CN102466284A - 串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统 - Google Patents

Abstract

一种串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，它是将若干个集热器以串联的方式置入一定深度的地层中，通过保温导管、室内机的作用下对室内温度进行调节的空气调节器。该空调器能有效地利用地温地热对室内温度进行调节，具有清洁、环保、节能的优点。

Description

串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统

所属技术领域

本发明涉及一种空调器，它是一种利用地层中的地热对地面建筑物的室内空气温度高低进行调节的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统。

技术背景

众所周知，资源能源短缺的现实已经严峻地摆在了人们面前。在如今，夏天使用空调降温，冬天取暖，耗去了大量的电能，电驱空调成了名符其实的电老虎，它使资源能源更加紧张。而与此同时另一种巨大的能源却长期地被人们所忽视，它就是清洁、无需购买、储量巨大的地层蓄能。利用这种能源可以有效地对室温进行调节，从而节约资源能源，节省电能，节约大众在此方面的调温费用，并且十分环保。

发明内容

为了利用地层中的热能有效地对室内温度进行调节，从而降低建筑能耗，节约资源能源，节省大众在降温取暖方面的费用，本发明提供一种串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统。该串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统能有效地利用地层中丰富的蓄能夏季降低室内温度，冬季调高室内温度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统由集热器、循环管和室内机及其附件组成，通过气体(主要为空气)和液体(主要为水)作为集热散热媒质，采用循环回路进行集热散热的方式对室内空气进行高低调节。集热器分为小户型集热器(1)和住户群集热器(27)，集热器置于地层恒温层深度。循环管由内管壁(10)、外管壁(11)和保温材料(12)组成，保温材料(12)设置在内外管壁之间。室内机分为气体散热型和液体散热型两种，集热器和室内机之间由循环管连接联通，形成循环回路，通过室内机推动集热媒质水或空气在循环回路中循环，将地下恒温层中的热能或冷能带到室内机中进行释放，从而达到对室内空气温度进行调节的目的。

串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统中设有小户型地温空调和住户群集体地温空调。

小户型地温空调由小户型集热器(1)、集热井循环管(2)、室内机循环管(9)和室内机(5)及其附件组成，采用空气作为集热媒质的小户型地温空调在室内机循环管上设有干燥舱(4)，集热器(1)设置在储水集热桶(6)中，储水集热桶(6)与护井管(7)相连，集热井循环管(2)的顶部设有维修盖(3)，护井管(7)的顶部设有维护井盖(8)。

住户群集体地温空调由住户群集热器(27)、集热井循环管(15)、室内机循环管(9)、室内机(5)、保温水池(58)、制冷装置(59)和补水装置及其附件组成。采用空气作为集热媒质的住户群集体地温空调在室内机循环管(9)上设有干燥舱(4)。住户群集热器(27)一部分设置在地层中，一部分设置在保温水池(58)中，制冷装置(59)和保温水池(58)之间设有滑槽(63)。制冷装置设置的位置高度在保温水池池沿的上方，制冷装置晚上从保温水池抽取水体在用电低谷时将富余低价的电力制造冰块，白天通过滑槽将冰块送入保温水池，为集体空调系统提供充裕的冷能。集热井循环管(15)与室内机循环管(9)联通形成循环回路。各住户中的室内机并联在室内机循环管(9)上，并在进出循环管上设置单向阀(62)，水塔(60)对水箱(61)供水，水箱与室内机循环管联通，并在水箱的出水管上装上单向阀(62)，防止循环管中的水体进入水箱。

小户型集热器的设置步骤和部件为：

1、打集热井。从地面往地下打一口一定直径的竖井，一般为10-15厘米左右的直径，井深达到当地的地下恒温层即可，由于各地的土质及地理条件不一样，不同地区的恒温层也有差异，不能一概而论。

2、设置储水集热桶(6)和护井管(7)。储水集热桶(6)为倒梯形桶形集热器，集热桶的内壁外壁均设有集热片(18)，储水集热桶(6)与护井管(7)连接，护井管的顶端设有维护井盖(8)，护井管的管壁上设有回收槽，拆解回收护井管时只需用棱形长条物从护井管的外侧向里插下造成挤压，护井管即向里破裂，从而便于将管材回收，避免因护井管无法回收造成环境污染和资源浪费。

3、将小户型集热器(1)放置在储水集热桶(6)中。小户型集热器(1)外形为柱形体，其外面设有集热片(14)，里面设有“U”形集热管，“U”形集热管与集热井循环管(15)相连，集热井循环管(15)的出口处的内壁上设有固定环(24)，维护盖(3)用于盖住集热井循环管(15)的管口。

4、接通室内机循环管。室内机循环管(9)上设有阀门(16)，集热井循环管(15)的内径比室内机循环管(9)的内径大，将室内机循环管(9)与集热井循环管(15)连通，形成循环回路，由于集热井循环管(15)的内径比室内机循环管(9)的内径大，所以用于热交换的气体或液体在集热井循环管(15)中的停留时间将比在室内机循环管(9)中的停留时间长，使气体或液体有足够的时间在集热器中进行热交换。

