土壤及地下水聯源地源熱泵系統技術方案

土壤及地下水聯源地源熱泵系統，其特征在于：地源側同時包含地下水水井(1)和地埋管鉆孔(6)；地下水水井(1)出水井和回灌井的位置，分別分布在全部或部分地源熱泵地埋管鉆孔(6)群的兩側，或者地埋管鉆孔(6)群之中；對于抽出的地下水，一種利用方式是通過能量利用裝置(4)取能、蓄能利用以后再回灌入地下；地下水水井(1)的一種形式為水井的構造內(內側或外壁，至少取二者之一)設置地源熱泵地源換熱器(8)；地下水源環路與地埋管換熱器環路共同構成土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源側部分，而其中的設備取舍、選型和連接方式根據具體工程需要確定。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術為土壤及地下水聯源地源熱泵系統，屬于能源、地熱和空調

技術介紹
土壤源熱泵及地下水源熱泵作為地源熱泵的主要形式，一直以來都是作為兩種完全獨立的系統形式來應用，而沒有開發利用兩者的關聯性，而事實上，兩者不但可以結合使用，而且相互密切關聯，能夠相互促進相互利用。既能大大強化土壤源熱泵的地埋管換熱效率，又能降低地下水源熱泵對地下水量的依賴以及克服回灌困難等弊端，可以根據地下水實際的回灌量來選擇地下水源使用程度。可以把地源熱泵適用的建筑變得更普遍，地源熱泵適用性更強，應用更廣泛。既是地下兩種資源的充分利用，又是兩種資源關聯性開發。對于單純的土壤源熱泵，其應用受限止的原因：地埋管換熱能力低、埋管占地面積大、初投資高、適用于室外場地大的建筑、能效比沒有地下水源熱泵高。而假如聯合地下水共同使用，不但能利用地下水，而且利用地下水流動大大提高地埋管的取熱能力。雙重利好，既降低了對地面面積的要求，又使得一定量的地埋管換熱器提供更大冷熱源，同時也降低了初投資。對于單純的地下水源熱泵，僅僅適用于地質條件相當好的建筑所在地，同樣限制了地源熱泵的應用，一旦地質條件達不到要求，就完全放棄了對地下水的利用，這是對資源利用、節能潛力的放棄。而事實上地下水是普遍存在的，絕大部分建筑即使不能大量利用地下水，也可以少量利用地下水，來使用地源熱泵。地下水滲流是影響地源熱泵換熱效率的一個動態因素，而且也能改善地下能量集聚和冬夏負荷不平衡。地下水滲流，在地源熱泵所利用的地球表層巖土中都或多或少地存在。地下水滲流對地源熱泵換熱器的換熱能力影響是很大的，根據我國最近出版的地源熱泵專著《地源熱泵的設計與應用》(呂悅、馬最良等編)的研究結果：當地下水流速為30米/年時，即10-6m/s時，豎埋管換熱器的換熱能力比無滲流時增大約30％，可見地下水流速的增大對換熱能力的提高意義重大。地下水滲流對土壤換熱器的影響從長期來看，能夠帶走因冬夏負荷不平衡而在地下集聚的能量，使土壤源熱泵在使用地域上不受限制，而且充分利用。但地源熱泵發展至今，對地下水滲流的影響由不認識到認識，但只是被動地接受，并沒有積極地利用。本新技術即是積極利用地下水、和加速地下水滲流來強化地熱利用量、利用效率，而且利用抽取的地下水取能和蓄能，使地下水源與土壤源相互利用相互補充，充分利用各自的優點，克服各自的不利方面。是新一代的高效的地源熱泵形式。
技術實現思路
土壤及地下水聯源地源熱泵系統：內容一、土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源側同時包含地下水水井1和地埋管鉆孔6；地下水水井1分為出水井和回灌井；在土壤熱源泵的地埋管鉆孔6群附近(5-1000米)或中間，設地下水水井1，地下水從地下水水井1中抽出后，在土壤熱源泵的地埋管鉆孔6群的另一側或外圍回灌，保證全面加速地埋管所利用的巖土中的地下水滲流；并且保證地下水水井1和地埋管鉆孔6群距離適當遠(大于5米)，使地下水能流經地埋管5群土壤之外較遠的土壤，利用更多巖土中的熱量。