專利名稱：采用地下水庫的儲能式變溫空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及儲能水箱空調(diào)系統(tǒng)，尤其是涉及一種采用地下水庫的儲能 式變溫空調(diào)裝置技術(shù)。
背景技術(shù)：
直接利用地下水源供熱或供冷的空調(diào)系統(tǒng)是一種利用水源熱能，包括地下 水、或地表水等的的空調(diào)系統(tǒng)，在直接利用地下水以及地表水源熱能的過程中， 因存在地下水打井和回灌的高成本問題、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(yīng)用受到了一定的限制。
隨著空調(diào)節(jié)能技術(shù)的進步，人們又對溫控可靠性與標(biāo)準(zhǔn)要求較高的場合根 據(jù)需要溫控的特性提出在不同時間段內(nèi)要求輸出不同空調(diào)溫度的變溫空調(diào)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(dāng)主要輸送供暖與制冷循環(huán)載熱介質(zhì)的循環(huán)水泵發(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(yīng)用場合的情況包括要求較高溫控可 靠性與標(biāo)準(zhǔn)的大型空調(diào)工程，并要求系統(tǒng)帶有儲備循環(huán)水泵等，因而水泵功率 要求大、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置投資也大。
由于循環(huán)水泵是一種間隙式工作的輸送設(shè)備，現(xiàn)有技術(shù)僅僅通過間隙式直 接輸送循環(huán)載熱介質(zhì)的換熱方式提供空調(diào)冷熱能量，即水箱在供暖與制冷運行 的同時不能進行儲能運行，因而不能實現(xiàn)可靠與穩(wěn)定的連續(xù)輸出，難以滿足溫 控可靠性與標(biāo)準(zhǔn)要求較高場合的變溫空調(diào)節(jié)能運行模式要求；此外，現(xiàn)有技術(shù) 熱源部分容量低、系統(tǒng)溫控難也是導(dǎo)致輸入與輸出溫度的變動大、設(shè)備功耗大 的直接原因，對于采用現(xiàn)有的帶地下水源的循環(huán)換熱裝置進行變溫空調(diào)運行時， 需要大幅度增加水源性冷熱源的地下儲存與供應(yīng)容量，同時減少施工成本與占 地面積影響，為此，需要尋找一種能夠降低變溫空調(diào)運行下直接利用地下水源 供熱或供冷空調(diào)系統(tǒng)投資成本和提高系統(tǒng)運行可靠性的途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種采用人造地下水庫、直接利用地下儲存的 地表水源供熱或供冷的儲能式變溫空調(diào)裝置，該裝置可以降低設(shè)備的投資及運 行成本，提高空調(diào)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。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，由一個或多個帶輸出端與回流端 的非開挖地下水庫、與該地下水庫輸出端相連接的儲能水箱、與該地下水庫回 流端相連接的季節(jié)性儲能輔助水箱、與該儲能水箱輸出端相連接的空調(diào)負載等 組成，其特征是每個儲能水箱通過至少一個選通開關(guān)閥與各地下水庫的輸出 端或回流端相連接，且每個儲能水箱通過一個輸出選通開關(guān)閥與所述變溫空調(diào)負載相連接，所述的儲能水箱包括一個或多個，多個帶相連接選通開關(guān)閥的儲 能水箱間相互并聯(lián)連接。
所述的非開挖地下水庫包括爆炸成形地下水庫與水平鉆進或頂管成形的地 下水庫的組合。所述的水平鉆進或頂管成形的地下水庫沿爆炸成形地下水庫圓 周上相貫通設(shè)置。所述的水平鉆進或頂管成形的地下水庫沿爆炸成形地下水庫 圓周上的貫通設(shè)置包括同一層深的貫通設(shè)置和不同層深的貫通設(shè)置。所述的非 開挖地下水庫間經(jīng)設(shè)置埋地連通換熱管相連接，所述的埋地連通換熱管與非開 挖地下水庫間的連通回路上設(shè)有循環(huán)泵。所述的非開挖地下水庫可進一步分為 儲冷地下水庫和儲熱地下水庫，相互間經(jīng)帶有連通控制開關(guān)閥的連通管相連接。 所述的非開挖水平鉆進與頂管成形的地下水庫間設(shè)有豎埋式土壤埋管的地?zé)釗Q
熱裝置。所述的非開挖地下水庫的設(shè)置深度是距地表6米以下到第一儲水層的 深度。所述的非開挖地下水庫中設(shè)有吸熱單元和散熱單元，吸熱單元和散熱單 元經(jīng)選擇與所述的儲能水箱組相連通。所述的吸熱單元與散熱單元是具有各自 獨立進水管道的換熱盤管，其中，吸熱盤管設(shè)置在非開挖地下水庫的上部，散 熱盤管設(shè)置在非開挖地下水庫的下部，吸熱盤管與散熱盤管兩者具有合二為一 的公共循環(huán)回流管道。
