專利名稱：地熱式液體冷熱源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能源系統(tǒng)，具體地說涉及一種地熱式液體冷熱源系統(tǒng)。
目前，人們使用的供熱系統(tǒng)主要以煤、天然氣或原油作能源。煤、天然氣和原油不僅儲量有限，而且燃燒后產(chǎn)生大量灰渣、粉塵或廢氣，不僅污染環(huán)境，而且會改變大氣的性質(zhì)，造成溫室效應，使地球變暖，冰山融化，海平面上升……。人們使用的致冷設備是以電能作為電源，電能不僅價格貴，而且一部分電能也是取自煤、天燃氣或原油等燃料，同樣存在污染環(huán)境，改變大氣性質(zhì)等問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種利用地熱作能源的無污染的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，包括蓄能器、抽液泵、能量提升器和出液泵，其中蓄能器包括蓄能體、置于蓄能體內(nèi)呈交錯堆放的若干層充有相變物質(zhì)的蓄能筒、置于上層蓄能筒之上的具有均布通孔的上均流板和置于下層蓄能筒之下的具有均布通孔的支撐板，且上均流板和蓄能體的上面形成液體進口，支撐板和蓄能體的下面形成液體出口，每個蓄能筒的兩端具有在蓄能筒之間形成供液體流動縫隙的凸肩；能量提升器包括由壓縮機、冷凝器、貯液器、干燥過濾器、節(jié)流器、蒸發(fā)器和氣液分離器通過管道依次連接而組成的制熱回路、熱交換回路，所述熱交換回路中的與所述冷凝器相偶合的熱交換管路的出液管通過負載進液管和出液泵與負載相連，所述負載的回液管和與所述冷凝器相偶合的熱交換管路的進液管相連，與所述蒸發(fā)器相偶合的熱交換管路的出液管與所述蓄能器的回液管相連，所述蓄能器的出液管經(jīng)抽液泵和與所述蒸發(fā)器相偶合的熱交換管路的進液管相連。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其進一步改進之處在于還包括二個二位四通閥，與所述冷凝器相偶合的熱交換管路的出液管與第一二位四通閥的第一接口相連，其進液管與第二二位四通閥的第一接口相連；負載的進液管與第一二位四通閥的第二接口相連，負載的回液管與第二二位四通閥的第四接口相連；與所述蒸發(fā)器相偶合的熱交換管路的出水管與所述第一二位四通閥的第三接口相連，其進液管與第二二位四通閥的第三接口相連；所述蓄能器的進液管與第一二位四通閥的第四接口相連，其出液管與第二二位四通閥的第二接口相連。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其又一改進之處在于所述制熱回路中填充有工質(zhì)R22。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其再一改進之處在于所述熱交換回路中填充有防凍液。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其中所述蓄能器的蓄能體的六個換熱面具有若干散熱翅片。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其中所述散熱翅片呈米字形排列。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其中在所述能量提升器返回蓄能器的回路中設有加熱器。
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)的優(yōu)點在于它可利用一年四季地下溫度變化小的特性，將低位的地下冷熱源用蓄能器收集儲存起來，保證在任何條件下，液體冷熱源能提供足夠的冷或熱，并通過液體將蓄能器的低位冷熱能輸送到能量提升器，然后再通過液體把提升后的高位冷熱能輸送到冷熱需要之處(即負載)。在冬季，該系統(tǒng)從地下收集低位熱能(包括顯熱和相變時產(chǎn)生的潛熱)，而到夏季再把熱能歸還地下，因此，它是一種取自地下，歸還地下的最佳良性循環(huán)系統(tǒng)，其工作時不產(chǎn)生任何有毒有害物質(zhì)，無公害，無污染。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)作進一步的說明。


圖1是本發(fā)明地熱式液體冷熱源系統(tǒng)的原理圖。
