專利名稱：采用帶地下水庫及水源熱泵的儲能式變溫空調方法及專用設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水源熱泵空調系統(tǒng)，尤其是涉及一種采用帶地下水庫及水源熱泵的儲能式變 溫空調方法及專用設備。
現(xiàn)有技術描述
水源熱泵系統(tǒng)是一種利用地下淺層地能，包括地下水、或地表水等的既可供熱又可制冷的 高效建筑節(jié)能空調系統(tǒng)，水源熱泵技術利用地下水以及地表水源的過程當中，因存在打井和 地下水回灌的高成本問題、地表水受環(huán)境溫度影響較大、換熱對水體生態(tài)環(huán)境的影響等問題， 使其應用受到了一定的限制。
土壤埋管式水源熱泵系統(tǒng)是通過埋設土壤換熱器來實現(xiàn)載熱介質與巖壤的換熱，淺層埋管 深度淺，受地表氣溫、太陽輻射等因素影響較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性低；深層的垂直埋管采用高承 壓聚乙烯塑料U型管，相應的相關材料費用與地孔鉆掘費用大。土壤埋管式水源熱泵系統(tǒng)對 土壤換熱器的材質及地質結構的要求比較高，在單位面積上地熱換熱能量級別低，系統(tǒng)投資 較其它水源熱泵方式要高，所以一般適用于溫控標準較低、面積較小的居住類單體建筑，在 溫控可靠性與標準要求較高的大型空調工程中應用相對困難。
隨著空調節(jié)能技術的進步，人們又對溫控可靠性與標準要求較高的場合根據需要溫控的特 性提出在不同時間段內要求輸出不同空調溫度的變溫空調節(jié)能運行模式，采用變溫供暖與制 冷時，要求輸出溫度保持平穩(wěn)，并且系統(tǒng)運行的可靠性高，即當主要供暖與制冷的熱泵發(fā)生 故障時，系統(tǒng)仍能保證溫控對象不受影響，適合這種應用場合的情況有高檔賓館、人工氣候 室、植物工廠甚至農用溫室等要求較高溫控可靠性與標準的大型空調工程，并要求系統(tǒng)帶有 儲備熱泵等，因而熱泵功率要求大、設備投資也大。
由于水源熱泵是一種間隙式工作的變功率輸出設備，現(xiàn)有技術僅僅通過間隙式直接輸送次 級循環(huán)載熱介質的換熱方式提供空調冷熱能量，即水源熱泵在供暖與制冷運行的同時不能進 行儲能運行，因而不^實現(xiàn)可靠與穩(wěn)定的連續(xù)輸出，難以滿足溫控可靠性與標準要求較高場 合的變溫空調節(jié)能運行模式要求；此外，現(xiàn)有技術熱源部分容量低、升溫快也是導致輸入溫 度變動大、設備功耗大的直接原因，對于采用現(xiàn)有的帶地下水庫的循環(huán)地熱換熱裝置等進行 變溫空調運行時，也需要進一步增加水源性熱源的地下儲存容量，同時減少施工復雜性與影響占地面積，為此，還需要尋找一種能夠降低變溫空調運行水源熱泵投資成本和提高系統(tǒng)運 行可靠性的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的一個技術問題是提供一種帶地下水庫及水源熱泵的儲能式變溫空調方法， 該方法可以降低設備的投資及運行成本，提高空調系統(tǒng)的效率、可靠性和實現(xiàn)非間歇性的溫 度平穩(wěn)連續(xù)輸出。
