CN101421564A - 用于低能网络的系统和分配罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于低能网络的系统，包括：充有第一传输液的收集回路(1a、1b)；充有第二传输液的传热回路(7)；和终端(3)，其适于使收集回路(1a、1b)的传输液与传热回路(7)的传输液之间进行传热。该系统的特征在于收集回路(1a、1b)经由两个分配贮液器(81、82)与终端(3)相连，其中第一分配贮液器(81)隔热并设定成用来接收和传输被加热的传输液体，而第二分配贮液器(82)设定成用来接收和传输被冷却的传输液体，并且至少一个连接第一分配贮液器(81)和第二分配贮液器(82)的收集回路(1a、1b)与终止低能网络的每个分配贮液器(81、82)相连。本发明进一步涉及一种用于低能网络的分配罐(80)。

Description

用于低能网络的系统和分配罐

技术领域

本发明涉及对例如地热的低能的应用，特别是涉及一种利用例如热泵等终端从土地或者水经由传输介质进行传热的系统。

背景技术

在目前的实际应用当中，对于从土地、水和石头所获得的低能的应用指的是借助于泵和收集回路对建筑物和用水进行加热。这种地热系统的工作原理与冷冻机相对应但相反：例如，该系统使土地冷却并对蓄水器进行加热。通常，使用一个电能单位可以获得2至3个热量单位。这种性能比直接用电来加热的性能要好得多。在气候寒冷的情况下，在房屋中的热能消耗相当大。由于电和油的成本不断增加，所以地热的应用愈加提高了成本效率。

可替代地，地源热泵系统也可以用来对室内进行冷却，例如使来自土地里的冷却液循环通过位于进气流中的冷却器。

热量回收的通常方式是利用在深度为1至1.2米处水平布置的管道系统。然而，这种管道系统需要宽阔的表面区域，这样使其仅能够在大块的地面中使用。收集回路可以布置在地下或水中。在地下布置水平管道系统需要在收集回路的整个区域中挖掘管道沟渠。回路的管道环路必需彼此相距至少1.5米的距离，以便相邻的环路不会影响到彼此的热量回收。例如在公园中，很难在不伤害植物和树根的情况下布置水平管道。

热井是热量回收的另一种普遍的方式。其涉及将管道系统沉入钻于岩石中的孔内。热井，即钻井，通常是竖直钻成。与水平管道系统相比，热井只需要很小的表面区域。但是，在岩石的上方可能存在显著的松散地层。在松散的土地中必需设有保护管，这样将增加成本。因此，具有较厚的松散地层的土地将限制热井的布置。在热井中的热产量通常高于在水平管道系统中的热产量。来自热井中的热产量部分取决于地下水的流量。然而，在不进行昂贵的钻井的情况下将无法预计地下水的流量。

热量回收的第三种方式是在湖或其它水道的水底布置热量收集管道系统，借此热量从水底沉淀物和水中传输至传输液。管道可以从地下输送到水中，但在这种情况下，应当具有分别用于进口管道和出口管道的管沟。将管道系统布置在水中要比将其安装在水道的水底处容易。然而，充有溶液的管道比水轻，因此有上升的趋势。上升的管道段可能会产生干扰循环的气泡。因此，必须使用足够量的重物将管道固定在水底。布置在水底的管道系统通常易于受到损坏。船锚等物体可能会嵌入管道系统并损坏管道。在水边线处，进口管道和出口管道必须埋入水底以便使得管道系统不会被冰破坏。

三种方式的选择取决于位置、区域和可用区域的土地。以前，目的是以如下方式来实现地热网络，即多个建筑物共享一个通用的、较大的热量收集回路。然而，要想将多个房屋连接到这种系统，则需要将热量收集回路进行相应的扩充。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于低能网络的系统以及一种用于该系统的分配罐，从而能够解决上述问题。本发明的目的是利用具有独立权利要求中所述特征的系统和分配罐来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中得到描述。

本发明基于：低能网络的分配罐与主管道系统的相互连接，以及根据需要使地下回路和经由终端的加热回路选择性地与分配罐相连。在每个位置，地下回路都可以以适合的方式进行实施。因此，地下回路也可以布置在水道的水底处。另外，该系统是可扩展的，或者可替代地，可以从该系统拆除或关闭加热回路或地下回路而不会限制到该系统其余部分的运行。

