專利名稱：含水層蓄熱控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含水層蓄熱控制系統(tǒng)，具體涉及一種采用低/高溫蓄熱體，將地下含水層的低/高溫蓄熱應(yīng)用于制冷及供暖的含水層蓄熱控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
業(yè)界正在開發(fā)著很多利用恒溫地?zé)徇M(jìn)行熱交換而取得制冷及供暖所需熱源的利用地?zé)岬男顭崾綗岜孟到y(tǒng)。專利文獻(xiàn)有在韓注冊登記專利第530259號公開的蓄熱式地?zé)釤岜脵C(jī)組和在韓注冊登記專利第949888號公開的地?zé)釤岜孟到y(tǒng)等。上述現(xiàn)有專利文獻(xiàn)公開了從一個(gè)地下水孔抽出地中地下水且予以回收循環(huán)的閉路型地?zé)釤岜孟到y(tǒng)，該系統(tǒng)將冷能或者熱能熱媒體存儲在單獨(dú)設(shè)置的蓄熱槽內(nèi)用于制冷及供暖。即，上述現(xiàn)有專利文獻(xiàn)公開的技術(shù)特征是在15°C左右的溫度狀態(tài)下，利用恒溫地?zé)岷蜔岜眠M(jìn)行熱交換，在5 10°C左右蓄熱槽實(shí)施低溫蓄熱或者在45 60°C左右蓄熱槽實(shí)施高溫蓄熱。制冷及供暖用蓄熱的基本熱源是地?zé)?，?5°C左右的恒溫狀態(tài)。所以，在取得蓄熱溫度的過程中，存在熱泵容量變大或者超負(fù)荷情況多等弊端。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問題，本發(fā)明提供一種以如下內(nèi)容為特征的利用地下含水層蓄熱體的蓄熱式熱泵系統(tǒng)，不直接將15°C左右的地?zé)嵊糜谥评浼肮┡眯顭岬幕緹嵩?，而是將通過啟動(dòng)熱泵進(jìn)行熱交換的地下水分離成低溫和高溫重新回流到地下含水層，且在地下含水層實(shí)施蓄熱之后，將實(shí)施蓄熱的地下含水層蓄熱體用于熱泵中熱交換熱源的閉路型蓄熱控制系統(tǒng)，從而進(jìn)一步提高了運(yùn)行效率。本發(fā)明的技術(shù)方案在于為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一方面提供一種以如下內(nèi)容為特征的將地下含水層用于低溫蓄熱體的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于包括形成于地下含水層，夏季制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且冬季供暖時(shí)注入散熱的地下水而實(shí)施低溫蓄熱的冷水井、 形成于地下含水層，與冷水井相隔限制熱干擾的給定間距，冬季供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水且夏季制冷時(shí)注入吸熱的地下水而實(shí)施高溫蓄熱的熱水井、向熱泵供應(yīng)從冷水井和熱水井抽出的地下水，且回收熱泵進(jìn)行熱交換的地下水而注入到熱水井和冷水井的地下水回路、向儲存熱媒體傳達(dá)從冷水井抽出的低溫地下水的低溫且向儲存熱媒體傳達(dá)從熱水井抽出的高溫地下水的高溫的熱泵、通過熱媒體管道與熱泵連接，且通過熱媒體管道存儲熱泵傳達(dá)的低溫或者高溫儲存熱媒體的蓄熱槽、根據(jù)已設(shè)置制冷或者供暖模式，自動(dòng)控制熱泵的啟動(dòng)和從冷水井及熱水井抽出地下水以及向冷水井及熱水井注入地下水的控制器。優(yōu)選地，本發(fā)明另一方面的含水層蓄熱控制系統(tǒng)包括分別設(shè)置在冷水井和熱水井，制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水而供應(yīng)到地下水回路的水中電機(jī)泵以及設(shè)置在熱媒體管道上，通過熱泵的抽出排放儲存熱媒體的第1循環(huán)泵；蓄熱槽中儲存熱媒體的溫度達(dá)到給定目標(biāo)溫度時(shí)，所述控制器中止所述熱泵、第1循環(huán)泵以及水中電機(jī)泵的啟動(dòng)，且中止啟動(dòng)之后，存儲的儲存熱媒體超出目標(biāo)溫度的給定公允范圍時(shí)，重新啟動(dòng)熱泵、第1循環(huán)泵以及已經(jīng)中止啟動(dòng)的水中電機(jī)泵。而且，更優(yōu)選地，蓄熱槽中儲存熱媒體的蓄熱目標(biāo)溫度是夏季制冷時(shí)5°C至10°C， 冬季供暖時(shí)45°C至55°C，且優(yōu)選地，45°C至50°C。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述給定公允范圍ΔΤ是制冷時(shí)+ G 7) °C，且+ G 6) °C為宜，供暖時(shí)-G 7) °C，且-G 6) °C為宜。優(yōu)選地，本發(fā)明另一方面中所述控制器根據(jù)存儲在蓄熱槽中的儲存熱媒體的檢測溫度和設(shè)置目標(biāo)溫度的溫差，控制從冷水井或者熱水井抽出地下水的抽水流量或者/以及儲存熱媒體通過熱媒體管道循環(huán)到蓄熱槽的循環(huán)流量。而且，優(yōu)選地，本發(fā)明中又另一方面中所述控制器根據(jù)從冷水井或者熱水井抽出的地下水的溫度，更優(yōu)選地，根據(jù)從冷水井或者熱水井抽出的地下水的溫度和注入到熱水井或者冷水井的地下水的溫度，控制從冷水井或者熱水井抽出地下水的流量或者/以及儲存熱媒體通過熱媒體管道循環(huán)到蓄熱槽的循環(huán)流量。優(yōu)選地，所述控制器根據(jù)上述實(shí)施例中儲存熱媒體的溫差或者根據(jù)地下水的溫差，更優(yōu)選地，根據(jù)抽出的地下水的溫度和注入的地下水的溫度，控制抽出地下水的抽水流量或者/以及儲存熱媒體的循環(huán)流量和熱泵的處理容量。而且，優(yōu)選地，含水層蓄熱控制系統(tǒng)還包括分別設(shè)置在冷水井和熱水井，制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水的水中電機(jī)泵以及設(shè)置在熱媒體管道上，通過熱泵抽出儲存熱媒體的第1循環(huán)泵；所述控制器通過控制水中電機(jī)泵來監(jiān)控從冷水井或者熱水井抽出地下水的抽水流量，且通過控制第1循環(huán)泵來調(diào)整儲存熱媒體的循
