專利名稱：采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儲(chǔ)能水箱空調(diào)系統(tǒng)，尤其是涉及一種采用地下水庫的變溫空調(diào) 循環(huán)系統(tǒng)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(duì) 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(jìn)步，人們又對(duì)溫控可靠性與標(biāo)準(zhǔn)要求較高的場(chǎng)合根 據(jù)需要溫控的特性提出在不同時(shí)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(yùn)行模式，采用變溫供暖與制冷時(shí)，要求輸出溫度保持平穩(wěn)，并且系統(tǒng)運(yùn)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(shí)，系 統(tǒng)仍能保證溫控對(duì)象不受影響，適合這種應(yīng)用場(chǎng)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(chǔ)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(yùn)行 的同時(shí)不能進(jìn)行儲(chǔ)能運(yùn)行，因而不能實(shí)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(chǎng)合的變溫空調(diào)節(jié)能運(yùn)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(dòng)大、設(shè)備功耗大 的直接原因，對(duì)于采用現(xiàn)有的帶地下水源的循環(huán)換熱裝置進(jìn)行變溫空調(diào)運(yùn)行時(shí)， 需要大幅度增加水源性冷熱源的地下儲(chǔ)存與供應(yīng)容量，同時(shí)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(yùn)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(yùn)行可靠性的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用人造地下水庫、直接利用地下儲(chǔ)存的地表 水源供熱或供冷的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)，該裝置可以降低設(shè)備的投資及運(yùn)行成本， 提高空調(diào)系統(tǒng)的效率、可靠性和實(shí)現(xiàn)非間歇性的溫度平穩(wěn)連續(xù)輸出。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，由一個(gè)或多個(gè)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(chǔ)能水箱、與該地下水庫回流端 相連接的季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱、與該儲(chǔ)能水箱輸出端相連接的空調(diào)負(fù)載等組成，
其特征是每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過至少一個(gè)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(gè)儲(chǔ)能水箱通過一個(gè)輸出選通開關(guān)閥與所述變溫空調(diào)負(fù)載相連接，所述的儲(chǔ)能水箱包括一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)帶相連接選通開關(guān)閥的儲(chǔ)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(jìn)或頂管成形的地 下水庫的組合。所述的水平鉆進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步分為 儲(chǔ)冷地下水庫和儲(chǔ)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(jìn)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(chǔ)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(chǔ)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(dú)立進(jìn)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。
本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)是由于裝置由一個(gè)或多個(gè)非開挖地下水庫、與該地下 水庫相連接的儲(chǔ)能水箱、與該地下水庫相連接的季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱、與該儲(chǔ) 能水箱相連接的空調(diào)負(fù)載等組成，且每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過一個(gè)輸出選通開關(guān)閥與 所述變溫空調(diào)負(fù)載相連接，采用了儲(chǔ)能水箱包括一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)儲(chǔ)能水箱間 相互并聯(lián)連接，且每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過一個(gè)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(chǔ)存容量增大，并可實(shí)現(xiàn)季節(jié)性儲(chǔ)能， 從而使運(yùn)行能耗成本與設(shè)置成本降低；又由于裝置采用了每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過一 個(gè)輸出選通開關(guān)閥與所述變溫空調(diào)負(fù)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(yùn)行可靠性高。
