[发明专利]地热热泵系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及地热加热，并且具体涉及一种地热热泵系统、一种结合所述地热热泵系统的建筑结构和一种安装地热热泵系统的地环路的方法。

背景技术

地热热泵系统利用在地表面下面的泥土的温度和地表面上方的空气的温度之间的自然差异来产生用于热交换单元的操作的热驱动作用力，所述热交换单元继而被操作用于控制建筑结构等的内部气候(climate)。由于地热热泵系统部分地依赖于自然能源的事实，地热热泵系统通常被视为传统加热和制冷系统比如炉子和空调的一种在环境方面友好的替代或者补充。

传统的地热热泵系统包括与通常称作地环路的、埋于地下的管道环路流体连通的热交换单元。热交换流体比如水/乙二醇混合物循环通过地环路，在此期间在邻近地环路的泥土和热交换流体之间交换热量。当热交换流体在已经循环通过地环路之后返回热交换单元时，热交换单元利用在被进给到地环路的热交换流体和从地环路返回的热交换流体之间的温度差异以产生加热的空气或者制冷的空气。此加热的空气或者制冷的空气然后被泵送到建筑结构的内部中以控制它的内部气候。

能够与地热热泵系统一起使用各种地环路配置。对于“闭环”配置，其中地环路提供用于循环热交换流体的闭合回路，通常采用两种已知的配置，即水平闭环配置和竖直闭环配置。在水平闭环配置中，典型地在于邻近将由地热热泵系统服务的建筑结构的土地中挖掘的浅沟中水平地铺设地环路。在竖直闭环配置中，地环路典型地被置于在邻近将由地热热泵系统服务的建筑结构的土地中形成的、100英尺到400英尺深的井中。

已经考虑了各种地热热泵系统。例如授予DeMasters的美国专利No.5,533,356公开了一种用于地源热泵的地下导管系统。所述地下导管系统包括在建筑物一侧埋于泥土中的导管环路。至少一个翼部件安装于导管环路上以接触土地并且阻挡导管环路的向上运动。

授予Rawlings的美国专利No.5,339,890公开了一种包括由多个模块化热交换单元构造的地下管线设备的地源热泵系统。所述地下管线设备埋于建筑结构的一侧。

如将会理解的，由于需要费力地挖掘围绕建筑结构的庭院以安装地环路，一旦建筑结构已被构造，安装用于服务该建筑结构的地热热泵系统便会是高成本的。在不可获得足够的陆地或者庭院空间以容纳地环路的情形中，需要制造其它非传统的装置以安装地环路，这可能要求复杂的并且高成本的挖掘，从而增加了地热热泵系统的成本。结果，存在对于具有低安装成本并且与关联有限的庭院空间的建筑物结构相兼容的地热热泵系统的需求。

因此本发明的目的在于提供一种新颖的地热热泵系统、一种新颖的结合所述地热热泵系统的建筑结构和一种新颖的安装地热热泵系统的地环路的方法。

发明内容

据此，在一个方面，提供一种地热热泵系统，包括：至少一个热交换单元；和地环路，所述地环路与所述至少一个热交换单元流体连通，所述地环路具有：进给部分，所述至少一个热交换单元将热交换流体输送到所述进给部分中；和排放部分，已循环的热交换流体经由所述排放部分返回所述至少一个热交换单元，所述地环路包括由管道形成的至少一个流体回路，所述管道被布置用于限定在建筑结构的基础底板之下埋于泥土中的、多个横向间隔开的竖直线圈。

在一个实施例中，所述竖直线圈串联连接并且布置在至少一行中。所述竖直线圈还可以基本均匀地间隔开。

在另一实施例中，所述地环路包括多个流体回路，每一个流体回路包括串联连接的多个横向间隔开的竖直线圈。每一个流体回路的竖直线圈布置在至少一行中并且基本均匀地间隔开。

在又一个实施例中，所述地环路进一步包括围绕建筑结构的基础壁缠绕的螺旋管道。

根据另一方面，提供一种安装地热热泵系统的地环路的方法，包括：挖掘泥土以产生基础挖掘洞穴；在基础挖掘洞穴内挖掘多个横向间隔开的、基本竖直的孔洞；将管道线圈插入每一个孔洞中，所述线圈串联连接；在线圈之上进行回填；和在回填物之上铺设基础底板。

在一个实施例中，地环路的一个部分围绕基础壁缠绕。可以在构造基础壁之前或者在构造基础壁之后执行缠绕。

根据又一个方面，提供一种用于地热热泵系统的地环路，包括：进给部分，至少一个热交换单元将热交换流体输送到所述进给部分中；排放部分，所述排放部分使已循环的热交换流体返回所述至少一个热交换单元；和至少一个流体回路，所述至少一个流体回路由管道形成，所述管道被布置用于限定在建筑结构的基础底板之下埋于泥土中的、多个横向间隔开的竖直线圈。

附图说明

现在将参考附图更加充分地描述实施例，其中：

图1是由地热热泵系统服务的建筑结构的截面视图；