本實用新型裝置的優(yōu)點是由于裝置由一個或多個非開挖地下水庫、與該 地下水庫相連接的儲能水箱、與該地下水庫相連接的季節(jié)性儲能輔助水箱、與 該儲能水箱相連接的空調(diào)負載等組成，且每個儲能水箱通過一個輸出選通開關(guān) 閥與所述變溫空調(diào)負載相連接，采用了儲能水箱包括一個或多個，多個儲能水 箱間相互并聯(lián)連接，且每個儲能水箱通過一個輸入選通開關(guān)閥與所述地下水庫 的輸出端相連接，使得裝置地下水源性熱源的儲存容量增大，并可實現(xiàn)季節(jié)性 儲能，從而使運行能耗成本與設(shè)置成本降低；又由于裝置采用了每個儲能水箱 通過一個輸出選通開關(guān)閥與所述變溫空調(diào)負載相連接，使得系統(tǒng)輸出溫度平穩(wěn)、 并能保持連續(xù)輸出，變溫空調(diào)運行可靠性高。
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(quán)利要求得到進一步的展現(xiàn)。


圖1是本實用新型實施例的采用地下水庫的儲能式變溫空調(diào)裝置的工作循 環(huán)流程示意圖。
圖2是本實用新型一種采用地下水庫的儲能式變溫空調(diào)裝置應(yīng)用于一個設(shè) 施農(nóng)業(yè)的應(yīng)用實施例。
圖3是本實用新型一種采用地下水庫的儲能式變溫空調(diào)裝置應(yīng)用于一個城 市民用建筑的應(yīng)用實施例。
圖4是本實用新型中采用爆炸施工成形的地下水庫的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實用新型中采用非開挖水平鉆進與頂管施工成形的地下水庫的結(jié) 構(gòu)示意圖。具體實施說明
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。 變溫空調(diào)是根據(jù)空調(diào)對象的需要特性可在不同時間段內(nèi)輸出不同空調(diào)溫度 的節(jié)能技術(shù)。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輸送循環(huán)載 熱介質(zhì)的循環(huán)泵，考慮系統(tǒng)運行可靠性要求時還必須增加儲備循環(huán)泵的設(shè)置， 典型的應(yīng)用工況包括如植物工廠等農(nóng)用建筑。降低變溫空調(diào)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(guān)鍵是提高系統(tǒng)的儲能特性和儲能容量，通 過提高系統(tǒng)的儲能特性和容量，還可以減少循環(huán)泵的配置數(shù)量或與配置功率。
如圖1、圖2、圖5所示是本實用新型一種采用地下水庫的儲能式變溫空調(diào) 裝置構(gòu)成農(nóng)用建筑或農(nóng)用溫室內(nèi)應(yīng)用的一個實施例，由非開挖地下水庫l、輔助 能源加熱或制冷設(shè)備2、循環(huán)載熱介質(zhì)3、地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4、空調(diào)負載 回路5、季節(jié)性儲能輔助水箱6、儲能水箱組B (包括儲能水箱7)、控制器8、 電控與手動選通開關(guān)閥組等組成。其中，地下水庫包括鉆進與頂管地下水庫102、 埋地連通換熱管111、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(zhì)3包括次級循環(huán)載熱介質(zhì)311和終級循環(huán)載熱介質(zhì)312;電控與手 動選通開關(guān)閥組包括地下水庫采暖輸出與回水通路手動開關(guān)閥Kl-l、 K1-2，地 下水庫制冷輸出與回水通路手動開關(guān)閥K2-1、 K2-2，此外，還包括季節(jié)性儲能 輔助水箱的冷熱輸入端通路開關(guān)閥Kl-3、 K2-3和冷熱輸出端通路幵關(guān)閥Kl-4、 K2-4，空調(diào)負載采暖循環(huán)通路開關(guān)閥K1，空調(diào)負載制冷循環(huán)通路開關(guān)閥K2，儲 能水箱采暖輸入電控選通開關(guān)閩Kal、 Kbl、 Kcl，儲能水箱制冷輸入電控選通開 關(guān)閥Ka2、 Kb2、 Kc2，儲能水箱輸出電控選通開關(guān)閥K3、 K4、 K5;地?zé)釗Q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、電控或手動選通開關(guān)閥等。
