土壤及地下水聯(lián)源地源熱泵系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】土壤及地下水聯(lián)源地源熱泵系統(tǒng)，其特征在于：地源側(cè)同時(shí)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(cè)，或者地埋管鉆孔(6)群之中；對(duì)于抽出的地下水，一種利用方式是通過(guò)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(gòu)造內(nèi)(內(nèi)側(cè)或外壁，至少取二者之一)設(shè)置地源熱泵地源換熱器(8)；地下水源環(huán)路與地埋管換熱器環(huán)路共同構(gòu)成土壤及地下水聯(lián)源地源熱泵系統(tǒng)的地源側(cè)部分，而其中的設(shè)備取舍、選型和連接方式根據(jù)具體工程需要確定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
土壤及地下水聯(lián)源地源熱泵系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明為土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，屬于能源、地?zé)岷涂照{(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤源熱栗及地下水源熱栗作為地源熱栗的主要形式，一直以來(lái)都是作為兩種完全獨(dú)立的系統(tǒng)形式來(lái)應(yīng)用，而沒(méi)有開(kāi)發(fā)利用兩者的關(guān)聯(lián)性，而事實(shí)上，兩者不但可以結(jié)合使用，而且相互密切關(guān)聯(lián)，能夠相互促進(jìn)相互利用。既能大大強(qiáng)化土壤源熱栗的地埋管換熱效率，又能降低地下水源熱栗對(duì)地下水量的依賴(lài)以及克服回灌困難等弊端，可以根據(jù)地下水實(shí)際的回灌量來(lái)選擇地下水源使用程度?？梢园训卦礋崂踹m用的建筑變得更普遍，地源熱栗適用性更強(qiáng)，應(yīng)用更廣泛。既是地下兩種資源的充分利用，又是兩種資源關(guān)聯(lián)性開(kāi)發(fā)。
[0003]對(duì)于單純的土壤源熱栗，其應(yīng)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(chǎng)地大的建筑、能效比沒(méi)有地下水源熱栗高。而假如聯(lián)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(dòng)大大提高地埋管的取熱能力。雙重利好，既降低了對(duì)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(shí)也降低了初投資。
[0004]對(duì)于單純的地下水源熱栗，僅僅適用于地質(zhì)條件相當(dāng)好的建筑所在地，同樣限制了地源熱栗的應(yīng)用，一旦地質(zhì)條件達(dá)不到要求，就完全放棄了對(duì)地下水的利用，這是對(duì)資源利用、節(jié)能潛力的放棄。而事實(shí)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(lái)使用地源熱栗。
[0005]地下水滲流是影響地源熱栗換熱效率的一個(gè)動(dòng)態(tài)因素，而且也能改善地下能量集聚和冬夏負(fù)荷不平衡。地下水滲流，在地源熱栗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(duì)地源熱栗換熱器的換熱能力影響是很大的，根據(jù)我國(guó)最近出版的地源熱栗專(zhuān)著《地源熱栗的設(shè)計(jì)與應(yīng)用》(呂悅、馬最良等編)的研究結(jié)果:當(dāng)?shù)叵滤魉贋?0米/年時(shí)，即10-6m/s時(shí)，豎埋管換熱器的換熱能力比無(wú)滲流時(shí)增大約30 %，可見(jiàn)地下水流速的增大對(duì)換熱能力的提高意義重大。地下水滲流對(duì)土壤換熱器的影響從長(zhǎng)期來(lái)看，能夠帶走因冬夏負(fù)荷不平衡而在地下集聚的能量，使土壤源熱栗在使用地域上不受限制，而且充分利用。
[0006]但地源熱栗發(fā)展至今，對(duì)地下水滲流的影響由不認(rèn)識(shí)到認(rèn)識(shí)，但只是被動(dòng)地接受，并沒(méi)有積極地利用。本新技術(shù)即是積極利用地下水、和加速地下水滲流來(lái)強(qiáng)化地?zé)崂昧?、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(bǔ)充，充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，克服各自的不利方面。是新一代的高效的地源熱栗形式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng):
[0008]內(nèi)容一、土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)的地源側(cè)同時(shí)包含地下水水井I和地埋管鉆孔6 ;地下水水井I分為出水井和回灌井；在土壤熱源栗的地埋管鉆孔6群附近(5-1000米)或中間，設(shè)地下水水井1，地下水從地下水水井I中抽出后，在土壤熱源栗的地埋管鉆孔6群的另一側(cè)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I和地埋管鉆孔6群距離適當(dāng)遠(yuǎn)(大于5米)，使地下水能流經(jīng)地埋管5群土壤之外較遠(yuǎn)的土壤，利用更多巖土中的熱量。