相應地，為了取得上述目的，本發(fā)明提供一種采用地下水庫及水源熱泵的儲能式變溫空調 方法，由經水源熱泵從地下水庫中釆集冷熱能量，將冷熱能量分別儲存在多個蓄能水箱組中， 和在蓄能水箱組與空調負載間進行冷熱能量交換的步驟所組成。
所述多個蓄能水箱組中的每一個蓄能水箱分別循環(huán)地與水源熱泵的輸出端和空調負載進 行冷熱量交換。
所述步驟(B)和步驟(C)同時或者分別進行。
所述多個蓄能水箱組與空調負載進行冷熱能量的交換是連續(xù)無間歇的。 本發(fā)明還提供一種采用地下水庫及水源熱泵的儲能式變溫空調系統(tǒng)，由地下水庫、與地下 水庫相連接的水源熱泵，和與水源熱泵相連接的空調負載，及多個相互并聯(lián)的儲能水箱等所 組成，其特征是每個儲能水箱通過一個輸入選通開關閥與所述水源熱泵的輸出端相連接， 且每個儲能水箱通過一個輸出選通開關閥與所述變溫空調負載相連接。
所述地下水庫中設有吸熱單元和散熱單元，吸熱單元和散熱單元經選擇與所述的水源熱泵 相連通。
所述地下水庫是經非開挖的爆炸施工成形的地下水庫、或者是由經非開挖水平鉆進與頂管 施工方式成形的地下埋管等所組成的地下水庫。
所述地下埋管至少是從金屬管、或塑料管、或玻璃纖維管、或鋼筋混凝土預制管中選擇至 少其一所實現(xiàn)的。
所述地下埋管由內、外套管組成，其內套管與外套管之間設有保溫材料。 所述地下水庫由沿地層深度方向上的多層組成，每相鄰兩層之間的管壁間距為3米到8米。 本發(fā)明的以上和其他目的、特點及優(yōu)點將通過以下的詳細描述、附圖和附屬權利要求得到 進一步的展現(xiàn)。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。
圖1是本發(fā)明實施例的采用地下水庫和水源熱泵的儲能式變溫空調系統(tǒng)的工作循環(huán)流程 示意圖。
圖2是本發(fā)明一種帶地下水庫的水源熱泵變溫空調裝置應用于一個設施農業(yè)的應用實施例。
圖3是本發(fā)明一種帶地下水庫的水源熱泵變溫空調裝置應用于一個城市民用建筑的應用 實施例。
圖4是本發(fā)明中采用爆炸施工成形的地下水庫的結構示意圖。
圖5是本發(fā)明中采用非開挖水平鉆進與頂管施工成形的地下水庫的結構示意圖。
具體實施說明
變溫空調是根據空調對象的需要特性可在不同時間段內輸出不同空調溫度的節(jié)能技術。如 在白天需要的輸出較大，夜晚需要的輸出較小，或者相反，要求變溫輸出較大時溫度保持平 穩(wěn)，通常需要按照最大輸出功率配置熱泵，考慮系統(tǒng)運行可靠性要求時還必須增加儲備熱泵 的設置，典型的應用工況包括如植物工廠等農用建筑。降低變溫空調運行中的運行能耗、提 高可靠性與輸出溫度穩(wěn)定性等的關鍵是提高系統(tǒng)的儲能特性，通過提高系統(tǒng)的儲能特性，還 可以減少熱泵的配置數(shù)量或與配置功率。
' 如圖1、圖2、圖5所示是本發(fā)明一種帶地下水庫的水源熱泵儲能式變溫空調方法和設備 構成農用建筑或農用溫室內應用的一個實施例，由地下水庫l、水源熱泵回路2、循環(huán)載熱介 質3、地熱換熱循環(huán)供水回路4、空調負載回路5、工作水箱6、儲能水箱組B、控制器8、電 控與手動換向闊組等組成。