冷却塔季节性土壤热恢复系统

1.冷却塔季节性土壤热恢复系统，其特征在于：
包括有土壤源热泵机组，土壤源热泵机组包括土壤侧换热器和空调侧换热器，土壤侧管道系统主干管、土壤侧水泵、第一阀门、第二阀门、地埋管换热器、电动三通调节阀、建筑空调末端设备、空调水泵、空调侧管道系统主干管、板式换热器、开式冷却塔、冷却水泵、冷却塔管道系统主干管；
土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路与安装在地下钻井内的地埋管换热器、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路a和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之一；同时，土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路与板式换热器的一次侧、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路b和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之二；板式换热器的二次侧与安装在冷却塔管道系统主干管的开式冷却塔和冷却水泵形成闭合环路之三；
土壤源热泵机组的空调侧换热器与安装在空调侧管道系统主干管上的空调水泵、建筑空调末端设备形成闭合环路。
2.冷却塔季节性土壤热恢复系统，其特征在于：
包括有土壤源热泵机组，土壤源热泵机组包括土壤侧换热器和空调侧换热器，土壤侧管道系统主干管、土壤侧水泵、第一阀门、第二阀门、地埋管换热器、电动三通调节阀、建筑空调末端设备、空调水泵、空调侧管道系统主干管、闭式冷却塔；
土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路与安装在地下钻井内的地埋管换热器、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路a和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之一；同时，土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路与闭式冷却塔、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路b和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之二；
土壤源热泵机组的空调侧换热器与安装在空调侧管道系统主干管上的空调水泵、建筑空调末端设备形成闭合环路。

冷却塔季节性土壤热恢复系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种解决由于建筑夏季冷负荷大于冬季热负荷，采用土壤源热泵技术有可能导致土壤“热堆积”问题的新技术系统，属于建筑空调领域。\n背景技术\n[0002] 我国南方地区民用建筑、或大型商用办公建筑的夏季供冷负荷往往要大于冬季供暖负荷，对于采用土壤源热泵系统的建筑，夏季土壤源热泵机组冷凝器向土壤排放的热量将大于冬季土壤源热泵机组蒸发器向土壤释放的冷量，导致土壤“热堆积”、土壤温度逐年上升，土壤源热泵机组的能效比不断下降。\n[0003] 关于土壤“热堆积”问题，国外从20世纪90年代已开始了相关研究。主要是围绕增设辅助散热装置，当地埋管换热器出口水温超过设定温度时，启动辅助散热装置的方法；\n或是采用混合式土壤源热泵系统的方法；或是利用冷却塔辅助冷却土壤源热泵系统冷凝热的方法，进行了相关应用研究，但都因受技术适应性以及应用条件的限制，而没有得到较好的推广应用。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提出一种新的技术体系——冷却塔季节性土壤热恢复技术，为土壤源热泵技术的高效应用提供一种新的方法和途径。其中冷却塔的选型计算可根据所设计建筑物全年冷热负荷不平衡率、建筑物所在地区室外气象条件、以及土壤源热泵系统的设计计算方法确定。