本實用新型涉及一種在冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)系統(tǒng)，特別涉及一種在地?zé)嶂〔黄胶夤r下的冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)系統(tǒng)，屬于地?zé)峥照{(diào)系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

相對地表來說，地下水和土壤的溫度一般常年維持在一個恒定的溫度區(qū)間，這個溫度區(qū)間在冬季比地表溫度高，而在夏季比地表溫度低，地?zé)峥照{(diào)正是利用了這個溫差所引起的能量流動在冬季供熱，而在夏季供冷的。這種地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的原理就是通過安裝在地下的地?zé)崾占?，從土壤中吸收能量，?jīng)過能量轉(zhuǎn)換實現(xiàn)空調(diào)調(diào)節(jié)功能。地?zé)峥照{(diào)有兩種，一是利用恒溫層的地下水熱量，一種是利用淺層常溫土壤或地下水中的能量作為能源，在地下埋管，吸收熱能。但是在某些寒冷國家和地區(qū)(譬如我國的北方偏冷地區(qū))，全年呈冷熱不平衡工況，夏季制冷時間較短，制冷負荷較小，冬季采暖時間較長，采暖負荷較大，在這種地?zé)嶂〔黄胶獾臓顟B(tài)下，地源熱泵系統(tǒng)長期運行會造成從土壤的全年累積取熱量大于累積散熱量的不平衡狀態(tài)，這種持續(xù)的不平衡狀態(tài)會導(dǎo)致采暖季土壤的初始溫度逐年降低，最終導(dǎo)致冬季地源熱泵系統(tǒng)運行效率降低，采暖達不到預(yù)期效果，系統(tǒng)甚至無法穩(wěn)定運行等后果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型熱不平衡工況下冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)裝置公開了新的方案，采用地源熱泵和太陽能耦合系統(tǒng)向地?zé)嵩囱a充能量，解決了全年氣溫偏低的地區(qū)因地源熱能日益枯竭而帶來的地?zé)峥照{(diào)工作效率降低的問題。

本實用新型熱不平衡工況下冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)裝置包括地源熱泵、地源換熱裝置、熱補償裝置和室內(nèi)空調(diào)換熱器，室內(nèi)空調(diào)換熱器與地源換熱裝置通過地源熱泵傳熱連接，熱補償裝置與地源換熱裝置傳熱連接。地源熱泵包括地源熱泵主機和傳熱管系，地源熱泵主機包括地源熱泵蒸發(fā)器和地源熱泵冷凝器，傳熱管系包括地源換熱裝置端傳熱管路和室內(nèi)空調(diào)換熱器端傳熱管路，地源換熱裝置通過地源換熱裝置端傳熱管路與地源熱泵主機傳熱連接，室內(nèi)空調(diào)換熱器通過室內(nèi)空調(diào)換熱器端傳熱管路與地源熱泵主機傳熱連接。

地源換熱裝置端傳熱管路包括地源換熱裝置進口管路和地源換熱裝置出口管路。地源換熱裝置進口管路包括地源換熱裝置進口總管道、地源換熱裝置進口熱補償管道、地源換熱裝置進口熱端管道，地源換熱裝置進口熱補償管道的一端與地源換熱裝置進口總管道連通，地源換熱裝置進口熱補償管道的另一端與熱補償裝置供熱端連通，地源換熱裝置進口熱端管道的一端與地源換熱裝置進口總管道連通，地源換熱裝置進口熱端管道的另一端與地源熱泵蒸發(fā)器連通。地源換熱裝置出口管路包括地源換熱裝置出口總管道、地源換熱裝置出口熱補償管道、地源換熱裝置出口熱端管道，地源換熱裝置出口熱補償管道的一端與地源換熱裝置出口總管道連通，地源換熱裝置出口熱補償管道的另一端與熱補償裝置工質(zhì)輸入端連通，地源換熱裝置出口熱端管道的一端與地源換熱裝置出口總管道連通，地源換熱裝置出口熱端管道的另一端與地源熱泵蒸發(fā)器連通。