其中，地下水庫包括鉆進與頂管地下水庫102、埋地連通管lll、 保濕滲水管112、維修人孔113、保溫材料層114;其中循環(huán)載熱介質3包括次級循環(huán)載熱介 質311和終級循環(huán)載熱介質312;電控與手動換向閥組包括加熱循環(huán)通路開關閥Kl、制冷循 環(huán)通路開關閥K2、儲能水箱輸入選通開關閥K3-l、 K3-2、 K3-3、儲能水箱輸出選通開關閥K4、 K5、 K6;地熱換熱循環(huán)供水回路4中包括地下水庫1、供水管道401、除污裝置411、單向閥 412、供水泵413、工作水箱6、電控與手動換向閥組等。所述的水源熱泵回路2是由一個或 一個以上相互并聯(lián)連接的熱泵201、至少兩個循環(huán)輸送泵及若干個開關閥門等組成的，其至少 兩個循環(huán)輸送泵、若千個開關閥門與熱泵201之間形成可換向輸出冷熱能量的水源熱泵回路。 所述的儲能水箱組B是由一個或多個儲能水箱7所組成，儲能水箱輸入選通開關閥K3-1、K3-2、 K3-3、輸出選通開關閥K4、 K5、 K6與儲能水箱7經相互連接成為并聯(lián)式儲能水箱組B。空調負載回路5包括一般的空調負載回路和采用變溫空調方法調控負載輸出溫度的變溫 空調負載回路，變溫空調負載回路還包括間隙性工作的變溫空調負載回路和非間隙地連續(xù)工 作的變溫空調負載回路。變溫空調負載回路中包括變溫空調循環(huán)管路或采暖與制冷循環(huán)管路 501，采暖與制冷循環(huán)管路中又包括采暖循環(huán)管511與制冷循環(huán)管512或其他空調負載。如圖1所示的地熱換熱循環(huán)回路A中包括地熱換熱循環(huán)供水回路4和水源熱泵回路2。經 地熱換熱循環(huán)供水回路4的地下水庫向工作水箱6供水循環(huán)，再從工作水箱6通過水源熱泵 回路2，經控制器8控制加熱循環(huán)通路開關閥Kl或制冷循環(huán)通路開關閥K2，及儲能水箱輸入 選通開關閥K3-1、 K3-2、 K3-3向儲能水箱組B的各儲能水箱7儲存地下水庫中采集的冷熱能 量，形成地熱換熱循環(huán)。空調換熱循環(huán)回路C包括變溫空調負載回路5、電控與手動換向閥組 等，從儲能水箱7，經控制器8控制加熱循環(huán)通路開關闊K1或制冷循環(huán)通路開關閥K2，及儲 能水箱輸出選通開關閥K4、 K5、 K6，向變溫空調負載回路中的負載釋放輸出供應變溫空調的 冷熱能量，形成換熱與變溫空調換熱循環(huán)。所述的輸出變溫空調能量是包括間隙性輸出的變 溫空調能量和非間隙性連續(xù)輸出的變溫空調能量。采用本發(fā)明的一種帶地下水庫的水源熱泵儲能式變溫空調裝置及方法的各工作循環(huán)間的 流程及各工作循環(huán)回路之間的相互關系，可參見其循環(huán)流程示意圖，如圖1所示循環(huán)系統(tǒng) 包括地熱換熱循環(huán)回路A、并聯(lián)式儲能水箱組B和變溫空調換熱循環(huán)回路C。其中，地熱換熱 循環(huán)回路A中包括地熱換熱循環(huán)供水回路4及水源熱泵回路2,地熱換熱循環(huán)回路A的循環(huán)從 其地下水庫中采集冷熱能量，并通過其地熱換熱循環(huán)供水回路4、水源熱泵回路2，對后置的 并聯(lián)式儲能水箱組B的各單元分別進行循環(huán)冷熱能量儲存。