一种岩层蓄能地源热泵空调系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术涉及浅层地热应用技术领域，特别是涉及一种岩层蓄能地源热泵空调系统，包括多工况热泵机组、岩层蓄能系统和用户端空调系统；多工况热泵机组上具有空调换热输入口和空调换热输出口并各自对应的与用户端空调系统具有的输出口和输入口相连；岩层蓄能系统包括设置在地下岩土体上的一个或一个以上的钻孔，在钻孔内设置有地下换热器。本发明专利技术还公开了一种岩层蓄能地源热泵空调系统运行方法。本发明专利技术具有结构设计简单合理，蓄能成本更低，能够更好实现蓄能并对所蓄能量加以利用以更好的达到节约供能成本的优点。节约供能成本的优点。节约供能成本的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种岩层蓄能地源热泵空调系统及其运行方法


[0001]本专利技术属于蓄能
，特别是涉及一种岩层蓄能地源热泵空调系统及其运行方法。

技术介绍

[0002]作为一种可以解决能量供给与需求失配矛盾的蓄能技术，在近年来得到大力发展，其中的热蓄能、化学蓄能、抽水蓄能等技术具有广泛的应用前景。
[0003][0004]地下岩土体具有巨大的蓄热(冷)能力，据有关研究，每立方米岩石中，温度升高(或降低)1℃，可储存(或释放)的能量约为2500kJ，在地表浅层0
‑
200 米内，地下温度相对恒定，其平均地温比当地的年平均气温高约2℃，是良好的蓄能体。如在地面1Km2范围，深度0
‑
200米内的地下岩土体中，温度升高(或降低)1℃，可储存(或释放)的能量约5
×
10
11
kJ，相当于要使该范围内的温度升高1℃，需要用电1.4亿度，如果该范围内的温度降低1℃，释放的能量同样相当于1.4亿度电。由此可见地下岩土体巨大的蓄热(冷)潜力。
[0005]作为一种天然、优良蓄能介质的浅层地下岩土，具有常年温度几乎保持不变、不占用地表面积、能量存储容量易于扩展等特点，使其在热蓄能技术的发展中得到重视，已在建筑物的供暖制冷中得到广泛的应用。主要利用地源热泵技术，其原理是，在夏季空调制冷时，将空调产生的热量放入地下岩土体中储存起来，到空调制冷结束时，地下岩土体中的温度相应升高；在冬季供暖时，从地下岩土体中吸收热量，到供暖期结束时，地下岩土体中的温度相应降低，从而完成以季为周期的蓄热(放热)，一年中蓄、放热各一次。因此，地源热泵系统就是充分利用地下岩土的优良蓄能特点，在以自然年为周期的运行过程中，实现跨季节的热能存储，使得地源热泵系统较常规空气调节系统具有显著的高效、经济等特点。由于该技术应用较常规空调系统节能30％以上，节能减排效果十分明显，国家和地方均积极进行推广应用，到2021年，全国已应用的建筑面积约8.4亿平方米。
[0006]但随着地源热泵应用的逐步深入和使用地区扩大，它在年均冷、热负荷需求差距较大的地区出现了地下热不平衡的问题，如我国北方地区在地下容易形成冷堆积，南方地区形成热堆程，从而导致地下岩土经过长期运行后会出现净得热量或净失热量的持续增加，最终影响到地下岩土平均温度单方向变化，情况严重时还将影响到地源热泵系统运行的经济性和可靠性，影响其发展和应用。同时，现有的具有季节性蓄能特点的地源热泵技术，地下岩土体在一年中仅蓄、放热一次，蓄能利用率低。
[0007]在建筑节能中，冰(水)蓄冷是一种常用的节能技术。冰蓄冷就是将水制成冰的方式，利用冰的相变潜热进行冷量的储存，水蓄冷是利用价格低廉、使用方便的水作为蓄冷介质，利用显热进行冷量储存。冰(水)蓄冷技术均是利用夜间低谷负荷电力制冰(冷水)储存在蓄冰(冷)装置中，白天将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量。冰(水) 蓄冷技术具有广阔的发展空间和应用前景，其社会效益体现在可以平衡电网负荷，减少电厂投资，净化环境，符合国家产业政策发展方向。
[0008]冰(水)蓄冷系统主要缺点如：初投资较高，需增加蓄冷设备费用及其占用的空间，运行效率较低，蓄冷槽体一般每天有1—5％的能量损失，蓄冷空调系统多用于都市人口稠密的地区，存在安全隐患，需要定期维护，使用寿命约15 年。