\n[0005] 冷却塔季节性土壤热恢复系统，其特征在于：\n[0006] 包括有土壤源热泵机组(土壤源热泵机组包括土壤侧换热器和空调侧换热器)、土壤侧管道系统主干管、土壤侧水泵、第一阀门、第二阀门、地埋管换热器、电动三通调节阀、建筑空调末端设备、空调水泵、空调侧管道系统主干管、板式换热器、开式冷却塔、冷却水泵、冷却塔管道系统主干管；\n[0007] 土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路后与安装在地下钻井内的地埋管换热器、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路a和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之一；同时，土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路与板式换热器的一次侧、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路b和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之二；板式换热器的二次侧与与安装在冷却塔管道系统主干管的开式冷却塔和冷却水泵形成闭合环路之三；\n[0008] 土壤源热泵机组的空调侧换热器与安装在空调侧管道系统主干管上的空调水泵、建筑空调末端设备形成闭合环路。\n[0009] 另一种冷却塔季节性土壤热恢复系统，其特征在于：\n[0010] 包括有土壤源热泵机组(土壤源热泵机组包括土壤侧换热器和空调侧换热器)、土壤侧管道系统主干管、土壤侧水泵、第一阀门、第二阀门、地埋管换热器、电动三通调节阀、建筑空调末端设备、空调水泵、空调侧管道系统主干管、闭式冷却塔；\n[0011] 土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路后与安装在地下钻井内的地埋管换热器、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路a和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之一；同时，土壤源热泵机组的土壤侧换热器与第一阀门连接后、然后与第二阀门并联，并联后的管路与闭式冷却塔、安装在土壤侧管道系统主干管上的电动三通调节阀的支流管路b和合流管路c以及土壤侧水泵形成闭合环路之二；\n[0012] 土壤源热泵机组的空调侧换热器与安装在空调侧管道系统主干管上的空调水泵、建筑空调末端设备形成闭合环路。\n[0013] 本发明结合冷却塔的热湿交换原理以及全年冷却运行特性，将冬季土壤平衡不了热量的一部分夏季通过冷却塔排至大气环境；余下的部分过渡季节通过冷却塔与地埋管换热器耦合运行，利用室外自然冷源错峰向地下补冷，以达到土壤全年冷热负荷平衡的目的。\n附图说明\n[0014] 图1采用开式冷却塔时本发明的冷却塔季节性土壤热恢复技术系统原理图。\n[0015] 图中：1、土壤源热泵机组，2、土壤侧管道系统主干管，3、土壤侧水泵，4、第一阀门，\n5、第二阀门，6、地埋管换热器，7、电动三通调节阀，8、建筑空调末端设备，9、空调水泵，10、空调侧管道系统主干管，11、板式换热器，12、开式冷却塔，13、冷却水泵，14、冷却塔管道系统主干管。\n[0016] 图2采用闭式冷却塔时本发明的冷却塔季节性土壤热恢复技术系统原理图。\n[0017] 图中：1、土壤源热泵机组，2、土壤侧管道系统主干管，3、土壤侧水泵，4、第一阀门，\n5、第二阀门，6、地埋管换热器，7、电动三通调节阀，8、建筑空调末端设备，9、空调水泵，10、空调侧管道系统主干管，15、闭式冷却塔。\n具体实施方式\n[0018] 冷却塔季节性土壤热恢复系统，其特征在于：\n[0019] 包括有土壤源热泵机组1(土壤源热泵机组1包括土壤侧换热器和空调侧换热器)、土壤侧管道系统主干管2、土壤侧水泵3、第一阀门4、第二阀门5、地埋管换热器6、电动三通调节阀7、建筑空调末端设备8、空调水泵9、空调侧管道系统主干管10、板式换热器\n11、开式冷却塔12、冷却水泵13、冷却塔管道系统主干管14。\n[0020] 土壤源热泵机组1的土壤侧换热器与第一阀门4连接后、然后与第二阀门5并联，并联后的管路后与安装在地下钻井内的地埋管换热器6、安装在土壤侧管道系统主干管2上的电动三通调节阀7的支流管路a和合流管路c以及土壤侧水泵3形成闭合环路之一；\n同时，土壤源热泵机组1的土壤侧换热器与第一阀门4连接后、然后与第二阀门5并联，并联后的管路与板式换热器11的一次侧、安装在土壤侧管道系统主干管2上的电动三通调节阀7的支流管路b和合流管路c以及土壤侧水泵3形成闭合环路之二；板式换热器11的二次侧与与安装在冷却塔管道系统主干管14的开式冷却塔12和冷却水泵13形成闭合环路之三。