變溫空調換熱循環(huán)回路C包括變 溫空調負載回路5，變溫空調換熱循環(huán)回路C的循環(huán)從前置的并聯(lián)式儲能水箱組B的各儲能水 箱分別進行循環(huán)取送儲存的冷熱能量，并對其變溫空調負載回路5輸出變溫空調能量，而且， 地熱換熱循環(huán)與變溫空調換熱循環(huán)可以同時進行或者分別進行。在控制器8的控制下，地熱換熱循環(huán)回路A經其地熱換熱循環(huán)供水回路4及水源熱泵回路 2進行能量采集循環(huán)后，與儲能水箱組間進行能量儲存循環(huán)，同時，變溫空調換熱循環(huán)回路C 可與儲能水箱組B間進行能量取送循環(huán)，并與負載間進行采暖與制冷的變溫空調換熱循環(huán)。 水源熱泵或負載可以分別或同時與多個相互并聯(lián)的儲能水箱進行連通切換，構成能量采集循 環(huán)與釋放循環(huán)，兩者既可分別工作、又可同時工作的儲能式變溫采暖與制冷空調運行，滿足 晝夜間空調循環(huán)不間斷的高標準變溫空調運行要求。當采暖與制冷的熱泵設備發(fā)生故障需要 檢修時，由于儲能水箱組的儲能作用，可以使得系統(tǒng)不停止對負載的變溫空調運行輸出，即 系統(tǒng)恒定地預先保留一定供應時段的冷熱能量儲備，用于保障熱泵停止工作時，如故障檢修或高峰供電時段的系統(tǒng)變溫空調輸出，因而系統(tǒng)具備較低的運行能耗成本、較高的儲能容量 與較高的系統(tǒng)運行可靠性，并能通過儲能運行使變溫空調保持連續(xù)輸出與溫度平穩(wěn)，且熱泵 配置功率可以降低，系統(tǒng)設備投資成本比現(xiàn)有技術大幅度降低，設備運行效率比現(xiàn)有技術提 高。在冬季的變溫采暖運行模式中，水源熱泵回路的輸入端可與工作水箱6相連接，地熱換熱 循環(huán)供水回路4經工作水箱6與水源熱泵回路2進行能量采集循環(huán)。水源熱泵回路2的輸出 端與儲能水箱組B相連接，在此，儲能水箱組B可以是由一個或以上的儲能水箱7所組成， 多個儲能水箱7間可以相互并聯(lián)連接，經控制器8控制，可以實現(xiàn)在包括變溫采暖或制冷等 變溫空調運行中的多個儲能水箱單元分別與水源熱泵輸出端相互切換連接，即分別通過電控 與手動換向閥組與變溫空調換熱循環(huán)回路相切換連通，其中所有電控閥門均由控制器8按各 種運行模式下設定的闊門開關狀態(tài)或參數(shù)控制閥門開關動作，此時，控制加熱循環(huán)通路的循 環(huán)泵P1、丌關閥K1全部接通，控制制冷循環(huán)通路的循環(huán)泵P2、開關閥K2全部關閉，儲能水 箱輸入選通開關閥K3-l、 K3-2、 K3-3及輸出選通開關閥K4、 K5、 K6根據控制參數(shù)選通，變 溫空調所需的熱量分別經儲能水箱輸出選通開關閥K4、 K5或K6，連續(xù)不斷地供給變溫空調負 載回路中的負載，由此實現(xiàn)同步工作的儲能式變溫空調運行，使變溫空調輸出時保持溫度平 穩(wěn)。當變溫空調運行時需要輸出較大的能量時，由于預先在儲能水箱中儲存了足夠的預備的冷 熱能量，選用水源熱泵設備的功率可以減小，設備投資成本比現(xiàn)有技術大幅度降低，且水源 熱泵在工作中可以避免采用一個大體積水箱替代、避免在實時工作狀態(tài)下儲能水箱單元上層 輸出終級循環(huán)載熱介質溫度達到要求時的加熱等待、或避免因儲能水箱單元過大而加熱變慢， 導致輸出溫度不穩(wěn)定而需要增大水源熱泵功率的情形，使用效率可大大提高。