專利名稱：克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱水及空調(diào)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的技術(shù)中地下埋管換熱的地源熱泵系統(tǒng)，被稱為21世紀(jì)的一項(xiàng)以節(jié)能和環(huán)保為特征的最具有發(fā)展前途的空調(diào)技術(shù)，豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)中的豎直埋管地?zé)釗Q熱器具有占地少、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此受到廣泛關(guān)注。存在供水管和回水管之間都存在熱短路或叫熱回流，由于地下鉆孔的直徑與造價(jià)有關(guān)，孔徑一般都較小，所以豎直U型管支管間存在熱短路，根據(jù)國(guó)外有關(guān)研究資料，熱短路熱量占到U型管總換熱量的20%左右，而且隨埋深度增加而增加，根據(jù)理論計(jì)算的結(jié)果DN25的管道5度溫差下熱短路造成的熱量損失約在10-20W/m，這是一個(gè)相當(dāng)大的比例，它對(duì)換熱效率、供回水溫差及地埋管換熱器的發(fā)展等問(wèn)題起著嚴(yán)重的障礙作用等技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種節(jié)省占地面積、節(jié)約成本、運(yùn)行平穩(wěn)、環(huán)保、 熱源利用率高的克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)，尤其適合場(chǎng)地面積緊張，地質(zhì)不是很堅(jiān)硬，可以打井鉆孔得到充足地下熱源的場(chǎng)所。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)，包括地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、補(bǔ)水定壓系統(tǒng)、地源熱泵機(jī)組和負(fù)載熱交換系統(tǒng)，地源熱泵機(jī)組的兩端分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連接并形成回路，兩套補(bǔ)水定壓系統(tǒng)分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連，其中所述的地源熱泵機(jī)組由兩臺(tái)并聯(lián)的帶熱回收功能的熱泵機(jī)組構(gòu)成，地源熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流裝置，并且蒸發(fā)器和冷凝器經(jīng)由壓縮機(jī)和節(jié)流裝置連接構(gòu)成一個(gè)回路；所述補(bǔ)水定壓系統(tǒng)包括加藥裝置、變頻泵，兩個(gè)相并聯(lián)的變頻泵一側(cè)與加藥裝置相連，另一側(cè)分別與負(fù)載水泵、源水水泵相連；所述地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)包括豎直地埋管、源水分水器、源水集水器和源水水泵，豎直地埋管由多個(gè)U型地埋管并聯(lián)組成，所有地埋管采用同程式連接，最后通過(guò)管道分別與源水集水器的一端和源水分水器的一端連接，源水集水器的另一端與源水水泵相連，源水水泵與地源熱泵機(jī)組相連接，源水分水器的另一端與地源熱泵機(jī)組直接相連接，在所述豎直地埋管的回水管有熱短路的部分管段采用絕熱作法達(dá)到使豎直地埋管供回支管間工程應(yīng)用可以接受的絕熱程度，在回水管有熱短路的部分管段外加套管，套管兩端設(shè)封閉堵頭，回水管與套管之間采用2-9mm厚的空氣層，并且隔一定距離設(shè)墊片防內(nèi)外管接觸，所述回水管部分管段外表面作防輻射換熱的面層，解決了豎直地埋管供回水支管間的熱短路問(wèn)題；絕熱原理根據(jù)傳熱學(xué)原理，當(dāng)空氣在常溫常壓下厚度為0-8. 6mm左右的空間內(nèi)，能夠完全防止自然對(duì)流，使空氣層呈現(xiàn)為純粹氣體導(dǎo)熱的狀態(tài)。由于氣體是所有物質(zhì)中導(dǎo)熱系數(shù)最弱的，非常小，空氣在0. 023ff/m. k左右，而交聯(lián)聚苯乙烯管的導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 35-0. 48ff/m. k，因此采用3mm的空氣層就能把DN25的交聯(lián)聚苯乙烯管熱阻提高到原來(lái)的 20倍左右，即由原來(lái)的10-20W/m. k的熱損降為0. 5_lW/m. k的熱損，在工程上已經(jīng)達(dá)到了絕熱排除熱短路的目的。而在5度溫差下內(nèi)外管間輻射換熱在2W/m. k左右的數(shù)量級(jí)，可以采用鋁箔等防輻射換熱面層把它降到可忽略。內(nèi)外管都有足夠的承壓能力，解決了承壓保護(hù)問(wèn)題。所述負(fù)載熱交換系統(tǒng)包括用戶使用終端、負(fù)載分水器、負(fù)載集水器和負(fù)載水泵，用戶使用終端通過(guò)管道分別與負(fù)載集水器的一端和負(fù)載分水器的一端連接，負(fù)載集水器的另一端與負(fù)載水泵相連，負(fù)載水泵與地源熱泵機(jī)組相連接，負(fù)載分水器的另一端與地源熱泵機(jī)組直接相連接。