[0001] 本发明涉及能源利用技术领域，具体涉及一种区块式岩土储能装置及具有其的储能系统。

[0002] 土壤源热泵系统就是在需要供热制冷的建筑物周围或建筑物下面进行埋管，在埋管内装入水，寒冷的地方有的需要加入防冻剂，地下埋管与地面热泵机组组成一个闭合的环路。所以该系统也叫做闭路地源热泵系统或地耦合地源热泵系统。土壤中的热量通过地埋管换热器传入地埋管的循环水系统中，循环水获得土壤传来的热量或冷量，以循环水为热量或冷量的载体，将其运输到热泵机组进行热量或冷量的交换，从而机组的另一端达到制冷或供热的效果。由于该方案不需要直接抽取地下水作为冷量热量的介质，所以该方案不会对该建筑地区的地下水平衡造成破坏。常见的土壤源热泵系统按埋管形式分有水平埋管和竖直埋管。土壤源热泵是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖供冷空调系统，地源热泵是利用清洁可再生能源的技术之一，环境友好，热泵机组的运行不消耗水也不污染地下水。但现有的土壤源热泵还有一些缺陷有待解决：(1)能效衰减：随着地源热泵在长期连续运行时，夏季土壤温度升高，冬季土壤温度降低，热泵系统运行效率逐年下降。(2)容量问题：由于冬夏季负荷不一定平衡，单独依靠地源热泵系统不能满足设计负荷要求，必须大量增加地埋管数量或增加其他辅助冷热源，投资成本高昂。(3)地埋管形式地源热泵能效衰减严重，制冷效率低，制热效果也并不理想。

[0003] 中国专利CN208025889U公开了一种基于分区运行控制模式的耦合式土壤源热泵系统，其地埋管换热系统包括有热泵机组、第一地埋管换热器井群、第二地埋管换热器井群，该地埋管系统仅通过采用系统负荷较低时第一地埋管换热器井群和第二地埋管换热器井群并联交替运行，系统负荷达到峰值时第一地埋管换热器井群和第二地埋管换热器井群串联运行的模式，来克服传统土壤源热泵能效衰减问题，其效果并不明显。

[0027] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0030] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0031] 如图1－3所示的区块式岩土储能装置的一种具体实施方式，包括：串联设置的三级储能单元1，第一级所述储能单元1的进口通过主供水管3与用户端连接，第三级所述储能单元1的出口通过主回水管4与用户端连接。

[0032] 每一级储能单元1均包括三组并联设置的子单元2，子单元2包括一个次供水管5、一个次回水管8和并联设置在次供水管5及次回水管8上的八个分水管6。次供水管5和次回水管8平行设置，分水管6的进口与次供水管5连通，分水管6的出口与次回水管8连通。即对于一个子单元，所有分水管6中的水都是同一个次供水管5中流出，并在与地下岩土充分换热后汇入同一次回水管8中。

[0033] 分水管6上连接有用于与地下岩土换热的换热结构7，换热结构7为地下竖直埋设的地埋管。

[0034] 次供水管5的进口与子单元2的进口连通，次供水管5的出口封闭，次回水管8的进口封闭，次回水管8的出口与子单元2的出口连通。在本实施例中，次供水管5的右端封闭，次回水管8的左端封闭。地埋管采用同程布置方式，水力稳定性好。

[0035] 储能单元1的进口处设有第一连接管9，第一连接管9上设有三个用于与子单元2的进口连接的作为第一连接位点10的开口，用户端输出的水通过第一连接管9上的开口输送至各个子单元；储能单元1的出口处设有第二连接管11，第二连接管11上设有三个用于与子单元2的出口连接的作为第二连接位点12的开口，子单元中输出的水经各个开口汇入第二连接管11上，并向下一级输送；相邻两个储能单元1通过第一连接管9和第二连接管11连接，第一连接管9和第二连接管11形成U字型排布。当水流过子单元2时，能够与子单元2周围的岩土充分发生热交换，使得水在经过储能单元1时产生明显的温度变化，实现相邻储能单元1之间产生较大温差，能够有效解决岩土储能系统的能效衰减问题。同时，在同级储能单元1内的子单元2周围岩土温度能够趋于一致，当用户端需要制冷时，实现将外部热量储存在子单元2周围的岩土中，当用户端需制热时，能够利用储存在岩土中的能量进行换热，从而实现储能的功能。

[0036] 作为替代的实施方式，如图2所示，储能单元1进口处设有第一连接管9，第一连接管9并联有多个第三连接管13，第三连接管13连接至子单元2的进口。多个第三连接管13以第一连接管9的出口为中心呈圆形发散分布，即与多个第三连接管13相连的子单元2围合成一个相对封闭的圆柱形，所有的子单元均与圆柱形内部的土壤进行换热，使得该部分的土壤中储存较多的热量。如图3所示，储能单元1的出口处设有第二连接管11，第二连接管11并联有多个第四连接管14，第四连接管14连接至子单元2的出口。多个第四连接管14以第二连接管11的进口为中心呈圆形发散分布，即与多个第四连接管14相连的子单元围合成一个相对封闭的圆柱形，减少在输送过程中的热量损失。

[0037] 一种储能系统，包括所述的区块式岩土储能装置、能源站15和与能源站15连接的空调末端设备16，能源站15的出口和进口分别与首级储能单元1的进口和末级储能单元1的出口连通。

[0038] 当夏季制冷时，空调系统的冷却水回水(吸收室内温度，升温后的水)经主供水管3和第一连接管9同时输送至第一级储能单元1的三个次供水管5，并进入并联的八个分水管6中，通过地埋管与地下岩土换热后，同时汇入第二连接管11，经过一定时间，地下岩土的温度上升为29℃。而后出水进入第二级储能单元1中换热，经过一段时间，地下岩土的温度上升为25℃。如此循环，到第三级储能单元1后，地下岩土的温度可以升高到18℃左右，实现逐级分块储能。

[0039] 当冬季制热时，空调排出的冷水经主回水管4和第二连接管11同时输送至第三级储能单元1的三个次回水管8，并进入并联的八个分水管6中，通过地埋管与地下岩土换热后，经次供水管5同时汇入第一连接管9，此时水温由初始的4℃上升为6℃。而后出水进入第二级储能单元1中换热，此时水温由上一级的6℃上升为9℃。经过第一级储能单元1后，冬季岩土储能的出水温度可达到12℃左右，此循环，实现逐级分区块取能。

[0040] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。