[发明专利]地热通风与地源热泵耦合系统及其适用性判定和运行方法

说明书

本发明公开了地热通风与地源热泵耦合系统，包括地热通风预处理系统和地源热泵系统；地热通风预处理系统包括送风装置、地热通风管道和出口装置，送风装置位于地表，地热通风管道埋设于地下，出口装置设置于建筑室内，送风装置通过地热通风管道与出口装置相连通；地源热泵系统包括地埋管换热器、热泵机组和室内地暖，地埋管换热器包括若干换热管且换热管均竖直埋设于地下，热泵机组位于地表，室内地暖设置于建筑室内，地埋管换热器通过循环管路与热泵机组相连通，热泵机组通过循环管路与室内地暖相连通。本发明依据“通风预处理+换热”的设计理念，将地热通风预处理系统和地源热泵系统结合，为利用浅层地热能给建筑通风换热提供了新思路。

技术领域

本发明涉及土壤源热泵技术领域，尤其涉及地热通风与地源热泵耦合系统及其适用性判定和运行方法。

背景技术

浅层地热能的开发利用方式大体上分为三种：地源热泵系统、浅层地热通风预处理系统及地下储热系统。地源热泵系统具有高效率、无污染等特点，其中以垂直地埋管地源热泵系统应用最为普遍。垂直地埋管地源热泵系统是以岩土体为热源/冷汇，通过地下埋设的换热器与岩土体进行热量交换，利用热泵技术，输入少量高位电能将地下提取的大量热能运输到室内建筑进行供暖/制冷或输入家庭热水。浅层地热通风预处理系统以空气为传热介质，所需驱动力小，一般使用风机即可以满足，甚至于太阳能烟囱等自然动力系统结合，可以直接为建筑进行供暖、制冷或者通风换气，同时也可以对空调系统的新风进行预处理，减少系统能耗。

上述两种系统在使用过程中都存在一些不足。地源热泵系统长期的运行会造成地下热不平衡。在夏季地源热泵系统从地下岩土体吸取的热量和在冬季向地下岩土体释放的热量差异较大时，会使地下岩土体形成热积聚或冷积聚，导致岩土体升高或降低，从而影响地源热泵系统的供暖/制冷效果。其次，垂直埋管系统为室内建筑供暖/制冷，是一种“换热不换质”的方式。在冬季长时间运行下，室内封闭环境条件下，空气CO2含量增高，环境舒适度降低。最后，垂直地埋管地源热泵系统是在100-200m深的垂直钻孔内布置换热管与岩土体进行热交换，由于钻井成孔成本较高，所以导致地源热泵初始投资大。地热通风预处理系统因埋深较浅，受地表气温影响较大，在夏季高温情况下(冬季低温)只能负担一部分冷(热)负荷，换热性能远不如地源热泵系统。

目前，已有一些与土壤源热泵技术相关的发明专利，例如：“地源热泵水平与垂直复合式地埋管系统及适用性判定方法”，公开号：CN108151369A；“地下水源热泵空调系统”，公开号：CN103245022A；“一种具有热平衡系统的地源热泵系统”，公开号：CN205119566U；“一种小型地源热泵空调系统的热回收系统”，公开号：CN201615557U；“一种基于多点进风及利用地热能的置换式通风系统”，公开号：CN102759170A；“一种利用太阳能和地热能的被动式通风系统”，公开号：CN111609501A；“室内通风系统”，公开号：CN204787025U。

以上专利虽然基于系统能效及热泵机组设计优化等方面的考虑，进行了技术上的创新，但并没有能够很好地解决室内空气质量及节能的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种地热通风与地源热泵耦合系统及其适用性判定和运行方法，本发明依据“通风预处理+换热”的设计理念，将地热通风预处理系统和地源热泵系统结合，为利用浅层地热能给建筑通风换热提供了新思路。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：