所述的儲能水箱組B是由一個或多個儲能水箱所組成，每個儲能水箱通過 至少一個選通開關(guān)閥與各地下水庫的輸出端或回流端相連接，在此，儲能水箱 輸入選通開關(guān)閥Kal、 Kbl、 Kcl、輸出選通開關(guān)閥K3、 K4、 K5與儲能水箱7經(jīng)
相互連接后成為一個儲能水箱單元，多個帶相連接選通開關(guān)閥的儲能水箱單元 間相互并聯(lián)連接，成為并聯(lián)式儲能水箱組B，其中，a、 b、 c每個儲能水箱都通 過一個輸入選通開關(guān)閥與所述地下水庫的制冷或采暖輸出端相連接。
空調(diào)負載回路5包括一般的空調(diào)負載回路和采用變溫空調(diào)方法調(diào)控負載輸 出溫度的變溫空調(diào)負載回路，變溫空調(diào)負載回路還包括間隙性工作的變溫空調(diào) 負載回路和非間隙地連續(xù)工作的變溫空調(diào)負載回路。變溫空調(diào)負載回路中包括 變溫空調(diào)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(diào)負載。
地下水i帶g出端與回流端，該地T水S經(jīng)地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4與儲能水 箱相連接，經(jīng)控制器8控制加熱循環(huán)通路開關(guān)閥Kl及儲能水箱輸入選通開關(guān)閥 Kal、 Kbl、 Kcl,地下水庫向儲能水箱組B的各儲能水箱7儲存地下水庫中采集的熱量，或經(jīng)控制器8控制制冷循環(huán)通路開關(guān)閥K2及儲能水箱輸入選通開關(guān)閥 Ka2、 Kb2、 Kc2，地下水庫向儲能水箱組B的各儲能水箱7儲存地下水庫中采集 的冷量，儲能水箱與空調(diào)負載換熱后，循環(huán)載熱介質(zhì)3分別通過K卜3和K2-3 回入地下水庫，形成地?zé)釗Q熱循環(huán)。
空調(diào)換熱循環(huán)回路C包括變溫空調(diào)負載回路5、電控與手動開關(guān)閥組等，經(jīng) 控制器8控制加熱循環(huán)通路開關(guān)閥K-1、儲能水箱輸出選通開關(guān)閥K4、 K5、 K6 及變量循環(huán)泵P1，從儲能水箱7向變溫空調(diào)負載回路中的負載釋放輸出供應(yīng)變 溫運行的熱量；或經(jīng)控制器8控制加熱循環(huán)通路開關(guān)閥K-2、儲能水箱輸出選通 開關(guān)閥K4、 K5、 K6及變量循環(huán)泵P2，從儲能水箱7向變溫空調(diào)負載回路中的負 載釋放輸出供應(yīng)變溫運行的冷量，形成換熱與變溫空調(diào)換熱循環(huán)。所述的輸出 變溫空調(diào)能量是包括間隙性輸出的變溫空調(diào)能量和非間隙性連續(xù)輸出的變溫空 調(diào)能量。
季節(jié)性儲能循環(huán)回路包括儲能水箱、季節(jié)性儲能輔助水箱6與地下水庫， 采暖換熱后的溫水從儲能水箱下部的輸出管道經(jīng)輸入端通路開關(guān)閥、K2-3進入 季節(jié)性儲能輔助水箱，經(jīng)自然環(huán)境下降溫后，可在水頭壓力作用下經(jīng)輸出端通 路開關(guān)閥Kl-4回流地下水庫進行季節(jié)性儲冷循環(huán)；制冷換熱后的溫水從儲能水 箱上部的輸出管道經(jīng)輸入端通路開關(guān)閥K2-3進入季節(jié)性儲能輔助水箱，經(jīng)自然 環(huán)境下升溫后，可在水頭壓力作用下經(jīng)輸出端通路開關(guān)閥K2-4回流地下水庫進 行季節(jié)性儲熱循環(huán)。
采用本實用新型的一種帶地下水庫的儲能式變溫空調(diào)裝置的各工作循環(huán)間 的流程及各工作循環(huán)回路之間的相互關(guān)系，可參見其循環(huán)流程示意圖，如圖l 所示循環(huán)系統(tǒng)包括地?zé)釗Q熱循環(huán)回路A、并聯(lián)式儲能水箱組B和變溫空調(diào)換熱 循環(huán)回路C。其中，地?zé)釗Q熱循環(huán)回路A中包括地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4及非開 挖地下水庫，地?zé)釗Q熱循環(huán)回路A的循環(huán)從其非開挖地下水庫中采集冷熱能量， 并通過其地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4、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(diào)換熱循環(huán)回路C包括變溫空調(diào)負載回路5，變 溫空調(diào)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(diào)負載回路5輸出變溫空調(diào)能量， 而且，地?zé)釗Q熱循環(huán)與變溫空調(diào)換熱循環(huán)可以同時進行或者分別進行。
