本發(fā)明涉及一種水源熱泵系統(tǒng)，特別涉及一種用于鐵皮石斛等高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物植被種植的免維護(hù)的水源熱泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物的種植過程中，經(jīng)常會(huì)遇到冬季低溫的情況，這極大的影響了高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物的生長，對(duì)此，業(yè)內(nèi)一般的措施是采用大棚或者其他提高溫度的方式予以提供高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物生長的溫，其中，大多數(shù)國內(nèi)種植領(lǐng)域冬季溫度控制主要通過燃煤和鍋爐來調(diào)節(jié)種殖區(qū)域室溫或者水溫，這種方式不僅能耗大而且污染嚴(yán)重，使用存在很多缺陷和不足，因此，需要予以改進(jìn)。

目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始探索水源熱泵系統(tǒng)用于高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物的種植過程。其原理是利于地球表面淺層水源的熱能，地表水源(一般在1000米以內(nèi))，如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太陽進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰?，并且水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源(如電能)，實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達(dá)到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的；而冬季，則是通過水源熱泵機(jī)組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。這相對(duì)于傳統(tǒng)種植室溫調(diào)節(jié)的鍋爐系統(tǒng)，水源熱泵系統(tǒng)不僅節(jié)能，而且零排放、無污染，使用方便。

如中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN105318604A公開了一種高貴植物精準(zhǔn)種殖水源熱泵系統(tǒng)，包括熱泵主機(jī)、種殖側(cè)循環(huán)水泵、水源側(cè)循環(huán)水泵、恒溫盤管循環(huán)水泵、水源側(cè)緩沖水箱、地下水源井、地下潛水泵、板式換熱器、種植盤、恒溫盤管、暖氣片和回灌井，地下潛水泵設(shè)置在地下水源井中，地下潛水泵出口利用管道與水源側(cè)緩沖水箱相連接，水源側(cè)緩沖水箱與水源側(cè)循環(huán)水泵進(jìn)口利用管道相連接，水源側(cè)循環(huán)水泵出口利用管道與熱泵主機(jī)進(jìn)口相連接；熱泵主機(jī)出口上利用管道與回灌井相連接；熱泵主機(jī)上設(shè)置有管道與板式換熱器相連接；板式換熱器上設(shè)置有管道與種植盤中的恒溫盤管相連接。

該方案中雖然將水源側(cè)循環(huán)水與種植側(cè)循環(huán)水分開，但是直接將地下水與循環(huán)泵相連然后回灌的方式對(duì)于管道的長期使用是不利的。特別是長期使用中，抽水井由于過度取水容易造成含沙量超標(biāo)，堵塞管道或抽水井，而回灌井在長期回灌后，在井壁上容易形成泥漿堵塞回灌路徑。

然而，在高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物的種植過程中，如鐵皮石斛等高價(jià)值經(jīng)濟(jì)作物，投資成本巨大，通常需要水源熱泵系統(tǒng)能長期使用。因此，如何使得抽水井、回灌井在長期使用中容易維護(hù)成為本領(lǐng)域需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明的一個(gè)要解決的技術(shù)問題是：提供一種水源熱泵系統(tǒng)，包括抽水回灌子系統(tǒng)、熱泵主機(jī)、冷儲(chǔ)水箱、熱儲(chǔ)水箱；其中，所述抽水回灌子系統(tǒng)包括至少兩個(gè)鉆井，第一井距離第二井一個(gè)預(yù)定的距離；第一管道設(shè)置在所述第一井內(nèi)，第二管道設(shè)置在所述第二井內(nèi)，用于將地下循環(huán)水從所述鉆井中抽出并回灌；其特征在于：所述第一管道與所述第二管道通過換向閥選擇性地與第三管道或第四管道相連接，所述換向閥能將所述第一管道連接至所述第三管道，同時(shí)將所述第二管道連接至所述第四管道，或者所述換向閥能將所述第一管道連接至所述第四管道，同時(shí)將所述第二管道連接至所述第三管道；在所述第三管道、所述第四管道上分別設(shè)置有第一循環(huán)泵、第二循環(huán)泵，并且所述第一循環(huán)泵、所述第二循環(huán)泵的設(shè)置方向相反；所述第三管道連接至地下循環(huán)水緩沖單元，所述地下循環(huán)水緩沖單元能將從所述鉆井中抽出的水進(jìn)行凈化處理，然后通過第五管道進(jìn)入所述熱泵主機(jī)中；所述第三管道將所述熱泵主機(jī)中排出的地下循環(huán)水通過所述換向閥回灌；所述地下循環(huán)水通過所述熱泵主機(jī)與水源熱泵系統(tǒng)中的熱泵系統(tǒng)用水完成熱交換。

