CN101251318A - 水井地源空调换热装置 - Google Patents

Abstract

水井地源空调换热装置，属于地源空调系统技术领域。包括换热器，换热器容纳空调的冷凝器或蒸发器，其特征在于换热器进液端与水泵出液端相连，换热器出液端与设置于水井中的换热盘管的进水引管连接，水泵进液端与换热盘管的出水引管连接，水泵与太阳能光伏发电系统供电连接，换热盘管的主体构件为一细长的空心管，该空心管中间段设置成螺旋状结构，构成螺旋换热管，螺旋换热管上穿接设置支撑架，螺旋换热管两头延伸的空心管分别构成进水引管、出水引管。本装置换热效率高，明显节约电能和降低能耗，并避免利用蓄电池产生的二次污染，而且安装施工方便，可降低建造成本，有利于地源空调的推广使用。

Description

水井地源空调换热装置

技术领域

本发明属于地源空调系统技术领域，具体涉及一种适用冬冷夏热地区的水井地源空调室外用换热装置。

背景技术

基于特定的地理环境和人文经济，夏热冬冷地区的生活水平普遍较高，对居住舒适和健康的需求也比较高。当气候变化时，为了保持室内环境始终处于人体感觉舒适区域，需要提供冷、热量来抵消得热或失热。世界平均建筑能耗约占社会总能耗的37％，我国建筑能耗约占社会总能耗的25％，夏热冬冷地区建筑能耗所占的比例更高，且由于近年来住宅建筑迅速增多，建筑能耗也随之增大我国的《居住建筑节能设计标准》中已明确指出“要重视太阳能、地热等再生能源的利用”。《中国生态住宅技术评估手册》要求保证提供健康、舒适的市内环境的基础上，应采取有效节能措施改善建筑的热工性能，降低建筑全年能耗；应积极采用对环境污染小的再生能源，并提高空调等好惹系统的效率；最大限度地减少建筑对和对环境的影响，以实现社会可持续发展。

地源热泵(GSHP)的概念在1912年的瑞士专利文献中已有出现，20世纪50年代已在北欧一些国家的供热中得到实际应用。经过近50年的发展，地源热泵技术在北美和欧洲已非常成熟，已是一种广泛采用的空调系统，针对地源热泵机组、地热换热器以及系统的设计和安装有相应的标准、规范。我国地源热泵技术的研究始于上世纪80年代，2005年建设部将地源热泵技术列入建筑业十项新技术，以推动地源热泵技术的普及和发展。地源热泵(GSHP)是一种利用地下水、土壤、地表水等地下浅层地热资源(即地能)，实现制冷、制热且能提供生活热水的高效节能空调系统，地能分别作为供热的热源和供冷的冷源，系统中运行的热交换介质通过与换热气连接的地埋换热管与地下水、土壤、地表水发生热交换，室内制冷时，将介质中的热传给地下，而室内制热时从地下吸取热能。目前地源空调的换热装置主要是利用水作为换热介质，替代了传统的使用空气作为换热介质的风冷方式，相比而言，水冷方式具有省电、噪音小、换热效率高等优点。现有水冷方式换热中，其换热介质基本通过打孔垂直埋设U形管和挖沟水平埋管与地能进行换热；或者是建造储能水池进行换热，储能水池和地下土壤之间竖直安置换热管，换热管的上端安放在储能水池中，下端被埋在地下土壤中，而且这些形式的换热管普遍为直条形结构，铺埋的单位长度内换热面积小，为保证换热效率，必须有足够长度的管道，地埋铺设的工程量大，容易受场地和经费的限制，建造成本高，施工周期长，阻碍了地源空调的推广使用。

发明内容

本发明旨在提供一种能综合利用太阳能和地能，且可利用水井资源直接安置、具有螺旋换热盘管结构的水井地源空调换热装置技术方案，以克服现有技术中存在的问题。

所述的水井地源空调换热装置，包括换热器，换热器容纳空调的冷凝器或蒸发器，其特征在于换热器进液端与水泵出液端相连，换热器出液端与设置于水井中的换热盘管的进水引管连接，水泵进液端与换热盘管的出水引管连接，水泵与太阳能光伏发电系统供电连接，所述的换热盘管的主体构件为一细长的空心管，该空心管中间段设置成螺旋状结构，构成螺旋换热管，螺旋换热管上穿接设置支撑架，螺旋换热管两头延伸的空心管分别构成进水引管、出水引管。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于由两个或两个以上设置于水井中的换热盘管连接构成，各换热盘管并联连接。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述换热装置内灌装纯净水作为换热介质。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的水泵与常规电源连接，常规电源作为备用电源为水泵供电。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的太阳能光伏发电系统由太阳电池组件、逆变控制器构成。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的进水引管、出水引管分别与螺旋换热管的中心轴线平行，且螺旋换热管下端头延伸构成的出水引管从螺旋换热管内穿出。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的支撑架由三根均匀设置通孔的直杆构成。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述螺旋换热管螺旋距等于空心管直径。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的空心管为PE塑料管。

所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的空心管直径为20-30mm，相应的螺旋换热管的总长度为50-100m。

上述的水井地源空调换热装置设计新颖、结构合理，采用螺旋换热盘管结构，使换热介质与井水有更充分的接触面，能按水井温度层有梯度地逐渐换热，提高换热效率；以太阳能光伏发电系统直接驱动水泵，既优先利用太阳能，明显节约电能和降低能耗，又避免了利用蓄电池产生的二次污染；装置的换热盘管直接固定在水井中，并且由于季节的改变正好与井水温度改变吻合，使得换热装置内的换热介质的流向始终如一，结构固定不变，安装施工方便，可减少工程量、缩短施工周期，降低建造成本，有利于地源空调的推广使用。