室內(nèi)空調(diào)換熱器端傳熱管路包括室內(nèi)空調(diào)換熱器進口管路和室內(nèi)空調(diào)換熱器出口管路。室內(nèi)空調(diào)換熱器進口管路包括室內(nèi)空調(diào)換熱器進口總管道、室內(nèi)空調(diào)換熱器進口冷端管道，室內(nèi)空調(diào)換熱器進口冷端管道的一端與室內(nèi)空調(diào)換熱器進口總管道連通，室內(nèi)空調(diào)換熱器進口冷端管道的另一端與地源熱泵冷凝器連通。室內(nèi)空調(diào)換熱器出口管路包括室內(nèi)空調(diào)換熱器出口總管道、室內(nèi)空調(diào)換熱器出口冷端管道，室內(nèi)空調(diào)換熱器出口冷端管道的一端與室內(nèi)空調(diào)換熱器出口總管道連通，室內(nèi)空調(diào)換熱器出口冷端管道的另一端與地源熱泵冷凝器連通。

熱補償裝置包括太陽能集熱板裝置和蓄熱水箱，太陽能集熱板裝置與蓄熱水箱傳熱連接，蓄熱水箱與地源換熱裝置通過地源換熱裝置進口總管道和地源換熱裝置出口總管道傳熱連接。

本實用新型熱不平衡工況下冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)裝置采用地源熱泵和太陽能耦合系統(tǒng)向地?zé)嵩囱a充能量，緩解了地源熱能日益枯竭的問題，具有在冬季可補充地?zé)崮茉吹奶攸c。

附圖說明

圖1是本實用新型地?zé)峥照{(diào)系統(tǒng)的一種實施例的原理示意圖。

其中，211是地源換熱裝置進口總管道，221是地源換熱裝置出口總管道，222是地源側(cè)水泵，310是太陽能集熱板裝置，320是蓄熱水箱，330是地源換熱裝置進口熱補償管道，340是地源換熱裝置出口熱補償管道，350是低溫工質(zhì)區(qū)出水管，351是循環(huán)水泵，360是高溫工質(zhì)區(qū)進水管，411是室內(nèi)空調(diào)換熱器進口總管道，412是室內(nèi)空調(diào)水泵，421是室內(nèi)空調(diào)換熱器出口總管道。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型熱不平衡工況下冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)裝置示意圖。熱不平衡工況下冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)裝置包括地源熱泵、地源換熱裝置、熱補償裝置和室內(nèi)空調(diào)換熱器，室內(nèi)空調(diào)換熱器與地源換熱裝置通過地源熱泵傳熱連接，熱補償裝置與地源換熱裝置傳熱連接。地源熱泵包括地源熱泵主機和傳熱管系，地源熱泵主機包括地源熱泵蒸發(fā)器和地源熱泵冷凝器，傳熱管系包括地源換熱裝置端傳熱管路和室內(nèi)空調(diào)換熱器端傳熱管路，地源換熱裝置通過地源換熱裝置端傳熱管路與地源熱泵主機傳熱連接，室內(nèi)空調(diào)換熱器通過室內(nèi)空調(diào)換熱器端傳熱管路與地源熱泵主機傳熱連接。上述方案的地?zé)峥照{(diào)系統(tǒng)克服了氣候寒冷地區(qū)及國家地?zé)崮芰苛魇У膯栴}，在保證用戶正常使用的前提下，保持地?zé)峥照{(diào)高效、穩(wěn)定運行。

本方案的地?zé)峥照{(diào)系統(tǒng)為了滿足冬季調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的要求，還公開了地源熱泵的傳熱管系的具體方案，如圖1所示，即地源換熱裝置端傳熱管路包括地源換熱裝置進口管路和地源換熱裝置出口管路。地源換熱裝置進口管路包括地源換熱裝置進口總管道、地源換熱裝置進口熱補償管道、地源換熱裝置進口熱端管道，地源換熱裝置進口熱補償管道的一端與地源換熱裝置進口總管道連通，地源換熱裝置進口熱補償管道的另一端與熱補償裝置供熱端連通，地源換熱裝置進口熱端管道的一端與地源換熱裝置進口總管道連通，地源換熱裝置進口熱端管道的另一端與地源熱泵蒸發(fā)器連通。地源換熱裝置出口管路包括地源換熱裝置出口總管道、地源換熱裝置出口熱補償管道、地源換熱裝置出口熱端管道，地源換熱裝置出口熱補償管道的一端與地源換熱裝置出口總管道連通，地源換熱裝置出口熱補償管道的另一端與熱補償裝置工質(zhì)輸入端連通，地源換熱裝置出口熱端管道的一端與地源換熱裝置出口總管道連通，地源換熱裝置出口熱端管道的另一端與地源熱泵蒸發(fā)器連通。室內(nèi)空調(diào)換熱器端傳熱管路包括室內(nèi)空調(diào)換熱器進口管路和室內(nèi)空調(diào)換熱器出口管路。室內(nèi)空調(diào)換熱器進口管路包括室內(nèi)空調(diào)換熱器進口總管道、室內(nèi)空調(diào)換熱器進口冷端管道，室內(nèi)空調(diào)換熱器進口冷端管道的一端與室內(nèi)空調(diào)換熱器進口總管道連通，室內(nèi)空調(diào)換熱器進口冷端管道的另一端與地源熱泵冷凝器連通。室內(nèi)空調(diào)換熱器出口管路包括室內(nèi)空調(diào)換熱器出口總管道、室內(nèi)空調(diào)換熱器出口冷端管道，室內(nèi)空調(diào)換熱器出口冷端管道的一端與室內(nèi)空調(diào)換熱器出口總管道連通，室內(nèi)空調(diào)換熱器出口冷端管道的另一端與地源熱泵冷凝器連通。