\n[0021] 另一种方案，冷却塔季节性土壤热恢复系统，其特征在于：\n[0022] 包括有土壤源热泵机组1(土壤源热泵机组1包括土壤侧换热器和空调侧换热器)、土壤侧管道系统主干管2、土壤侧水泵3、第一阀门4、第二阀门5、地埋管换热器6、电动三通调节阀7、建筑空调末端设备8、空调水泵9、空调侧管道系统主干管10、闭式冷却塔\n15。\n[0023] 土壤源热泵机组1的土壤侧换热器与第一阀门4连接后、然后与第二阀门5并联，并联后的管路后与安装在地下钻井内的地埋管换热器6、安装在土壤侧管道系统主干管2上的电动三通调节阀7的支流管路a和合流管路c以及土壤侧水泵3形成闭合环路之一；\n同时，土壤源热泵机组1的土壤侧换热器与第一阀门4连接后、然后与第二阀门5并联，并联后的管路与闭式冷却塔15、安装在土壤侧管道系统主干管2上的电动三通调节阀7的支流管路b和合流管路c以及土壤侧水泵3形成闭合环路之二。\n[0024] 土壤源热泵机组1的空调侧换热器与安装在空调侧管道系统主干管10上的空调水泵9、建筑空调末端设备8形成闭合环路。\n[0025] 1.当冷却塔季节性土壤热恢复技术系统采用开式冷却塔时，结合附图1对本发明进行详细说明。\n[0026] 本体系的结构如图1所示，主要包括有土壤源热泵机组1(包括土壤侧换热器、空调侧换热器等部件)、土壤侧管道系统主干管2、土壤侧水泵3、第一阀门4、第二阀门5、地埋管换热器6、电动三通调节阀7、建筑空调末端设备8、空调水泵9、空调侧管道系统主干管\n10、板式换热器11、开式冷却塔12、冷却水泵13、冷却塔管道系统主干管14。\n[0027] 土壤源热泵机组1通过土壤侧换热器与土壤侧管道系统连接形成闭合环路，其中土壤侧水泵3、第一阀门4、第二阀门5安装在土壤侧管道系统主干管2上，地埋管换热器6安装在地下钻井内，电动三通调节阀7安装在土壤侧管道系统主干管2上；土壤源热泵机组\n1通过空调侧换热器与建筑内空调系统连接形成闭合环路，其中建筑空调末端设备8与土壤源热泵机组1的空调侧换热器连接，空调水泵9安装在空调侧管道系统主干管10上；板式换热器11的一次侧与土壤侧管道系统干管2连接形成闭合环路；板式换热器11的二次侧与开式冷却塔12连接形成闭合环路，其中冷却水泵13安装在开式冷却塔管道系统主干管14上。\n[0028] 本体系的工作过程如下：\n[0029] 根据土壤源热泵机组土壤侧的全年累计排热和吸热量，将其中冬季土壤侧平衡不了的排热量分成两部分：一部分在夏季通过电动三通调节阀7使板式换热器11与地埋管换热器6并联运行、进而利用开式冷却塔12将该部分热量转移给室外大气环境，此时第一阀门4开启、第二阀门5关闭；另一部分在过渡季节通过电动三通调节阀7使板式换热器11与地埋管换热器6串联运行、进而利用开式冷却塔12将室外自然冷源向地下土壤释冷进行热平衡处理，此时第一阀门4关闭、第二阀门5开启。也即，冷却塔在夏季制冷工况向大气环境排放冬季土壤侧平衡不了排热量的一部分；另一部分的排热量则在过渡季节利用室外自然冷源错峰向地下土壤释冷得以全年冷热负荷平衡。\n[0030] 2.当冷却塔季节性土壤热恢复技术系统采用闭式冷却塔时，下面结合附图2对本发明进行详细说明。\n[0031] 本体系的结构如图2所示，主要包括有土壤源热泵机组1(包括土壤侧换热器、空调侧换热器等部件)、土壤侧水泵3、土壤侧管道系统主干管2、第一阀门4、第二阀门5、地埋管换热器6、电动三通调节阀7、建筑空调末端设备8、空调水泵9、空调侧管道系统主干管\n10、闭式冷却塔15。\n[0032] 热泵机组1通过土壤侧换热器与土壤侧管道系统连接形成闭合环路，其中土壤侧水泵3、第一阀门4、第二阀门5安装在土壤侧管道系统主干管2上，地埋管换热器6安装在地下钻井内，电动三通调节阀7安装在土壤侧管道系统主干管2上；土壤源热泵机组1通过空调侧换热器与建筑内空调系统连接形成闭合环路，其中建筑空调末端设备8与土壤源热泵机组1的空调侧换热器连接，空调水泵9安装在空调侧管道系统主干管10上；闭式冷却塔15与土壤侧管道系统主干管2连接。\n[0033] 本体系的工作过程如下：\n[0034] 根据土壤源热泵机组土壤侧的全年累计排热和吸热量，将其中冬季土壤侧平衡不了的排热量分成两部分：一部分在夏季通过电动三通调节阀7将闭式冷却塔15与地埋管换热器6并联运行、利用闭式冷却塔15将该部分热量转移给室外大气环境，此时第一阀门4开启、第二阀门5关闭；另一部分在过渡季节通过电动三通调节阀7将闭式冷却塔15与地埋管换热器6串联运行、利用闭式冷却塔10将室外自然冷源向地下土壤释冷进行热平衡处理，此时第一阀门4关闭、第二阀门5开启。也即，冷却塔在夏季制冷工况向大气环境排放冬季土壤侧平衡不了排热量的一部分；另一部分的排热量则在过渡季节利用室外自然冷源向土壤释冷得以全年冷热负荷平衡。