[发明专利]季节蓄能的地源热泵供暖或供冷方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能蓄存技术领域和地源热泵应用技术领域。具体是一种能够利用太阳近地期和远地期的应季气温及建筑物表面蓄温与地温之差，依托建筑物热工条件设计创新低成本低费用集热和换热的季节蓄能地源热泵供暖或供冷方法及其装置。

背景技术

目前，世界各国都在开发新能源，谋求解决不可再生能源将枯竭的问题。我国提出“十一五”期间GDP能耗要降低20％的目标，国家财政部、建设部发文《关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》以及《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》，明确指出“十一五”期间，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为25％以上，到2020年，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为50％以上，太阳能技术和地源热泵技术被列为可再生能源建筑应用主要内容。

常规地源热泵系统给建筑供暖时从地下吸热，制冷时向地下释热。困惑的是建筑冷热负荷不平衡的客观现状及《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005出于环境保护和系统安全考虑要求吸热量和释热量必须平衡的执行标准。

我国幅员辽阔建筑负荷特点是：最南部夏季冷负荷大，冬季没有热负荷(全冷型)；中南，西南部夏季冷负荷大，冬季热负荷小(冷大热小型)；中东部，夏冬季冷热负荷持平；中西部，中北部，西北部，东北部夏季冷负荷小，冬季热负荷大(冷小热大型)；最北部夏季没有冷负荷，冬季热负荷很大(全热型)。全国区域建筑冷热负荷不平衡率占90％以上，再加上其它功能负荷叠加后冷热负荷平衡型建筑更少。常规地源热泵对于“全热型”，“全冷型”负荷的不能应用；对“冷大热小型”，“冷小热大型”负荷的只能高代价低效应用(“冷大热小型”排热需要冷却塔；“冷小热大型”补热需排碳热源)；吸释热量不平衡的不能持久应用，导致地源热泵系统逐年单方向温度积累，系统效率持续降低，最终导致失效。

发明内容

为了解决现有技术中吸/释热量平衡问题，本发明是提供一种季节蓄能的地源热泵供暖或供冷方法及其装置。通过增设可切换的能量交换单元，实现气水换热、建筑外挂板换热、硬地面换热、水景观换热，蓄存太阳近地期和远地期的能量，通过地埋管换热装置存储成为可用供暖或供冷的新能源。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种季节蓄能的地源热泵供暖或供冷方法，基于现有地源热泵供暖或供冷系统，包括如下实施步骤：

第一步，根据实施区域地源热泵供暖或供冷的能量差值，计算出该区域的吸热量A与释热量B的差值，经计算得出该地区地源能量的失衡值为|A-B|；第二步，为平衡上述失衡值|A-B|，将现有地源热泵供暖或供冷系统的第一地埋管换热装置上接有能量交换单元，该能量交换单元的冷/热负荷能力值大于等于上述失衡值|A-B|，最好等于上述失衡值|A-B|；第三步，当该地区的吸热量A大于释热量B时，在供冷期，将该能量交换单元与第一地埋管换热装置接通蓄热；在供暖期，将该能量交换单元与第一地埋管换热装置断开；当该地区的提热量A小于释热量B时，在供暖期，将该能量交换单元与第一地埋管换热装置接通蓄冷；在供冷期，将该能量交换单元与第一地埋管换热装置断开；第四步，经上述步骤实现地源热泵供暖或供冷的能量平衡，解决该地区地源能量的失衡问题。

上述方法中第二、三步还可以为如下步骤：第二步，为平衡上述失衡值|A-B|，将冷和热分开供应，在现有地源热泵供暖或供冷系统增设第二地埋管换热装置和能量交换单元；设置该第一地埋管换热装置用于单独供暖，该第二地埋管换热装置用于单独供冷，将所述第一、第二地埋管换热装置与所述能量交换单元连接；第三步，根据季节变化供冷期时，将第二地埋管换热装置与能量交换单元断开，然后将第二地埋管换热装置与热泵机组连接供冷；同时将第一地埋管换热装置与热泵机组断开，然后将第一地埋管换热装置与能量交换单元连接蓄热；根据季节变化供暖期时，将第一地埋管换热装置与能量交换单元断开，然后将第一地埋管换热装置与热泵机组连接供暖；同时将第二地埋管换热装置与热泵机组断开，然后将第二地埋管换热装置与能量交换单元连接蓄冷。

所述能量交换单元包括气水换热装置；所述第二步骤中为平衡上述失衡值|A-B|，在现有地源热泵供暖或供冷系统的第一、二地埋管换热装置上接有气水换热装置，该气水换热装置的冷/热负荷能力值大于等于上述失衡值|A-B|，最好等于上述失衡值|A-B|。