圖2是圖1中A-A處的剖面圖。
圖3是本發(fā)明地熱式液體冷熱源系統(tǒng)中蓄能器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3中蓄能器內(nèi)蓄能筒的配置示意圖。
圖5是本發(fā)明地熱式液體冷熱源系統(tǒng)中能量提升器在冬季制熱時的工作原理示意圖。
圖6是本發(fā)明地熱式液體冷熱源系統(tǒng)中能量提升器在夏季制冷時的工作原理示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)包括由管路連接在一起的蓄能器20、抽液泵60、能量提升器10、出液泵50和加熱器70。其中蓄能器20置于地下，其出液管120和回液管12b分別經(jīng)抽液泵60和加熱器70與能量提升器10的進液管和回液管相連。能量提升器10的出液管102經(jīng)出液泵50與冷熱需要處(即負載)，如空調(diào)器(圖中未示出)相連，空調(diào)器的回液管103和與能量提升器10的冷凝器2相偶合的熱交換管路的進液管2b相連(見圖5)。
如圖2至圖4所示，蓄能器20包括蓄能體21、置于蓄能體21內(nèi)呈交錯堆放的若干層充有相變物質(zhì)，如水、甘油、鹽水或乙醇的蓄能筒22、置于上層蓄能筒之上的具有均布通孔的上均流板23和置于下層蓄能筒之下的具有均布通孔的支撐板24，且上均流板23和蓄能體的上面形成液體進口25，支撐板24和蓄能體的下面形成液體出口26。蓄能體61的六個換熱面具有若干呈米字形排列的散熱翅片28(見圖1)。每個蓄能筒22的兩端具有在蓄能筒之間形成供液體流動縫隙的凸肩，其中蓄能筒22可由高強耐腐蝕的塑料制成。凸肩27使蓄能筒22之間產(chǎn)生縫隙，從而保證液體繞著蓄能筒流動。在流動過程中液體把能量傳遞給蓄能筒儲存起來。在液體需要能量時，通過液體圍繞蓄能筒的流動，蓄能筒把能量又傳遞給液體。從而使蓄能筒達到儲存和釋放能量的目的。
蓄能器最好置于地下，因為地下是一個溫度變化不大的恒溫帶。也就是俗稱的冬暖夏涼帶。蓄能器置于地下，除蓄能器內(nèi)流動液體與蓄能筒之間的換熱外，還具有蓄能器和地下恒溫帶的換熱。夏天把冷傳給蓄能器，冬天把熱傳給蓄能器。
蓄能器另一重要特點是相交蓄能。以水為例，水的相變溫度為0℃，水在液態(tài)時1m3水溫度升高或降低1℃需能量1kwh/℃m3。在發(fā)生相變時，0℃的水變成0℃的冰需能量48.4kwh/℃m3，也就是水在0℃發(fā)生相變時，1m3水可提供的能量為48.4kwh/℃m3。
在冬季埋入地下的蓄能器與地下溫度10℃基本一致?，F(xiàn)在計算一下蓄能器儲存的能量。假設蓄能器中流動液體為1m3，蓄能筒內(nèi)液體為2m3，液體體積為2＋1＝3m3。降低到0℃的顯能為3×10℃＝30kwh。蓄能筒內(nèi)液體發(fā)生相變時蓄能為2×48.4kwh＝96.8kwh。蓄能器共蓄能30＋96.8＝126.8kwh。如液體冷熱源每小時需能為10KW，蓄能器可供能量時間為126.8kwh/10W＝12.68h，也就是蓄能器在絕熱狀態(tài)下可提供液體冷熱源所需能量為12.68h。
夏季地下溫度為15℃，散熱溫度為50℃，溫差為50℃－15℃＝35℃，冷卻蓄能共1kwh/℃m3×35℃×3m3＝105kwh，每小時耗能10kw，可解決供冷時間為105kwh/10kw＝10.5h，這是絕熱狀態(tài)下的情況。如果考慮到地下恒溫帶與蓄能器的換熱，實際值遠遠大于此值。
如圖1所示，本系統(tǒng)中的能量提升10的出液管102與空調(diào)器(圖中未示出)相接，出液管102上裝有出液泵50、空調(diào)器的回液管103和與能量提升器10的冷凝器2相偶合的熱交換管路30的進液管2b相連(圖5)。
圖5為本系統(tǒng)的能量提升器10在冬季制熱時的工作原理圖。能量提升器10包括制熱回路和熱交換回路，其中，制熱回路由壓縮機1，冷凝器2，貯液器3，干燥過濾器4，節(jié)流器5，蒸發(fā)器6和氣液分離器7通過管道依次連接而成。該制熱回路與普通空調(diào)，冰箱采用的制熱(冷)回路相同。在制熱回路中填充有用于制熱循環(huán)的工質(zhì)R22。