除了可以增加儲能水箱組的運輸與安裝方便性，還可以在一定程度上保障萬一系統(tǒng)出現(xiàn)部分事故時，備用 儲能水箱單元可以繼續(xù)變溫空調輸出，提高系統(tǒng)運行可靠性。在夏季的變溫制冷運行模式中，由采暖模式向制冷模式轉換時，水源熱泵回路2的冷凝端 與蒸發(fā)端的連接可在控制器8的控制下，經換向閥組K1、 K2切換進行相互對換連接，此時， 控制制冷循環(huán)通路的循環(huán)泵P2、開關閥K2全部接通，控制采暖循環(huán)通路的循環(huán)泵Pl、開關 閥Kl全部關閉，儲能水箱輸入選通丌關闊K3-1、 K3-2、 K3-3根據控制參數(shù)選通，變溫空調 所需的冷量分別經儲能水箱單元輸出選通開關閥K4、 K5或K6，從選通的儲能水箱單元輸出， 連續(xù)不斷地供給變溫空調負載回路中的負載，由此構成同步工作的儲能式變溫供冷運行。水源熱泵可采用一種或一種以上的水源熱泵，如采用電水源熱泵、燃油或燃氣水源熱泵、或固體生物質能燃料的燃料水源熱泵。采用一種或一種以上的不同水源熱泵間經搭配和并聯(lián) 連接供選擇使用的優(yōu)點是，除了可選用對農用溫室生產成本影響較大的低成本燃料，還可以 將其中的另一種水源熱泵作為備用，以防突發(fā)事件時對生產的影響，進一步增加農用溫室變 溫空調系統(tǒng)的運行保障與可靠性。儲能水箱組B中可以配用換熱器，地熱換熱循環(huán)回路中的次級循環(huán)載熱介質311可以是水、 或是水溶液中含有固態(tài)相變儲能材料的液態(tài)流體，變溫空調換熱循環(huán)回路中的終級循環(huán)載熱 介質312也可以是包括水或醇類的液體等，液體中可含有固態(tài)相變儲能材料液態(tài)流體。在同步工作的儲能式連續(xù)運行中，儲能水箱組可以用作地熱換熱循環(huán)采集冷熱量的儲存， 并同時經變溫空調換熱循環(huán)向變溫空調負載回路輸出冷熱源，能滿足地熱換熱循環(huán)回路冷熱 量采集及儲存與變溫空調換熱循環(huán)回路冷熱量供應輸出同時運行、變溫空調非間隙性即連續(xù) 輸出的高標準溫控要求與高效運行要求，因而可以提高農用溫室變溫空調系統(tǒng)輸出溫度的穩(wěn) 定性。在分別工作的儲能式間隙運行中，儲能水箱組可單獨用作地熱換熱循環(huán)采集冷熱量的儲 存，也可單獨經變溫空調換熱循環(huán)向變溫空調負載回路輸出冷熱源。當采用峰谷電時段進行 額外儲備部分地熱換熱循環(huán)采集冷熱量的儲存，供作高峰用電時段變溫空調輸出時的儲能冷 熱供應源時，可以配置如兩個或兩個以上較小功率的水源熱泵對儲能水箱組的不同水箱進行 正常輸出儲能和備用儲能的交替切換工作運行，由此，在帶有備用水源熱泵能保證系統(tǒng)運行 可靠性的同時，還可以降低系統(tǒng)運行的能耗成本及提高設備利用率，并降低水源熱泵等設備 的投資成本。變溫空調負載回路中的負載如采暖或制冷循環(huán)管511、 512可在農用溫室內架空設置，通 過采暖或制冷管內的循環(huán)冷熱水產生管壁換熱，對農用溫室進行變溫空調。除了對空氣加熱 外，還可采用將上述采暖循環(huán)管511作如圖所示的并聯(lián)分叉，將其中一路或多路埋入農用溫 室土壤中作地中熱式土壤埋管采暖加熱，取得更好的農用溫室內地面與地下熱差平衡效果， 夏季制冷時則可將土壤埋管的手動開關閥關閉。