[发明专利]基于井下换热器和直膨式二氧化碳热泵的地源热泵系统

说明书

本发明公开一种基于井下换热器和直膨式二氧化碳热泵的地源热泵系统，本发明一种基于井下换热器和直膨式二氧化碳热泵的地源热泵系统，包括井下换热器，所述井下换热器包括水井和换热管，所述水井内部充满水且不与地下水发生交换，所述换热管与热泵机组相连且在冬季供热时和夏季供冷时分别为其蒸发器和冷凝器，所述热泵机组为直膨式机组。本发明通过井下换热器提高了与地下土壤交换热量的效率，避免使用地下水，采用换热效率高、不破坏臭氧层及地下环境的二氧化碳作为热泵机组循环工质，充分发挥地源热泵系统整体节能性和环保性。

技术领域

本发明属于地源热泵技术领域,具体涉及一种基于井下换热器和直膨式二氧化碳热泵的地源热泵系统。

背景技术

传统的地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统和地下水源热泵系统。其中，地埋管地源热泵系统采用高密度聚乙烯管作为地下换热管，换热管单位换热量较低，一般只在50W/m左右，系统所需地下换热管数量较多，占地面积较大，不适宜在城市中应用。

而地下水源热泵系统通过抽取地下水进行供冷制热，回灌效果较差，难以达到地下水100％回灌，长期使用易诱发地面沉降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,利用换热效率较高、不抽取地下水的井下换热器作为地下换热媒介，利用不会破坏臭氧层及地下环境且换热效率高的二氧化碳作为热泵机组工质，实现基于井下换热器和直膨式二氧化碳热泵的地源热泵系统。

本发明一种基于井下换热器和直膨式二氧化碳热泵的地源热泵系统，包括井下换热器，所述井下换热器包括水井和换热管，所述水井内部充满水且不与地下水发生交换，所述换热管与热泵机组相连且在冬季供热时和夏季供冷时分别为其蒸发器和冷凝器，所述热泵机组为直膨式机组。

所述换热管采用铜或不锈钢或其他导热系数高的材料制成。

所述换热管地下部分全部浸入水井的水中。

所述热泵机组采用二氧化碳作为循环工质。

所述热泵机组可以冬季供暖并夏季供冷，也可以只在冬季供暖或只在夏季供冷。

本发明的有益效果：

1、本发明采用井下换热器作为地下换热媒介，由于换热管内是相变换热，换热效率高，且换热管时和水井内的井水进行换热，由于对流换热效应，换热效率得到进一步提高，可以实现只布置少数井下换热器即可实现大面积供暖制冷。2、本发明采用二氧化碳作为热泵机组循环工质，二氧化碳天然存在于自然界中，是一种对环境友好性的物质，具有较好的化学稳定性，不仅可以与各种润滑油相融合，而且适应大多的机械部件材料，并且在高温下不会分解产生有害气体；二氧化碳具有较高的蒸发潜热值，使其单位容积制冷量也很高；二氧化碳跨临界循环的压比较小，使其压缩机的运行效率提高；二氧化碳的黏度很小，提高流速不会带来太大的压降。

3、本发明不使用地下水，避免了因回灌不完全带来的地下水流失、地面沉降等地质环境问题，且实现节约用水，珍惜水资源的国策目标。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记：1-水井，2-换热管，3-热泵机组，4-地源侧回水管，5-地源侧供水管，6-负荷侧回水管，7-负荷侧供水管，8-用能建筑。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。

基于井下换热器和直膨式二氧化碳热泵的地源热泵系统，包括水井1，所述水井1内部浸入换热管2，所述换热管2通过地源侧供水管4和地源侧回水管5与热泵机组3相连，所述热泵机组3与用能建筑8间通过负荷侧供水管6和负荷侧回水管7相连。