附图说明

图1为本发明连接结构示意图；

图2为所述换热盘管结构示意图；

图3为图2俯视结构示意图；

图4为本发明应用于空调制热时的连接结构示意图；

图5为本发明应用于空调制冷时的连接结构示意图。

图中：1-换热盘管、11-支撑架、12-进水引管、12a-出水引管、13-螺旋换热管、2-换热器、3-水泵、4-太阳能光伏发电系统、5-常规电源、6-水井。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步说明：

水井换热的地源空调系统，当用于制冷时，起制冷作用的蒸发器设在室内，排放热量的冷凝器设在室外；当空调用于制热时，起制热作用的冷凝器设在室内，排放热量的蒸发器设在室外。工况互换时，在蒸发器和冷凝器之间通过设置四通阀切换控制制冷剂的运行，从而达到蒸发器和冷凝器功能互换。

如图1、图2、图3所示，水井地源空调换热装置的换热器2容纳空调的冷凝器或蒸发器，换热器2内灌装换热介质，换热器2进液端与水泵3出液端相连，换热器2出液端与设置于水井6中的换热盘管1的进水引管12连接，水泵3进液端与换热盘管1的出水引管12a连接。换热装置内灌装纯净水作为换热介质，由水泵3驱动，作为换热介质的纯净水在换热盘管1、水泵3、换热器2之间循环流动，在换热器2、水井6内分别进行热量交换。水泵3与太阳能光伏发电系统4正常供电连接，并与常规电源5备用连接，太阳能光伏发电系统4由太阳电池组件、逆变控制器构成，当太阳充足时，由太阳能光伏发电系统4直接驱动水泵3工作，当太阳不充足时，自动转为常规电源5为水泵3供电。所述换热盘管1的主体构件为一细长的空心管，采用PE塑料管等，该空心管中间段设置成螺旋状结构，构成螺旋换热管13，螺旋换热管13螺旋距等于空心管直径，空心管的直径和螺旋部分的长度根据换热量的需要设定，一般空心管的直径为20-30mm，相应的螺旋换热管13的总长度为50-100m。螺旋换热管13上穿接设置支撑架11，支撑架11由三根均匀设置通孔的直杆构成，通过支撑架11可将换热盘管1安装固定在水井6内。螺旋换热管13两头延伸的空心管分别构成进水引管12、出水引管12a，进水引管12、出水引管12a分别与螺旋换热管3的中心轴线平行，且螺旋换热管13下端头延伸构成的出水引管12a从螺旋换热管13内穿出。作为换热介质的纯净水从换热盘管高处的进水引管12进入螺旋换热管13，在螺旋换热管13内螺旋向下流动，与井水有更充分的接触面，而且自上而下有梯度地与井水换热，可以充分提高换热效率。

上述实施例中，根据空调整体换热量的需要，与换热器2、水泵3相连的换热管可以由两个或两个以上设置于水井6中的换热盘管1连接构成，各换热盘管1并联连接，进水引管12分别与换热器2出液端连接，出水引管12a分别与水泵3进液端连接。

上述实施例中，换热盘管1采用符合国家标准GB/T13663《给水用聚乙烯(PE)管材》要求的PE塑料管等，换热装置内灌装纯净水作为换热介质，将换热盘管1直接安装在水井6内不会对进水产生污染，水井6可以保持正常的取水等使用。

当本装置应用的水井地源空调用于制冷时，换热器2容纳空调的冷凝器，连接结构如图5所示；而当空调用于制热时，换热器2容纳空调的蒸发器，连接结构如图4所示。

Claims (10)

1.水井地源空调换热装置，包括换热器(2)，换热器(2)容纳空调的冷凝器或蒸发器，其特征在于换热器(2)进液端与水泵(3)出液端相连，换热器(2)出液端与设置于水井(6)中的换热盘管(1)的进水引管(12)连接，水泵(3)进液端与换热盘管(1)的出水引管(12a)连接，水泵(3)与太阳能光伏发电系统(4)供电连接，所述的换热盘管(1)的主体构件为一细长的空心管，该空心管中间段设置成螺旋状结构，构成螺旋换热管(13)，螺旋换热管(13)上穿接设置支撑架(11)，螺旋换热管(13)两头延伸的空心管分别构成进水引管(12)、出水引管(12a)。

2.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于由两个或两个以上设置于水井(6)中的换热盘管(1)连接构成，各换热盘管(1)并联连接。

3.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述换热装置内灌装纯净水作为换热介质。

4.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的水泵(3)与常规电源(5)连接，常规电源(5)作为备用电源为水泵(3)供电。

5.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的太阳能光伏发电系统(4)由太阳电池组件、逆变控制器构成。

6.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的进水引管(12)、出水引管(12a)分别与螺旋换热管(3)的中心轴线平行，且螺旋换热管(13)下端头延伸构成的出水引管(12a)从螺旋换热管(13)内穿出。

7.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的支撑架(11)由三根均匀设置通孔的直杆构成。

8.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述螺旋换热管(13)螺旋距等于空心管直径。

9.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的空心管为PE塑料管。

10.如权利要求1所述的水井地源空调换热装置，其特征在于所述的空心管直径为20-30mm，相应的螺旋换热管(13)的总长度为50-100m。

Images