[实用新型]一种土壤源热泵的土壤热平衡装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，属于土壤源热泵技术领域。

背景技术

我国目前节能降耗的形势严峻，降低建筑物能耗是重要一环。土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的地埋管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。高效热泵机组的能效比一般能达到4.0kw/kw以上，与传统的冷水机组加锅炉的配置相比，全年能耗可节省40%左右，虽然初投资偏高，但可以节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低，不产生任何有害物质，对环境无污染，实现了环保的功效。

对于夏季排热量大于冬季取热量的地区应用土壤源热泵时，势必造成土壤温度的持续升高，导致土壤源热泵效率逐年降低，将影响土壤源热泵系统的长期运行效果，同时土壤热物性参数的变化会给生态环境带来不可预料的影响。例如我国北方地区夏季时间利用地源热泵汲取土壤深处冷量进行制冷，大量热量储存在土壤中，而冬季供暖是利用燃煤进行集中供暖，土壤中所储存的热量无法释放，随着运行年数的增加，土壤热平衡会被打破，埋管区域土壤温度上升，地源热泵夏季制冷运行效率越来越低。

综上所述，如何解决土壤热不平衡性的问题，以确保地源热泵系统具有更好的经济性和可靠性，是本领域技术人员所共同关注的课题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，可以释放土壤源热泵长期运行积蓄在土壤中的热量，缓解地埋管区域土壤热不平衡问题。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，包括竖直埋设于土壤中的多根土壤源热泵地埋管，各土壤源热泵地埋管呈阵列式均匀间隔分布，土壤源热泵地埋管的埋设区域竖直埋设有多根重力式热管，各重力式热管的轴线均平行于各土壤源热泵地埋管的轴线，且每根重力式热管与相邻土壤源热泵地埋管之间的距离相等，各重力式热管的底部与所述土壤源热泵地埋管的底部相平，各重力式热管自下而上依次包括蒸发段、绝热段和冷凝段，各所述冷凝段分别包括高于地表置于空气中的空气侧冷凝段和位于浅层土壤中的土壤侧冷凝段。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：①重力式热管为密闭的真空管，内装有制冷剂，在绝对压力极低的状态下，制冷剂在较低温度下即汽化。本实用新型重力式热管的蒸发段埋设于深层土壤中，当深层土壤的温度高于地表温度时，重力式热管内腔的制冷剂升温汽化，向上方的冷凝段流动，在冷凝段放热后，制冷剂再次相变凝结成液态，靠重力回流至蒸发段再次受热，如此周而复始循环，将深层土壤中的热量不断释放到地表和空气中。②在地源热泵地埋管区域，秋冬季地表和空气温度降低时，重力式热管的蒸发段温度高于地表冷凝段温度，热管开始工作，重力式热管通过自身内部制冷剂的相变吸收的汽化潜热将夏季排放到土壤中的热量释放到地表和空气中，降低了深层土壤温度。当秋冬季结束，春夏季地表和空气温度上升，热管蒸发段温度低于冷凝段温度，热管停止工作。③高于地表的空气侧冷凝段可以利用秋冬季空气的低温释放深层土壤中热量，同时也起到了蓄冷的作用；土壤侧冷凝段既可以利用秋冬季浅层土壤的低温释放深层土壤中热量，也可以有效缓解地埋管区域土壤冻胀现象，避免冬季浅层土壤中地埋管和热管本身被冻裂。④重力式热管全年运行都无需外加动力和控制，因此无需运行费用，同时能够避免对环境产生不良影响。⑤热管的冬季蓄冷可以增加地埋管换热效率，在土壤源热泵系统设计时可以减少地埋管的埋设数量，减少系统初投资。

作为本实用新型的改进，所述空气侧冷凝段的外壁分别设有散热翅片。散热翅片可以增大空气侧冷凝段的散热面积，提高冷凝效果。

作为本实用新型的改进，所述土壤侧冷凝段的外壁分别设有散热翅片。散热翅片可以增大土壤侧冷凝段的散热面积，提高冷凝效果。

作为本实用新型的改进，所述散热翅片分别以重力式热管的轴线为中心呈放射状对称向外伸出且分别沿重力式热管的轴向延伸。

作为本实用新型的优选方案，所述散热翅片分别在重力式热管的外壁对称设有三叶。

作为本实用新型的进一步改进，所述散热翅片为空心结构，各散热翅片的内腔分别与重力式热管的内腔相通。散热翅片采用空心结构可以进一步增大散热面积，制冷剂可以进入散热翅片的内腔进行放热冷凝，进一步提高了冷凝效果。