內容二、必要時采用能量利用裝置4提取抽灌的地下水中能量，這種方式有利于大量減少土壤源熱泵中熱源井孔的設計數量，是一種土壤源熱泵與地下水源熱泵的混合系統。內容三、地下水水井1的做法可以是在部分(比如回灌水井)或者全部水井的構造內(內側或外壁，至少取二者之一)設置地源熱泵地源換熱器8，地源換熱器8可以是地源熱泵中常用的U型管換熱器、螺旋管換熱器以及其它類型的換熱器；內容四、地下水水井1通過水泵2、管路及閥門與地下水處理裝置3、地下水的能量利用裝置4等連接，組成地下水源環路；地埋管鉆孔6、埋管換熱器、地源熱泵裝置7以及地下水水井1中的閉環地源換熱器8等通過管路、閥門及水泵連接，組成地埋管換熱器環路，地下水源環路與地埋管換熱器環路共同構成土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源采集部分，而其中的設備取舍、選型和連接方式根據具體工程需要確定。實現形式1、在地埋管5的土壤源熱泵的換熱地埋管鉆孔6群兩側或中間，設加速地下水流動的地下水水井1，地下水水井1設在地埋管鉆孔6群附近適當遠距離：5-1000米，使循環的地下水盡可能流經較多的巖石，換取更多的巖土中的熱量；但同時又保證地埋管巖土中的地下水有理想的經濟流速。抽水井的井徑、井深及所利用的地水水層，根據工程實際的抽水量、地層中的地下水設計滲流速度等設計。地下水回灌入地層中，加快換熱巖土中的地下水滲流速度，提高土壤源埋管換熱器換熱效率和巖土利用率。2、將抽出的地下水通過能量利用裝置4以后再回灌入地下，對地下水進行取能(地源熱泵裝置)、或者蓄能(太陽能系統等地上熱能采集裝置或地上冷量采集裝置)利用，成為地下水源與土壤源復合的地源熱泵系統。3、地下水通過能量利用裝置4(太陽能系統作為能量利用裝置)蓄能以后再回灌入地下時，太陽能系統通過地下水向地下蓄熱，運行時間可以為非采暖
非空調季節，即過度季節蓄能，對于年排入地下熱量小于取出熱量的建筑物，可以作為一種地下熱量平衡措施。4、地下水的能量利用裝置4與地埋管地源熱泵裝置7，可以是處在同一套地源熱泵系統之中的組成部分，也可以是相互獨立的地源熱泵系統。5、地下水水井1通過水泵2、管路及閥門與地下水處理裝置3、地下水的能量利用裝置4等連接，組成地下水源環路；地埋管鉆孔6、地埋管5換熱器、地源熱泵裝置7以及地下水水井1中的閉環地源換熱器8等通過管路、閥門及水泵連接，組成地埋管換熱器環路，地下水源環路與地埋管換熱器環路共同構成土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源采集部分，而其中的設備取舍、選型和連接方式根據具體工程需要確定。6、地下水水井1的出水井和回灌井的井徑、深淺及構造可以為一種類型，也可以為大小井結合，或者深淺井結合，或者內置地源換熱器與不內置地源換熱器結合，出水井及回灌井都可以是小型井群，地下水水井1可以小型化到與土壤源地埋管鉆孔的直徑相近，既有水井的功能也有埋管換熱器的功能。7、地下水水井1分為出水井和回灌井，但2種井的功能可以定期互換，當需要定期互換功能時，兩種水井內均設置水泵和功能切換用的管道、閥門。附圖說明附圖1土壤及地下水聯源地源熱泵系統原理圖示一。附圖2土壤及地下水聯源地源熱泵系統原理圖示二。附圖3土壤及地下水聯源地源熱泵系統原理圖示三。附圖4土壤及地下水聯源地源熱泵系統原理圖示四。附圖標記：1-地下水水井；2-水泵；3-地下水處理裝置；4-能量利用裝置；5-地埋管；6-地埋管鉆孔；7-地源熱泵裝置；8-地源換熱器。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