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?zé)釗Q熱循環(huán)采集 冷熱量的儲存，并同時經(jīng)變溫空調(diào)換熱循環(huán)向變溫空調(diào)負載回路輸出冷熱源， 能滿足地?zé)釗Q熱循環(huán)回路冷熱量采集及儲存與變溫空調(diào)換熱循環(huán)回路冷熱量供 應(yīng)輸出同時運行、變溫空調(diào)非間隙性即連續(xù)輸出的高標(biāo)準(zhǔn)溫控要求與高效運行 要求，因而可以提高農(nóng)用溫室變溫空調(diào)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?zé)釗Q熱循環(huán)采 集冷熱量的儲存，也可單獨經(jīng)變溫空調(diào)換熱循環(huán)向變溫空調(diào)負載回路輸出冷熱 源。當(dāng)采用峰谷電時段進行額外儲備部分地?zé)釗Q熱循環(huán)采集冷熱量的儲存，供 作高峰用電時段變溫空調(diào)輸出時的儲能冷熱供應(yīng)源時，可以配置如兩個或兩個 以上較小功率的輸送循環(huán)水泵對儲能水箱組的不同儲能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，在帶有備用輸送循環(huán)水泵能保證系統(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(shè)備利用率，并降 低輸送循環(huán)水泵等設(shè)備的投資成本。
在控制器8的控制下，地?zé)釗Q熱循環(huán)回路A經(jīng)其地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4 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(diào)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(diào)換熱循環(huán)。地下水庫或變溫空調(diào)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，即分別通過電控與手動開關(guān)閥組進行相切換 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(shè)定的閥門開關(guān)狀態(tài) 或參數(shù)控制閥門開關(guān)動作，由此構(gòu)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(diào)運行，滿足晝夜間空調(diào)循環(huán) 不間斷的高標(biāo)準(zhǔn)變溫空調(diào)運行要求。當(dāng)采暖與制冷的輸送循環(huán)水泵設(shè)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(diào)運行輸出，即系統(tǒng)恒定地預(yù)先保留一定供應(yīng)時段的冷熱能量儲備，用于 保障輸送循環(huán)水泵停止工作時，如故障檢修或高峰供電時段的系統(tǒng)變溫空調(diào)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(diào)保持連續(xù)輸出與溫度平穩(wěn)，通過變溫空調(diào) 負載的變量循環(huán)泵輸送流量調(diào)節(jié)，可使變溫空調(diào)進一步保持輸出溫度平穩(wěn)，且 輸送循環(huán)水泵配置功率可以降低，系統(tǒng)設(shè)備投資成本比現(xiàn)有技術(shù)大幅度降低， 設(shè)備運行效率比現(xiàn)有技術(shù)提高。
當(dāng)變溫空調(diào)運行時需要輸出較大的能量時，由于預(yù)先在儲能水箱中儲存了 足夠的預(yù)備的冷熱能量，選用輸送循環(huán)水泵的功率可以減小，設(shè)備投資成本比 現(xiàn)有技術(shù)大幅度降低，且儲能水箱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(zhì)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(dǎo)致輸出溫度不穩(wěn)定 而需要增大輸送循環(huán)水泵功率的情形，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(diào)輸出，提高系統(tǒng)運行可靠性。
