[发明专利]水土双源地源热泵系统

说明书

技术领域

本发明为水土双源地源热泵系统，属于能源、地热和空调技术领域。

背景技术

土壤源热泵及地下水源热泵开发利用两者的关联性，两者不但可以结合使用，而且相互密切关联，能够相互促进相互利用。既能大大强化土壤源热泵的地埋管换热效率，又能降低地下水源热泵对地下水量的依赖以及克服回灌困难等弊端，可以根据地下水实际的回灌量来选择地下水源使用程度。可以把地源热泵适用的建筑变得更普遍，地源热泵适用性更强，应用更广泛。既是地下两种资源的充分利用，又是两种资源关联性开发。

对于单纯的土壤源热泵，其应用受限止的原因：地埋管换热能力低、埋管占地面积大、初投资高、适用于室外场地大的建筑、能效比没有地下水源热泵高。而假如联合地下水共同使用，不但能利用地下水，而且利用地下水流动大大提高地埋管的取热能力。双重利好，既降低了对地面面积的要求，又使得一定量的地埋管换热器提供更大冷热源，同时也降低了初投资。

对于单纯的地下水源热泵，仅仅适用于地质条件相当好的建筑所在地，同样限制了地源热泵的应用，一旦地质条件达不到要求，就完全放弃了对地下水的利用，这是对资源利用、节能潜力的放弃。而事实上地下水是普遍存在的，绝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，来使用地源热泵。

地下水渗流是影响地源热泵换热效率的一个动态因素，而且也能改善地下能量集聚和冬夏负荷不平衡。地下水渗流，在地源热泵所利用的地球表层岩土中都或多或少地存在。地下水渗流对地源热泵换热器的换热能力影响是很大的，根据我国最近出版的地源热泵专著《地源热泵的设计与应用》(吕悦、马最良等编)的研究结果：当地下水流速为30米/年时，即10-6m/s时，竖埋管换热器的换热能力比无渗流时增大约30％，可见地下水流速的增大对换热能力的提高意义重大。地下水渗流对土壤换热器的影响从长期来看，能够带走因冬夏负荷不平衡而在地下集聚的能量，使土壤源热泵在使用地域上不受限制，而且充分利用。

但地源热泵发展至今，对地下水渗流的影响由不认识到认识，但只是被动地接受，并没有积极地利用。本新技术即是积极利用地下水、和加速地下水渗流来强化地热利用量、利用效率，而且利用抽取的地下水取能和蓄能，使地下水源与土壤源相互利用相互补充，充分利用各自的优点，克服各自的不利方面。是新一代的高效的地源热泵形式。

发明内容

水土双源地源热泵系统，包括：地下水水井(1)、水泵(2)、地埋管(5)、 地埋管钻孔(6)、地源热泵装置(7)、地下水处理装置(3)、地下水的能量利用装置(4)，以及管路、阀门等，其特征在于：水土双源地源热泵系统的地源侧同时包含地下水水井(1)和地埋管钻孔(6)；地下水水井(1)中的出水井抽出的地下水是通过地下水水井(1)中的回灌井、以及全部或部分地埋管钻孔(6)两种方式中的至少一种回灌入地下，地下水水井(1)中的出水井通过水泵(2)抽出地下水，然后通过管路与回灌井内设置的回灌水管、以及地埋管钻孔(6)中设置的回灌水管的至少一种相连接，来实现回灌；对于抽出的地下水，一种利用方式是直接通过回灌水井、以及地埋管钻孔(6)的至少一种回灌入地下，另一种利用方式是通过能量利用装置(4)以后再由回灌水井、以及地埋管钻孔(6)的至少一种回灌入地下，并且由能量利用装置(4)对地下水进行取能、蓄能利用；另外，地下水水井(1)的一种形式为普通水井，另一种形式为在部分或者全部水井的内侧或外壁至少一处设置地源热泵地源换热器(8)，地源换热器(8)可以是地源热泵中常用的U型管换热器、螺旋管换热器以及其它类型的换热器。

地下水水井(1)通过水泵(2)、管路及阀门与地下水处理装置(3)、地下水的能量利用装置(4)以及回灌水管等连接，组成地下水源环路；地埋管钻孔(6)中的地埋管(5)换热器、地源热泵装置(7)以及地下水水井(1)中的闭环地源换热器(8)等通过管路、阀门及水泵连接，组成地埋管换热器环路；地下水源环路与地埋管换热器环路共同构成水土双源地源热泵系统的地源侧部分，而其中的设备取舍、选型和连接方式根据具体工程需要确定。

出水井和回灌井的位置，一种布置方式是分别分布在全部或部分地源热泵地埋管钻孔(6)群的两侧，另一种布置方式是地下水水井(1)中的出水井位于地源热泵地埋管钻孔(6)群之中。

地源热泵装置(7)指地源热泵机组等设备，通常包括地源热泵机组、水泵、用户末端以及管路、阀门、定压补水装置等组成的地源热泵系统的能量提升、输配和使用部分。