環(huán)流量。而且，優(yōu)選地，本發(fā)明又另一方面中含水層蓄熱控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在地下水回路上，且通過控制器的控制來切斷與已停止抽水的水中電機(jī)泵連接的地下水供應(yīng)管道和與正在抽水的冷水井或者熱水井連接的地下水回收管道的同時(shí)，開通與正在抽水的水中電機(jī)泵連接的地下水供應(yīng)管道和與已經(jīng)停止抽水的冷水井或者熱水井連接的地下水回收管道的若干個(gè)切斷用閥門、循環(huán)蓄熱槽的低溫或者高溫儲存熱媒體，與建筑物制冷及供暖設(shè)備進(jìn)行熱交換的制冷及供暖管路、設(shè)置在制冷及供暖管路上，向建筑物制冷及供暖設(shè)備排放儲存熱媒體的第2循環(huán)泵。而且，優(yōu)選地，還包括通過控制器的控制來監(jiān)控?zé)崦襟w管道的流向，以使與熱泵進(jìn)行熱交換的儲存熱媒體在夏季制冷時(shí)回流到蓄熱槽下部且冬季供暖時(shí)回流到蓄熱槽上部的熱媒體管道流向控制閥，從而實(shí)施蓄熱，以使存儲在蓄熱槽的儲存熱媒體被分層之后逐步均勻起來。優(yōu)選地，本發(fā)明又另一方面中，用于蓄熱體的冷水井蓄熱體的目標(biāo)溫度為5°C至 10°c，熱水井蓄熱體的目標(biāo)溫度為20°C至30°C，優(yōu)選地，25°C至30°C。雖然沒有按照本發(fā)明的優(yōu)選的一方面明確闡述，可本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以了解到可以按照多種方式組合上述技術(shù)特征而實(shí)施實(shí)施例。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明中利用地下含水層蓄熱體的含水層蓄熱控制系統(tǒng)與現(xiàn)有的技術(shù)特征不同， 不直接將15°C左右的地?zé)嵊糜谥评浼肮┡眯顭岬幕緹嵩矗菍⑼ㄟ^啟動(dòng)熱泵進(jìn)行熱交換的地下水分離成低溫和高溫重新回流到地下含水層，且在地下含水層實(shí)施蓄熱之后， 將分離成低溫及高溫實(shí)施蓄熱的地下含水層蓄熱體用于熱泵的熱交換熱源，從而進(jìn)一步提高了運(yùn)行效率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中含水層蓄熱系統(tǒng)的概略圖。圖2是圖示本發(fā)明一實(shí)施例中含水層蓄熱控制系統(tǒng)的概略系統(tǒng)圖。圖3是圖示本發(fā)明又一實(shí)施例中含水層蓄熱控制系統(tǒng)的控制狀態(tài)的概略結(jié)構(gòu)方框圖。圖4是圖示本發(fā)明又另一實(shí)施例中含水層蓄熱控制系統(tǒng)的熱泵的概略圖。
具體實(shí)施例方式為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，以下參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例。在詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例的過程中，相同符號表示相同的結(jié)構(gòu)，而且，沒再闡述重復(fù)或者在發(fā)明內(nèi)容的說明上具有局限性的附加性說明。圖1是適用于本發(fā)明實(shí)施例的含水層蓄熱系統(tǒng)的概略圖，圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中含水層蓄熱控制系統(tǒng)的概略系統(tǒng)圖，圖3是圖示本發(fā)明另一實(shí)施例中含水層蓄熱控制系統(tǒng)的控制狀態(tài)的概略性結(jié)構(gòu)方框圖。本發(fā)明涉及一種將地下含水層應(yīng)用為低溫蓄熱體的含水層蓄熱控制系統(tǒng)。以下參考圖1至圖3詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。本發(fā)明一實(shí)施例中，含水層蓄熱控制系統(tǒng)包括冷水井10、熱水井20、地下水回路 30、熱泵50、蓄熱槽70以及控制器40。冷水井10和熱水井20形成在地下含水層，且相隔限制熱干擾的給定間距d。冷水井10和熱水井20分別是一個(gè)水井，優(yōu)選地，分別是至少一個(gè)以上的水井，更優(yōu)選地，分別是多個(gè)水井。優(yōu)選地，根據(jù)各個(gè)水井在給定期間內(nèi)每天抽出的數(shù)量和熱泵50的容量來決定水井的數(shù)量。本發(fā)明中，地下含水層是含有地下水的層，具有蓄水孔隙。地下水通過相互連接的孔隙移動(dòng)。本發(fā)明中，由于地下含水層使用于蓄熱體，優(yōu)選地，具有孔隙率高且流速緩慢的水利特性。優(yōu)選地，本發(fā)明中地下含水層可以形成在多孔介質(zhì)層或者龜裂巖石層。優(yōu)選地，地下含水層是是自由面含水層或者承壓含水層。