[实用新型]能源塔－土壤蓄热耦合地埋管地源热泵系统

说明书

本实用新型属于建筑采暖制冷及节能减排设施，特别是指一种能源塔－土壤蓄热耦合地埋管地源热泵系统。包括热泵主机、与其经第二循环泵、管路、阀门及集分水器相连的地埋管换热装置，热泵主机经第三循环泵及管路与用户终端相连，地埋管换热装置经热泵主机与用户终端实现热交换；能源塔包括设于能源塔外壳中部的填料，设于填料上方的布水器，布水器上、下方分别设有由电机驱动的风扇及集水盘；集水盘的输出端经水过滤器、第一循环泵与板式换热器连接，板式换热器的两路输出分别接能源塔中的布水器、地埋管换热装置。本实用新型有效解决了现有技术中土壤热平衡受到破坏的问题，具有造价低、结构紧凑、换热效率高等优点。

技术领域

本实用新型属于建筑采暖制冷及节能减排设施，特别是指一种能源塔－土壤蓄热耦合地埋管地源热泵系统。

背景技术

传统的地源热泵系统均将地下土壤当作一个储存热量的容器，在气温较高的季节(夏季)将建筑内部的热量储存到地下，使建筑内部温度降低。在气温较低的季节(冬季)将储存到地下的热量提取出来为建筑供暖。这只是一种理想状况，在实际应用过程中发现，夏季的冷负荷和冬季的热负荷很难达到平衡。特别是在严寒地区，夏季的冷负荷远小于冬季的热负荷，如果单独使用土壤源热泵进行冬季供暖，多年运行将导致热泵从地下土壤的取热量大于系统夏季运行向土壤排热量，土壤的热平衡将受到破坏，土壤温度会逐渐降低，热泵性能系数也会逐渐变低。

为克服土壤热平衡受到破坏的问题，目前很多研究都针对这一问题提出了太阳能—地源热泵相结合的方式，将太阳能作为土壤源热泵辅助热源，用太阳能的热量来弥补冷热不平衡需要的热量，对土壤进行季节性蓄热，有效提高了地埋管周围土壤的温度，进而提高了供暖期地源热泵的供暖性能系数，使系统运行更加可靠。

但在实际中太阳能的利用要受到多种因素制约，如气象条件、地理位置、集热器价格及集热器安装条件等，对于太阳能资源较少或没有集热器安装空间的建筑，则不能应用该系统。传统的太阳能耦合地埋管地源热泵系统是利用太阳能集热系统在夏季为地下土壤蓄热，由于太阳能能量密度较低，因此需要安装很大面积的太阳能集热器，系统成本造价很高。在阴雨天以及晚上没有太阳能量，太阳能集热系统只能在白天晴天条件下蓄热工作。

近年来，哈尔滨工业大学的张姝等人选取一种可以替代太阳能的辅助热源即夏季高温空气，提出了空气热源土壤蓄热热泵供暖系统，利用室外空气换热器在夏季将自然空气中的热量储存到土壤中，冬季再由热泵从土壤取热供入室内。与太阳能蓄热相比，空气源蓄热设备简单，投资和维护费用较低。在没有集中供热管网，并且不具备足够的屋顶或其它空间安装太阳能集热器时，采用空气源蓄热方法也能实现自然能量的跨季节利用，为严寒地区应用土壤源热泵供热技术提供了新途径。

但是室外空气换热器仅仅是依靠室外的风机盘管与空气进行简单换热，空气温度较高便可蓄热，但蓄热效果比太阳能蓄热低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能源塔－土壤蓄热耦合地埋管地源热泵系统，可以有效解决地源热泵冬夏季冷热负荷相差较大，长期使用会造成土壤温度下降，降低地源热泵的供热效率的问题。

本实用新型的整体技术构思是：

能源塔－土壤蓄热耦合地埋管地源热泵系统，包括热泵主机、与热泵主机通过第二循环泵、管路、阀门以及集分水器相连的地埋管换热装置，热泵主机通过第三循环泵及管路与用户终端相连，地埋管换热装置通过热泵主机与用户终端实现热交换；还包括一能源塔，该能源塔包括设置于能源塔外壳中部的填料，设于填料上方的布水器，布水器上方设有由电机1驱动的风扇，布水器下方设有集水盘；集水盘的输出端经水过滤器、第一循环泵与板式换热器连接，板式换热器共有两路输出，其第一路输出接能源塔中的布水器，第二路输出经集分水器接地埋管换热装置。

本实用新型的具体技术构思还有：