為了增強傳熱管系的可控性，本方案在管系中安裝了水泵和閥門，具體是地源換熱裝置出口總管道上設(shè)有地源側(cè)水泵，室內(nèi)空調(diào)換熱器進口總管道上設(shè)有室內(nèi)空調(diào)水泵，地源換熱裝置進口熱補償管道上設(shè)有閥V9，地源換熱裝置進口熱端管道上設(shè)有閥V6，地源換熱裝置出口熱補償管道上設(shè)有閥V10，地源換熱裝置出口熱端管道上設(shè)有閥V2，室內(nèi)空調(diào)換熱器進口冷端管道上設(shè)有閥V4，室內(nèi)空調(diào)換熱器出口冷端管道上設(shè)有閥V8。在冬季，室內(nèi)溫度較低，熱量的流動方向是從地源換熱裝置經(jīng)地源熱泵流向室內(nèi)空調(diào)換熱器，如圖1所示，具體是開啟閥V2、V4、V6、V8，室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)與地源熱泵冷凝器的傳熱連接，從其吸收熱量，而地源換熱裝置實現(xiàn)與地源熱泵蒸發(fā)器的傳熱連接，向其輸送熱量，地源熱泵蒸發(fā)器與地源熱泵冷凝器在地源熱泵主機內(nèi)部實現(xiàn)熱量交換，從而實現(xiàn)了上述方向的熱流動。在上述過程中或在關(guān)閉室內(nèi)空調(diào)的情況下，都可以通過開啟閥V9、V10來導(dǎo)通熱補償裝置與地源換熱裝置間的熱傳遞，從而實現(xiàn)補充地?zé)崮芰康哪康摹?/p>

本方案的地源換熱裝置是利用流體工質(zhì)實現(xiàn)與地下土壤和/或水體進行熱交換的裝置。為了提高熱交換的效率，本方案的地源換熱裝置包括分集水器和換熱管系，分集水器包括分水器和集水器，分水器與地源換熱裝置進口總管道連通，集水器與地源換熱裝置出口總管道連通。換熱管系包括多組并聯(lián)的換熱管路，換熱管路包括依次連通的換熱管路進口總管道、若干組串聯(lián)的換熱管路分支管路、換熱管路出口總管道，換熱管路分支管路包括多個并聯(lián)的換熱管道，換熱管路進口總管道與分水器連通，換熱管路出口總管道與集水器連通。換熱工質(zhì)經(jīng)過分水器分水進入換熱管路交換熱量后經(jīng)集水器匯水排出。換熱水工質(zhì)經(jīng)過上述各級管道的流動實現(xiàn)充分的換熱，從而提高了換熱效率。