所述的儲能水箱可配有輔助能源加熱或制冷設(shè)備2和換熱器。構(gòu)成如電加 熱儲能水箱、燃油或燃氣加熱儲能水箱或電制冷儲能水箱、燃油或燃氣驅(qū)動制 冷儲能水箱等。采用一種或一種以上的不同儲能水箱間經(jīng)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(nóng)用溫室生產(chǎn)成本影響較大的低成本燃料，還 可以將其中的另一種帶有輔助能源加熱或制冷設(shè)備的儲能水箱作為備用，以防 突發(fā)事件時對生產(chǎn)的影響，進一步增加農(nóng)用溫室變溫空調(diào)系統(tǒng)的運行保障與可 靠性。
所述的儲能水箱是保溫型的水箱，儲能水箱中可帶有結(jié)構(gòu)性或組合性的相 變儲能保溫材料。此外，地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中的次級循環(huán)載熱介質(zhì)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(diào)換熱循環(huán)回路 中的終級循環(huán)載熱介質(zhì)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。
變溫空調(diào)負載回路中的負載如采暖或制冷循環(huán)管511、 512可在農(nóng)用溫室內(nèi) 架空設(shè)置，通過采暖或制冷管內(nèi)的循環(huán)冷熱水產(chǎn)生管壁換熱，對農(nóng)用溫室進行 變溫空調(diào)。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(nóng)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(nóng)用溫室內(nèi)地面與地下熱差平衡效果，夏季制冷時可作季節(jié)性 管路切換，可將土壤埋管的手動開關(guān)閥K-l關(guān)閉。
如圖1、圖3、圖4及圖5所示是本實用新型一種采用地下水庫的儲能式變 溫空調(diào)裝置用于住宅建筑、或商用建筑、或工業(yè)建筑中應(yīng)用的另一個實施例， 它由地下水庫l、輔助能源加熱或制冷設(shè)備2、循環(huán)載熱介質(zhì)3、地?zé)釗Q熱供水 循環(huán)回路4、空調(diào)負載回路5、季節(jié)性儲能輔助水箱6、儲能水箱組B (包括儲 能水箱7)、控制器8、吸熱與散熱單元9、電控與手動開關(guān)閥組等組成。如圖3、 圖4及圖5所示，地下水庫1包括儲冷地下水庫121和儲熱地下水庫122，地?zé)?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、 電控與手動選通開關(guān)閥等?？照{(diào)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(zhì)3包 括次級循環(huán)載熱介質(zhì)311、終級循環(huán)載熱介質(zhì)312;地下水庫包括地下爆炸固壁 水庫IOI、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。
電控與手動選通開關(guān)閥組包括閉式地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中地下水庫采暖輸出 與回水通路開關(guān)閥K3-1，地下水庫制冷輸出與回水通路開關(guān)閩K4-1，儲能水箱 采暖輸入電控選通開關(guān)閥Ka-l、 Kb-1;開式地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中地下水庫采暖 輸出與回水通路開關(guān)閥K1-1、 Ka-3、 Kb-3、 K1-2，地下水庫制冷輸出與回水通 路電控開關(guān)閥Ka-2、 Kb-2、 K2-l，此外，還包括季節(jié)性儲能輔助水箱的冷熱輸 入端通路開關(guān)閥K1-3、 K2-2和冷熱輸出端通路開關(guān)閥Kl-4、 K2-3，空調(diào)負載采 暖循環(huán)通路開關(guān)閥K1，空調(diào)負載制冷循環(huán)通路開關(guān)閥K2，儲能水箱采暖輸出選 通開關(guān)閥Kal、 Kbl，儲能水箱制冷輸出選通開關(guān)闊Ka2、 Kb2，儲冷地下水庫與 儲熱地下水庫間的連通控制電動開關(guān)閥K5。