[0009]內(nèi)容二、必要時(shí)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栗中熱源井孔的設(shè)計(jì)數(shù)量，是一種土壤源熱栗與地下水源熱栗的混合系統(tǒng)。
[0010]內(nèi)容三、地下水水井I的做法可以是在部分(比如回灌水井)或者全部水井的構(gòu)造內(nèi)(內(nèi)側(cè)或外壁，至少取二者之一)設(shè)置地源熱栗地源換熱器8，地源換熱器8可以是地源熱栗中常用的U型管換熱器、螺旋管換熱器以及其它類(lèi)型的換熱器；
[0011]內(nèi)容四、地下水水井I通過(guò)水栗2、管路及閥門(mén)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(huán)路；地埋管鉆孔6、埋管換熱器、地源熱栗裝置7以及地下水水井I中的閉環(huán)地源換熱器8等通過(guò)管路、閥門(mén)及水栗連接，組成地埋管換熱器環(huán)路，地下水源環(huán)路與地埋管換熱器環(huán)路共同構(gòu)成土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)的地源采集部分，而其中的設(shè)備取舍、選型和連接方式根據(jù)具體工程需要確定。
[0012]實(shí)現(xiàn)形式
[0013]1、在地埋管5的土壤源熱栗的換熱地埋管鉆孔6群兩側(cè)或中間，設(shè)加速地下水流動(dòng)的地下水水井1，地下水水井I設(shè)在地埋管鉆孔6群附近適當(dāng)遠(yuǎn)距離:5-1000米，使循環(huán)的地下水盡可能流經(jīng)較多的巖石，換取更多的巖土中的熱量；但同時(shí)又保證地埋管巖土中的地下水有理想的經(jīng)濟(jì)流速。抽水井的井徑、井深及所利用的地水水層，根據(jù)工程實(shí)際的抽水量、地層中的地下水設(shè)計(jì)滲流速度等設(shè)計(jì)。
[0014]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。
[0015]2、將抽出的地下水通過(guò)能量利用裝置4以后再回灌入地下，對(duì)地下水進(jìn)行取能(地源熱栗裝置)、或者蓄能(太陽(yáng)能系統(tǒng)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(fù)合的地源熱栗系統(tǒng)。
[0016]3、地下水通過(guò)能量利用裝置4(太陽(yáng)能系統(tǒng)作為能量利用裝置)蓄能以后再回灌入地下時(shí)，太陽(yáng)能系統(tǒng)通過(guò)地下水向地下蓄熱，運(yùn)行時(shí)間可以為非采暖非空調(diào)季節(jié)，即過(guò)度季節(jié)蓄能，對(duì)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。
[0017]4、地下水的能量利用裝置4與地埋管地源熱栗裝置7，可以是處在同一套地源熱栗系統(tǒng)之中的組成部分，也可以是相互獨(dú)立的地源熱栗系統(tǒng)。
[0018]5、地下水水井I通過(guò)水栗2、管路及閥門(mén)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(huán)路；地埋管鉆孔6、地埋管5換熱器、地源熱栗裝置7以及地下水水井I中的閉環(huán)地源換熱器8等通過(guò)管路、閥門(mén)及水栗連接，組成地埋管換熱器環(huán)路，地下水源環(huán)路與地埋管換熱器環(huán)路共同構(gòu)成土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)的地源采集部分，而其中的設(shè)備取舍、選型和連接方式根據(jù)具體工程需要確定。
[0019]6、地下水水井I的出水井和回灌井的井徑、深淺及構(gòu)造可以為一種類(lèi)型，也可以為大小井結(jié)合，或者深淺井結(jié)合，或者內(nèi)置地源換熱器與不內(nèi)置地源換熱器結(jié)合，出水井及回灌井都可以是小型井群，地下水水井I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。
[0020]7、地下水水井I分為出水井和回灌井，但2種井的功能可以定期互換，當(dāng)需要定期互換功能時(shí)，兩種水井內(nèi)均設(shè)置水栗和功能切換用的管道、閥門(mén)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖1 土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)原理圖示一。
[0022]附圖2 土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)原理圖示二。
[0023]附圖3 土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)原理圖示三。
[0024]附圖4 土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)原理圖示四。
