全文摘要
本实用新型提供一种地源热泵热平衡系统，属于制冷供暖工程技术领域。所述的系统包括：地源热泵主机、翅片热交换器、室外地源井和控制系统，所述翅片热交换器包括风机和翅片换热器；室外地源井与翅片热交换器和地源热泵主机通过水管路连接，室外地源井、翅片热交换器及地热循环水泵构成补热系统；所述控制系统与地源补热循环水泵、水泵变频器以及翅片热交换器连接，包括自控系统和智能终端，所述自控系统包括温湿度监测模块、电量监测模块、云端服务器。本实用新型利用翅片热交换器为地源热泵系统补热，与太阳能补热系统相比，降低了系统对太阳的依赖程度，相同补热量初投资仅为太阳能热水系统的30％。
主设计要求
1.一种地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述系统包括：地源热泵主机，安装于建筑物内；翅片热交换器，包括风机和翅片换热器，所述风机固定于钢构框架上，风机吸入口与翅片换热器之间采用钢板密封，使风量均匀通过翅片换热器；室外地源井，与翅片热交换器和地源热泵主机通过水管路连接，室外地源井与地源热泵主机连接水管路之间安装有地源补热循环水泵和水泵变频器；室外地源井、地源补热循环水泵和翅片热交换器构成补热系统；控制系统，与地源补热循环水泵、水泵变频器以及翅片热交换器连接，包括自控系统和智能终端，所述自控系统包括温湿度监测模块、电量监测模块、云端服务器，所述温湿度监测模块用于对室外环境温度、湿度进行采集；所述电量监测模块对补热系统耗电量进行监测，实时计算补热系统COP值，当COP值小于设定数值时，停止补热系统的运行；所述云端服务器用于对数据的存储和记录；所述智能终端通过云端服务器与自控系统连接，对自控系统运行状况进行实时监控。
设计方案
1.一种地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述系统包括：
地源热泵主机，安装于建筑物内；
翅片热交换器，包括风机和翅片换热器，所述风机固定于钢构框架上，风机吸入口与翅片换热器之间采用钢板密封，使风量均匀通过翅片换热器；
室外地源井，与翅片热交换器和地源热泵主机通过水管路连接，室外地源井与地源热泵主机连接水管路之间安装有地源补热循环水泵和水泵变频器；室外地源井、地源补热循环水泵和翅片热交换器构成补热系统；
控制系统，与地源补热循环水泵、水泵变频器以及翅片热交换器连接，包括自控系统和智能终端，所述自控系统包括温湿度监测模块、电量监测模块、云端服务器，所述温湿度监测模块用于对室外环境温度、湿度进行采集；所述电量监测模块对补热系统耗电量进行监测，实时计算补热系统COP值，当COP值小于设定数值时，停止补热系统的运行；所述云端服务器用于对数据的存储和记录；所述智能终端通过云端服务器与自控系统连接，对自控系统运行状况进行实时监控。
2.根据权利要求1所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述室外地源井与翅片热交换器连接水管路上设有第一阀门，所述室外地源井接口处设有第二阀门，翅片热交换器接口处设有第三阀门，地源热泵主机接口处设有第四阀门。
3.根据权利要求1或2所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述系统还包括热量计，所述热量计用于采集地源侧瞬时补热量和累计补热量并传输到自控系统。
4.根据权利要求3所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述系统还包括室外环境温湿度传感器和水管温度传感器，将采集的室外环境温湿度数据和水管温度数据传输到自控系统。
5.根据权利要求4所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述自控系统通过热量计、室外环境温湿度传感器和水管温度传感器采集的瞬时补热量、累计补热量、室外环境温湿度、水管温度来控制水泵变频器的启停及运行频率。