如圖1、圖3、圖4及圖5所示是本發(fā)明一種帶地下水庫的水源熱泵儲能式變溫空調方法 和設備用于住宅建筑、或商用建筑、或工業(yè)建筑中應用的另一個實施例，它由地下水庫l、水 源熱泵回路2、循環(huán)載熱介質3、地熱換熱供水循環(huán)回路4、空調負載回路5、儲能水箱組B、 控制器8、吸熱與散熱盤管9、電控與手動換向閥組等組成。如圖3、圖4及圖5所示，地熱 換熱循環(huán)供水回路4包括地下水庫1、供水管道401、單向閥412、供水泵413、工作水箱6、 電控與手動換向閥組K1、 K2等?？照{負載回路包括采暖與制冷循環(huán)管路501，采暖與制冷循環(huán)管路中又包括采暖循環(huán)管511、與制冷循環(huán)管512;循環(huán)載熱介質3包括次級循環(huán)載熱介質 311、終級循環(huán)載熱介質312;地下水庫包括地下爆炸固壁水庫101、與之相連接的鉆進與頂 管地下水庫102、埋地連通換熱管lll、保濕滲水管112、維修人孔113、保溫材料層114;電 控與手動換向阓組包括加熱循環(huán)通路開關闊K1、制冷循環(huán)通路開關閥K2、儲能水箱輸入選通 開關閥K3-1、 K3-2、儲能水箱輸出選通開關閥K4-1、 K4-2、 K5-1、 K5-2?？照{負載回路5包 括一般的空調負載回路和采用變溫空調方法調控負載輸出溫度的變溫空調負載回路。地熱舉熱與地熱換熱循環(huán)回路地熱換熱循環(huán)回路A中包括地熱換熱循環(huán)供水回路4、水 源熱泵回路2。經設置在地熱換熱循環(huán)供水回路地下水庫l中的吸熱與散熱盤管9，向水源熱 泵回路2提供循環(huán)采集的冷熱能量，經控制器8控制加熱循環(huán)通路開關閥Kl或制冷循環(huán)通路 開關閥K2，及儲能水箱單元選通開關閥K3-1、 K3-2,再通過水源熱泵回路向儲能水箱組B的 各儲能水箱7儲存地下水庫中采集的冷熱能量，形成地熱換熱循環(huán)?？照{換熱與變溫空調換熱循環(huán)回路:變溫空調換熱循環(huán)回路C中包括變溫空調負載回路5、 電控與手動換向閥組Kl、 K2等?？刂破?控制加熱循環(huán)通路開關閥Kl或制冷循環(huán)通路開關 閥K2，及儲能水箱單元輸出選通開關閥K4-1、 K4-2、 K5-l、 K5-2,從儲能水箱7向空調負載 回路中的負載釋放供應變溫空調的冷熱能量，形成換熱與變溫或不變溫的空調換熱循環(huán)。輸 出變溫空調能量包括間斷的變溫空調能量和不間斷地連續(xù)輸出變溫空調能量。為了實現(xiàn)住宅建筑、商用建筑、或工業(yè)建筑室內需要的變溫空調運行，可采用儲能式的變 溫采暖運行，即水源熱泵的蒸發(fā)端與設置在地下水庫中的蒸發(fā)吸熱盤管相連通后，進行吸熱 間接變溫采暖運行；并且還可采用儲能式的制冷運行，水源熱泵的冷凝端與設置在地下水庫 中的冷凝散熱盤管相連通后，進行散熱間接變溫制冷運行，或者可采用工作水箱6直接與設 置在地下水庫中的冷水輸送管路相連通后進行的直接變溫供冷運行。變溫空調負載回路中的負載可以是風機盤管或散熱器511、 512，或是溫水型空調機等換 熱設備。除了對空氣加熱外，還可采用將上述采暖循環(huán)管511的采暖換熱段作并聯(lián)分叉，將 其中一路或多路埋入建筑各房間內的地板中進行地板輻射采暖加熱。