本發(fā)明的以上和其他目的、特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將通過以下的詳細(xì)描述、附圖和附 屬權(quán)利要求得到進(jìn)一步的展現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)的工作循環(huán)流程 示意圖。
圖2是本發(fā)明一種采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)設(shè)施農(nóng)業(yè) 的應(yīng)用實(shí)施例。
圖3是本發(fā)明一種采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)城市民用
建筑的應(yīng)用實(shí)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(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明中采用非開挖水平鉆進(jìn)與頂管施工成形的地下水庫的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施說明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 變溫空調(diào)是根據(jù)空調(diào)對(duì)象的需要特性可在不同時(shí)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(shí)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(yùn)行可靠性要求時(shí)還必須增加儲(chǔ)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(yùn)行中的運(yùn)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(chǔ)能特性和儲(chǔ)能容量，通 過提高系統(tǒng)的儲(chǔ)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所示是本發(fā)明一種采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)構(gòu) 成農(nóng)用建筑或農(nóng)用溫室內(nèi)應(yīng)用的一個(gè)實(shí)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(fù)載回路5、 季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱6、儲(chǔ)能水箱組B (包括儲(chǔ)能水箱7)、控制器8、電控與手 動(dòng)選通開關(guān)閥組等組成。其中，地下水庫包括鉆進(jìn)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(jí)循環(huán)載熱介質(zhì)311和終級(jí)循環(huán)載熱介質(zhì)312;電控與手動(dòng)選通 開關(guān)閥組包括地下水庫采暖輸出與回水通路手動(dòng)開關(guān)閥K1-1、 K1-2，地下水庫 制冷輸出與回水通路手動(dòng)開關(guān)閥K2-1、 K2-2，此外，還包括季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水 箱的冷熱輸入端通路開關(guān)閥Kl-3、 K2-3和冷熱輸出端通路開關(guān)閥K1-4、 K2-4， 空調(diào)負(fù)載采暖循環(huán)通路開關(guān)閥K1，空調(diào)負(fù)載制冷循環(huán)通路開關(guān)閥K2,儲(chǔ)能水箱 采暖輸入龜控選通開關(guān)閥Kal、 Kbl、 Kcl，儲(chǔ)能水箱制冷輸入電控選通開關(guān)閥 Ka2、 Kb2、 Kc2，儲(chǔ)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(dòng)選通開關(guān)閥等。
所述的儲(chǔ)能水箱組B是由一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能水箱所組成，每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過 至少一個(gè)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(chǔ)能水箱 輸入選通開關(guān)闊Kal、 Kbl、 Kcl、輸出選通開關(guān)閥K3、 K4、 K5與儲(chǔ)能水箱7經(jīng) 相互連接后成為一個(gè)儲(chǔ)能水箱單元，多個(gè)帶相連接選通開關(guān)閥的儲(chǔ)能水箱單元 間相互并聯(lián)連接，成為并聯(lián)式儲(chǔ)能水箱組B，其中，a、 b、 c每個(gè)儲(chǔ)能水箱都通 過一個(gè)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(fù)載回路5包括一般的空調(diào)負(fù)載回路和采用變溫空調(diào)方法調(diào)控負(fù)載輸 出溫度的變溫空調(diào)負(fù)載回路，變溫空調(diào)負(fù)載回路還包括間隙性工作的變溫空調(diào) 負(fù)載回路和非間隙地連續(xù)工作的變溫空調(diào)負(fù)載回路。變溫空調(diào)負(fù)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(fù)載。
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和非開挖地下水庫， 地下水庫帶輸出端與回流端，該地下水庫經(jīng)地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4與儲(chǔ)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(chǔ)能水箱輸入選通開關(guān)閥 Kal、 Kbl、 Kcl，地下水庫向儲(chǔ)能水箱組B的各儲(chǔ)能水箱7儲(chǔ)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(chǔ)能水箱輸入選通開關(guān)閥 Ka2、 Kb2、 Kc2，地下水庫向儲(chǔ)能水箱組B的各儲(chǔ)能水箱7儲(chǔ)存地下水庫中采集 的冷量，儲(chǔ)能水箱與空調(diào)負(fù)載換熱后，循環(huán)載熱介質(zhì)3分別通過K1-3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(fù)載回路5、電控與手動(dòng)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(chǔ)能水箱輸出選通開關(guān)閥K4、 K5、 K6 及變量循環(huán)泵Pl，從儲(chǔ)能水箱7向變溫空調(diào)負(fù)載回路中的負(fù)載釋放輸出供應(yīng)變 溫運(yùn)行的熱量；或經(jīng)控制器8控制加熱循環(huán)通路開關(guān)閱K-2、儲(chǔ)能水箱輸出選通 開關(guān)閥K4、 K5、 K6及變量循環(huán)泵P2，從儲(chǔ)能水箱7向變溫空調(diào)負(fù)載回路中的負(fù) 載釋放輸出供應(yīng)變溫運(yùn)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