6.根据权利要求1所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述风机为室外型轴流风机，翅片换热器水平放置，其两端连接热源水管，左进右出，将轴流风机固定于钢构框架上，风机吸入口与翅片换热器之间留一定高度空间，预留的空间采用钢板密封，使风量均匀通过翅片换热器。
7.根据权利要求1所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述风机水平安装，翅片换热器倾斜45℃安装呈V字形，前后面采用钢板密封，左右两侧斜向上进风，热源水管下进上出。
8.根据权利要求1所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述风机水平安装，翅片换热器垂直于框架安装，翅片换热器前后面采用钢板密封，左右两侧面进风，热源水管下进上出。
9.根据权利要求1所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述风机垂直地面安装，两个翅片换热器上下叠加与风机平行，翅片换热器与风机之间采用钢板密封，单面进风，热源水管下进上出。
10.根据权利要求6-9任一项所述的地源热泵热平衡系统，其特征在于，所述热源水管与地源补热循环水泵连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于制冷供暖工程技术领域，具体涉及一种地源热泵补热系统。
背景技术
地源热泵是一种利用闭式地埋管吸收陆地浅层能源，通过输入少量电能实现由低品位热能向高品位热能转移的装置。在暖通空调系统中，广泛采用地源热泵技术为建筑物冬季采暖，夏季制冷。
地源热泵最常规用法为，冬季采暖时，通过地源热泵吸取浅层地热能，将热泵供给建筑物供能；夏季制冷时，将室内热量排放到地源一层。
在东北华北地区，很多住宅小区采用地源热泵系统，末端采用地板采暖方式只在冬季采暖，夏季不制冷，导致地源一侧热量逐年被吸取，不能得到补充或补充热量远小于吸取热量，温度逐年下降，最终导致地源热泵采暖系统在冬季不能正常运行。
当前补热技术主要采用：1.太阳能集热板或太阳能集热管，利用太阳能热量补充地下热量；2.燃气锅炉，夏季采用燃气锅炉补充地源热量。然而采用太阳能集热板补热，单平米太阳能系统集热量小，导致太阳能系统规模很大，初投资很高，而且太阳能集热系统，受天气影响因素大，遇到特殊天气(如冰雹)会对太阳能集热管产生极大破坏。采用燃气锅炉补热，初投资高，需要购买燃气锅炉，燃气锅炉需要消耗燃气，运行成本高，而且采用燃气这种高品质能源作为系统补热，资源浪费严重。
实用新型内容
本实用新型通过提供一种地源热泵热平衡系统，解决了现有技术中采用太阳能集热板或燃气锅炉补热导致资源浪费严重的技术问题，通过一种新形式解决地源热泵的地源侧热量不平衡问题，保证地源热泵在冬季的正常运行，节约能源。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：
一种地源热泵热平衡系统，所述系统包括：
地源热泵主机，安装于建筑物内；
翅片热交换器，包括风机和翅片换热器，所述风机固定于钢构框架上，风机吸入口与翅片换热器之间采用钢板密封，使风量均匀通过翅片换热器；
室外地源井，与翅片热交换器和地源热泵主机通过水管路连接，室外地源井与地源热泵主机连接水管路之间安装有地源补热循环水泵和水泵变频器；室外地源井、地源补热循环水泵和翅片热交换器构成补热系统；
控制系统，与地源补热循环水泵、水泵变频器以及翅片热交换器连接，包括自控系统和智能终端，所述自控系统包括温湿度监测模块、电量监测模块、云端服务器，所述温湿度监测模块用于对室外环境温度、湿度进行采集；所述电量监测模块对补热系统耗电量进行监测，实时计算补热系统COP值，当COP值小于设定数值时，停止补热系统的运行；所述云端服务器用于对数据的存储和记录；所述智能终端通过云端服务器与自控系统连接，对自控系统运行状况进行实时监控。