本發(fā)明中，地下含水層是自由面含水層時(shí)，優(yōu)選地，自由面含水層的上部由淤泥或者粘土等組成，且覆蓋水分很難通過的難透水層 (aquiclude)，或者自由面地下水水位低，地下含水層的上部對于地下含水層，在熱傳導(dǎo)或者/水利方面起到保護(hù)作用。優(yōu)選地，自由面含水層可以形成在作為多孔介質(zhì)層的沖積層或者作為龜裂巖石層的斷裂帶或者風(fēng)化帶層。如果是沖積層，優(yōu)選地，上部由覆蓋粘土或者淤泥層難透水層的沙子、碎石等組成。如果是斷裂帶層，優(yōu)選地，上部覆蓋粘土或者淤泥層的難透水層。而且，本發(fā)明中，地下含水層是承壓含水層時(shí)，承壓含水層的上部覆蓋不透水層(impermeable layer)。承壓含水層可以由多孔性巖石或者龜裂巖石層組成。本發(fā)明中， 不透水層包括難透水層(aquiclude)和由不透水的巖石類組成的隔水層(aquifuge)。本發(fā)明中，優(yōu)選地，地下含水層孔隙率高而含有大量地下水，該地下含水層形成在流速緩慢的層，且地下含水層的上部對于地下水，在熱傳導(dǎo)或者/及水利方面起到保護(hù)作用。
如圖2所示，限制熱干擾的給定間距d是指給定期間內(nèi)，從某一個(gè)地下水注入水井到另一個(gè)地下水抽水水井之間的不存在熱干擾且極其限制熱干擾的間距或者其以上間距。此時(shí)，優(yōu)選地，給定期間根據(jù)夏季和冬季的不同季節(jié)達(dá)到6個(gè)月以上，且根據(jù)實(shí)際啟動(dòng)熱泵的含水層蓄熱期間，優(yōu)選地，達(dá)到3個(gè)月到5個(gè)月。從某一個(gè)地下水注入水井到另一個(gè)地下水抽水水井之間的熱干擾極具局限性是指在兩個(gè)水井的地下水蓄熱體之間形成的中間溫度的過渡帶層不一直形成到另一個(gè)地下水抽水水井，而是在兩個(gè)水井之間，從另一個(gè)地下水抽水水井開始相隔妥當(dāng)間距以上。通常的地層內(nèi)熱性能是通過地下水流動(dòng)的對流、 通過介質(zhì)的傳導(dǎo)以及由于介質(zhì)的非一致性引起的分散得到傳達(dá)。例如，可以通過建模分析以Molson等提出的熱流速產(chǎn)生模式為依據(jù)的地層內(nèi)熱性能的數(shù)據(jù)，設(shè)定限制熱干擾的間距d。限制熱干擾的間距d的核算過程本身并不是本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性范圍。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員通過解釋熱性能數(shù)據(jù)的模式很容易地實(shí)施限制熱干擾的給定間距d，在此不再做出詳細(xì)的說明。 為了防止外部異物滲透到水井內(nèi)，用蓋子或者蓋盒蓋上冷水井10和熱水井20上部，優(yōu)選地，使地下水回路30穿過蓋子或者蓋盒子，或者使地下水回路30通過水井上部的側(cè)面直達(dá)水井內(nèi)。優(yōu)選地，冷水井10和熱水井20的水井內(nèi)部灌漿形成于地下含水層上部的地層部分，防止地表面的地下水或者異物的滲透。由于本發(fā)明將冷水井10和熱水井20應(yīng)用為低溫/高溫蓄熱體，優(yōu)選地，在一年內(nèi)，更優(yōu)選地，在至少冬季和夏季的交替間隔6個(gè)月內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選地，作為熱泵50實(shí)質(zhì)性啟動(dòng)期間的大約3個(gè)月到5個(gè)月內(nèi)，形成于地下含水層的冷水井10和熱水井20之間不應(yīng)該存在或者要幾乎限制地下水的流動(dòng)引起的熱干擾。優(yōu)選地，冷水井10和熱水井20可以通過難透水層或者非透水層等不透水層，在水利方面進(jìn)行隔離，更優(yōu)選地，冷水井10和熱水井20的深度不需要一定相同，其深度可以不相同。優(yōu)選地，雖然沒有圖示，使冷水井10和熱水井20具有深度差，且經(jīng)過設(shè)置，使冷水井10的深度位于地下含水層的上部，使熱水井20的深度位于地下含水層的下部。而且，優(yōu)選地，冷水井10和熱水井20的深度可以通過難透水層或者非透水層等不透水層，在水利方面進(jìn)行隔離或者幾乎隔離開。冷水井10是夏季制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且冬季供暖時(shí)注入散熱的地下水而實(shí)施低溫蓄熱。熱水井20是冬季供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水且夏季制冷時(shí)注入吸收熱的地下水而實(shí)施高溫蓄熱。如圖3所示，優(yōu)選地，為了感知蓄熱地下水的溫度，在冷水井10和熱水井20里設(shè)置溫度感應(yīng)器15、25。圖3所示溫度感應(yīng)器15、25可以設(shè)置在不流入冷水井10和熱水井 20，而是流入熱泵的或者/以及通過熱泵50得到供應(yīng)的地下水回路30端。而且，如圖2所示，地下水回路30將從冷水井10和熱水井20抽出的地下水供應(yīng)到熱泵50且回收通過熱泵50進(jìn)行熱交換的地下水而注入到熱水井20和冷水井10。制冷時(shí)，地下水回路30向熱泵50供應(yīng)從冷水井10抽出的低溫地下水，且回收通過熱泵50進(jìn)行熱交換的地下水注入到熱水井20里。供暖時(shí)，地下水回路30向熱泵50供應(yīng)從熱水井20 抽出的地下水，且回收通過熱泵50進(jìn)行熱交換的地下水而注入到冷水井10里。
