[发明专利]一种阶梯式地埋管组合的土壤蓄放热系统及控制方法

说明书

本发明给出了一种阶梯式地埋管组合的土壤蓄放热系统及控制方法，包括运行调控管路、地埋管组、土壤环境温度监测组、控制器，运行调控管路用于调控换热介质在地埋管组内的流动运行状态，运行调控管路包括水泵、流量传感器，地埋管组设置在土壤中，换热介质在地埋管组内的流动过程，实现换热介质与地埋管周边土壤的热量交换；土壤环境温度监测组用于监测地埋管组周边土壤环境温度。本发明采用组合阶梯式地埋管进行不同层级的串联进行土壤蓄热与取热，可以适用于不同温度的热源水进行土壤蓄热，利用不同深度土壤的温差实现热量的梯度利用，提高了换热效率和取热效率。

技术领域

本发明涉及一种阶梯式地埋管组合的土壤蓄放热系统及控制方法。

背景技术

清洁供暖的发展带动了热泵技术、太阳能光热技术、工业余热回收等技术的推广。但在非供暖季存在太阳能热量过剩、热泵供冷和工业生产过程产生的废热无法充分利用等问题，基于此很多研究提出了基于太阳能跨季节土壤蓄热的方式，非供暖季把富余热量存储到土壤中，供暖季从土壤中取出热量。但在实际应用过程中，往往因为天气、用能负荷的变化、地质条件的不确定等问题，会造成热源水的温度存在较大的波动，不够稳定，土壤蓄热效率降低，不能充分提取不同温度热源水的热量，造成能源的浪费。

如何高效提取不同温度范围的热源水进行土壤蓄热，如何在蓄取热平衡的前提下充分提取不同温度热源水的热量并进行高效的蓄热，是土壤蓄取热系统面临的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阶梯式地埋管组合的土壤蓄放热系统及控制方法，本发明采用组合阶梯式地埋管进行不同层级的串联进行土壤蓄热与取热，可以适用于不同温度的热源水进行土壤蓄热，利用不同深度土壤的温差实现热量的梯度利用，提高了换热效率和取热效率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种阶梯式地埋管组合的土壤蓄放热系统，包括运行调控管路、地埋管组、土壤环境温度监测组、控制器，运行调控管路用于调控换热介质在地埋管组内的流动运行状态，所述运行调控管路包括水泵、流量传感器，所述地埋管组设置在土壤中，且地埋管组包括至少一个地埋管，换热介质在地埋管内的流动过程，实现换热介质与地埋管周边土壤的热量交换；所述土壤环境温度监测组用于监测所述地埋管组周边土壤环境温度，土壤环境温度监测组将监测到土壤温度数据传递给所述控制器，所述土壤环境监测组包括至少三组温度观测井，每一组所述温度观测井内均设置有若干不同深度的光纤温度传感器，所述控制器控制所述运行调控管路的运行过程。

优选地，其特征是，所述地埋管包括外管和内管，所述外管的底部呈封闭状态，所述内管设置在所述外管内部，且内管的底部设置有用于实现内管和外管贯通的流通口。

进一步地，所述地埋管组包括三个地埋管，三个地埋管的中心成等腰三角形状分布，且三个地埋管的埋设深度不相同，所述土壤环境温度监测组包括七组温度观测井，七组温度观测井在土壤中的挖设深度不同。

进一步地，所述运行调控管路包括输入总管、换向调控阀组、循环管路、输出总管，输入总管用于导流换热介质进入到换向调控阀组内，输出总管用于导流换热介质从换向调控阀组内流出，换向调控阀组通过改变换热介质在循环管路内的流动方向，实现系统运行取热或放热工作状态的切换，每一个所述地埋管均通过一启闭阀组与循环管路相连接，启闭阀组用于控制地埋管参与放热或取热过程的控制，在深度最大的地埋管和深度居中的地埋管相对应的两个启闭阀组之间的一段循环管路上设置一第三温度传感器，在深度居中的地埋管和深度最小的地埋管相对应的两个启闭阀组之间的一段循环管路上设置一第四温度传感器，在输入总管上设置一第一温度传感器。

本发明还提供了一种阶梯式地埋管组合的土壤蓄放热系统的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

S1、工作人员，使得系统运行控制程序进入待机状态；