地?zé)釗Q熱與閉式地?zé)釗Q熱循環(huán)回路閉式地?zé)釗Q熱循環(huán)回路A中包括地?zé)?換熱循環(huán)供水回路4、地下水庫l。經(jīng)設(shè)置在地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路上與地下水 庫中的吸熱單元和散熱單元9可經(jīng)開關(guān)閥門選擇與儲能水箱組B相連通。吸熱 與散熱單元9可采用具有各自獨立進水管道的換熱盤管，其中，吸熱盤管設(shè)置 在地下水庫的上部，散熱盤管設(shè)置在地下水庫的下部，吸熱盤管與散熱盤管兩 者具有合二為一的公共循環(huán)回流管道，向儲能水箱回路提供循環(huán)采集的冷熱能 量。經(jīng)控制器8控制加熱循環(huán)通路開關(guān)閥K3-l或制冷循環(huán)通路開關(guān)閥K4-1，及 儲能水箱輸入選通開關(guān)閥Ka-l、 Kb-1，再通過地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路向儲能水 箱組B的各儲能水箱7儲存地下水庫中采集的冷熱能量，循環(huán)載熱介質(zhì)3經(jīng)儲 能水箱的回流管路回入地下水庫中的吸熱單元或散熱單元，形成閉式地?zé)釗Q熱循環(huán)。
地?zé)釗Q熱與開式地?zé)釗Q熱循環(huán)回路開式地?zé)釗Q熱循環(huán)回路A中包括地?zé)?br> 換熱循環(huán)供水回路4、儲冷地下水庫121與儲熱地下水庫122。儲熱地下水庫122 經(jīng)地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4與儲能水箱相連接，經(jīng)控制器8控制采暖換熱循環(huán) 通路開關(guān)閥Kl-l，儲熱地下水庫向儲能水箱組B的各儲能水箱7儲存地下水庫 中采集的熱量，儲能水箱與空調(diào)負載換熱后，循環(huán)載熱介質(zhì)3分別通過儲能水 箱回流選通開關(guān)閥Ka-3、 Kb-3和K1-2回入儲冷地下水庫；或者，經(jīng)控制器8 控制制冷換熱循環(huán)通路供水泵413，儲冷地下水庫121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量，儲能水箱與空調(diào)負載換熱后，循環(huán)載熱介 質(zhì)3分別通過K2-1回入儲熱地下水庫，在此，每個儲能水箱通過至少一個選通 開關(guān)閥與儲冷地下水庫及儲熱地下水庫的輸出端或回流端相連接，如此形成開 式地?zé)釗Q熱循環(huán)。
空調(diào)換熱循環(huán)回路C包括變溫空調(diào)負載回路5、電控與手動選通開關(guān)閥組等， 經(jīng)控制器8控制采暖循環(huán)通路開關(guān)閥Kl、儲能水箱輸出選通開關(guān)閥Kal、 Kbl及 變量循環(huán)泵Pl,從儲能水箱7向變溫空調(diào)負載回路中的負載釋放輸出供應(yīng)變溫 運行的熱量；或經(jīng)控制器8控制加熱循環(huán)通路開關(guān)閥K2、儲能水箱輸出選通開 關(guān)閥Ka2、 Kb2及變量循環(huán)泵P2，從儲能水箱7向變溫空調(diào)負載回路中的負載釋 放輸出供應(yīng)變溫運行的冷量，形成換熱與變溫空調(diào)換熱循環(huán)。所述的輸出變溫 空調(diào)能量是包括間隙性輸出的變溫空調(diào)能量和非間隙性連續(xù)輸出的變溫空調(diào)能
季節(jié)性儲能循環(huán)回路包括儲能水箱、季節(jié)性儲能輔助水箱6、儲冷地下水庫 121與儲熱地下水庫122，采暖換熱后的溫水從儲能水箱下部的輸出管道經(jīng)輸入 端通路開關(guān)閥Kl-3進入季節(jié)性儲能輔助水箱，經(jīng)自然環(huán)境下降溫后，可在水頭 壓力作用下經(jīng)輸出端通路開關(guān)閥K1-4回流儲冷地下水庫進行季節(jié)性儲冷循環(huán)； 制冷換熱后的溫水從儲能水箱上部的輸出管道經(jīng)輸入端通路開關(guān)閥K2-2進入季 節(jié)性儲能輔助水箱，經(jīng)自然環(huán)境下升溫后，可在水頭壓力作用下經(jīng)輸出端通路 開關(guān)閥K2-3回流儲熱地下水庫進行季節(jié)性儲熱循環(huán)。此外，還可采用季節(jié)性儲 能輔助水箱6與太陽能集中供熱系統(tǒng)的集熱器矩陣相連通，進一步提升季節(jié)性 儲熱能量。同理，加設(shè)豎埋式土壤埋管的地?zé)釗Q熱裝置時，則可將土壤埋管循 環(huán)管路經(jīng)開關(guān)閥選擇和加設(shè)增壓循環(huán)泵與季節(jié)性儲能輔助水箱相連通，構(gòu)成地 熱換熱裝置與季節(jié)性儲能輔助水箱的季節(jié)性儲能循環(huán)。