優(yōu)選地，制冷時(shí)從熱泵50回收而應(yīng)用為蓄熱體的地下水的溫度是20°C 30°C， 優(yōu)選地，達(dá)到25°C 30°C，供暖時(shí)從熱泵50回收而應(yīng)用為蓄熱體的地下水的溫度是5°C 10°C。即，優(yōu)選地，高溫蓄熱到熱水井20的溫度是20°C 30°C，優(yōu)選地，要達(dá)到25°C 300C，而低溫蓄熱到冷水井10的溫度是5°C 10°C。根據(jù)熱泵50轉(zhuǎn)換的熱容量，應(yīng)用為蓄熱體的地下水的溫度也不同。而且，如圖2所示，本發(fā)明另一實(shí)施例中，供應(yīng)從熱泵50抽出的地下水的地下水供應(yīng)管道30a上還具備調(diào)整流量閥35。優(yōu)選地，所述流量調(diào)整閥35根據(jù)蓄熱槽70的蓄熱溫度，將供應(yīng)量控制到妥當(dāng)流量。優(yōu)選地，流量控制閥35是遠(yuǎn)程控制閥。更具體地講，如圖2所示，在供應(yīng)通過熱泵50抽出的地下水的地下水供應(yīng)管道30a 上還具備過濾裝置37。該過濾裝置37過濾含在地下水內(nèi)的異物，且設(shè)置在流量調(diào)整閥35 和熱泵50之間。通過控制流量調(diào)整閥35來調(diào)整供應(yīng)到熱泵50的地下水流量，優(yōu)選地，控制設(shè)置在冷水井10和熱水井20的水中電機(jī)泵11、21的同時(shí)控制流量調(diào)整閥35來調(diào)整地下水的供應(yīng)流量，而且，優(yōu)選地，在供應(yīng)通過熱泵50抽出的地下水的地下水供應(yīng)管道30a上還具備增壓泵39。本發(fā)明一實(shí)施例中，熱泵50向儲存熱媒體71傳達(dá)從冷水井10抽出的低溫地下水的低溫且向儲存熱媒體71傳達(dá)從熱水井20抽出的高溫地下水的高溫。以下參考圖4詳細(xì)說明熱泵50的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，熱泵50包括第1熱交換器51、第2熱交換器53、壓縮器55、膨脹閥 57以及熱泵流向控制閥59。更有選地，熱泵50還包括氣液分離器(accumulator) 52、油分離器討、儲液器56、過濾器58以及液面指示器60。第1熱交換器51是在夏季制冷時(shí)起到冷凝器的作用，在冬季供暖時(shí)起到蒸發(fā)器的作用，且實(shí)施制冷劑和抽出的地下水之間的熱交換。第2熱交換器53是在夏季制冷時(shí)起到蒸發(fā)器的作用，在冬季供暖時(shí)起到冷凝器的作用，實(shí)施制冷劑和儲存熱媒體71之間的熱交換，且通過儲存熱媒體71對于低溫和高溫實(shí)施蓄熱。更優(yōu)選地，如圖4所示，在第1熱交換器51的流入端和排放端設(shè)置感知制冷劑溫度的溫度感應(yīng)器66a、66b，且在第2交換器53的流入端和排放端設(shè)置感知制冷劑溫度的溫度感應(yīng)器65a、65b。通過溫度感應(yīng)器65a、65b、66a、6 檢測的制冷劑溫度數(shù)據(jù)成為控制器 40控制熱泵50時(shí)需要的信息。壓縮器55壓縮制冷劑而排放到起到冷凝器作用的熱交換器。優(yōu)選地，如圖4所示， 從壓縮器55伸出的管路上設(shè)置高壓檢測器63，且通向壓縮器55的關(guān)路上設(shè)置低壓檢測器 64。更優(yōu)選地，通過設(shè)置高低壓控制開關(guān)62，制冷劑的壓力過大或者過低時(shí)切斷熱泵繼電器電源(未圖示)來保護(hù)壓縮器陽和熱泵50。而且，優(yōu)選地，在通向壓縮器55的流入端的管路上和從壓縮器5 伸出的排放端的管路上設(shè)置溫度感知器來檢測流入到壓縮器55或者從壓縮器55流出的制冷劑的溫度。膨脹閥57膨脹穿過起到冷凝器作用的熱交換器的制冷劑傳送到起到蒸發(fā)器作用的熱交換器。優(yōu)選地，具備第1熱交換器51起到冷凝器的作用時(shí)啟動(dòng)的膨脹閥57a和第2 熱交換器53起到冷凝器的作用時(shí)啟動(dòng)的膨脹閥57b。而且，優(yōu)選地，熱泵流向控制閥59是四方向螺旋管，該閥門控制制冷劑的流向，以使第1熱交換器51和第2熱交換器53交替起到冷凝器和蒸發(fā)器的作用。如圖4所示，第1 熱交換器51起到冷凝器的作用時(shí)，熱泵流向控制閥59轉(zhuǎn)換制冷劑的流向，將壓縮器55排放的制冷劑傳送到第1熱交換器51。與此相反，第2熱交換器53起到冷凝器的作用時(shí)，熱泵流向控制閥59轉(zhuǎn)換制冷劑的流向，將壓縮器55排放的制冷劑傳送到第2熱交換器53。氣液分離器52設(shè)置在壓縮器55前方，通過防止回流到壓縮器55來保護(hù)壓縮器陽。油分離器M設(shè)置在壓縮器陽后方，使含在壓縮器55排放的制冷劑中的油返回到壓縮器55里。而且，儲液器56設(shè)置在起到冷凝器作用的熱交換器和膨脹閥57之間。該儲液器 56暫時(shí)存儲冷凝器凝縮的制冷劑液體的同時(shí)，且根據(jù)蒸發(fā)器需要的制冷劑數(shù)量向膨脹閥 57傳送制冷劑，從而起到一種安全防護(hù)裝置的作用。儲液器56后方設(shè)置過濾器58和液面指示器60。過濾器58過濾出系統(tǒng)內(nèi)部的各種異物。通過液面指示器60，可以直接了解制冷劑的注入量和狀態(tài)。優(yōu)選地，控制器40根據(jù)設(shè)置在第1或者/及第2熱交換器51端的溫度感應(yīng)器65a、 65b、66a、66b或者/和設(shè)置在壓縮器55端的溫度感應(yīng)器感知的溫度信息控制熱泵50。優(yōu)選地，以設(shè)置在熱泵50的溫度感應(yīng)器感知的溫度信息為基礎(chǔ)，通過控制壓縮器55的壓縮容量或者/和第1或者第2熱交換器51、53的凝縮容量或者/及蒸發(fā)容量以及膨脹閥57的制冷劑流速等來控制熱泵50的處理容量。