优选地，所述室外地源井与翅片热交换器连接水管路上设有第一阀门，所述室外地源井接口处设有第二阀门，翅片热交换器接口处设有第三阀门，地源热泵主机接口处设有第四阀门。
优选地，所述系统还包括热量计，所述热量计用于采集地源侧瞬时补热量和累计补热量并传输到自控系统。
优选地，所述系统还包括室外环境温湿度传感器和水管温度传感器，将采集的室外环境温湿度数据和水管温度数据传输到自控系统。
优选地，所述自控系统通过热量计、室外环境温湿度传感器和水管温度传感器采集的瞬时补热量、累计补热量、室外环境温湿度、水管温度来控制水泵变频器的启停及运行频率。
优选地，所述风机为室外型轴流风机，翅片换热器水平放置，其两端连接热源水管，左进右出，将轴流风机固定于钢构框架上，风机吸入口与翅片换热器之间留一定高度空间，预留的空间采用钢板密封，使风量均匀通过翅片换热器。
优选地，所述风机水平安装，翅片换热器倾斜45℃安装呈V字形，前后面采用钢板密封，左右两侧斜向上进风，热源水管下进上出。
优选地，所述风机水平安装，翅片换热器垂直于框架安装，翅片换热器前后面采用钢板密封，左右两侧面进风，热源水管下进上出。
优选地，所述风机垂直地面安装，两个翅片换热器上下叠加与风机平行，翅片换热器与风机之间采用钢板密封，单面进风，热源水管下进上出。
优选地，所述热源水管与地源补热循环水泵连接。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型利用翅片热交换器为地源热泵系统补热，解决了采用太阳能集热板或燃气锅炉补热导致资源浪费严重的技术问题，同时与太阳能补热系统相比，降低了系统对太阳的依赖程度，相同补热量初投资仅为太阳能热水系统的30％。
2.本实用新型解决了单采暖地源热泵系统热量不平衡问题，采用翅片换热器及地源补热控制系统，仅消耗风机和补热水泵小部分电能，换取夏季空气中高焓值空气的热量，补充至地源一侧。在项目应用实例中，采用2台翅片换热机组风机功率4kw，配套7.5kw变频水泵一台，夏季累计补热量1600GJ，消耗电能22400KWh，系统累计COP达到19.8，较传统燃气锅炉补热系统能效提高20倍。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型翅片换热器的结构示意图。
图3是本实用新型翅片换热器的结构示意图。
图4是本实用新型翅片换热器的结构示意图。
图中：1.翅片换热器，2.地源补热循环水泵，3.热量计，4.风机，5.水泵变频器，6.室外环境温湿度传感器，7.水管温度传感器，8.自控系统，9.室外地源井，10.地源热泵主机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
参见图1，一种地源热泵热平衡系统，所述系统包括：地源热泵主机10，安装于建筑物内；翅片热交换器，包括风机4和翅片换热器1，所述风机4固定于钢构框架上，风机4吸入口与翅片换热器1之间采用钢板密封，使风量均匀通过翅片换热器1；室外地源井9与翅片热交换器、地源热泵主机10通过水管路连接，室外地源井9与地源热泵主机10连接水管路之间安装有地源补热循环水泵2和水泵变频器5；室外地源井9和翅片热交换器及地源补热循环水泵2构成补热系统；控制系统与地源补热循环水泵2、水泵变频器5以及翅片热交换器连接，包括自控系统8和智能终端，所述自控系统8包括温湿度监测模块、电量监测模块、云端服务器，所述温湿度监测模块用于对室外环境温度、湿度进行采集；所述电量监测模块对补热系统耗电量进行监测，实时计算补热系统COP值，当COP值小于设定数值时，停止补热系统的运行；所述云端服务器用于对数据的存储和记录；所述智能终端通过云端服务器与自控系统8连接，对自控系统8运行状况进行实时监控。
以上实施例中，翅片热交换器采用室外型轴流风机4，翅片换热器1水平放置，将轴流风机4固定与钢构框架上，轴流风机4吸入口与翅片换热器1之间留一定高度空间，预留的空间采用钢板密封，保证密封且使风量均匀通过翅片换热器1。自控系统8利用焓值及实时COP值自动控制补热系统的启停，自控系统8通过采集的室外温度、湿度计算出当前空气的焓值，当焓值大于设定值时，自动开启补热系统；系统运行时，自控系统8实时采集地源补热循环水泵2、风机4耗电量及系统的瞬时补热量，通过瞬时补热量除以瞬时耗电量得出系统当前COP值，当COP值低于设定值时，自动停止补热系统运行，节约能源。
