[实用新型]利用谷电辅助供热/供冷的地埋管地源热泵系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用谷电辅助供热/供冷的地埋管地源热泵系统(以下简称地源热泵)，主要用于热负荷占优的单供暖(兼顾供冷)系统的研究及其设计方法，属于建筑环境与能源应用工程技术领域。

背景技术

近年来由于对建筑节能、CO₂减排及改善大气雾霾等环境问题的关注，利用可再生的浅层地热能的地源热泵技术在建筑空调领域得到了迅速发展。其中的地埋管地源热泵技术利用大地热容量巨大及地下土壤温度相对稳定的特性，通过闭环式地埋管换热器夏季向土壤释放热量、冬季从土壤吸收热量，通过热泵实现对建筑物供冷供热。

我国的地源热泵项目普遍趋于大型化，现在已经出现了利用地源热泵技术解决大型社区集中供热的迫切需求，但也面临埋管用地不足和地下冷热不平衡等突出问题。单一的地源热泵系统应用于以供热为主要需求的北方住宅项目时，由于冬季供暖从土壤中吸收的热量常常大于夏季供冷向土壤释放的热量，系统长期从土壤中的取热量大于放热量，会引起土壤温度逐年下降，导致系统冬季运行性能下降甚至无法正常供热。上述问题常常导致地源热泵在北方集中供热的大型住宅项目中效率不佳甚至失效。

目前针对由全年释冷/释热量不平衡引起的地源热泵系统性能退化或失效问题，已进行了一些研究，开发了多种地源热泵复合系统。例如，以冷却塔为辅助冷源的地源热泵复合系统已成功地应用于夏季冷负荷占优的项目。然而对于冬季热负荷占优或单供暖的工程项目，虽然已经有了以太阳能、工业余热、燃气锅炉为辅助热源的地源热泵复合系统，但是受多种技术经济条件的制约，这些复合系统未能大规模推广应用。要为我国北方的城镇化提供新的供热途径，并灵活有效地解决应用地源热泵技术时地下岩土体全年冷热量不平衡问题，必须寻求更符合现有资源条件和能源政策、稳定且费用更低的辅助制热方式。

实用新型内容

为了解决现有地源热泵技术在供暖为主的北方地区应用的局限性，本实用新型将浅层地热能这种可再生能源和利用谷电的电力需求侧管理理念和技术相结合，提出了以地埋管地源热泵为主要冷热源，以谷电时段使用的电锅炉为辅助热源，采用地板辐射等末端形式的单供暖+免费供冷系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种利用谷电辅助供热/供冷的地埋管地源热泵系统，包括地埋管换热器、地源热泵机组和电加热装置，所述的地埋管换热器与换热器III的一次侧形成循环回路I,换热器III的二次侧与用户端形成循环回路II；所述的地埋管换热器通过地源热泵机组直接与用户端形成循环回路III；所述的地埋管换热器通过地源热泵机组与换热器I的一次侧形成循环回路IV,换热器I的二次侧与用户端形成循环回路V；所述的电加热装置与换热器II的一次侧形成循环回路VI,换热器II的二次侧与用户端形成循环回路VII；所述的循环回路I、II、III、IV、V、VI、VII上均设有控制其开断的阀门。

用户端采用地板辐射的形式供冷、供热。

所述的地埋管换热器串联第十一阀门、循环水泵后，经过换热器III的一次侧与地埋管换热器、循环水泵、第十二阀门形成循环回路I，且换热器III的二次侧与用户侧的地板管道、循环水泵、第十三阀门、第十四阀门形成循环回路II。

所述的地埋管换热器串联第九阀门、循环水泵后，与地源热泵机组的入口连通；地源热泵机组的出口通过管道串接第一阀门后与用户侧入口连通，且用户侧出口串接第二阀门后，回到地源热泵机组，形成了循环回路III；且地源热泵机组的出口还通过管路串联第三阀门，经过换热器I的一次侧后，串接第四阀门返回到地埋管换热器，形成循环回路IV；换热器I的二次侧与用户侧的第五阀门、循环水泵、地板管道、第六阀门串联后形成循环回路V。

所述的电加热装置的输出端与换热器II的一次侧形成循环回路VI，换热器II的二次侧位于用户侧，且通过管路串联第七阀门、第八阀门后与用户侧的地板管道形成循环回路VII。

所述的换热器I、换热器II、换热器III位于用户侧的二次侧，其回到二次侧的连接管路与高位水箱(或定压补水装置)III连通，用于系统定压补水。

所述的循环回路I、II、III、IV、V、VI、VII均设有温度传感器和流量传感器，在系统中安装热电阻温度传感器和涡轮流量传感器，根据实测运行数据，进行系统优化及运行策略调整，实现动态控制，有助于地下岩土体长期动态冷热平衡。

所述的谷电辅热地源热泵供热供冷系统的控制方法，如下：