可以通過控制具備在壓縮器55或者/和第1、第 2熱交換器51、53且可以監(jiān)控每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的變頻電機(jī)(未圖示)來控制壓縮器55的壓縮容量或者/和第1或者第2熱交換器51、53的凝縮容量或者/及蒸發(fā)容量。圖4中參考符號61表示止回閥。而且，本發(fā)明一實(shí)施例中，蓄熱槽70連接到熱泵50和熱媒體管道80，且通過熱媒體管道80存儲熱泵50傳達(dá)的低溫或者高溫儲存熱媒體71。優(yōu)選地，儲存熱媒體71是水。 熱媒體管道80使儲存熱媒體71在蓄熱槽70和熱泵50之間進(jìn)行循環(huán)。而且，優(yōu)選地，熱媒體管道80使與熱泵50進(jìn)行熱交換的儲存熱媒體71夏季制冷時(shí)返回到蓄熱槽70的下部且冬季供暖時(shí)返回到蓄熱槽70的上部。優(yōu)選地，本發(fā)明一實(shí)施例中，蓄熱槽70的蓄熱目標(biāo)溫度是夏季制冷時(shí)5°C 10°C 且冬季供暖時(shí)45°C 55°C，優(yōu)選地，要達(dá)到45°C 50°C。本發(fā)明一實(shí)施例中，控制器40根據(jù)已經(jīng)設(shè)定的制冷或者供暖模式，自動(dòng)控制熱泵 50的啟動(dòng)、從冷水井10和熱水井20抽出地下水以及向冷水井10和熱水井20注入地下水。以下參考圖2至圖3詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例。優(yōu)選地，本發(fā)明一實(shí)施例中，控制器40根據(jù)存儲在蓄熱槽70的儲存熱媒體71的溫度控制中斷啟動(dòng)及重新啟動(dòng)熱泵50和中斷及重新從冷水井10及熱水井20抽出地下水。 排放或者即將排放到熱泵50的存儲在蓄熱槽70中的儲存熱媒體71的溫度是夏季制冷時(shí)為相對性高溫，冬季供暖時(shí)為相對性低溫。優(yōu)選地，采用設(shè)置在從蓄熱槽70排放時(shí)的排放端熱媒體管道80或者/和流入到熱泵50時(shí)的流入端熱媒體管道的溫度感應(yīng)器8 和從熱泵50排放時(shí)的排放端熱媒體管道80或者/和流入到蓄熱槽70中時(shí)流入端熱媒體管道80 的溫度感應(yīng)器8 檢測循環(huán)的儲存熱媒體71的溫度。而且，優(yōu)選地，如圖2所示，本發(fā)明另一實(shí)施例中含水層蓄熱控制系統(tǒng)還包括水中電機(jī)泵11、21和第1循環(huán)泵81，更有選地，還包括設(shè)置在供應(yīng)熱泵50抽出的地下水的地下水供應(yīng)管路30a上的流量調(diào)整閥35。水中電機(jī)泵11、21分別設(shè)置在冷水井10和熱水井20。優(yōu)選地，水中電機(jī)泵11、12 是設(shè)置變頻電機(jī)來監(jiān)控每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的電機(jī)泵，且通過控制水中電機(jī)泵11、21的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)來調(diào)整抽水流量。設(shè)置在冷水井10和熱水井20的水中電機(jī)泵11、21通過控制器40的控制來交替啟動(dòng)制冷及供暖功能。設(shè)置在冷水井10的水中電機(jī)泵11是制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水，而設(shè)置在熱水井20的水中電機(jī)泵21是供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水。所述水中電機(jī)泵11、21抽出地下水供應(yīng)到地下水回路30。在熱媒體管道80上設(shè)置第1循環(huán)泵81。所述第1循環(huán)泵81向熱泵50端排放存儲在蓄熱槽70中的儲存熱媒體71。優(yōu)選地，所述第1循環(huán)泵81設(shè)置在連接到蓄熱槽70下部的管道或者管路上。而且，如圖3所示，蓄熱槽70中儲存熱媒體71的溫度達(dá)到給定目標(biāo)溫度時(shí)，通過控制器40的控制來中斷熱泵50、第1循環(huán)泵81和水中電機(jī)泵11或者21的啟動(dòng)。中斷啟動(dòng)之后，存儲的儲存熱媒體71超出目標(biāo)溫度的給定公允范圍時(shí)，通過控制器40的控制來重新啟動(dòng)熱泵50、第1循環(huán)泵81和中斷啟動(dòng)的水中電機(jī)泵11或者21。更有選地，蓄熱槽70中儲存熱媒體71的蓄熱目標(biāo)溫度是夏季制冷時(shí)5°C 10°C 且冬季供暖時(shí)45°C 60°C。進(jìn)一步優(yōu)選地，目標(biāo)溫度的給定公允范圍ΔΤ是制冷時(shí)《4 7) °C，優(yōu)選地，要達(dá)到+ G 6) °C，而供暖時(shí)-G 7) °C，優(yōu)選地，要達(dá)到-G 6) °C。而且，如圖3所示，本發(fā)明優(yōu)選一實(shí)施例中，控制器40控制水中電機(jī)泵11、21來調(diào)整從冷水井10或者熱水井20抽出地下水的抽水流量，優(yōu)選地，通過監(jiān)控水中電機(jī)泵11、21 或者流量調(diào)整閥35或者水中電機(jī)泵11、21和流量調(diào)整閥35來控制從冷水井10或者熱水井20抽出地下水的抽水流量。而且/或者，控制器40通過監(jiān)控第1循環(huán)泵81來調(diào)整儲存熱媒體71的循環(huán)流量。而且，優(yōu)選地，通過監(jiān)控圖2所示水中電機(jī)泵11、21和增壓泵39或者水中電機(jī)泵 11、21、流量調(diào)整閥35和增壓泵39來調(diào)整地下水的抽水流量。