季節(jié)性儲(chǔ)能循環(huán)回路包括儲(chǔ)能水箱、季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱6與地下水庫， 采暖換熱后的溫水從儲(chǔ)能水箱下部的輸出管道經(jīng)輸入端通路開關(guān)閥、K2-3進(jìn)入 季節(jié)性儲(chǔ)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回流地下水庫進(jìn)行季節(jié)性儲(chǔ)冷循環(huán)；制冷換熱后的溫水從儲(chǔ)能水 箱上部的輸出管道經(jīng)輸入端通路開關(guān)閥K2-3進(jìn)入季節(jié)性儲(chǔ)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(jìn) 行季節(jié)性儲(chǔ)熱循環(huán)。
采用本發(fā)明的一種帶地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)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(chǔ)能水箱組B和變溫空調(diào)換熱循環(huán)回
水庫，地?zé)釗Qiit^ii路A的循環(huán)從其非^、^ji—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(duì)后置的并聯(lián)式儲(chǔ)能水箱組B的各單元分別進(jìn)行 循環(huán)冷熱能量儲(chǔ)存。變溫空調(diào)換熱循環(huán)回路C包括變溫空調(diào)負(fù)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(chǔ)能水箱組B的各儲(chǔ)能水箱分別進(jìn)行 循環(huán)取送儲(chǔ)存的冷熱能量，并對(duì)其變溫空調(diào)負(fù)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(shí)進(jìn)行或者分別進(jìn)行。
在同步工作的儲(chǔ)能式連續(xù)運(yùn)行中，儲(chǔ)能水箱組可以用作地?zé)釗Q熱循環(huán)采集 冷熱量的儲(chǔ)存，并同時(shí)經(jīng)變溫空調(diào)換熱循環(huán)向變溫空調(diào)負(fù)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(chǔ)存與變溫空調(diào)換熱循環(huán)回路冷熱量供 應(yīng)輸出同時(shí)運(yùn)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(yùn)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(chǔ)能式間隙運(yùn)行中，儲(chǔ)能水箱組可單獨(dú)用作地?zé)釗Q熱循環(huán)采 集冷熱量的儲(chǔ)存，也可單獨(dú)經(jīng)變溫空調(diào)換熱循環(huán)向變溫空調(diào)負(fù)載回路輸出冷熱 源。當(dāng)采用峰谷電時(shí)段進(jìn)行額外儲(chǔ)備部分地?zé)釗Q熱循環(huán)采集冷熱量的儲(chǔ)存，供 作高峰用電時(shí)段變溫空調(diào)輸出時(shí)的儲(chǔ)能冷熱供應(yīng)源時(shí)，可以配置如兩個(gè)或兩個(gè) 以上較小功率的輸送循環(huán)水泵對(duì)儲(chǔ)能水箱組的不同儲(chǔ)能水箱進(jìn)行正常輸出儲(chǔ)能和備用儲(chǔ)能的交替切換工作運(yùn)行，由此，在帶有備用輸送循環(huán)水泵能保證系統(tǒng) 運(yùn)行可靠性的同時(shí)，還可以降低系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)行能量采集循環(huán)后，與儲(chǔ)能水箱組間進(jìn)行能量儲(chǔ)存循環(huán)，同肘，變溫空調(diào)換 熱循環(huán)回路C可與儲(chǔ)能水箱組B間進(jìn)行能量取送循環(huán)，并與負(fù)載間進(jìn)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(fù)載可以分別或同時(shí)與多個(gè)相 互并聯(lián)的儲(chǔ)能水箱進(jìn)行連通切換，即分別通過電控與手動(dòng)開關(guān)閥組進(jìn)行相切換 連通，其中所有電控閥門均由控制器8按各種運(yùn)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(dòng)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(shí)工作的儲(chǔ)能式變溫采暖與制冷空調(diào)運(yùn)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(yùn)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(shí)，由于儲(chǔ)能水箱組的儲(chǔ)能作用，可以使得系統(tǒng)不停止對(duì)負(fù)載的變 溫空調(diào)運(yùn)行輸出，即系統(tǒng)恒定地預(yù)先保留一定供應(yīng)時(shí)段的冷熱能量儲(chǔ)備，用于 保障輸送循環(huán)水泵停止工作時(shí)，如故障檢修或高峰供電時(shí)段的系統(tǒng)變溫空調(diào)輸 出，因而系統(tǒng)具備較低的運(yùn)行能耗成本、較高的儲(chǔ)能容量與較高的系統(tǒng)運(yùn)行可 靠性，并能通過儲(chǔ)能運(yùn)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(fù)載的變量循環(huán)泵輸送流量調(diào)節(jié)，可使變溫空調(diào)進(jìn)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(yùn)行效率比現(xiàn)有技術(shù)提高。
