[发明专利]浅层地埋管与中深层地埋管耦合冷热源系统及其控温方法

说明书

本发明提出了浅层地埋管与中深层地埋管耦合冷热源系统及其控温方法，属于可再生能源领域。解决了严寒及部分寒冷地区，冬季供暖时，地源热泵性能系数下降甚至停机的技术问题。本发明在供冷工况时，由浅层地埋管提供冷负荷所需冷量；在供热工况时，首先利用浅层地埋管提供所需热量，当浅层地埋管无法满足所需热量，关闭浅层地埋管，改由中深层地埋管提供热负荷所需热量，当中深层地埋管无法满足时，浅层地埋管辅助提供热量；当浅层地埋管取热量与夏季释热量相同时，所需热量均由中深层地埋管提供。本发明通过将浅层地热与中深层地热耦合，利用深层地热不易出现冷堆积现象，很好地平衡常规浅层地热失衡问题。

技术领域

本发明属于可再生能源领域，特别是涉及一种严寒地区地源热泵地源侧浅层地埋管与中深层地埋管耦合系统及其控温方法。

背景技术

地源热泵系统作为供暖供冷的可再生能源技术之一，概念由Zoelly等人提出，其具有环境友好性且可持续性，在市场上有很大的发展潜力。目前地源热泵地源侧分为浅层地温(0～200m)和中深层地温(1500～2500m)，以浅层低温为主。

地源热泵系统是以土壤源作为低温热源，在项目设计和应用过程中必须考虑土壤体冷热平衡，否则会导致地下能量堆积效应，进而影响机组运行。在计算周期内，地源热泵地埋管系统的全年总释热量和总吸热量应基本平衡，两者的比值宜在0.8～1.25之间。

在我国严寒及部分寒冷地区，由于供热负荷和时长大于供冷负荷和时长，地源侧长期运行在冷热失衡的条件下，会产生“冷堆积”现象，导致地源热泵系统性能逐渐下降，乃至不能使用。针对此问题，地源热泵复合系统受到越来越多关注，如太阳能—地源热泵系统、太阳能跨季节蓄热—地源热泵耦合系统、空气源热泵耦合地源热泵系统等。

上述复合系统在常规的地源热泵基础上再增加一套系统，或经过跨季节蓄热，系统控制复杂且能耗相对较高，而直接利用中深层地热，初投资较大，且夏季无法使用，也不可行。

发明内容

有鉴于此，为了解决严寒及部分寒冷地区，冬季供暖时，地源热泵性能系数下降甚至停机的技术问题，本发明提出浅层地埋管与中深层地埋管耦合冷热源系统及其控温方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种浅层地埋管与中深层地埋管耦合冷热源系统的控温方法，所述浅层地埋管与中深层地埋管耦合冷热源系统，在供冷工况时，由浅层地埋管提供冷负荷所需冷量；在供热工况时，首先利用浅层地埋管提供所需热量，当浅层地埋管无法满足所需热量，关闭浅层地埋管，改由中深层地埋管提供热负荷所需热量，当中深层地埋管无法满足时，浅层地埋管辅助提供热量。当浅层地埋管取热量与夏季释热量相同时，浅层地埋管系统将不再开启，所需热量均由中深层地埋管提供。

更进一步的，对浅层地埋管选型和数量以冷负荷所需冷量为主进行设计，对中深层地埋管选型和数量以建筑热负荷所需热量与浅层地埋管设计条件下可提供供热负荷所需热量之差进行设计。

更进一步的，供冷工况时，浅层地埋管蝶阀和浅层地埋管水泵开启，中深层地埋管蝶阀和中深层地埋管水泵关闭，建筑冷负荷所需冷量均由浅层地埋管提供。

更进一步的，供热工况时，当建筑热负荷需求较小时，浅层地埋管蝶阀和浅层地埋管水泵开启，中深层地埋管蝶阀和中深层地埋管水泵关闭，建筑热负荷所需热量由浅层地埋管提供，同时通过热计量仪表对浅层地埋管进行取热量计量；当建筑热负荷需求较大时，浅层地埋管无法满足热负荷所需热量时，中深层地埋管蝶阀和中深层地埋管水泵开启，浅层地埋管蝶阀和浅层地埋管水泵关闭，此时以中深层地埋管提供建筑热负荷所需热量为主，不满足时由浅层地埋管辅助提供热量；当浅层地埋管取热量直至与夏季释热量相同时，浅层地埋管蝶阀和浅层地埋管水泵将不再开启，浅层地热不再提供热量，建筑热负荷所需热量均由中深层地埋管提供。