流过排风换热器，把热量带到新风换热器，加热新风，提高系统的能量综合利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属能源
，特别是涉及一种利用地源热泵系统中埋地换热器进行自然供 冷、余热回收的系统和方法。。技术背景随着环保和充分利用可再生能源资源的可持续发展的大趋势下，以土壤为基础的地源 热泵供冷供热技术得到极大的重视和发展。地源热泵空调技术是利用地下常规地温能量，通过埋地换热器与土壤进行热交换，从 土壤中获取热量或向土壤中排放热量。但随着运行时间的增长，由于埋管周围热量的堆积， 埋地换热器的传热性能逐渐删减。另外对于通风空调系统总是需要部分或全部排走室内空气，补充室外新风。在排风的 过程中必然会将一部分有用的能量(冷量或热量)白白排走，同时为了对新风进行处理又 需要投入新的能量。如果将这部分排放的能量进行回收，并把回收的能量对新风作预处理， 或用来恢复土壤的温度，提高埋地换热器的传热性能，将会使空调系统节省很多能量。目前市场上有各种热回收装置，其结构由一个换热器或二个换热器构成，热回收效率 不高，还有冬季结霜问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种通过地源热泵实现对建筑物供冷和供热，通过 热回收装置对排风中的热量进行回收，回收的热量可以预热新风，也可以恢复土壤温度， 通过埋地换热器实现自然供冷的带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成系统，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种带有自然供冷、余热回收的地 源热泵集成系统，包括热泵机组、埋地换热器、新风换热器和排风换热器，所述的埋地换 热器通过第三阀门和第四阀门与热泵机组连接，所述的埋地换热器通过第一阀门和第六阔 门与新风换热器连接，所述的埋地换热器通过第二阀门和第五阀门与排风换热器连接，所 述的埋地换热器通过第五阀门和第六阀门与排风换热器和新风换热器构成回路。所述的热泵机组、埋地换热器、新风换热器、排风换热器及阀门之间采用管道连接。一种带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成方法，包括下列步骤-1)若要实现常规的地源热泵系统模式，则打开第三阀门、第四阀门，关闭第一阀门、 第二阀门、第五阀门和第六阀门，工作流体循环于埋地换热器和热泵机组之间，实现对建筑物进行夏季供冷、冬季供热的运行；2) 若要实现自然供冷模式，则打开第一阀门、第六阀门，关闭第二阀门、第三阀门、 第四阀门和第五阀门，旁通排风换热器(1)，工作流体循环于埋地换热器和新风 换热器之间，通过埋地换热器把新风的热量排放到土壤中，实现冷却新风、自然 供冷；3) 若要实现土壤温度恢复模式，则打开第二阀门、第五阀门，关闭第一阀门、第三 阀门、第四阀门和第六阀门，旁通新风换热器，工作流体循环于埋地换热器与排 风换热器之间，把室内空气排放的热量回收起来，加热埋地换热器周围的土壤， 提高土壤温度；4) 若要实现由三个换热器组成的热回收系统，则打开第五阀门、第六阀门，关闭第 一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阔门，排风换热器、新风换热器及埋地换热 器构成一个由三个换热器组成的热回收环路，在埋地换热器中预热的工作流体流 过排风换热器获得热量，温度升高的工作流体流到新风换热器，把热量传给新风， 实现室内排风热量的回收。本专利技术的系统可以实现四种运行模式 一是常规的地源热泵系统模式，埋地换热器与 热泵机组构成地源热泵系统，实现对建筑物进行夏季供冷、冬季供热运行；二是自然供冷 模式，埋地换热器与新风换热器构成一个环路，由于一定深度的土壤温度稳定且低于室外 气温，工作流体循环于埋地换热器与新风换热器之间，把新风负荷排放到土壤中，使新风 温度降低，无需开启热泵机组，实现自然供冷；三是土壤温度恢复模式，埋地换热器与排 风换热器构成一个环路，工作流体循环于埋地换热器与排风换热器之间，把排风的热量储 存于埋地换热器周围，使土壤的温度得以恢复，提高冬季地源热泵系统的工作性能；四是 热回收模式，埋地换热器、排风换热器和新风换热器构成一个环路，经过埋地换热器预热 的工作流体，流过排风换热器，把热量带到新风换热器，加热新风，即把排风的热量回收 起来，提高系统的能量综合利用率。 