為了更好地調節(jié)建筑各 房間內空調的溫度均勻性，變溫采暖制冷循環(huán)管路中還可包括液流分配器。當儲能水箱組中 設置液-液換熱器時，次級循環(huán)載熱介質311可以是水，終級循環(huán)載熱介質312可以是包括水 或醇類的液體及液體中含有固態(tài)相變儲能材料的液態(tài)流體。地下水庫可以包括一個或一個以上的地下水庫，除了圖4所示的采用包括經非開挖的爆炸 施工成形的循環(huán)地熱換熱式地下固壁水庫101，還可采用如圖5所示的經非開挖水平鉆進與頂 管施工方式埋管鋪設的、適于建造直徑大于660毫米以上的封閉管狀容腔式循環(huán)地熱換熱式地下水庫102，或是兩者的結合，當封閉管狀容腔式循環(huán)地熱換熱式地下水庫的管徑較大時， 還可在地下水庫上設置人孔113供作日后的維修維護進出；構成所述的封閉管狀容腔的地下 埋管可以是金屬管、或塑料管、或玻璃纖維管、或鋼筋混凝土預制管等、或是上述的組合。 圖5中所示的是一種采用爆炸施工成形的地下固壁水庫與經非開挖水平鉆進與頂管施工方式 埋管鋪設成形的封閉管狀容腔式地下水庫進行貫通相交的組合，借用前者成為后者的維修人 孔通道可以顯著地減少施工作業(yè)量，此外，也可以采用非貫通相交的組合，相互間經埋地連 通換熱管111連接。當采用內、外套管組合的地下埋管時，其內套管與外套管間可設有保溫 材料層114，如與內管和外管相連的硬泡EPS發(fā)泡保溫材料層，以利于提高儲能保溫式地下水 庫的保溫效率，并構成儲能保溫式地下水庫；當金屬管采用鋼管時，其內、外表面均可經表 面防腐蝕涂層處理。地下水庫與其埋地連通換熱管lll組成土壤換熱器，地下水庫間經埋地連通管相連通，埋 地連通換熱管間的相鄰間隔D的范圍在1.5-6米，最佳的相鄰間隔為3-4米，具體根據土壤 組成與地下的濕度控制條件決定， 一般地下埋設層的濕度狀況下，如選擇間隔為3米，可以 取得較好的換熱效率。所述的地下水庫包括經非開挖爆炸施工成形的地下固壁水庫、或經非開挖水平鉆進與頂管 施工成形的地下水庫、或是兩者的組合。當?shù)叵聝δ艿娜萘坎蛔阈枰M行儲能容量擴容時， 可采用兩者組合的方式進行事后追加補救最為簡單。采用非開挖水平鉆進與頂管施工成形的 地下水庫時，可沿地層深度方向上進行上下相間的多層疊加設置，其上下層可同向設置或交 叉向設置，其上下層之間疊加設置的最佳管壁間距在3-8米；此外，采用在水平方向上設置 地下水庫時，還可相間加設豎埋式土壤埋管的地熱換熱裝置進行冷熱量輸出的補償調節(jié)，以 此構成地下立體式的儲能保溫場或儲能換熱場。所述的豎埋式土壤埋管的地熱換熱裝置包括 如中國專利ZL200520040450.X "—種豎埋式地熱換熱裝置"所公布的土壤埋管的地熱換熱裝 置。當建筑的地下巖土結構較為復雜時，往往還需要采用上述兩者的組合，以此增加地下水庫 的儲能容量和儲能密度。地下水庫的最佳設置深度H是距地表G以下5米開始到第一儲水層 的深度，這樣可以取得較理想的施工條件和較理想的巖土換熱層換熱濕度及保溫與換熱效果。 此外，埋地換熱管外壁鉆地孔洞內可設置吸水保濕填料，當?shù)谝粌λ畬虞^深時，可在埋地連 通換熱管換熱影響區(qū)內可按一定的間隔距離夯壓或鉆管設置保濕滲水管112,定時從地面灌水 用于保持埋地換熱管設置深度上換熱影響區(qū)域的傳熱濕度，以利于提高換熱儲能式地下水庫 的地熱換熱效率。