變溫空調(diào)負載回路中的負載可以是風(fēng)機盤管或散熱器511、 512，或是溫水 型空調(diào)機等換熱設(shè)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(nèi)的地板中進行地 板輻射采暖加熱。為了更好地調(diào)節(jié)建筑各房間內(nèi)空調(diào)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(dāng)儲能水箱組中設(shè)置液-液換熱器時，次 級循環(huán)載熱介質(zhì)311可以是水，終級循環(huán)載熱介質(zhì)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(jīng)非開挖的爆炸施工成形的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下固壁水庫101，還可采用如圖5所 示的經(jīng)非開挖水平鉆進或頂管施工方式埋管鋪設(shè)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?zé)釗Q熱式地下水庫102，并包括爆炸成形地下水 庫與水平鉆進或頂管成形的地下水庫的組合，其中，水平鉆進與頂管成形的地 下水庫可以沿爆炸成形地下水庫圓周上相貫通設(shè)置，所述的水平鉆進與頂管成 形的地下水庫沿爆炸成形地下水庫圓周上的貫通設(shè)置包括同一層深的貫通設(shè)置 和不同層深的貫通設(shè)置，即水平鉆進與頂管成形的地下水庫可沿爆炸成形地下 水庫深度方向上形成單設(shè)置或多層設(shè)置，無論是單層或多層設(shè)置，均與爆炸成 形地下水庫在圓周上貫通相連接。采用上述水平鉆進與頂管施工成形的地下水 庫時，沿地層深度方向上可進行上下相間的多層疊加設(shè)置，其上下層可同向設(shè) 置或交叉向設(shè)置，其相鄰兩層之間疊加設(shè)置的最佳管壁間距在3-8米。
如圖3所示，地下水庫可進一步分為儲冷地下水庫121和儲熱地下水庫122， 相互間經(jīng)帶有連通控制開關(guān)閥K5的連通管相連接，連通控制開關(guān)閥K5關(guān)閉時， 作為儲冷地下水庫和儲熱地下水庫使用，連通控制開關(guān)閥K5開通時，儲冷地下 水庫與儲熱地下水庫連通成一體，分別作為進一步擴展容量的儲冷地下水庫或 儲熱地下水庫使用。
當(dāng)封閉管狀容腔式循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下水庫的管徑較大時，還可在地下水 庫上設(shè)置人孔113供作日后的維修維護進出；構(gòu)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(yù)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(jīng)非開
挖水平鉆進與頂管施工方式埋管鋪設(shè)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(jīng)埋地連通換熱管lll連接。當(dāng)
采用內(nèi)、外套管組合的地下埋管時，其內(nèi)套管與外套管間可設(shè)有保溫材料層114， 如與內(nèi)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(gòu)成儲能保溫式地下水庫；當(dāng)金屬管采用鋼管時，其內(nèi)、 外表面均可經(jīng)表面防腐蝕涂層處理。
地下水庫與其埋地連通換熱管111組成土壤換熱器，地下水庫間經(jīng)埋地連通 換熱管相連通，埋地連通換熱管與非開挖地下水庫間的連通回路上設(shè)有循環(huán)泵， 埋地連通換熱管在地下水庫中的設(shè)置位置包括其底部與頂部，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(jù)土壤 組成與地下的濕度控制條件決定， 一般地下埋設(shè)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。
此外，采用沿水平方向上設(shè)置單層或多層地下水庫時，還可在水平鉆進或頂 管成形的地下水庫間相間加設(shè)豎埋式土壤埋管的地?zé)釗Q熱裝置進行冷熱量輸出 的補償調(diào)節(jié)，以此構(gòu)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?zé)釗Q熱裝置包括如中國專利ZL200520040450.X "—種豎埋式地?zé)?換熱裝置"所公布的土壤埋管的地?zé)釗Q熱裝置。當(dāng)建筑的地下巖土結(jié)構(gòu)較為復(fù) 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。