具体地，所述室外地源井9与翅片热交换器连接水管路上设有第一阀门V1，所述室外地源井9接口处设有第二阀门V2，翅片热交换器接口处设有第三阀门V3，地源热泵主机10接口处设有第四阀门V4。所述系统还包括热量计3，所述热量计3用于采集地源侧瞬时补热量和累计补热量并传输到自控系统8。所述系统还包括室外环境温湿度传感器6和水管温度传感器7，将采集的室外环境温湿度数据和水管温度数据传输到自控系统8。所述自控系统8通过热量计3、室外环境温湿度传感器6和水管温度传感器7采集的瞬时补热量、累计补热量、室外环境温湿度、水管温度来控制水泵变频器5的启停及运行频率。
以上实施例中，夏季系统运行时，系统第四阀门V4关闭，将地源热泵主机10与系统其他部件隔离，系统第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3打开，将翅片换热器1和室外地源井9组成补热系统。在地源补热循环水泵2驱动下，地源侧低温出水，进入翅片热交换器，通过翅片热交换器与空气进行换热，温度得到提升后，到地源侧将热量传递给大地，完成一个蓄热过程。
自控系统8通过室外环境温湿度传感器6采集当前室外环境温度，当环境温度大于当地年平均温度10℃(该值可设定)以上时，开启地源补热循环水泵2，同时开启风机4，通过水泵变频器5调整补热水温差，保证室外不同环境温度时，补水温差均保持在4℃左右。同时，调节翅片换热器1风量，使翅片换热器1出风温度低于空气饱和温度1℃左右，保证风机4出口空气有冷凝水析出，使空气中的潜热充分释放，最大限度的利用空气中热量，并保证翅片换热器1在湿工况下运行，增大翅片换热器1的传热系数。
自控系统8具备远程操作功能，通过wifi将现场数据实时上传至云服务器，同时通过智能终端(手机APP或电脑)对现场运行状况进行实时监控。系统运行时，监测系统耗电量，系统补充热量，实时计算系统COP值，当COP值小于设定数值时，停止补热系统的运行。
补热季节结束后，打开系统第四阀门V4，关闭第一阀门V1、第三阀门V3，将系统恢复至冬季采暖状态。
具体地，所述风机4为室外型轴流风机4，翅片换热器1水平放置，其两端连接热源水管，左进右出，将轴流风机4固定于钢构框架上，风机4吸入口与翅片换热器1之间留一定高度空间，预留的空间采用钢板密封，使风量均匀通过翅片换热器1。所述热源水管与地源补热循环水泵2连接。
如图2所示，所述风机4水平安装，翅片换热器1倾斜45℃安装呈V字形，前后面采用钢板密封，左右两侧斜向上进风，热源水管下进上出。
如图3所示，所述风机4水平安装，翅片换热器1垂直于框架安装，翅片换热器1前后面采用钢板密封，左右两侧面进风，热源水管下进上出。
如图4所示，所述风机4垂直地面安装，两个翅片换热器1上下叠加与风机4平行，翅片换热器1与风机4之间采用钢板密封，单面进风，热源水管下进上出。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920015601.8
申请日:2019-01-04
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:13(河北)
授权编号:CN209371360U
授权时间:20190910
主分类号:F24D 3/18
专利分类号:F24D3/18;F24D19/10
范畴分类:35C;
申请人:孙彩朋
第一申请人:孙彩朋
申请人地址:050011 河北省石家庄市桥东区槐中西路28号2栋3单元202号
发明人:孙彩朋;许冬梅
第一发明人:孙彩朋
当前权利人:孙彩朋
代理人:王培苓
代理机构:43115
代理机构编号:长沙市和协专利代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计