技术实现思路

[0009]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是，怎样提供一种结构设计简单合理，蓄能成本更低，能够更好实现蓄能并对所蓄能量加以利用以更好的达到节约供能成本的岩层蓄能地源热泵空调系统及其运行方法。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了一种岩层蓄能地源热泵空调系统，其特征在于，包括多工况热泵机组、岩层蓄能系统和用户端空调系统；多工况热泵机组上具有空调换热输入口和空调换热输出口并各自对应的与用户端空调系统具有的输出口和输入口相连；岩层蓄能系统包括设置在地下岩土体上的一个或一个以上的钻孔，在钻孔内设置有地下换热器，多工况热泵机组上还具有岩层侧输入口和岩层侧输出口并各自对应的与地下换热器具有的输出口和输入口相连，并且在钻孔内设有液体状的蓄能介质。
[0011]作为优化，所述地下换热器包括呈U形结构设计的换热管，且所述换热管为两个且两个换热管U形所在平面呈垂直布置；换热管两端各自形成输出口和输入口并各自对应的与多工况热泵机组上具有的岩层侧输入口和岩层侧输出口相连。
[0012]作为优化，所述钻孔为沿平面方向呈均匀分布的多个；所述岩层蓄能系统还包括集水器和分水器；集水器输入端与地下换热器输出口相连，集水器输出端与多工况热泵机组上的岩层侧输入口相连；分水器输出端与地下换热器输入口相连，分水器输入端与多工况热泵机组上的岩层侧输出口相连。
[0013]作为优化，所述用户端空调系统包括板式换热器，板式换热器上具有换热输入口和换热输出口；换热输入口和换热输出口各自对应的与多工况热泵机组上具有的空调换热输出口和空调换热输入口相连；板式换热器上还具有用户端输入口和用户端输出口，用户端输出口和用户端输入口各自对应的与用户端建筑上设有的空调供水输入口和空调回水输出口相连。
[0014]作为优化，在岩层侧输入口、岩层侧输出口、空调换热输入口和空调换热输出口上各自连接设置有第一管、第二管、第三管和第四管；在第一管上设置有阀门，在第三管上设置有阀门；且第一管远端与集水器输出端相连；第二管远端与分水器输入端相连；分水器输入端与空调换热输出口之间连接有第一中间管，在第一中间管上设有阀门；第二管和第三管之间通过第二中间管相连，在第二中间管上设有阀门；换热输入口、换热输出口、用户端输入口和用户端输出口上各自连接设置有第五管、第六管、第七管和第八管；在第五管上设置有阀门，在第七管上设置有阀门，第六管和第七管之间通过第三中间管相连，在第三中间管上设置有阀门，第五管和第八管之间通过第四中间管相连，在第四中间管上设置有阀门；第四管和第五管之间通过第一衔接管相连，在第一衔接管上设置有阀门；第三管和第六管之间通过第二衔接管相连，并且第一衔接管和第二衔接管之间通过第三衔接管相连，在第三衔接管上呈间隔的设置有阀门和阀门；并且在第三衔接管上的所述阀门和阀门之间的位置连接设置有第四衔接管，第四衔接管远端与第一管远端相连；并且第七管远端和第八管远端各自与用户端建筑上设有的空调供水输入口和空调回水输出口相连。
[0015]作为优化，用户端建筑上设有的空调供水输入口和空调回水输出口上各自连接设置有第九管和第十管，第七管远端和第八管远端各自对应的与第九管和第十管相连。
[0016]进一步的，在第十管上设置有冷冻水泵；在第一管上设置有循环水泵。
[0017]作为优化，钻孔深度50
‑
200米，钻孔间距2
‑
4米；
[0018]本技术方案中还公开了一种岩层蓄能地源热泵空调系统运行方法，包括上述结构的岩层蓄能地源热泵空调系统，夏季制冷时，以天为周期，白天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩层蓄能地源热泵空调系统，其特征在于，包括多工况热泵机组、岩层蓄能系统和用户端空调系统；多工况热泵机组上具有空调换热输入口和空调换热输出口并各自对应的与用户端空调系统具有的输出口和输入口相连；岩层蓄能系统包括设置在地下岩土体上的一个或一个以上的钻孔，在钻孔内设置有地下换热器，多工况热泵机组上还具有岩层侧输入口和岩层侧输出口并各自对应的与地下换热器具有的输出口和输入口相连，并且在钻孔内设有液体状的蓄能介质。2.如权利要求1所述的一种岩层蓄能地源热泵空调系统，其特征在于，所述地下换热器包括呈U形结构设计的换热管，且所述换热管为两个且两个换热管U形所在平面呈垂直布置；换热管两端各自形成输出口和输入口并各自对应的与多工况热泵机组上具有的岩层侧输入口和岩层侧输出口相连。3.如权利要求1所述的一种岩层蓄能地源热泵空调系统，其特征在于，所述钻孔为沿平面方向呈均匀分布的多个；所述岩层蓄能系统还包括集水器和分水器；集水器输入端与地下换热器输出口相连，集水器输出端与多工况热泵机组上的岩层侧输入口相连；分水器输出端与地下换热器输入口相连，分水器输入端与多工况热泵机组上的岩层侧输出口相连。4.如权利要求3所述的一种岩层蓄能地源热泵空调系统，其特征在于，所述用户端空调系统包括板式换热器，板式换热器上具有换热输入口和换热输出口；换热输入口和换热输出口各自对应的与多工况热泵机组上具有的空调换热输出口和空调换热输入口相连；板式换热器上还具有用户端输入口和用户端输出口，用户端输出口和用户端输入口各自对应的与用户端建筑上设有的空调供水输入口和空调回水输出口相连。5.如权利要求4所述的一种岩层蓄能地源热泵空调系统，其特征在于，在岩层侧输入口、岩层侧输出口、空调换热输入口和空调换热输出口上各自连接设置有第一管、第二管、第三管和第四管；在第一管上设置有阀门，在第三管上设置有阀门；且第一管远端与集水器输出端相连；第二管远端与分水器输入端相连；分水器输入端与空调换热输出口之间连接有第一中间管，在第一中间管上设有阀门；第二管和第三管之间通过第二中间管相连，在第二中间管上设有阀门；换热输入口、换热输出口、用户端输入口和用户端输出口上各自连接设置有第五管、第六管、第七管和第八管；在第五管上设置有阀门，在第七管上设置有阀门，第六管和第七管之间通过第三中间管相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭清元，曹聪，刘贤燕，
申请(专利权)人：重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队，
类型：发明
国别省市：