以下參照圖3詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例。優(yōu)選地，本發(fā)明一實(shí)施例中，圖3所示控制器40根據(jù)存儲在蓄熱槽70的儲存熱媒體71的檢測溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫度差來控制從冷水井10或者熱水井20抽出地下水的抽水流量或者/和儲存熱媒體71通過熱媒體管道80循環(huán)到蓄熱槽70的循環(huán)流量。優(yōu)選地，采用設(shè)置在從蓄熱槽70排放的排放端熱媒體管道80或者/和流入到熱泵50的流入端熱媒體管道80的溫度感應(yīng)器86a檢測存儲在蓄熱槽70的儲存熱媒體71的溫度。此時(shí)， 蓄熱槽70中儲存熱媒體71的優(yōu)選蓄熱目標(biāo)溫度是夏季制冷時(shí)5°C 10°C且冬季供暖時(shí) 45°C 55°C，優(yōu)選地，要達(dá)到45°C 50°C。而且，優(yōu)選地，本發(fā)明另一實(shí)施例中，控制器40根據(jù)即將流入或者已經(jīng)流入到蓄熱槽70的儲存熱媒體71的溫度和即將排放或者已經(jīng)排放到蓄熱槽70的儲存熱媒體71的溫度的溫度差來控制從冷水井10或者熱水井20抽出地下水的抽水流量或者/和儲存熱媒體71通過熱媒體管道80循環(huán)到蓄熱槽70的循環(huán)流量。更優(yōu)選地，本發(fā)明另一實(shí)施例中，圖3所示控制器40根據(jù)從冷水井10或者熱水井 20抽出的地下水的溫度，進(jìn)一步優(yōu)選地，根據(jù)從冷水井10或者熱水井20抽出的地下水的溫度和注入到熱水井20或者冷水井10的地下水的溫度，控制從冷水井10或者熱水井20抽出地下水的抽水流量和儲存熱媒體通過熱媒體管道80循環(huán)到蓄熱槽70的循環(huán)流量。如圖 3及圖4所示，采用設(shè)置在流入到熱泵50的流入端地下水供應(yīng)管路30a或者/和正在抽水的冷水井10或者熱水井20的內(nèi)部的溫度感應(yīng)器36a檢測從冷水井10或者熱水井20抽出的地下水的溫度，且采用設(shè)置在從熱泵50排放的排放端地下水回收管路30b或者/和回收地下水而正在進(jìn)行蓄熱的冷水井10或者熱水井20的內(nèi)部的溫度感應(yīng)器36b檢測流入到熱水井20或者冷水井10的地下水的溫度。優(yōu)選地，同時(shí)考慮抽出的地下水的溫度和上述實(shí)施例中流入及排放儲存熱媒體71 的溫度差或者儲存熱媒體71的目標(biāo)溫度和檢測溫度的溫度差來控制地下水的抽水流量或者/和儲存熱媒體71的循環(huán)流量。而且，優(yōu)選地，本發(fā)明一實(shí)施例中，圖3中控制器40根據(jù)上述實(shí)施例中儲存熱媒體71的溫度差(流入及排放儲存熱媒體71的溫度差或者目標(biāo)溫度和檢測溫度之間的溫度差)或者/和地下水的溫度控制地下水的抽水流量或者/和儲存熱媒體71的循環(huán)流量以及熱泵50的處理容量。控制器40通過監(jiān)控壓縮器55的壓縮容量或者/和第1或者第2熱交換器51、53的凝縮容量或者/及蒸發(fā)容量、膨脹閥57中制冷劑流速等來控制熱泵50的處理容量。優(yōu)選地，通過可以監(jiān)控每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的變頻電機(jī)(未圖示)來控制壓縮器 55的壓縮容量或者/和第1或者第2熱交換器51、53的凝縮容量或者/及蒸發(fā)容量。此時(shí)，變頻電機(jī)具備于壓縮器陽或者/和第1、第2熱交換器51、53。以下參考圖2和圖3詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例。如圖2所示，本發(fā)明優(yōu)選另一實(shí)施例中含水層蓄熱控制系統(tǒng)還包括若干個(gè)切斷用閥門31、33和制冷及供暖管路90以及第2循環(huán)泵91。在地下水回路30上設(shè)置若干個(gè)切斷用閥門31、33。地下水回路30包括通過熱泵 50供應(yīng)地下水的地下水供應(yīng)管路30a和從熱泵50回收地下水的地下水回收管路30b。地下水供應(yīng)管路30a和地下水回收管路30b是如圖2所示，可以直到各個(gè)水井10、20為止形成獨(dú)立的管路，或者如圖1所示，可以與連接到水中電機(jī)泵11、21的管道并在一起。若干個(gè)切斷用閥門31、33設(shè)置在地下水供應(yīng)管路30a和地下水回收管路30b。設(shè)置在地下水供應(yīng)管路30a的若干個(gè)切斷用閥門31通過控制器40的控制切斷夏季制冷時(shí)從熱水井20供應(yīng)地下水的地下水供應(yīng)管路30a和冬季供暖時(shí)從冷水井10供應(yīng)地下水的地下水供應(yīng)管路30a。 優(yōu)選地，設(shè)置在地下水供應(yīng)管路30a上的切斷用閥門31是遠(yuǎn)程控制止回閥。設(shè)置在地下水回收管路30b的若干個(gè)切斷用閥門33通過控制器40的控制，制冷時(shí)切斷從熱水井20回收地下水的地下水回收管路30b和供暖時(shí)從冷水井10回收地下水的地下水回收管路30b。優(yōu)選地，設(shè)置在地下水回收管路30b上的若干個(gè)切斷用閥門33是遠(yuǎn)程控制止回閥。制冷及供暖管路90將存儲在蓄熱槽70中的低溫或者高溫儲存熱媒體71循環(huán)到建筑物的制冷及供暖設(shè)備，如風(fēng)機(jī)盤管裝置(FCU)等制冷及供暖設(shè)備。