[发明专利]一种可连续运行的地源热泵系统及控制方法

说明书

本发明公开一种可连续运行的地源热泵系统及控制方法，系统包括通过管路依次循环连接的热泵机组、蓄能装置和地埋管；热泵机组与地埋管管路的去路上依次设有第三三通阀、第一三通阀和第二集水器；地埋管与热泵机组管路的回路上依次设有第一集水器、第二三通阀和第四三通阀；第一三通阀通过水泵与蓄能装置连接；第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀分别与蓄能装置相连接。系统的运行分为两种模式，分别为蓄能模式和释能模式；本发明通过相变蓄能装置的间歇性蓄能和释能，实现了系统的持续运行，改善土壤恢复特性，抑制地埋管换热衰减，并可以依靠工况匹配保证其持续运行。

技术领域

本发明属于热泵技术领域，特别涉及一种可连续运行的地源热泵系统及控制方法。

背景技术

能源与环境问题已经成为21世纪人类面临的主要威胁。传统的燃煤供暖不仅耗能高、能源利用率低，而且造成的污染排放是引起雾霾污染天气其最主要的原因之一。然而人们对供暖的需求不断增加，选择清洁无污染的供暖方式来替代燃煤供暖刻不容缓。地源热泵系统(GSHP)利用浅层的地热能，是一种洁净无污染的技术，因此近年来它已经在发展中国家和发达国家被运用来替换或者补充传统的空调和供暖系统。

地源热泵系统同样面临地埋管换热器的传热衰减问题。在地源热泵系统中，地埋管换热器的性能对地热的利用率以及地源热泵的整体性能和能效比都有着至关重要的影响。先期研究表明，地源热泵地埋管的换热性能会随着运行时间的增加而逐渐衰减，这是由于土壤与地埋管内流体的温度差会逐渐降低，进而引起整个系统的性能的降低。在地源热泵系统长期运行时，土壤温度会随着管内流体的温度而改变，造成土壤热环境的恶化，最终造成地源热泵系统无法正常运行。因此，地温的恢复特性对地源热泵系统性能的影响显著。目前，缓解热泵运行热衰减，改善地温的恢复特性的技术方法主要是通过热泵的间歇性运行、借助外部冷热源等方法，但都使得地源热泵系统难以持续性的提供热量或冷量，或其受外部因素影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可连续运行的地源热泵系统及控制方法，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可连续运行的地源热泵系统，包括通过管路依次循环连接的热泵机组、蓄能装置和地埋管；

热泵机组与地埋管管路的去路上依次设有第三三通阀、第一三通阀和第二集水器；

地埋管与热泵机组管路的回路上依次设有第一集水器、第二三通阀和第四三通阀；

第一三通阀通过水泵与蓄能装置连接；第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀分别与蓄能装置相连接。

进一步的，热泵机组的出口连接第三三通阀的a口，第三三通阀的b口连接第一三通阀的a口，第一三通阀的b口连接第二集水器的集水管，第二集水器的分水管连接对应地埋管的一端，地埋管的另一端连接第一集水器的分水管，第一集水器的集水管连接第二三通阀的b口，第二三通阀的a口连接第四三通阀的b口，第四三通阀的a口连接热泵机组入口；

第四三通阀的c口连接蓄能装置的第一入口，蓄能装置的第一出口连接第三三通阀的c口；第一三通阀的c口连接水泵的入口，水泵的出口连接蓄能装置的第二入口，蓄能装置的第二出口连接第二三通阀的c口。

进一步的，第二集水器与第一三通阀间设有流量计；

第一集水器与第二三通阀之间的管路上设置有第一温度传感器；

第二三通阀与蓄能装置之间的管路上设有第二温度传感器。

进一步的，蓄能装置为相变蓄能装置；蓄能装置内的PCM相变材料冬季为棕榈酸异丙酯，夏季为癸酸。

进一步的，包括冬季蓄能模式、冬季释能模式、夏季蓄能模式和夏季释能模式；通过相变蓄能装置的间歇性蓄能和释能，改善土壤温度恢复性能，从而实现抑制地源热泵持续运行热衰减，并依靠工况匹配保证其持续运行；