有益效果本专利技术通过改善埋地换热器周围的土壤温度场提高了地源热泵系统的工作性能；通过 实现余热回收和过渡季节自然供冷，提高了系统的能量综合利用率；且不会出现冬季结霜 现象，使热回收的效率更高。 附图说明图1为带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成系统示意图。图中l一排风换热器 2 —新风换热器 3 —埋地换热器 4一热泵机组5—第一阀门 6—第二阀门 7—第三阀门 8—第四阀门9一第五阀门 IO—第六阀门具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。如图1所示，埋地换热器3通过第三阀门7和第四阀门8与热泵机组4连接；埋地换 热器3通过第一阀门5和第六阀门10与新风换热器2连接；埋地换热器3通过第二阀门 6和第五阀门9与排风换热器1连接，埋地换热器3通过第五阀门9和第六阀门10与排 风换热器1和新风换热器2构成回路。热泵机组、埋地换热器、新风换热器、排风换热器 及阀门之间采用管道连接。如图1所示，打开阀门7,8，关闭阀门5,6,9,10，实现常规的地源热泵系统模式，工 作流体循环于埋地换热器3和热泵机组4之间，实现对建筑物进行夏季供冷、冬季供热的 运行。打开阀门5,10，关闭阀门6,7,8,9，旁通排风换热器，实现自然供冷模式，工作流体 循环于埋地换热器3和新风换热器2之间，通过埋地换热器把新风的热量排放到土壤中， 实现冷却新风、达到自然供冷的目的。打开阀门6,9，关闭阀门5,7,8,10，旁通新风换热器，实现土壤温度恢复模式，工作 流体循环于埋地换热器与排风换热器之间，把室内空气排放的热量回收起来，加热埋地换 热器周围的土壤，提高土壤温度，进而提高地源热泵系统的运行性能。打开阀门9，10，关闭阀门5，6,7，8，排风换热器1、新风换热器2及埋地换热器3构成 一个由三个换热器组成的热回收环路，在埋地换热器3中预热的工作流体流过排风换热器 1获得热量，温度升高的工作流体流到新风换热器2，把热量传给新风，实现室内排风热 量的回收。由三个换热器组成的热回收系统，由于工作流体流进排风换热器1之前首先经 过埋地换热器3预热，所以工作流体的温度不可能低于O'C，也就不会出现冬季结霜现象， 使热回收的效率更高。权利要求1.一种带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成系统，包括热泵机组、埋地换热器、新风换热器和排风换热器，其特征在于所述的埋地换热器(3)通过第三阀门(7)和第四阀门(8)与热泵机组(4)连接，所述的埋地换热器(3)通过第一阀门(5)和第六阀门(10)与新风换热器(2)连接，所述的埋地换热器(3)通过第二阀门(6)和第五阀门(9)与排风换热器(1)连接，所述的埋地换热器(3)通过第五阀门(9)和第六阀门(10)与排风换热器(1)和新风换热器(2)构成回路。2. 根据权利要求1所述的一种带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成系统，其特征在 于所述的热泵机组、埋地换热器、新风换热器、排风换热器及阀门之间采用管道连 接。3. 根据权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有自然供冷、余热回收的地源热泵集成系统，包括热泵机组、埋地换热器、新风换热器和排风换热器，其特征在于：所述的埋地换热器（３）通过第三阀门（７）和第四阀门（８）与热泵机组（４）连接，所述的埋地换热器（３）通过第一阀门（５）和第六阀门（１０）与新风换热器（２）连接，所述的埋地换热器（３）通过第二阀门（６）和第五阀门（９）与排风换热器（１）连接，所述的埋地换热器（３）通过第五阀门（９）和第六阀门（１０）与排风换热器（１）和新风换热器（２）构成回路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周亚素，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]