[0025]附圖標(biāo)記:1_地下水水井；2_水栗；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_地源熱栗裝置；8_地源換熱器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，包括:地下水水井(I)、水栗(2)、地埋管(5)、地埋管鉆孔￠)、地源熱栗裝置(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(mén)等，其特征在于:土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)的地源側(cè)同時(shí)包含地下水水井(I)和地埋管鉆孔(6);地下水水井⑴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栗地埋管鉆孔(6)群的兩側(cè)，或者地下水水井(I)中的一部分或全部位于地源熱栗地埋管鉆孔(6)群之中，利用地下水水井(I)對(duì)地下水的抽灌，來(lái)加速地源熱栗地埋管鉆孔￠)區(qū)域的巖土中所含地下水的滲流；對(duì)于抽出的地下水，一種利用方式是直接通過(guò)回灌水井回灌入地下，另一種利用方式是通過(guò)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(duì)地下水進(jìn)行取能、蓄能利用，成為地下水源與土壤源復(fù)合的地源熱栗系統(tǒng)；另外，地下水水井(I)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(gòu)造內(nèi)(內(nèi)側(cè)或外壁，至少取二者之一)設(shè)置地源熱栗地源換熱器(8)，地源換熱器(8)可以是地源熱栗中常用的U型管換熱器、螺旋管換熱器以及其它類(lèi)型的換熱器；最后，地下水水井(I)通過(guò)水栗(2)、管路及閥門(mén)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(huán)路；地埋管鉆孔(6)中的地埋管(5)換熱器、地源熱栗裝置(7)以及地下水水井⑴中的閉環(huán)地源換熱器⑶等通過(guò)管路、閥門(mén)及水栗連接，組成地埋管換熱器環(huán)路；地下水源環(huán)路與地埋管換熱器環(huán)路共同構(gòu)成土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)的地源側(cè)部分，而其中的設(shè)備取舍、選型和連接方式根據(jù)具體工程需要確定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，其特征還在于:地源熱栗裝置(7)指包括地源熱栗機(jī)組、水栗、用戶(hù)末端以及管路、閥門(mén)、定壓補(bǔ)水裝置等組成的地源熱栗系統(tǒng)的能量提升、輸配和使用部分。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，其特征還在于:地下水的能量利用裝置(4)可以是地源熱栗裝置(7)，也可以是太陽(yáng)能系統(tǒng)等地上熱能采集裝置或地上冷量采集裝置，通過(guò)地下水向地下蓄熱或蓄冷；當(dāng)能量利用裝置(4)是太陽(yáng)能系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)地下水向地下蓄熱，運(yùn)行時(shí)間可以為采暖或空調(diào)運(yùn)行季節(jié)，也可以為非采暖非空調(diào)季節(jié)，即過(guò)度季節(jié)蓄能，對(duì)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及溫度調(diào)節(jié)措施。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，其特征還在于:地下水處理裝置(3)是除沙器、過(guò)濾器、軟化器、除氣裝置、滅菌器、蓄水罐等，其中的全部或者一部分，根據(jù)具體工程需要確定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，其特征還在于:地下水的能量利用裝置(4)與地埋管地源熱栗裝置(7)，可以是處在同一套地源熱系統(tǒng)之中的組成部分，也可以是相互獨(dú)立的地源熱栗系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，其特征還在于:地下水水井(I)的出水井和回灌井的井徑、深淺及構(gòu)造可以為一種類(lèi)型，也可以為大小井結(jié)合，或者深淺井結(jié)合，或者內(nèi)置地源換熱器與不內(nèi)置地源換熱器(8)結(jié)合，出水井及回灌井都可以是小型井群，地下水水井(I)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；地下水水井距離地源熱栗地埋管區(qū)適當(dāng)遠(yuǎn)(當(dāng)場(chǎng)地允許時(shí)可以為50米以上)，以利于利用更多地下能量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤及地下水聯(lián)源地源熱栗系統(tǒng)，其特征還在于:地下水水井(I)分為出水井和回灌井，但兩種井的功能可以定期互換，當(dāng)需要定期互換功能時(shí)，兩種水井內(nèi)均設(shè)置水栗(2)及功能切換用的管道、閥門(mén)等。
【文檔編號(hào)】F25B30/06GK105890231SQ201410836248
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日
【發(fā)明人】王慶鵬
【申請(qǐng)人】王慶鵬