地下水庫設(shè)施在地表G以下，其最佳設(shè)置深度H是距地表G 6米以下到第一 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(nèi)可設(shè)置吸水保濕填料， 當(dāng)?shù)谝粌λ畬虞^深時，可在埋地連通換熱管換熱影響區(qū)內(nèi)可按一定的間隔距離 夯壓或鉆管設(shè)置保濕滲水管112，定時從地面灌水用于保持埋地換熱管設(shè)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?zé)釗Q熱效率。 地下水庫可設(shè)置在農(nóng)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(nèi)，這樣可以完全免除對建筑的占地等不良影響。
權(quán)利要求1. 采用地下水庫的儲能式變溫空調(diào)裝置，由一個或多個帶輸出端與回流端的非 開挖地下水庫、與該地下水庫輸出端相連接的儲能水箱、與該地下水庫回流 端相連接的季節(jié)性儲能輔助水箱、與該儲能水箱輸出端相連接的空調(diào)負載等 組成，其特征是每個儲能水箱通過至少一個選通開關(guān)閥與各地下水庫的輸 出端或回流端相連接，且每個儲能水箱通過一個輸出選通開關(guān)閥與所述變溫 空調(diào)負載相連接，所述的儲能水箱包括一個或多個，多個帶相連接選通開關(guān) 閥的儲能水箱間相互并聯(lián)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的非開挖地下水庫包 括爆炸成形地下水庫與水平鉆進或頂管成形的地下水庫的組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的水平鉆進或頂管成 形的地下水庫沿爆炸成形地下水庫圓周上相貫通設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的水平鉆進或頂管成 形的地下水庫沿爆炸成形地下水庫圓周上相貫通設(shè)置包括同一層深的貫通 設(shè)置和不同層深的貫通設(shè)置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的多個非開挖地下水 庫進一步分為儲冷地下水庫和儲熱地下水庫，儲冷地下水庫和儲熱地下水庫 相互間經(jīng)帶有連通控制開關(guān)閥的連通管相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的儲冷地下水庫或儲 熱地下水庫間設(shè)有埋地連通換熱管與循環(huán)泵。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的儲冷地下水庫和儲 熱地下水庫分別經(jīng)開關(guān)閥選擇與季節(jié)性儲能輔助水箱相連通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的非開挖水平鉆進或 頂管成形的地下水庫間設(shè)有豎埋式土壤埋管的地?zé)釗Q熱裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變溫空調(diào)裝置，其特征是所述的非開挖地下水庫中 設(shè)有吸熱單元和散熱單元，吸熱單元和散熱單元經(jīng)選擇與所述的儲能水箱組 相連通。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的的變溫空調(diào)裝置，其特征在于，所述的吸熱單元與 散熱單元是具有各自獨立進水管道的換熱盤管，其中，吸熱盤管設(shè)置在非開 挖地下水庫的上部，散熱盤管設(shè)置在非幵挖地下水庫的下部，吸熱盤管與散熱盤管兩者具有合二為一的公共循環(huán)回流管道。
專利摘要采用地下水庫的儲能式變溫空調(diào)裝置，包括由一個或多個帶輸出端與回流端的非開挖地下水庫、與該地下水庫輸出端相連接的儲能水箱、與該地下水庫回流端相連接的季節(jié)性儲能輔助水箱、與該儲能水箱輸出端相連接的空調(diào)負載等組成，其特征是每個儲能水箱通過至少一個選通開關(guān)閥與各地下水庫的輸出端或回流端相連接，且每個儲能水箱通過一個輸出選通開關(guān)閥與所述變溫空調(diào)負載相連接，所述的儲能水箱包括一個或多個，多個帶相連接選通開關(guān)閥的儲能水箱間相互并聯(lián)連接。由此，使得系統(tǒng)具有較高的熱源儲備容量和系統(tǒng)冷熱量輸出能力，較高的系統(tǒng)運行可靠性，并可實現(xiàn)季節(jié)性儲能，運行能耗成本與設(shè)置成本降低，通過儲能運行使變溫空調(diào)保持連續(xù)輸出與輸出溫度平穩(wěn)。
文檔編號F24F5/00GK201155831SQ200820054528
公開日2008年11月26日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者戈 潘 申請人:戈 潘