在熱交換回路中，設有兩個二位四通閥，即第一二位四通閥8和第二二位四通閥9。其中，與冷凝器2相偶合的熱交換管路30的出液管2a與第一二位四通閥8的第一接口8a相連，其進液管2b與第二二位四通閥9的第一接口9a相連；空調(diào)器的進液管102與第一二位四通閥8的第二接口8b相連，其出液管103與第二二位四通閥9的第四接口9d相連；與蒸發(fā)器6相偶合的熱交換管路40出液管6a與第一二位四通閥8的第三接口8c相連，其進液管6b與第二二位四通閥9的第三接口9c相連；蓄能器20的回液管12b與第一二位四通閥8的第四接口8d相連，其出液管12a與第二二位四通閥9的第二接口9b相連。在熱交換回路中填充有水或防凍液等工作介質(zhì)，本發(fā)明利用江河湖海水作能源的液體冷熱源系統(tǒng)供空調(diào)器使用時，其熱交換回路充填防凍液；如只用于供應熱水，其熱交換回路則充填水作工作介質(zhì)。
所述能量提升器10在冬季制熱時的工作過程如下熱交換回路管道內(nèi)的液體工作介質(zhì)在蓄能器20吸收地下低位熱能并在抽液泵的作用下，經(jīng)第二二位四通閥9、進液管6b送入與蒸發(fā)器6相偶合的熱交換管路40。在蒸發(fā)器6內(nèi)進行熱交換，將熱量傳遞給蒸發(fā)器6。經(jīng)熱交換后的液體經(jīng)出液管6a，第一二位四通閥8、回液泵60、蓄能器20的回液管12b流回至蓄能器20。與此同時，蒸發(fā)器6中的工質(zhì)R22通過蒸發(fā)器6的作用被轉(zhuǎn)換為低溫低壓氣體送入氣液分離器7，在氣液分離器7中經(jīng)氣液分離后被送入壓縮機1。低壓低溫氣體通過壓縮機變?yōu)楦邷馗邏簹怏w并被送至冷凝器2。在冷凝器2中，由壓縮機1送出的高溫高壓氣體和與冷凝器2相偶合的熱交換管路30內(nèi)的工作介質(zhì)進行熱交換，熱交換后，被加熱的液體工作介質(zhì)經(jīng)出液管2a，第一二位四通閥8，出液泵50及空調(diào)器的進液管102流入空調(diào)器給室內(nèi)空氣升溫。經(jīng)空調(diào)器散熱后的液體工作介質(zhì)通過空調(diào)器的回液管103，第二二位四通閥9，進液管2b流回至與冷凝器2相偶合的熱交換管路30，完成工作循環(huán)。
設置上文所述的兩個二位四通閥的目的在于使本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)適用于冬夏二季使用。如只作冬季取暖之用，則可以不安裝所述二位四通閥。
如圖6所示，其中第一二位四通閥8和第二二位四通閥9換向。第一二位四通閥8接通與蒸發(fā)器6相偶合的熱交換管路40的出液管6a和空調(diào)器的進液管102，并接通與冷凝器2相偶合的熱交換管路30的出液管2a和蓄能器20的回液管12b；同時，第二二位四通閥9接通與蒸發(fā)器6相偶合的熱交換管路40的進液管6b和空調(diào)器的回液管103，并接通與冷凝器2相偶合的熱交換管路30的進液管2b和蓄能器20的出液管12a，使與蒸發(fā)器6相偶合的熱交換管路40內(nèi)的低溫工作介質(zhì)與空調(diào)器相連，從而實現(xiàn)向室內(nèi)提供冷氣。
本系統(tǒng)中串入的加熱器，可供免費的熱水。在蓄能體六個換熱面上的加散熱翅片，可得到更好的換熱效果。所述加熱器可為一般的蛇管式加熱器。
顯然，本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，也可直接用于向用戶提供熱水，此時，只需要將空調(diào)器的進液和102安裝上閥門，將空調(diào)器的回液管103與自來水管連接即可。
本系統(tǒng)工作是間歇式的，例如工作1小時，停止2小時，或工作半小時，停止1小時，以便蓄能器儲存足夠的能量。
權(quán)利要求
1.一種地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于包括蓄能器(20)、抽液泵(60)、能量提升器(10)和出液泵(50)，其中蓄能器(20)包括蓄能體(21)、置于蓄能體(21)內(nèi)呈交錯堆放的若干層充有相變物質(zhì)的蓄能筒(22)、置于上層蓄能筒之上的具有均布通孔的上均流板(23)和置于下層蓄能筒之下的具有均布通孔的支撐板(24)，且上均流板(23)和蓄能體的上面形成液體進口(25)，支撐板(24)和蓄能體的下面形成液體出口(26)，每個蓄能筒(22)的兩端具有在蓄能筒之間形成供液體流動縫