優(yōu)選地，在所述抽水回灌子系統(tǒng)中，所述第一井用作所述抽水井，所述第二井用作回灌井。

優(yōu)選地，在所述抽水回灌子系統(tǒng)中，所述第一井用作所述回灌井，所述第二井用作抽水井。

優(yōu)選地，在冬季時(shí)，所述熱泵系統(tǒng)用水從所述冷儲(chǔ)水箱經(jīng)過第六管道進(jìn)入所述熱泵主機(jī)，經(jīng)過第七管道從所述熱泵主機(jī)排出，從而進(jìn)入所述熱儲(chǔ)水箱；在夏季時(shí)，所述熱泵系統(tǒng)用水從所述熱儲(chǔ)水箱經(jīng)過所述第六管道進(jìn)入所述熱泵主機(jī)，經(jīng)過所述第七管道從所述熱泵主機(jī)排出，從而進(jìn)入所述冷儲(chǔ)水箱。

優(yōu)選地，所述水源熱泵系統(tǒng)還包括太陽能集熱子系統(tǒng)、生活廢水熱交換子系統(tǒng)、工業(yè)廢水熱交換子系統(tǒng)、鍋爐廢氣熱交換子系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述鍋爐廢氣熱交換子系統(tǒng)包括混風(fēng)裝置與多級(jí)噴淋室。

本發(fā)明的有益效果為：

1.使用預(yù)定時(shí)間后，通過換向閥130切換管道的連接方式，使得抽水井和回灌井的工作狀態(tài)切換，改變地下循環(huán)水的滲透路徑，有效改善抽水井由于過度取水容易造成含沙量超標(biāo)，堵塞管道或抽水井，而回灌井在長期回灌后，在井壁上容易形成泥漿堵塞回灌路徑的技術(shù)問題。

2.在地下循環(huán)水緩沖單元140將地下循環(huán)水進(jìn)行凈化，從而能有效維護(hù)管道和熱泵主機(jī)。日常的水源熱泵系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，只需要簡(jiǎn)單清理地下循環(huán)水緩沖單元140即可。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的水源熱泵系統(tǒng)的抽水回灌子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的水源熱泵系統(tǒng)的太陽能集熱子系統(tǒng)、生活廢水熱交換子系統(tǒng)、工業(yè)廢水熱交換子系統(tǒng)、鍋爐廢氣熱交換子系統(tǒng)的工作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但并不將本發(fā)明局限于這些具體實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書范圍內(nèi)所可能包括的所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。

實(shí)施例1

如圖1所示，該水源熱泵系統(tǒng)的抽水回灌子系統(tǒng)100包括至少兩個(gè)鉆井110、120，其中第一井110可用作抽水井，第二井120可用作回灌井，第一井110距離第二井120有一個(gè)預(yù)定的距離。然而本發(fā)明不限于此，第一井110也可用作回灌井，此時(shí)，第二井120可用作抽水井。

作為示例，兩個(gè)鉆井110、120穿透土體的表面覆蓋層101、含水層102、并進(jìn)入強(qiáng)巖層103。兩個(gè)鉆井110、120內(nèi)的井壁上設(shè)置有沙礫石填料層104。

第一管道111設(shè)置在第一井110內(nèi)，第二管道121設(shè)置在第二井120內(nèi)。典型地，第一管道111和第二管道121的端部可設(shè)置潛水泵(未圖示)。該第一管道111與第二管道121與換向閥130連接，該換向閥130同時(shí)與第三管道112、第四管道122連接。其中通過換向閥130，第一管道111能與第三管道112或第四管道122連接，而第二管道121能同時(shí)與第四管道122或第三管道112連接。也即是，換向閥130能將第一管道111連接至第三管道112，同時(shí)將第二管道121連接至第四管道122，或者換向閥130能將第一管道111連接至第四管道122，同時(shí)將第二管道121連接至第三管道112，并在這兩種連接方式之間切換。

在第三管道112、第四管道122上分別設(shè)置有第一循環(huán)泵114、第二循環(huán)泵124，并且第一循環(huán)泵114、第二循環(huán)泵124的設(shè)置方向相反。該第三管道112連接至地下循環(huán)水緩沖單元140。該地下循環(huán)水緩沖單元140能將從鉆井110、120中抽出的水進(jìn)行凈化處理，然后通過第五管道126進(jìn)入熱泵主機(jī)170中。第三管道112將熱泵主機(jī)170中排出的地下循環(huán)水通過換向閥130回灌。

地下循環(huán)水通過熱泵主機(jī)170與熱泵系統(tǒng)用水完成熱交換，熱泵系統(tǒng)用水通過第六管道118和第七管道128進(jìn)入和排出熱泵主機(jī)170。熱泵系統(tǒng)用水可用于增加種殖區(qū)域、生活區(qū)域的室溫或者水溫(未圖示)。