本发明一方面提供一种用来实现低能网络的系统。

本发明另一方面提供一种用于低能网络的分配罐。

根据本发明一方面的实施方式，该系统包括：充有第一传输液的收集回路；充有第二传输液的传热回路；和终端，其适于使收集回路的传输液与传热回路的传输液之间进行传热，其中收集回路经由两个分配贮液器而与终端相连，两个分配贮液器中的第一分配贮液器隔热并设定成用来接收和传输被加热的传输液体，而第二分配贮液器设定成用来接收和传输被冷却的传输液体，并且至少一个连接第一分配贮液器和第二分配贮液器的收集回路与终止低能网络的每个分配贮液器相连。这里，终端分配贮液器指的是网络从此开始或到此结束的贮液器。本发明的网络并不限制网络的形状和路线。该网络可以以回路的形式来实现，由此该网络开始并结束于同一终端分配贮液器。类似地，本发明的网络可以是星形的，这样就会有多个终端分配贮液器。本发明的优点在于该网络可以不受限制地扩展。例如，通过将主管道系统和分配贮液器连接于以回路形式实施的网络中的任一分配贮液器，可以实现网络的扩充。在这种情况下，作为终端分配贮液器的分配贮液器与回路隔开。

根据实施方式，第一分配贮液器和第二分配贮液器在分配罐中相互连接。分配贮液器在分配罐中以如下方式布置，即在分配贮液器之间布置用来减少贮液器之间传热的隔热段。

分配罐与第一主管道以及与第二主管道相连，第一主管道用来传输利用例如地源热泵等终端被冷却的传输液，而第二主管道用来传输在地下回路中被加热的传输液。第一主管道可以是隔热的，因此允许主管道布置在彼此附近而在它们之间不会发生显著的传热。第一主管道的用于隔热的厚度取决于主管道的安装深度或主管道之间的距离而增加或减小。优选地，主管道可以以叠置的方式布置在同一挖掘的沟渠中，这样免除了挖掘不同的沟渠的需要。主管道的布置深度可以改变，但它例如应位于1至2米，以允许非隔热的主管道从地下接收热量。

第二主管道是非隔热的，它允许热能在管道内的传输液体与管道外的土地之间进行传输。这样，主管道也可以做为用来加热和冷却房屋的收集回路的一部分。

根据本发明的实施方式，连接于分配罐的每个地下回路都设有测量装置和调节装置，使得能够利用测量装置来测量每个收集回路的产热，以及根据终端的需要利用调节装置来分别调节每个收集回路的流速。能够使用用于分配罐的调节装置的电动控制的控制系统。分配罐的调节装置和测量装置与控制系统的连接不仅可以是有线连接，还可以是无线数据通讯连接。与控制系统的无线连接有助于系统的实施，例如，有助于系统的扩展。

控制系统能够限制不同的收集回路的流量，这样可以从最有利的收集回路或多个收集回路获得送向终端的传输液体。换句话说，控制系统用来调节收集回路的流速，使得传输液体的温度被设定在使终端的性能达到最高点的水平。在这种情况下，一个终端除了其本身的收集回路之外或者作为其本身的收集回路的替代，还可以使用连接至系统的其它的收集回路。

不可能为所有的房屋安置单独的收集回路。在本发明的方案中，这样的房屋也可以通过终端而连接至系统。连接至终端的测量设备可以用来做为账单的基础。本发明的优点明显在于收集回路的流动可以借助于终端来实现，而无需另外的泵。当所有终端都关闭时，流动停止并且传输液体的温度固定在与周围的土地或水一致的温度。然而，例如可以为较大的系统提供另外的泵。

因此，应当指出，网络可以设有不具有单独的地下回路的分配罐。这种情形例如可能发生在多层建筑的情况下，其中房屋的多个传热回路连接到一个分配罐，而地下回路可以例如在附近的田地区域或公园下面实施。

然而，至少一个地下回路连接于低能网络的每个终端分配罐，以便使传输液由一个主管道传输至另一个时不会发生冷却液体和加热液体的直接混合。可以根据分配罐的位置来选择地下回路。例如，地下回路可以是水平回路、竖直或倾斜朝下指向的具有外管道和内管道的管道、在岩石中钻出的热井或者布置在水道中的管道系统。根据位置和地域，对一个分配罐可以布置一个或多个地下回路。

根据本发明的另一方面，一种用于低能网络的分配罐包括两个贮液器——第一贮液器和第二贮液器，其中第一贮液器意于用来接收和传输被加热的传输液体，而第二贮液器意于用来接收和传输被冷却的传输液体。贮液器设有：主管道接收装置，用来将主管道分别接入第一空间和第二空间；和用于地下回路和/或终端管道系统的接收装置，用来将所述管道系统分别接入第一空间和第二空间中。地下回路和/或终端接收装置的数量可以改变。可能是在工厂条件下准备用于连接的分配罐，因此保留额外的连接点以用于可能的网络扩展或改变将是十分有利的。