隙的凸肩(27)；能量提升器(10)包括由壓縮機(1)、冷凝器(2)、貯液器(3)、干燥過濾器(4)、節(jié)流器(5)、蒸發(fā)器(6)和氣液分離器(7)通過管道依次連接而組成的制熱回路、熱交換回路，所述熱交換回路中的與所述冷凝器(2)相偶合的熱交換管路(30)的出液管(2a)通過負載進液管(102)和出液泵(50)與負載相連，所述負載的回液管(103)和與所述冷凝器(2)相偶合的熱交換管路(30)的進液管(2b)相連，與所述蒸發(fā)器(6)相偶合的熱交換管路(40)的出液管(6a)與所述蓄能器(20)的回液管(12b)相連，所述蓄能器(20)的出液管(12a)經(jīng)抽液泵(60)和與所述蒸發(fā)器(6)相偶合的熱交換管路(40)的進液管(6b)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于還包括二個二位四通閥，與所述冷凝器(2)相偶合的熱交換管路(30)的出液管(2a)與第一二位四通閥(8)的第一接口(8a)相連，其進液管(2b)與第二二位四通閥(9)的第一接口(9a)相連；負載的進液管(102)與第一二位四通閥(8)的第二接口(8b)相連，負載的回液管(103)與第二二位四通閥(9)的第四接口(9d)相連；與所述蒸發(fā)器(6)相偶合的熱交換管路(40)的出水管(6a)與所述第一二位四通閥(8)的第三接口(8c)相連，其進液管(6b)與第二二位四通閥(9)的第三接口(9c)相連；所述蓄能器(20)的回液管(12b)與第一二位四通閥(8)的第四接口(8d)相連，其出液管(12a)與第二二位四通閥(9)的第二接口(9b)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于所述制熱回路中填充有工質(zhì)R22。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于所述熱交換回路中填充有防凍液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于所述蓄能器的蓄能體(21)的六個換熱面具有若干散熱翅片(28)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于所述散熱翅片呈米字形排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于所述蓄能器的蓄能體(21)的六個換熱面具有若干散熱翅片(28)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于所述散熱翅片呈米字形排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6、7或8所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于在所述能量提升器(10)返回蓄能器(20)的回路中設有加熱器(70)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于在所述能量提升器(10)返回蓄能器(20)的回路中設有加熱器(70)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)，其特征在于在所述能量提升器(10)返回蓄能器(20)的回路中設有加熱器(70)。
全文摘要
本發(fā)明的地熱式液體冷熱源系統(tǒng)由管路連接在一起的蓄能器20、抽液泵60、能量提升器10和出液泵50。其中蓄能器20置于地下,其出液管12a經(jīng)抽液泵60與能量提升器10的進液管相連,回液管12b和能量提升器的回液管相連。能量提升器10的出液管102經(jīng)出液泵50與冷熱需要處,如空調(diào)器相連,空調(diào)器的回液管103和與能量提升器10的冷凝器2相偶合的熱交換管路30的進液管2b相連。它是一種取自地下,歸還地下的無公害,無污染的最佳良性循環(huán)系統(tǒng)。
文檔編號F24J3/08GK1339685SQ0012349
公開日2002年3月13日 申請日期2000年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月18日
發(fā)明者徐生恒 申請人:徐生恒