當(dāng)變溫空調(diào)運(yùn)行時(shí)需要輸出較大的能量時(shí)，由于預(yù)先在儲(chǔ)能水箱中儲(chǔ)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(chǔ)能水箱在工作中可以避免采用一個(gè)大體積水箱替代、 避免在實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下儲(chǔ)能水箱單元上層輸出終級(jí)循環(huán)載熱介質(zhì)溫度達(dá)到要求 時(shí)的加熱等待、或避免因儲(chǔ)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(chǔ) 能水箱組的運(yùn)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(shí)，備用儲(chǔ)能水箱單元可以繼續(xù)變溫空調(diào)輸出，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。
所述的儲(chǔ)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(chǔ)能水箱、燃油或燃?xì)饧訜醿?chǔ)能水箱或電制冷儲(chǔ)能水箱、燃油或燃?xì)怛?qū)動(dòng)制 冷儲(chǔ)能水箱等。采用一種或一種以上的不同儲(chǔ)能水箱間經(jīng)搭配和并聯(lián)連接供選 擇使用的優(yōu)點(diǎn)是，除了可選用對(duì)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(chǔ)能水箱作為備用，以防 突發(fā)事件時(shí)對(duì)生產(chǎn)的影響，進(jìn)一步增加農(nóng)用溫室變溫空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行保障與可 靠性。
所述的儲(chǔ)能水箱是保溫型的水箱，儲(chǔ)能水箱中可帶有結(jié)構(gòu)性或組合性的相 變儲(chǔ)能保溫材料。此外，地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中的次級(jí)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(chǔ)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(jí)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
8態(tài)相變儲(chǔ)能材料液態(tài)流體。
變溫空調(diào)負(fù)載回路中的負(fù)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(duì)農(nóng)用溫室進(jìn)行 變溫空調(diào)。除了對(duì)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(shí)可作季節(jié)性 管路切換，可將土壤埋管的手動(dòng)開關(guān)閥K-1關(guān)閉。
如圖l、圖3、圖4及圖5所示是本發(fā)明一種采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán) 系統(tǒng)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(gè)實(shí)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(fù)載回路5、季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱6、儲(chǔ)能水箱組B (包括儲(chǔ)能水箱7)、 控制器8、吸熱與散熱單元9、電控與手動(dòng)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(chǔ)冷地下水庫121和儲(chǔ)熱地下水庫122，地?zé)釗Q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(dòng)選通開關(guān)閥等。空調(diào)負(fù)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51K與制冷循環(huán)管512;循環(huán)載熱介質(zhì)3包括次級(jí) 循環(huán)載熱介質(zhì)311、終級(jí)循環(huán)載熱介質(zhì)312;地下水庫包括地下爆炸固壁水庫101、 與之相連接的鉆進(jìn)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。
電控與手動(dòng)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)閥K4-1,儲(chǔ)能水箱 采暖輸入電控選通開關(guān)閥Ka-l、 Kb-l;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、 K2-1，此外，還包括季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱的冷熱輸 入端通路開關(guān)閥Kl-3、 K2-2和冷熱輸出端通路開關(guān)閥K1-4、 K2-3，空調(diào)負(fù)載采 暖循環(huán)通路開關(guān)閥K1，空調(diào)負(fù)載制冷循環(huán)通路開關(guān)閥K2，儲(chǔ)能水箱采暖輸出選 通開關(guān)閥Kal、 Kbl，儲(chǔ)能水箱制冷輸出選通開關(guān)閥Ka2、 Kb2，儲(chǔ)冷地下水庫與 儲(chǔ)熱地下水庫間的連通控制電動(dòng)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(chǔ)能水箱組B相連通。