[实用新型]地热换热式储能液库

说明书

技术领域

本实用新型属环保节能技术与可再生能源利用领域，尤其是涉及一种循环地热换热式地下储能液库技术。

发明背景

地表水源和土壤是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。地源热泵系统是一种利用地下浅层可再生能源，包括地下水、土壤、或地表水等的高效循环换热系统，通过向热泵输入少量的高品位能源，获取大量低温位能量向高温位能量的转移输出。

现有热泵技术中采用的主要形式是空气源热泵、水源热泵或地源热泵，其中，地表水源如江河水源或深井水源是水源热泵的主要换热来源，应用江河水源时，因在需要采暖的冬季从江河水源的下部大量吸取热量或在需要制冷的夏季从江河水源的下部大量排放出热量，会对水体生态系统造成冷热污染和不良影响。应用深井水源时，深井回灌水源热泵由于向地下回灌比取水要困难，此外，还有地下水源，应用地下水源时受当地水文地质条件的限制较大，地下水文地质条件的变化对系统性能的影响很大，系统难以大规模复制生产。水源热泵技术在利用地下水以及地表水源中，因存在地下水回灌的成本问题和地表水受环境温度影响较大以及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。

土壤埋管式土壤源热泵系统是地源热泵系统的一种方式，通过埋设土壤换热器来实现载热介质与岩土的换热，不存在冷热污染等不良影响。埋地换热管式循环地热换热式地下储能液库可用作土壤埋管式热泵系统的一个前端耦合部分，通常分为：水平埋管、垂直埋管及螺旋盘管，其中，最有效的土壤埋管设置方法是利用开挖埋管或每相隔一定间距垂直埋设一个地下U形管的方式设置土壤埋管，这些技术在北美各国已经得到大量使用，被证实能够用来解决诸如建筑空调与热水的能源供应问题(参见：“地源热泵的节能机理”，太阳能学报vol.25，No.1)，其中，水平开挖埋管的方式如中国专利ZL200420015826.7所公布的“浅层土壤地温水源热泵”，由于需要进行大量的土方作业而成本剧增，已不常使用，螺旋管埋管也需要开挖埋管，换热效果不及U形管垂直埋管；非开挖埋管的方式仅靠U形管土壤埋管进行换热，对土壤换热器的材质及地质结构的要求比较高，因此效率不够高，系统一般适用于面积比较小的居住类单体建筑，在大型工程中应用相对困难，且垂直埋管的地下钻孔深度大、工程周期长、成本高，通常地下钻孔工程费用要占到整个工程的50％，特别是在城市中应用时，因建筑与公共设施密集分布使施工非常不便，且由于城市土地价格昂贵，进行上述工程作业建造土壤埋管除了受地面建筑间距的影响较大外还占用了大量地表面积，并且，U形管土壤加热器还受到近地表层土壤段大量接触传热的不利影响，许多场合下的应用都受到限制。

综上所述，由于现有技术还存在着上述种种缺陷与使用限制，为了更好地解决利用大地储热等可再生能源提供建筑空调与热水能源供应及生产所需的低位冷热能源的大规模推广应用问题，还需要从新的角度来考虑对现有技术的制约进行全面的突破。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种比现有土壤埋地换热管技术换热性能更稳定的，占地面积小、施工费用低、施工周期短，并适宜于在城市大中型地源热泵节能工程中施工与使用的，可采用非开挖方式建造与大规模推广应用的循环地热换热式地下储能液库。