隔热段将第一贮液器和第二贮液器分开。隔热段用来使冷却液体和在地下回路中加热的液体之间的传热最小化。分配罐的第一贮液器和第二贮液器优选地具有用来存储贮液器中的液体的容积。分配贮液器可以均衡管道系统中的流量，并且能够对起源于分配贮液器的每个管道进行均匀的流量控制。

附图说明

在下文中，结合参照附图的优选实施方式来更加详细地描述本发明，附图中：

图1示意性地示出了本发明的系统的实施方式；

图2示出了本发明的系统的第二实施方式；

图3示出了本发明的系统的第三实施方式；

图4示出了本发明的分配罐的实施方式的前视图；

图5示出了本发明的分配罐的第二实施方式的前视图；

图6示出了本发明的分配罐的第二实施方式的俯视图；

图7示出了连接于本发明分配罐的管道的端部部分的实施方式的局部视图。

具体实施方式

参照图1，其中示出了根据本发明的系统的实施方式，包括内管和外管的管道1a在地平面以下倾斜地布置，第二收集管1b为构成整体回路的管道。终端3可以利用在管道系统1a和1b中聚集的低能，并经由传输管道41将其传输至建筑物2，其中使其经由加热回路7进行循环并且经由传输管道42返回至收集管道系统1a、1b。管道1a、1b的数量、长度和倾斜度等可以根据能量需求和/或地域的变化而改变。

终端3例如可以是地源热泵。终端3经由分配罐80而与收集回路1a和1b相连。收集回路7与经过两个分配贮液器82、81的终端3相连。第一分配贮液器81隔热并设定成用来接收和传输被加热的传输液体，第二分配贮液器82设定成用来接收和传输被冷却的传输介质。将一个用于连接第一分配贮液器81和第二分配贮液器82的收集回路1a、1b连接于每个终止低能网络的分配贮液器。因此，传输液可以从一个主管道传输至另一个，而不会使冷却液体和加热液体直接混合。图1仅示出了两个分配罐80，但是很显然地，系统可以包括多个分配罐80。既然如此，没有收集回路的分配罐可以布置在系统的终端分配罐80之间，这种罐不仅与主管道100、200相连，而且还与连接于房屋的终端的传输管道41、42相连。也允许其它适用的连接方式，例如将一个建筑物2的传输管道直接连接于主管道100、200(未示出)。

图2示出了根据本发明的系统的第二实施方式。两个建筑物2的终端3连接至位于左侧的分配罐80，一个建筑物2的终端3连接至位于右侧的分配罐。利用控制系统50来控制连接于分配罐80的收集管道中的流量。在加热的情况下，其中例如起动终端3并且当收集回路1b中的传输液体比收集回路1a中的液体温度高时，控制系统能够限制收集回路1a中的流量并增加收集回路1b中的流量，使得终端能够接收从性能上考虑比较有利的温度较高的传输液体。在冷却的情况下，自然地与该情况相反。

控制系统50包括用于与控制系统相连的每个收集回路的预设数据，并且能够使用这些数据来限制或增加每个收集回路的流量以达到所需的最终温度。此外，可以利用测量装置来测量从收集管道返回的传输液体的温度，控制系统能够响应该测量温度而执行调节。例如，控制系统可以具有关于主管道长度的信息，这样还允许其考虑到发生在主管道中的温度变化。

图3示出了根据本发明的系统的第三实施方式，其中控制系统50以有线连接的方式与一个分配罐相连，而以无线连接的方式与另一分配罐80相连。在无线连接的情况下，控制系统50和分配罐设有适当的发射和接收装置51a、51b。控制系统50优选地连接于例如因特网的信息网络。这样能够实现对系统的远程监视和控制。

图4示出了根据本发明的分配罐的实施方式的前视图。分配罐80包括第一贮液器81和第二贮液器82，其中第一贮液器81意于用来接收和传输被加热的传输液体，而第二贮液器82意于用来接收和传输被冷却的传输液体。贮液器包括主管道接收装置110、210，所述主管道接收装置用于将主管道100、200分别接至第一分配贮液器81和第二分配贮液器82。在本实施方式中，主管道接收装置110、210是从分配罐80突出的管状段，并且主管道100、200以例如焊接的适当方式连接于所述管状段。该图还示出了地下回路和/或终端管道接收装置11、12，所述地下回路和/或终端管道接收装置用于将管道系统分别接入第一空间81和第二空间82。该图仅示出每种接收装置中的一对，但是显然它们的数量是可以变化的。

