專利名稱：一種地源熱泵沼氣池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱泵沼氣池，特別涉及一種地源熱泵沼氣池。適合農(nóng)作物秸 稈、廚房生活垃圾、畜禽糞便等的綜合利用，屬環(huán)境工程所需設(shè)備裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今能源危機(jī)的形勢(shì)下，拓展資源再生利用，促進(jìn)生物質(zhì)能的科學(xué)利用和保護(hù) 生態(tài)環(huán)境，越來越成為當(dāng)今世界發(fā)展的主題。而沼氣就是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能量向清潔能源的轉(zhuǎn) 化?，F(xiàn)有傳統(tǒng)沼氣池包括大、中型沼氣工程成本高、效率低，對(duì)糞污的處理不徹底、不迅速， 特別是有些沒有增溫、保溫裝置，有些有增溫、保溫裝置，也由于使用煤炭、電力等高品質(zhì)能 源，成本高，不利于北方寒冷地區(qū)推廣。而德國沼氣工程一般采用沼氣發(fā)電的余熱熱水循環(huán) 加熱沼氣池，對(duì)于中、小型沼氣池以及沒有發(fā)電的沼氣工程也不實(shí)用。地源熱泵技術(shù)以逆向 卡諾循環(huán)原理為基礎(chǔ)，通過輸入少量的電能提取地下淺層地?zé)崮茉矗瑸榻ㄖ矬w供暖、制冷 及生活熱水等。是一個(gè)利用少量的高品位電能，實(shí)現(xiàn)低品位熱能的轉(zhuǎn)移過程。能量投入少， 產(chǎn)出大，而地源熱泵技術(shù)應(yīng)用于沼氣工程不僅可以降低沼氣工程運(yùn)行成本，而且還是可再 生循環(huán)利用的能源，意義深遠(yuǎn)。本實(shí)用新型就是解決沼氣池及大、中型沼氣工程易凍、冬季 能源消耗大、運(yùn)行成本高、產(chǎn)氣率低以及對(duì)糞污的處理不徹底、不迅速、效率低等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型涉及一種熱泵沼氣池，特別涉及一種地源熱泵沼氣池。本實(shí)用新型 采用的技術(shù)方案為一種地源熱泵沼氣池，其特征在于它包括厭氧消化系統(tǒng)、隔熱保溫系 統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)連接組成。所述的厭氧消化系統(tǒng)由預(yù)處理池、厭氧消化池、曝 氣池組成；隔熱保溫系統(tǒng)由隔熱保溫板、熱水循環(huán)管、循環(huán)泵組成；地源熱泵系統(tǒng)由地下?lián)Q 熱系統(tǒng)、熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)及末端換熱設(shè)備組成，其中地下?lián)Q熱系統(tǒng)由地埋管換熱器、循環(huán)水 泵、管道組成，熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)由冷熱源側(cè)換熱器、壓縮機(jī)、換向閥、節(jié)流閥組成，末端換熱 設(shè)備由冷凝器組成。地源熱泵系統(tǒng)末端換熱設(shè)備通過熱水循環(huán)管與隔熱保溫系統(tǒng)、厭氧消 化系統(tǒng)連接，地源熱泵中的地埋管換熱器為豎直式埋管換熱器，它吸收了地表淺層土壤中 的熱量，并將熱量傳遞給水，水通過循環(huán)管加熱厭氧消化池促進(jìn)厭氧消化，熱水變冷后，再 通過地源熱泵系統(tǒng)加熱。所述的熱水循環(huán)管既可以放置于厭氧消化池內(nèi)部也可以放置于厭 氧消化池外部。本實(shí)用新型的主要目標(biāo)為(1)可處理畜禽糞便、秸稈、廚房生活垃圾等，可 以使原料發(fā)酵充分，提高發(fā)酵效率和產(chǎn)氣率；(2)系統(tǒng)中設(shè)置有地源熱泵可以為厭氧發(fā)酵 提供適宜的溫度同時(shí)降低了加熱成本；(3)地源熱泵系統(tǒng)提供的能源為可再生能源，它高 效節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低，冷熱源溫度四季穩(wěn)定，可節(jié)約能源40%左右。本實(shí)用新型的有益效果 1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)了地源熱泵裝置，可控制厭氧發(fā)酵溫度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒溫控制；2、系統(tǒng)中有循 環(huán)加溫、保溫裝置，可保障厭氧發(fā)酵運(yùn)行穩(wěn)定，高效生產(chǎn)沼氣；3、地源熱泵是節(jié)能設(shè)備，它能 消耗較少的能源提供大量的能源，是利用逆卡諾循環(huán)原理，從低溫環(huán)境吸熱并向高溫環(huán)境 放熱達(dá)到為物體供熱的目的，它是可再生能源，能量投入少，產(chǎn)出大，可實(shí)現(xiàn)高效率低能耗，節(jié)能效果明顯。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行高效，適合推廣使用。
附圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖中虛線為料液液面，管道箭頭方向?yàn)?傳輸方向；圖中1.地埋管換熱器，2. 土壤，3.循環(huán)水泵，4.地源熱泵熱水循環(huán)管，5.冷熱 源側(cè)換熱器，6.節(jié)流閥，7.壓縮機(jī)，8.換向閥，9.畜禽糞便預(yù)處理池，10.帶污泥泵的傳輸管 道，11.厭氧消化池，12.沼氣輸送管道，13.隔熱保溫板，14.攪拌裝置，15.熱水循環(huán)盤管， 16.循環(huán)水中轉(zhuǎn)箱，17.熱水循環(huán)管，18.曝氣池。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一一種熱泵沼氣池，特別涉及一種地源熱泵沼氣池。它包括厭氧 消化系統(tǒng)、隔熱保溫系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)連接組成。所述的厭氧消化系統(tǒng)由預(yù)處 理池、厭氧消化池、曝氣池組成；隔熱保溫系統(tǒng)由隔熱保溫板、熱水循環(huán)管、循環(huán)泵組成；地 源熱泵系統(tǒng)由地下?lián)Q熱系統(tǒng)、熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)及末端換熱設(shè)備組成，其中地下?lián)Q熱系統(tǒng)由 地埋管換熱器、循環(huán)水泵、管道組成，熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)由冷熱源側(cè)換熱器、壓縮機(jī)、換向閥、 節(jié)流閥組成，末端換熱設(shè)備由冷凝器組成。地源熱泵系統(tǒng)末端換熱設(shè)備通過熱水循環(huán)管與 隔熱保溫系統(tǒng)、厭氧消化系統(tǒng)連接；地源熱泵中的地埋管換熱器為豎直式埋管換熱器，它吸 收了地表淺層土壤中的熱量，并將熱量傳遞給水，水通過循環(huán)管加熱厭氧消化池促進(jìn)厭氧 消化，熱水變冷后，再通過地源熱泵系統(tǒng)加熱。所述的熱水循環(huán)管既可以放置于厭氧消化池 內(nèi)部也可以放置于厭氧消化池外部。運(yùn)行時(shí)沼氣池預(yù)處理池放入調(diào)好濃度的畜禽糞便，處 理好后原料打入?yún)捬跸?。厭氧消化池采取隔熱保溫處理，熱水循環(huán)管對(duì)它加熱，熱水的 熱源來自地源熱泵系統(tǒng)，厭氧消化池的料液經(jīng)過熱水循環(huán)管加熱充分發(fā)酵后打入曝氣池， 料液經(jīng)曝氣處理達(dá)標(biāo)后排放。在冬季時(shí)地源熱泵沼氣池通過熱泵系統(tǒng)把地下的熱量吸收出 來，經(jīng)過熱泵進(jìn)一步換熱后為厭氧消化池加熱，同時(shí)將冷能傳輸?shù)降叵拢辉谙募?，把地下?冷能放出來，經(jīng)過熱泵進(jìn)一步制冷后，通過換向閥向房間提供冷氣，同時(shí)將熱能釋放到循環(huán) 水中為厭氧消化池加熱。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上在地源熱泵系統(tǒng)中增加一個(gè)儲(chǔ)存箱作 為循環(huán)水中轉(zhuǎn)水箱，增加了水溫的可控性和穩(wěn)定性能，提高處理發(fā)酵原料的效率。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上增加太陽能集熱系統(tǒng)，太陽能集熱系統(tǒng) 通過熱水循環(huán)管同地源熱泵沼氣池連接，實(shí)現(xiàn)能源的相互利用，從而提高沼氣厭氧發(fā)酵的 效率。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上將厭氧消化池由鋼結(jié)構(gòu)材料改為膜式 沼氣池，材料為PVC復(fù)合材料，熱傳導(dǎo)效率高，熱水循環(huán)管內(nèi)的介質(zhì)為水，也可以為其它熱 量交換介質(zhì)。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上將地源熱泵中的能量傳導(dǎo)介質(zhì)由水改
4為空氣、乙二醇。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上將地源熱泵中的埋地?fù)Q熱器的敷設(shè)方 式由豎直式改為水平式埋管換熱器。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上將地源熱泵改為地下水地源熱泵，熱量 的提取對(duì)象為地下水，形成開式地下水熱泵系統(tǒng)，它將地下水經(jīng)處理后直接供給并聯(lián)的熱 泵，與熱泵中的循環(huán)水進(jìn)行熱交換，從而加熱厭氧消化池，熱水冷卻后打入地下回灌以保持 地下水位。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上將地源熱泵改為地表水源熱泵，熱量的 提取對(duì)象為地表水，形成開式地表水熱泵系統(tǒng)，它直接將地表水處理后引入熱泵，與熱泵中 的循環(huán)水進(jìn)行熱交換，從而加熱厭氧消化池，熱水冷卻后排回原水體中。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式是在具體實(shí)施方式