優(yōu)選地，制冷及供暖管路90是夏季制冷時(shí)從蓄熱槽70的下部排放儲存熱媒體71，而冬季取暖時(shí)從蓄熱槽70的上部排放儲存熱媒體71。制冷及供暖管路90上設(shè)置第2循環(huán)泵91，該第2循環(huán)泵91將存儲在蓄熱槽70的儲存熱媒體71排放到建筑物制冷及供暖設(shè)備端。優(yōu)選地，第2循環(huán)泵91也通過控制器40 進(jìn)行控制。更優(yōu)選地，第2循環(huán)泵91設(shè)置在連接到蓄熱槽70下部的管道或者管路上。優(yōu)選地，在蓄熱槽70和第2循環(huán)泵91之間具備制冷及取暖管道流向控制閥93，如四方向螺旋管閥，從而改變排放位置。而且，如圖2所示，優(yōu)選又另一實(shí)施例還具備熱媒體管道流向控制閥83。熱媒體管道流向控制閥83通過控制器40的控制來監(jiān)控?zé)崦襟w管道80的流向，使與熱泵50進(jìn)行熱交換的儲存熱媒體71夏季制冷時(shí)回流到蓄熱槽70下部且冬季供暖時(shí)回流到蓄熱槽70上部。優(yōu)選地，熱媒體管道流向控制閥83是四方向螺旋管閥。蓄熱槽70上部存儲高溫儲存熱媒體71a，下部存儲低溫儲存熱媒體71b，且實(shí)施分層。對于實(shí)施分層的高溫及低溫儲存熱媒體71a、71b來講，高溫和低溫是相對性概念。雖然圖2沒有做出圖示，可是，優(yōu)選地，本發(fā)明又另一實(shí)施例中，將進(jìn)行熱交換的地下水注入到冷水井10和熱水井20的地下水回收管道30b上還具備增壓泵來注入進(jìn)行熱交換的地下水。而且，優(yōu)選地，在冷水井10和熱水井20的各個(gè)地下含水層的地下水面G上部設(shè)置穿過地下水供應(yīng)管道30a和地下水回收管道30b的封隔器(未圖示)，或者在水井的上部設(shè)置蓋子或者蓋盒(未圖示)來密封除了管道之外的水井內(nèi)部。封隔器或者蓋子、蓋盒要保持不透水性，從而通過增壓泵增壓注入地下水。本發(fā)明涉及的含水層蓄熱控制系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，對于工業(yè)領(lǐng)域具有很高的效益。綜上所述，本發(fā)明參考附圖詳細(xì)說明了優(yōu)選實(shí)施例。為了幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，以上內(nèi)容詳細(xì)說明了附圖以及上述實(shí)施例。本發(fā)明的各種實(shí)施例在不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)特性的范圍內(nèi)可以實(shí)施變型和改進(jìn)，而上述實(shí)施例只是本發(fā)明的一實(shí)施例， 并不具有局限性。因此，本發(fā)明的范圍不能根據(jù)上述實(shí)施例進(jìn)行解釋，而是要根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求書中記載的權(quán)利要求范圍進(jìn)行解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行的各種變型和改進(jìn)以及等同物均將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種將地下含水層應(yīng)用為低溫蓄熱體的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于包括形成于地下含水層，夏季制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且冬季供暖時(shí)注入散熱的地下水而實(shí)施低溫蓄熱的冷水井、形成于地下含水層，與所述冷水井相隔限制熱干擾的給定間距，冬季供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水且夏季制冷時(shí)注入吸熱的地下水而實(shí)施高溫蓄熱的熱水井、 向熱泵供應(yīng)從所述冷水井和熱水井抽出的地下水，且回收所述熱泵進(jìn)行熱交換的地下水而注入到熱水井和冷水井的地下水回路、向儲存熱媒體傳達(dá)從所述冷水井抽出的低溫地下水的低溫且向所述儲存熱媒體傳達(dá)從所述熱水井抽出的高溫地下水的高溫的熱泵、通過所述熱媒體管道與所述熱泵連接，且通過所述熱媒體管道存儲所述熱泵傳達(dá)的低溫或者高溫儲存熱媒體的蓄熱槽、根據(jù)已設(shè)置制冷或者供暖模式，自動(dòng)控制所述熱泵的啟動(dòng)和從所述冷水井及熱水井抽出地下水以及向所述冷水井及熱水井注入地下水的控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于所述含水層蓄熱控制系統(tǒng)包括分別設(shè)置在冷水井和熱水井，制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水而供應(yīng)到所述地下水回路的水中電機(jī)泵以及設(shè)置在所述熱媒體管道上，通過所述熱泵的抽出排放所述儲存熱媒體的第1循環(huán)泵；所述蓄熱槽中儲存熱媒體的溫度達(dá)到給定目標(biāo)溫度時(shí)，所述控制器中止所述熱泵、所述第1循環(huán)泵以及所述水中電機(jī)泵的啟動(dòng)，且上述中止啟動(dòng)之后，上述存儲的儲存熱媒體超出目標(biāo)溫度的給定公允范圍時(shí)，重新啟動(dòng)所述熱泵、所述第1循環(huán)泵以及所述已經(jīng)中止啟動(dòng)的水中電機(jī)泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于所述蓄熱槽中儲存熱媒體的蓄熱目標(biāo)溫度是夏季制冷時(shí)5°C 