当加工接收装置11、12、110、120使得它们的端部在安装之前被封闭起来时，考虑到系统可能会扩展，可以将接收装置的数量设定得大一些。在这种情况下，优选地在每个分配罐中预留至少一对额外的主管道接收装置110、120。利用隔热段86将分配罐80的第一贮液器81和第二贮液器82分开。该图示出一个实施方式，其中从上面观察时分配罐是圆形的，分配罐中的分配贮液器是半圆形的。然而很显然地，无论是分配罐还是其中的贮液器都可以是不同的形状。例如，分配贮液器可以叠置，从而允许它们具有圆筒形形状。例如在需连接的管道数量较多的更大系统中，还可以将分配贮液器分开布置。

图5示出了根据本发明的分配罐的第二实施方式的前视图。分配罐80设有测量装置83和调节装置85。在本实施方式中，将测量装置83布置在地下回路的管道系统的接收装置11中，并将调节装置85布置在地下回路的管道系统的接收装置12处。然而，测量装置83和调节装置85的位置可以改变，例如可以将它们布置在同一点。两个箭头示出了热量是从地下向着第二、非隔热的分配贮液器82传输。该系统还可以包括关闭装置(未示出)，例如在网络维修或扩展期间可以借助于关闭装置将一个或更多的网络段分开。

图6示出了根据本发明的分配罐的第二实施方式的俯视图。隔热段86布置在第一分配贮液器81和第二分配贮液器82之间。

图7是与根据本发明分配罐相连的管道1a(如图1至图3所示)的端部部分的实施方式的局部视图。传输液体经由管道1中的护套部件60可以传输至分配罐。护套部件60包括：内连接套管61，其连接于管道1内部的内管道10；和外连接套管62，利用所述外连接套管62能够将外管道20中的传输液体导入另外的管道。利用例如焊接的传统方法，可以将护套部件60连接于需与分配罐相连的管道。

对于本领域的技术人员来说显然易见，随着技术的进步，本发明的基本思想能够以不同的方法来实现。因此，本发明及其实施方式并不局限于上面的示例，而是可以在权利要求的范围内进行变化。

Claims (10)

1.一种用于低能网络的系统，包括：

充有第一传输液的收集回路(1a、1b)，

充有第二传输液的传热回路(7)，

终端(3)，所述终端适于使所述收集回路(1a、1b)与所述传热回路(7)的传输液之间进行传热，

其特征在于，

所述收集回路(7)经由两个分配贮液器(81、82)与所述终端(3)相连，在所述两个分配贮液器(81、82)中，

第一分配贮液器(81)隔热并设定成用来接收和传输被加热的传输液体，而第二分配贮液器(82)设定成用来接收和传输被冷却的传输液体，

并且至少一个连接所述第一分配贮液器(81)和所述第二分配贮液器(82)的收集回路(1a、1b)与终止所述低能网络的每个分配贮液器相连。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，以在所述分配贮液器之间布置隔热段(83)的方式使所述第一分配贮液器(81)和所述第二分配贮液器(82)在分配罐(80)内相互连接。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述分配贮液器(81、82)与第一主管道(100)以及与第二主管道(200)相互连接，所述第一主管道和所述第二主管道中的一个布置成能够使管道内的传输液体与管道外的土地之间进行传热。

4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，连接于所述分配贮液器(81、82)的每个收集回路(1a、1b)设有测量装置(83)和调节装置(85)，使得能够利用所述测量装置(83)来测量每个收集回路的产热，根据所述终端的需要利用所述调节装置来分别调节每个收集回路(1a、1b)的流速。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，其还包括用于电动控制所述调节装置(85)的控制系统(50)。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述分配罐的调节装置(85)与所述控制系统(50)之间的连接为无线数据通讯连接。

7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二主管道(100)包括隔热层。

8.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，连接于所述分配罐的管道系统包括关闭装置。

9.一种用于低能网络的分配罐，其特征在于，其包括：

两个贮液器(82、81)，即第一贮液器(81)和第二贮液器(82)，其中所述第一分配贮液器(81)设定成用来接收和传输被加热的传输液体，而所述第二分配贮液器(82)设定成用来接收和传输被冷却的传输液体，所述贮液器(81、82)包括：

主管道接收装置(110、210)，用于将主管道(100、200)分别接入所述第一和第二分配贮液器(81、82)，

用于地下回路(1a、1b)和/或终端(3)的管道系统的接收装置(11、12)，用来将所述管道系统分别接入第一空间和第二空间(81、82)中。

10.如权利要求9所述的分配罐，其特征在于，所述第一贮液器(81)和所述第二贮液器(82)由隔热段(86)彼此隔开。

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