一的基礎(chǔ)上將設(shè)置蒸發(fā)器，蒸發(fā)器兩端連接電磁 閥，然后分別連接至換熱器和節(jié)流閥，方便維修。
權(quán)利要求一種地源熱泵沼氣池，其特征是它是由厭氧消化系統(tǒng)、隔熱保溫系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)連接組成；所述的厭氧消化系統(tǒng)由預(yù)處理池、厭氧消化池、曝氣池組成；隔熱保溫系統(tǒng)由隔熱保溫板、熱水循環(huán)管、循環(huán)泵組成；地源熱泵系統(tǒng)由地下?lián)Q熱系統(tǒng)、熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)及末端換熱設(shè)備組成，其中地下?lián)Q熱系統(tǒng)由地埋管換熱器、循環(huán)水泵、管道組成，熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)由冷熱源側(cè)換熱器、壓縮機(jī)、換向閥、節(jié)流閥組成，末端換熱設(shè)備由冷凝器組成；地源熱泵系統(tǒng)末端換熱設(shè)備通過熱水循環(huán)管與隔熱保溫系統(tǒng)、厭氧消化系統(tǒng)連接，地源熱泵中的地埋管換熱器為豎直式埋管換熱器，它吸收了地表淺層土壤中的熱量，并將熱量傳遞給水，水通過循環(huán)管加熱厭氧消化池促進(jìn)厭氧消化，熱水變冷后，再通過地源熱泵系統(tǒng)加熱；所述的熱水循環(huán)管既可以放置于厭氧消化池內(nèi)部也可以放置于厭氧消化池外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地源熱泵沼氣池，其特征是在地源熱泵系統(tǒng)中增加一 個(gè)儲(chǔ)存箱作為循環(huán)水中轉(zhuǎn)水箱，增加了水溫的可控性和穩(wěn)定性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地源熱泵沼氣池，其特征是在地源熱泵沼氣池系統(tǒng)中 增加太陽能集熱系統(tǒng)，太陽能集熱系統(tǒng)通過熱水循環(huán)管同地源熱泵沼氣池連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地源熱泵沼氣池，其特征是熱水循環(huán)管內(nèi)的介質(zhì)為水， 也可以為其它熱量交換介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地源熱泵沼氣池，其特征是地源熱泵中的能量傳導(dǎo)介 質(zhì)為水，也可以改為空氣、乙二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地源熱泵沼氣池，其特征是地源熱泵中的埋地?fù)Q熱器 的敷設(shè)方式為豎直式，也可以為水平式埋管換熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地源熱泵沼氣池，其特征是地源熱泵沼氣池的熱量提 取對(duì)象是土壤，也可以是地下水、地表水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地源熱泵沼氣池，其特征是系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有蒸發(fā)器，蒸發(fā) 器兩端連接電磁閥，然后分別連接至換熱器和節(jié)流閥，方便維修。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種熱泵沼氣池，特別涉及一種地源熱泵沼氣池，屬環(huán)境工程設(shè)備。它是由厭氧消化系統(tǒng)、隔熱保溫系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)連接組成。所述的厭氧消化系統(tǒng)由預(yù)處理池、厭氧消化池、曝氣池組成；隔熱保溫系統(tǒng)由隔熱保溫板、熱水循環(huán)管、循環(huán)泵組成；地源熱泵系統(tǒng)由地下?lián)Q熱系統(tǒng)、熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)及末端換熱設(shè)備組成，地源熱泵系統(tǒng)末端換熱設(shè)備通過熱水循環(huán)管與隔熱保溫系統(tǒng)、厭氧消化系統(tǒng)連接，熱泵中的地埋管換熱器吸收土壤中的熱量，并將熱量傳遞給水，水通過循環(huán)管加熱厭氧消化池促進(jìn)厭氧消化；熱水循環(huán)管既可以置于厭氧消化池內(nèi)部也可以置于外部。本實(shí)用新型可解決沼氣工程冬季生產(chǎn)成本高、能耗大等問題，易于推廣。
文檔編號(hào)C12M1/38GK201670838SQ2010201219
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者劉軍林 申請(qǐng)人:劉軍林