本發(fā)明的有益效果在于，使用預(yù)定時(shí)間后，通過換向閥130切換管道的連接方式，使得抽水井和回灌井的工作狀態(tài)切換，改變地下循環(huán)水的滲透路徑，有效改善抽水井由于過度取水容易造成含沙量超標(biāo)，堵塞管道或抽水井，而回灌井在長期回灌后，在井壁上容易形成泥漿堵塞回灌路徑的技術(shù)問題。

此外，在地下循環(huán)水緩沖單元140將地下循環(huán)水進(jìn)行凈化，從而能有效維護(hù)管道和熱泵主機(jī)。日常的水源熱泵系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，只需要簡(jiǎn)單清理地下循環(huán)水緩沖單元140即可。

實(shí)施例2

如圖2所示，水源熱泵系統(tǒng)還包括冷儲(chǔ)水箱200、熱儲(chǔ)水箱300，熱泵主機(jī)170通過第六管道118和第七管道128分別與冷儲(chǔ)水箱200、熱儲(chǔ)水箱300相連接(未圖示)。

需要說明的是，第六管道118和第七管道128也可以通過設(shè)置如實(shí)施例1中所述的換向閥，分別與冷儲(chǔ)水箱200、熱儲(chǔ)水箱300相連。以便于在冬季、夏季時(shí)在不同的工作狀態(tài)下改變熱泵系統(tǒng)用水與地下循環(huán)水之間熱交換的路徑。在冬季時(shí)，熱泵系統(tǒng)用水從冷儲(chǔ)水箱200經(jīng)過第六管道118進(jìn)入熱泵主機(jī)170，經(jīng)過第七管道128從熱泵主機(jī)排出，從而進(jìn)入熱儲(chǔ)水箱300，作為用于增加種殖區(qū)域、生活區(qū)域的室溫或者水溫使用。在夏季則相反，熱泵系統(tǒng)用水從熱儲(chǔ)水箱300經(jīng)過第六管道118進(jìn)入熱泵主機(jī)170，經(jīng)過第七管道128從熱泵主機(jī)排出，從而進(jìn)入冷儲(chǔ)水箱200，此時(shí)冷儲(chǔ)水箱中的熱泵系統(tǒng)用水用于夏天作為保持生活區(qū)域室溫的空調(diào)用水而使用。也就是說，夏季時(shí)，水源熱泵系統(tǒng)用作空調(diào)系統(tǒng)。這提高了水源熱泵系統(tǒng)的使用效率。

下面具體描述水源熱泵系統(tǒng)冬季時(shí)的使用狀態(tài)。地下循環(huán)水的水溫常年保持在約在15～25℃之間，適合于低溫水源熱泵。然而，在冬季溫度較低的時(shí)候，為保障熱泵系統(tǒng)用水的溫度，本發(fā)明的水源熱泵系統(tǒng)還包括太陽能集熱子系統(tǒng)210、生活廢水熱交換子系統(tǒng)220、工業(yè)廢水熱交換子系統(tǒng)230、鍋爐廢氣熱交換子系統(tǒng)240。

其中，冷儲(chǔ)水箱200中的水分別經(jīng)過太陽能集熱子系統(tǒng)210，生活廢水熱交換子系統(tǒng)220、工業(yè)廢水熱交換子系統(tǒng)230、鍋爐廢氣熱交換子系統(tǒng)240，然后進(jìn)入熱儲(chǔ)水箱300。

該鍋爐廢氣熱交換子系統(tǒng)240包括有多級(jí)噴淋室(未圖示)，其中的多級(jí)噴淋室一端設(shè)有廢氣收集管道和導(dǎo)流板，工業(yè)廢氣從這端進(jìn)入多級(jí)噴淋室進(jìn)行多級(jí)除塵和吸熱；多級(jí)噴淋室的另一端的出口風(fēng)管連接混風(fēng)裝置，混風(fēng)裝置的吸氣口和出氣口與外界連通，其中混風(fēng)裝置的出氣口內(nèi)設(shè)置有空氣熱量交換板，使得出氣口的混合氣體再次降溫，混風(fēng)裝置混合多級(jí)噴淋室，使得鍋爐排出的廢氣二次降溫后排入環(huán)境空氣，可二次回收廢氣余熱，在冬季可顯著提高空氣源熱泵低溫環(huán)境下的供熱性能；廢氣與吸入的環(huán)境空氣在混風(fēng)裝置中充分混合后進(jìn)入空氣熱量交換板，然后出氣口與外界連通，從出氣口排出的氣體排向外界環(huán)境。

上述具體實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明內(nèi)容的示意性說明，不代表對(duì)本發(fā)明內(nèi)容的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的是，本發(fā)明中具體結(jié)構(gòu)可以有很多的變化形式，但其采用技術(shù)方案的主要技術(shù)特征與本發(fā)明相同或相似，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。