土壤及地下水聯源地源熱泵系統，包括：地下水水井(1)、水泵(2)、地埋管(5)、地埋管鉆孔(6)、地源熱泵裝置(7)、地下水處理裝置(3)、地下水的能量利用裝置(4)，以及管路、閥門等，其特征在于：土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源側同時包含地下水水井(1)和地埋管鉆孔(6)；地下水水井(1)分為出水井和回灌井，出水井和回灌井的位置，分別分布在全部或部分地源熱泵地埋管鉆孔(6)群的兩側，或者地下水水井(1)中的一部分或全部位于地源熱泵地埋管鉆孔(6)群之中，利用地下水水井(1)對地下水的抽灌，來加速地源熱泵地埋管鉆孔(6)區域的巖土中所含地下水的滲流；對于抽出的地下水，一種利用方式是直接通過回灌水井回灌入地下，另一種利用方式是通過能量利用裝置(4)以后再由回灌水井回灌入地下，并且由能量利用裝置(4)對地下水進行取能、蓄能利用，成為地下水源與土壤源復合的地源熱泵系統；另外，地下水水井(1)的一種形式為普通水井，另一種形式為在部分(比如回灌水井)或者全部水井的構造內(內側或外壁，至少取二者之一)設置地源熱泵地源換熱器(8)，地源換熱器(8)可以是地源熱泵中常用的U型管換熱器、螺旋管換熱器以及其它類型的換熱器；最后，地下水水井(1)通過水泵(2)、管路及閥門與地下水處理裝置(3)、地下水的能量利用裝置(4)等連接，組成地下水源環路；地埋管鉆孔(6)中的地埋管(5)換熱器、地源熱泵裝置(7)以及地下水水井(1)中的閉環地源換熱器(8)等通過管路、閥門及水泵連接，組成地埋管換熱器環路；地下水源環路與地埋管換熱器環路共同構成土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源側部分，而其中的設備取舍、選型和連接方式根據具體工程需要確定。...

【技術特征摘要】
1.土壤及地下水聯源地源熱泵系統，包括：地下水水井(1)、水泵(2)、地埋管(5)、地埋管鉆孔(6)、地源熱泵裝置(7)、地下水處理裝置(3)、地下水的能量利用裝置(4)，以及管路、閥門等，其特征在于：土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源側同時包含地下水水井(1)和地埋管鉆孔(6)；地下水水井(1)分為出水井和回灌井，出水井和回灌井的位置，分別分布在全部或部分地源熱泵地埋管鉆孔(6)群的兩側，或者地下水水井(1)中的一部分或全部位于地源熱泵地埋管鉆孔(6)群之中，利用地下水水井(1)對地下水的抽灌，來加速地源熱泵地埋管鉆孔(6)區域的巖土中所含地下水的滲流；對于抽出的地下水，一種利用方式是直接通過回灌水井回灌入地下，另一種利用方式是通過能量利用裝置(4)以后再由回灌水井回灌入地下，并且由能量利用裝置(4)對地下水進行取能、蓄能利用，成為地下水源與土壤源復合的地源熱泵系統；另外，地下水水井(1)的一種形式為普通水井，另一種形式為在部分(比如回灌水井)或者全部水井的構造內(內側或外壁，至少取二者之一)設置地源熱泵地源換熱器(8)，地源換熱器(8)可以是地源熱泵中常用的U型管換熱器、螺旋管換熱器以及其它類型的換熱器；最后，地下水水井(1)通過水泵(2)、管路及閥門與地下水處理裝置(3)、地下水的能量利用裝置(4)等連接，組成地下水源環路；地埋管鉆孔(6)中的地埋管(5)換熱器、地源熱泵裝置(7)以及地下水水井(1)中的閉環地源換熱器(8)等通過管路、閥門及水泵連接，組成地埋管換熱器環路；地下水源環路與地埋管換熱器環路共同構成土壤及地下水聯源地源熱泵系統的地源側部分，而其中的設備取舍、選型和連接方式根據具體工程需要確定。2.根據權利要求1所述的土壤及地下水聯源地源熱泵系統，其特征還在于：地源熱泵裝置(7)指包括地源熱泵機組、水泵...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王慶鵬，
申請(專利權)人：王慶鵬，
類型：發明
國別省市：北京;11