地下水庫可設置在農業(yè)溫室、住宅建筑、商用建筑或工業(yè)建筑占地面積的地下或包括周圍的輔助占地面積以內，這樣可以完全免除對于建筑的占地等不良影響。本領域技術人員應知,本發(fā)明的實施例,按其上述附圖和詳細說明所示,僅僅是一個范例， 其應用決不限于此。由此可見，本發(fā)明的目的已得到充分和有效的表達，為了展示本發(fā)明的的功能和結構原理， 已給出了其實施例和詳細說明，其實施應用在不違背上述原理下可以改變，因此，本發(fā)明還 包括以下權利要求的精神和權利要求范圍內的全部修改。
權利要求
1.一種采用地下水庫及水源熱泵的儲能式變溫空調方法，由以下步驟所組成(A)經水源熱泵從地下水庫中采集冷熱能量；(B)將冷熱能量分別儲存在多個蓄能水箱組中，并且；(C)在蓄能水箱組與空調負載間進行冷熱能量交換。
2. 根據權利要求1所述的變溫空調方法，其特征是所述多個蓄能水箱組中的每一個蓄能水 箱分別循環(huán)地與水源熱泵的輸出端和空調負載進行冷熱量交換。
3. 根據權利要求2所述的變溫空調方法，其特征是所述多個蓄能水箱組與空調負載進行冷 熱能量的交換是連續(xù)無間歇的。
4. 根據權利要求1或3所述的變溫空調方法，其特征是所述的步驟(B)和步驟(C)同時 或者分別進行。
5. —種采用地下水庫及水源熱泵的儲能式變溫空調系統(tǒng)，由地下水庫、與地下水庫相連接的 水源熱泵，和與水源熱泵相連接的空調負載，及多個相互并聯(lián)的儲能水箱等所組成，其特 征是每個儲能水箱通過一個輸入選通開關閥與所述水源熱泵的輸出端相連接，且每個儲 能水箱通過一個輸出選通開關閥與所述變溫空調負載相連接。
6. 根據權利要求5所述的空調系統(tǒng)，其特征是:所述的地下水庫中設有吸熱單元和散熱單元， 吸熱單元和散熱單元經選擇與所述的水源熱泵相連通。
7. 根據權利要求6所述的變溫空調系統(tǒng)，其特征是所述的地下水庫是經非開挖的爆炸施工 成形的地下水庫、或者是由經非開挖水平鉆進與頂管施工方式成形的地下埋管等所組成的 地下水庫。
8. 根據權利要求7所述的變溫空調系統(tǒng)，其特征是所述的地下埋管至少是從金屬管、或塑 料管、或玻璃纖維管、或鋼筋混凝土預制管中選擇至少其一所實現(xiàn)的。
9. 根據權利要求7所述的變溫空調系統(tǒng)，其特征是所述的地下埋管由內、外套管組成，其 內套管與外套管之間設有保溫材料。
10. 根據權利要求7所述的變溫空調系統(tǒng)，其特征是所述的地下水庫由沿地層深度方向上的 多層組成，每相鄰兩層之間的管壁間距為3米到8米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶地下水庫及水源熱泵的儲能式變溫空調方法和專用設備，包括地熱換熱循環(huán)過程和空調換熱循環(huán)過程，空調換熱循環(huán)還包括變溫空調換熱循環(huán)，在地熱換熱循環(huán)過程中，水源熱泵的輸出端先與蓄能水箱組進行熱量交換，在空調換熱循環(huán)過程中，蓄能水箱組再與空調負載回路進行熱量交換。
文檔編號F24F5/00GK101216203SQ20081000280
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權日2007年1月4日
發(fā)明者戈 潘 申請人:戈 潘