本方案的熱補償裝置包括太陽能集熱板裝置和蓄熱水箱，太陽能集熱板裝置與蓄熱水箱傳熱連接，蓄熱水箱與地源換熱裝置通過地源換熱裝置進口總管道和地源換熱裝置出口總管道傳熱連接。為了提高熱交換的溫差，本方案采用了水工質(zhì)循環(huán)加熱的方案，具體是蓄熱水箱包括水箱體和水箱管系，水箱體內(nèi)部設(shè)有低溫工質(zhì)區(qū)和高溫工質(zhì)區(qū)，水箱管系包括連通低溫工質(zhì)區(qū)和太陽能集熱板裝置的入水口的低溫工質(zhì)區(qū)出水管、連通高溫工質(zhì)區(qū)和太陽能集熱板裝置的出水口的高溫工質(zhì)區(qū)進水管、連通低溫工質(zhì)區(qū)和高溫工質(zhì)區(qū)的循環(huán)傳熱管，低溫工質(zhì)區(qū)出水管上設(shè)有循環(huán)水泵，循環(huán)傳熱管上設(shè)有循環(huán)傳熱閥，地源換熱裝置出口熱補償管道的另一端與低溫工質(zhì)區(qū)連通，地源換熱裝置進口熱補償管道的另一端與高溫工質(zhì)區(qū)連通。為了提高換熱溫差，可以關(guān)閉閥V9、V10，使得水工質(zhì)在蓄熱水箱與太陽能集熱板裝置間多次往復(fù)循環(huán)，從而存儲更多的熱能。

進一步，為了實現(xiàn)上述熱補償循環(huán)的智能自動化，本方案還公開了基于上述方案的智能熱補償控制系統(tǒng)，具體是熱補償裝置還包括智能熱補償控制系統(tǒng)，智能熱補償控制系統(tǒng)包括分水器溫度測量模塊、集水器溫度測量模塊、高溫工質(zhì)區(qū)溫度測量模塊、中央處理單元，閥門控制模塊、水泵控制模塊、外部監(jiān)控終端，分水器溫度測量模塊將測得的分水器內(nèi)溫度參數(shù)發(fā)送給中央處理單元，集水器溫度測量模塊將測得的集水器內(nèi)溫度參數(shù)發(fā)送給中央處理單元，高溫工質(zhì)區(qū)溫度測量模塊將測得的高溫工質(zhì)區(qū)內(nèi)溫度參數(shù)發(fā)送給中央處理單元，中央處理單元根據(jù)收到的高溫工質(zhì)區(qū)內(nèi)溫度參數(shù)低于或等于設(shè)定的恒溫參數(shù)的比對結(jié)果通過閥門控制模塊和水泵控制模塊在開啟循環(huán)水泵和循環(huán)傳熱閥的同時關(guān)閉閥V9、V10，中央處理單元根據(jù)收到的高溫工質(zhì)區(qū)內(nèi)溫度參數(shù)高于設(shè)定的恒溫參數(shù)的比對結(jié)果通過閥門控制模塊和水泵控制模塊在開啟地源側(cè)水泵、閥V9、V10的同時關(guān)閉循環(huán)水泵，上述設(shè)定的恒溫參數(shù)高于分水器內(nèi)溫度參數(shù)和集水器內(nèi)溫度參數(shù)兩者中較低的數(shù)值，中央處理單元將收到的分水器內(nèi)溫度參數(shù)、集水器內(nèi)溫度參數(shù)、高溫工質(zhì)區(qū)內(nèi)溫度參數(shù)、閥門啟閉狀態(tài)信號和水泵啟閉狀態(tài)信號發(fā)送給外部監(jiān)控終端。進一步，本方案的外部監(jiān)控終端可以是手持遙控器，手持遙控器通過無線遙控端口修改上述設(shè)定的恒溫參數(shù)，手持遙控器通過無線遙控端口啟閉智能熱補償控制系統(tǒng)。

以上方案中涉及的電路、模塊以及電子元器件均可采用本領(lǐng)域通用的方案或選型，也可以根據(jù)實際需要采用特別設(shè)計的方案。

本方案的熱不平衡工況下冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)裝置采用地源熱泵和太陽能耦合系統(tǒng)向地?zé)嵩囱a充能量，緩解了地源熱能日益枯竭的問題，采用多級熱交換的換熱管系提高了地源換熱裝置的換熱效率，采用可多次往復(fù)循環(huán)式的太陽能蓄熱水箱儲熱系統(tǒng)及其智能控制系統(tǒng)提高熱補償?shù)臏夭?，實現(xiàn)了有光照環(huán)境中的持續(xù)補充地?zé)崮芰康哪康??；谝陨咸攸c，本方案的地?zé)峥照{(diào)系統(tǒng)相比現(xiàn)有的方案具有實質(zhì)性特點和進步。

本方案的熱不平衡工況下冬季可補償淺層地?zé)岬牡責(zé)峥照{(diào)裝置并不限于具體實施方式中公開的內(nèi)容，實施例中出現(xiàn)的技術(shù)方案可以單獨存在，也可以相互包含，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本方案結(jié)合公知常識作出的簡單替換方案也屬于本方案的范圍。