地源熱泵技術(shù)基本原理地源熱泵熱水機(jī)組以水或添加防凍劑的水溶液為媒介，通過(guò)吸收地下深處的能源 (如地下水或地下土壤)，或通過(guò)風(fēng)機(jī)盤管(夏季和春秋季節(jié))中吸收空氣中的能量，再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮制熱后，通過(guò)換熱裝置將熱量傳遞給水，來(lái)制取熱水，熱水通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng)送入室內(nèi)進(jìn)行采暖或直接用于熱水供應(yīng)。夏季則通過(guò)把室內(nèi)吸收的熱量散發(fā)到熱水中，從而把室內(nèi)溫度降低。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是由于采用上述方案，不但能克服熱短路問(wèn)題，而且運(yùn)行平穩(wěn)、環(huán)保、熱源利用率高，變頻泵作為補(bǔ)水定壓系統(tǒng)的一部分以及豎直地埋管的使用，具有節(jié)省占地面積、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)工藝流程圖圖2是豎直地埋管部分管段絕熱的U型管圖圖中1、豎直地埋管4、負(fù)載集水器7、源水水泵10、加藥裝置13、堵頭
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，本實(shí)用新型克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)，包括地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、補(bǔ)水定壓系統(tǒng)、地源熱泵機(jī)組6和負(fù)載熱交換系統(tǒng)，地源熱泵機(jī)組6的兩端分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連接并形成回路，兩套補(bǔ)水定壓系統(tǒng)分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連，其中所述的地源熱泵機(jī)組6由兩臺(tái)并聯(lián)的帶熱回收功能的熱泵機(jī)組構(gòu)成，地源熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流裝置，并且蒸發(fā)器和冷凝器經(jīng)由壓縮機(jī)和節(jié)流裝置連接構(gòu)成一個(gè)回路；
2、源水分水器3、源水集水器 5、負(fù)載分水器6、地源熱泵機(jī)組 8、負(fù)載水泵 9、用戶使用終端 11、變頻泵 12、套管 14、空氣層 15、墊片[0023]所述補(bǔ)水定壓系統(tǒng)包括加藥裝置10、變頻泵11，兩個(gè)相并聯(lián)的變頻泵11 一側(cè)與加藥裝置10相連，另一側(cè)分別與負(fù)載水泵8、源水水泵7相連。所述地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)包括豎直地埋管1、源水分水器2、源水集水器3和源水水泵 7，豎直地埋管1由多個(gè)U型地埋管并聯(lián)組成，所有地埋管采用同程式連接，最后通過(guò)管道分別與源水集水器3的一端和源水分水器2的一端連接，源水集水器3的另一端與源水水泵7 相連，源水水泵7與地源熱泵機(jī)組6相連接，源水分水器2的另一端與地源熱泵機(jī)組6直接相連接，對(duì)所述豎直地埋管1，首先計(jì)算對(duì)熱回流影響比較大的管段，再埋入地下前，對(duì)該管段進(jìn)行防輻射換熱的面層處理，比如鋁箔，且隔1-10米長(zhǎng)度設(shè)置防止內(nèi)外管接觸的塑料墊片15，最后套入外部套管12，使內(nèi)外管之間有2-9mm的空氣層14，兩端安裝封閉堵頭13 ；所述負(fù)載熱交換系統(tǒng)包括用戶使用終端9、負(fù)載分水器5、負(fù)載集水器4和負(fù)載水泵8，用戶使用終端9通過(guò)管道分別與負(fù)載集水器4的一端和負(fù)載分水器5的一端連接，負(fù)載集水器4的另一端與負(fù)載水泵8相連，負(fù)載水泵8與地源熱泵機(jī)組6相連接，負(fù)載分水器 5的另一端與地源熱泵機(jī)組6直接相連接。本實(shí)例的工作過(guò)程埋在地下的豎直地埋管1通過(guò)與地下熱源(地下水熱源或土壤熱源)的接觸，使豎直地埋管1中的水或添加防凍劑的水溶液升溫，源水水泵7通過(guò)加壓，使在地下豎直地埋管1中換熱完畢的水或水溶液流到源水集水器3中，并根據(jù)實(shí)際需求送達(dá)到地源熱泵機(jī)組6，地源熱泵機(jī)組6再將熱水通過(guò)負(fù)載分水器5輸送到每個(gè)用戶使用終端9。負(fù)載水泵8通過(guò)加壓，使在用戶使用終端9熱量釋放完的冷水或冷水溶液流到負(fù)載集水器4中，并根據(jù)實(shí)際需求送達(dá)到地源熱泵機(jī)組6，地源熱泵機(jī)組6再將冷水或冷水溶液通過(guò)源水分水器2輸送回豎直地埋管1，即完成一次熱交換循環(huán)。