10°C且冬季供暖時(shí)45°C 50°C;所述給定公允范圍 Δ T是制冷時(shí)+ G 6) °〇且供暖時(shí)-G 6) °C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制器根據(jù)存儲在所述蓄熱槽的所述儲存熱媒體的檢測溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度的溫度差來控制從所述冷水井或者熱水井抽出地下水的抽水流量或者儲存熱媒體通過所述熱媒體管道循環(huán)到所述蓄熱槽的循環(huán)流量或者所述地下水抽水流量及所述儲存熱媒體循環(huán)流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于；所述控制器根據(jù)從所述冷水井或者熱水井抽出的地下水的溫度和注入到所述熱水井或者冷水井的地下水的溫度， 控制從所述冷水井或者熱水井抽出的地下水的抽水流量或者儲存熱媒體通過所述熱媒體管道循環(huán)到所述蓄熱槽的循環(huán)流量或者所述地下水抽水流量及所述儲存熱媒體循環(huán)流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制器根據(jù)所述儲存熱媒體的溫度差或者上述抽出的地下水和上述注入的地下水的溫度，控制所述抽水流量、所述循環(huán)流量或者所述抽水及循環(huán)流量和所述熱泵的處理容量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于所述含水層蓄熱控制系統(tǒng)還包括分別設(shè)置在所述冷水井和熱水井，制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水的水中電機(jī)泵以及設(shè)置在所述熱媒體管道上，將所述儲存熱媒體排放到所述熱泵的第1循環(huán)泵；所述控制器通過監(jiān)控所述水中電機(jī)泵來控制從所述冷水井或者熱水井抽出的地下水的抽水流量，且通過監(jiān)控所述第1循環(huán)泵來調(diào)整所述儲存熱媒體的循環(huán)流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7之一權(quán)利要求所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于所述含水層蓄熱控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述地下水回路上，且通過控制器的控制來切斷與已停止抽水的水中電機(jī)泵連接的地下水供應(yīng)管道和與正在抽水的所述冷水井或者熱水井連接的地下水回收管道的同時(shí)，開通與正在抽水的水中電機(jī)泵連接的地下水供應(yīng)管道和與已經(jīng)停止抽水的所述冷水井或者熱水井連接的地下水回收管道的若干個(gè)切斷用閥門、 循環(huán)所述蓄熱槽的低溫或者高溫儲存熱媒體，與建筑物制冷及供暖設(shè)備進(jìn)行熱交換的制冷及供暖管路、設(shè)置在所述制冷及供暖管路上，向所述建筑物制冷及供暖設(shè)備排放所述儲存熱媒體的第2循環(huán)泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于所述含水層蓄熱控制系統(tǒng)還包括通過所述控制器的控制來監(jiān)控所述熱媒體管道的流向，以使與所述熱泵進(jìn)行熱交換的所述儲存熱媒體在夏季制冷時(shí)回流到所述蓄熱槽的下部且冬季供暖時(shí)回流到所述蓄熱槽的上部的熱媒體管道流向控制閥，從而實(shí)施蓄熱，以使存儲在所述蓄熱槽的所述儲存熱媒體被分層之后逐步均勻起來。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7之一權(quán)利要求所述的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于應(yīng)用為所述蓄熱體的所述冷水井作為蓄熱體時(shí)的目標(biāo)溫度是5°C 10°C，而所述熱水井作為蓄熱體時(shí)的目標(biāo)溫度是20°C 30°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將地下含水層用于低溫蓄熱體的含水層蓄熱控制系統(tǒng)，其特征在于包括形成于地下含水層，夏季制冷時(shí)抽出低溫蓄熱的地下水且冬季供暖時(shí)注入散熱的地下水而實(shí)施低溫蓄熱的冷水井、形成于地下含水層，與冷水井相隔限制熱干擾的給定間距，冬季供暖時(shí)抽出高溫蓄熱的地下水且夏季制冷時(shí)注入吸熱的地下水而實(shí)施高溫蓄熱的熱水井、向熱泵供應(yīng)從冷水井和熱水井抽出的地下水，且回收熱泵進(jìn)行熱交換的地下水而注入到熱水井和冷水井的地下水回路、向儲存熱媒體傳達(dá)從冷水井抽出的低溫地下水的低溫且向儲存熱媒體傳達(dá)從熱水井抽出的高溫地下水的高溫的熱泵、通過熱媒體管道與熱泵連接，且通過熱媒體管道存儲熱泵傳達(dá)的低溫或者高溫儲存熱媒體的蓄熱槽、根據(jù)已設(shè)置制冷或者供暖模式，自動(dòng)控制熱泵的啟動(dòng)和從冷水井及熱水井抽出地下水以及向冷水井及熱水井注入地下水的控制器。
文檔編號F24D3/18GK102235778SQ20101019789
公開日2011年11月9日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者全在守, 尹云相, 尹健伸, 樸正勛, 李龍浩 申請人:未來地奧株式會(huì)社