吸熱 與散熱單元9可采用具有各自獨(dú)立進(jìn)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(chǔ)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-l，及 儲(chǔ)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(chǔ)能水 箱組B的各儲(chǔ)能水箱7儲(chǔ)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(chǔ) 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(chǔ)冷地下水庫121與儲(chǔ)熱地下水庫122。儲(chǔ)熱地下水庫122 經(jīng)地?zé)釗Q熱循環(huán)供水回路4與儲(chǔ)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K1-1，儲(chǔ)熱地下水庫向儲(chǔ)能水箱組B的各儲(chǔ)能水箱7儲(chǔ)存地下水庫 中采集的熱量，儲(chǔ)能水箱與空調(diào)負(fù)載換熱后，循環(huán)載熱介質(zhì)3分別通過儲(chǔ)能水 箱回流選通開關(guān)閥Ka-3、 Kb-3和Kl-2回入儲(chǔ)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(chǔ)冷地下水庫121向儲(chǔ)能水箱組B的各儲(chǔ)能 水箱7儲(chǔ)存地下水庫中采集的冷量，儲(chǔ)能水箱與空調(diào)負(fù)載換熱后，循環(huán)載熱介 質(zhì)3分別通過K2-1回入儲(chǔ)熱地下水庫，在此，每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過至少一個(gè)選通 開關(guān)閥與儲(chǔ)冷地下水庫及儲(chǔ)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(fù)載回路5、電控與手動(dòng)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K1、儲(chǔ)能水箱輸出選通開關(guān)閥Kal、 Kbl及 變量循環(huán)泵P1，從儲(chǔ)能水箱7向變溫空調(diào)負(fù)載回路中的負(fù)載釋放輸出供應(yīng)變溫 運(yùn)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(chǔ)能水箱輸出選通開 關(guān)閥Ka2、 Kb2及變量循環(huán)泵P2，從儲(chǔ)能水箱7向變溫空調(diào)負(fù)載回路中的負(fù)載釋 放輸出供應(yīng)變溫運(yùn)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(chǔ)能循環(huán)回路包括儲(chǔ)能水箱、季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱6、儲(chǔ)冷地下水庫 121與儲(chǔ)熱地下水庫122，采暖換熱后的溫水從儲(chǔ)能水箱下部的輸出管道經(jīng)輸入 端通路開關(guān)閥Kl-3進(jìn)入季節(jié)性儲(chǔ)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回流儲(chǔ)冷地下水庫進(jìn)行季節(jié)性儲(chǔ)冷循環(huán)； 制冷換熱后的溫水從儲(chǔ)能水箱上部的輸出管道經(jīng)輸入端通路開關(guān)閥K2-2進(jìn)入季 節(jié)性儲(chǔ)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(chǔ)熱地下水庫進(jìn)行季節(jié)性儲(chǔ)熱循環(huán)。此外，還可采用季節(jié)性儲(chǔ) 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(jìn)一步提升季節(jié)性 儲(chǔ)熱能量。同理，加設(shè)豎埋式土壤埋管的地?zé)釗Q熱裝置時(shí)，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(chǔ)能輔助水箱相連通，構(gòu)成地 熱換熱裝置與季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱的季節(jié)性儲(chǔ)能循環(huán)。
變溫空調(diào)負(fù)載回路中的負(fù)載可以是風(fēng)機(jī)盤管或散熱器511、 512，或是溫水 型空調(diào)機(jī)等換熱設(shè)備。除了對(duì)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(jìn)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(chǔ)能水箱組中設(shè)置液-液換熱器時(shí)，次 級(jí)循環(huán)載熱介質(zhì)311可以是水，終級(jí)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(chǔ)能材料的液態(tài)流體。
地下水庫可以包括一個(gè)或一個(gè)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辨 示的經(jīng)非開挖水平鉆進(jìn)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(jìn)或頂管成形的地下水庫的組合，其中，水平鉆進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)與頂管施工成形的地下水 庫時(shí)，沿地層深度方向上可進(jìn)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(jìn)一步分為儲(chǔ)冷地下水庫121和儲(chǔ)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(shí)， 作為儲(chǔ)冷地下水庫和儲(chǔ)熱地下水庫使用，連通控制開關(guān)閥K5開通時(shí)，儲(chǔ)冷地下 水庫與儲(chǔ)熱地下水庫連通成一體，分別作為進(jìn)一步擴(kuò)展容量的儲(chǔ)冷地下水庫或 儲(chǔ)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(shí)，還可在地下水 庫上設(shè)置人孔113供作日后的維修維護(hù)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)，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(chǔ)能保溫式地下 水庫的保溫效率，并構(gòu)成儲(chǔ)能保溫式地下水庫；當(dāng)金屬管采用鋼管時(shí)，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(shí)，還可在水平鉆進(jìn)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(jìn)行冷熱量輸出 的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，以此構(gòu)成地下立體式的儲(chǔ)能保溫場(chǎng)或儲(chǔ)能換熱場(chǎng)。