在運(yùn)行過(guò)程中，與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)相連的一套補(bǔ)水定壓系統(tǒng)，通過(guò)變頻泵的控制， 負(fù)責(zé)保證地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)的壓力；與負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連的一套補(bǔ)水定壓系統(tǒng)，通過(guò)變頻泵的控制，負(fù)責(zé)保證負(fù)載熱交換系統(tǒng)的壓力。源水集水器3、源水分水器2負(fù)責(zé)保證每個(gè)豎直地埋管1的壓力均衡；負(fù)載集水器4、負(fù)載分水器5負(fù)責(zé)保證每個(gè)用戶使用終端9的壓力均衡。在夏季，本系統(tǒng)通過(guò)地源熱泵機(jī)組6的調(diào)控，可以把從每個(gè)用戶使用終端9吸收的熱量散發(fā)到水中，通過(guò)循環(huán)實(shí)現(xiàn)與地下熱源進(jìn)行熱交換，給要輸送到用戶使用終端9的水降溫，把熱量留在地下，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度降低的目的。以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)，包括地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、 補(bǔ)水定壓系統(tǒng)、地源熱泵機(jī)組和負(fù)載熱交換系統(tǒng)，其特征在于地源熱泵機(jī)組的兩端分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連接并形成回路，兩套補(bǔ)水定壓系統(tǒng)分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連，其中所述的地源熱泵機(jī)組由兩臺(tái)并聯(lián)的帶熱回收功能的熱泵機(jī)組構(gòu)成，地源熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流裝置，并且蒸發(fā)器和冷凝器經(jīng)由壓縮機(jī)和節(jié)流裝置連接構(gòu)成一個(gè)回路；所述補(bǔ)水定壓系統(tǒng)包括加藥裝置、變頻泵，兩個(gè)相并聯(lián)的變頻泵一側(cè)與加藥裝置相連， 另一側(cè)分別與負(fù)載水泵、源水水泵相連；所述地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)包括豎直地埋管、源水分水器、源水集水器和源水水泵，豎直地埋管由多個(gè)U型地埋管并聯(lián)組成，所有地埋管采用同程式連接，最后通過(guò)管道分別與源水集水器的一端和源水分水器的一端連接，源水集水器的另一端與源水水泵相連，源水水泵與地源熱泵機(jī)組相連接，源水分水器的另一端與地源熱泵機(jī)組直接相連接，在所述豎直地埋管的回水管有熱短路的部分管段外設(shè)有套管，套管兩端設(shè)有封閉堵頭，回水管與套管之間采用空氣層，并且隔一定距離設(shè)墊片，所述回水管部分管段的外表面有防輻射換熱的面層；所述負(fù)載熱交換系統(tǒng)包括用戶使用終端、負(fù)載分水器、負(fù)載集水器和負(fù)載水泵，用戶使用終端通過(guò)管道分別與負(fù)載集水器的一端和負(fù)載分水器的一端連接，負(fù)載集水器的另一端與負(fù)載水泵相連，負(fù)載水泵與地源熱泵機(jī)組相連接，負(fù)載分水器的另一端與地源熱泵機(jī)組直接相連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種克服熱短路的豎直地埋管式地源熱泵熱水及空調(diào)系統(tǒng)，包括地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、補(bǔ)水定壓系統(tǒng)、地源熱泵機(jī)組和負(fù)載熱交換系統(tǒng)，地源熱泵機(jī)組的兩端分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連并形成回路，兩套補(bǔ)水定壓系統(tǒng)分別與地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和負(fù)載熱交換系統(tǒng)相連，所述補(bǔ)水定壓系統(tǒng)包括加藥裝置、變頻泵；所述地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)中的豎直地埋管為克服熱短路的地埋管。本實(shí)用新型的有益效果是不但能克服熱短路問(wèn)題，而且運(yùn)行平穩(wěn)、環(huán)保、熱源利用率高，變頻泵作為補(bǔ)水定壓系統(tǒng)的一部分以及豎直地埋管的使用，具有節(jié)省占地面積、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25B30/06GK202304080SQ20112036197
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月24日
發(fā)明者武麗紅 申請(qǐng)人:天津好為節(jié)能環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司