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(shí)，往往還需要采用上述兩者的組合，以此增加地下水庫的儲(chǔ)能容量和儲(chǔ)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(chǔ)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?fù)Q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?chǔ)水層較深時(shí)，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(shí)從地面灌水用于保持埋地?fù)Q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(chǔ)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(duì)建筑的占地等不良影響。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，本發(fā)明的實(shí)施例，按其上述附圖和詳細(xì)說明所示，僅僅 是一個(gè)范例，其應(yīng)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(dá)，為了展示本發(fā)明的的功能和結(jié)構(gòu)原理，已給出了其實(shí)施例和詳細(xì)說明， 其實(shí)施應(yīng)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(quán)利要求 的精神和權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部修改。
權(quán)利要求
1. 采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)，由一個(gè)或多個(gè)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(chǔ)能水箱、與該地下水庫回流端相連接的季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱、與該儲(chǔ)能水箱輸出端相連接的空調(diào)負(fù)載等組成，其特征是每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過至少一個(gè)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(gè)儲(chǔ)能水箱通過一個(gè)輸出選通開關(guān)閥與所述變溫空調(diào)負(fù)載相連接，所述的儲(chǔ)能水箱包括一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)帶相連接選通開關(guān)閥的儲(chǔ)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(gè)非開挖地下水 庫進(jìn)一步分為儲(chǔ)冷地下水庫和儲(chǔ)熱地下水庫，儲(chǔ)冷地下水庫和儲(chǔ)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(chǔ)冷地下水庫或儲(chǔ) 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(chǔ)冷地下水庫和儲(chǔ) 熱地下水庫分別經(jīng)開關(guān)閥選擇與季節(jié)性儲(chǔ)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(jìn)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(chǔ)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(dú)立進(jìn)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。
全文摘要
采用地下水庫的變溫空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)，包括由由一個(gè)或多個(gè)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(chǔ)能水箱、與該地下水庫回流端相連接的季節(jié)性儲(chǔ)能輔助水箱、與該儲(chǔ)能水箱輸出端相連接的空調(diào)負(fù)載等組成，其特征是每個(gè)儲(chǔ)能水箱通過至少一個(gè)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(gè)儲(chǔ)能水箱通過一個(gè)輸出選通開關(guān)閥與所述變溫空調(diào)負(fù)載相連接，所述的儲(chǔ)能水箱包括一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)帶相連接選通開關(guān)閥的儲(chǔ)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(chǔ)備容量和系統(tǒng)冷熱量輸出能力，較高的系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，并可實(shí)現(xiàn)季節(jié)性儲(chǔ)能，運(yùn)行能耗成本與設(shè)置成本降低，通過儲(chǔ)能運(yùn)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(hào)F24F5/00GK101482302SQ200810032319
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月7日
發(fā)明者戈 潘 申請(qǐng)人:戈 潘