5、安装蜂窝集热器。蜂窝集热器(13)为蜂窝结构体，由高效率集热材质制造，蜂窝集热器(13)的两端设有连接环(22)，连接环与连接环之间连接，使各个蜂窝集热器串连在一起，形成串联结构，提索(21)将串联的各个蜂窝集热器从集热井循环管(15)的管口放下，直至小户型集热器(1)中“U”形管的的底部，之后将挂钩(23)挂在固定环(24)上。清洗维护蜂窝集热器时只需关闭阀门(16)，打开维护盖(3)和维护井盖(8)即可将蜂窝集热器取出，非常便捷，该工作既可以由专业人员完成，也可以由自己完成。

6、盖上维护盖(3)和维护井盖(8)，家用小户型集热器的设置工作就完成了。

住户群集热器采用集热井与错峰制冷制热装置相结合的集热方式集热，住户群集热器的设置步骤和部件为：

1、打集热井。从地面往地下打一口一定直径的竖井，井深达到当地的地下恒温层即可，由于各地的土质及地理条件不一样，不同地区的恒温层也有差异，不能一概而论。

2、设置制冷室。制冷室既可以设置在地下也可以设置在地面上，制冷室中设置制冷装置(59)和保温水池(58)，制冷装置(59)和保温水池(58)之间设有滑槽(63)。制冷装置设置在保温水池的上方，制冷装置晚上从保温水池抽取水体在用电低谷时将富余低价的电力制造冰块，白天通过滑槽将冰块送入保温水池，为集体空调系统提供充裕的冷能。

3、设置集热器。将住户群集热器(27)分别设置在保温水池(58)和集热井中，住户群集热器(27)为密闭型柱形，集热器内外壁上设有集热片(31)，住户群集热器(27)中设有隔板(29)，将集热器隔成两个舱室，隔板底部设有循环通道(30)，每个舱室中设有蜂窝集热器(28)，蜂窝集热器串联叠加设置，水体从集热井循环管(15)其中的一根进入集热器的一个舱室，通过蜂窝集热器(28)进行热交换后再从循环通道(30)进入另一个舱室中的蜂窝集热器中进行新一轮的热交换最后从集热井循环管的另一根进入下一个住户群集热器中进行热交换，使最终出来的水体符合室内机调温的要求。

4、用集热井循环管(15)将所有住户群集热器串联起来并与室内机循环管(9)联通，形成循环回路。

5、往保温水池(58)中注入水体。

室内机由进出管(35)、鼓风机(36)或循环泵、散热器(33)、缓冲舱(34)加热栅(37)、控制板(38)以及风扇(39)组成，分为气体散热型和液体散热型两种。气体散热型用鼓风机(35)作为循环回路的推动力，液体散热型采用循环泵作为循环回路的推动力。散热器(33)的两端分别设有缓冲舱(34)，使气体或液体从进管进入缓冲舱后立刻减速，这样气体或液体就可以以较低的速度通过散热器(33)，以利于充分与室内空气进行热交换，达到对室内空气进行调节的目的，经过散热器散热后的气体或液体进入另一缓冲舱进一步减速，又以较低的速度从出管排出进入集热器中进行下一轮的热交换。鼓风机(36)或循环泵又将气体或液体从集热器中引出送入散热器(33)中，进行新一轮对室内空气的调节工作，如此循环不断，调节室内温度达到人们需求的高度。风扇(39)使室内空气从散热器中流过进行热交换，从而达到调节室内空气温度高低的作用。室内机中设有加热栅(37)，加热栅(37)中设有控温电阻管(40)。室内机在调高室内温度的时候，加热栅负责使散热器输出空气达到设定的室内温度，由于调高室温需加热，所以这时的空调能耗要比降温时高。控制板(38)控制室内机的电路集成，用户使用遥控器即可实现对空调器的调控使用，与使用传统空调毫无差别。

鼓风机(36)或循环泵是串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统中除风扇和控制板之外唯一的动力装置，分别设置在室内机散热器的进出管处，与所谓的水空调不同，串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统不是抽取底层中的水或空气，而是使系统循环回路中定量的空气或液体通过鼓风机(36)和循环泵的动力推动下将地层中的热能或冷能通过集热器的工作下带到室内机与室内的空气进行热交换以达到对室内空气温度调节的目的。由于鼓风机(36)和循环泵不是抽取地下的空气或水体，只是推动循环回路中的空气或水体进行循环，所以能耗极低，按理论计算及实践中对电机的测试，一台小户型地温空调的能耗仅在50W左右。

这样，串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统在集热器、循环管和室内机及其附件组成组成的循环回路，通过气体(主要为空气)和液体(主要为水)作为集热媒质，不断循环往复地进行地下与地上之间的热交换，以极低的动力轻松地达到对室内空气进行高低调节的目的。

本发明的有益效果是：

1、能利用地层中取之不尽用之不竭的地能有效地对室内温度进行调节，省去了电驱空调、燃气空调或其他空调制冷或制热的环节，具有巨大的节能效率。

2、串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统采用的制冷剂是水或空气，丝毫不会破坏环境。

4，可常年运行，运行过程开窗与否无关紧要，由于只有几台极小功率的电机运行，所以在运行过程中的噪音极小，与目前电驱空调晚间难以忍受的噪音相比，其运行噪音几乎可以不记。

5、省去了电驱空调的空外机，使房屋建筑更加美观，也不必担心有安装上的安全问题。

6、使用寿命长。由于这种空调的电器部件非常简单，其他部件又坚固耐用，维护简便，几乎没有损坏的可能，所以这种空调的使用寿命将非常长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明小户型地温空调的原理结构图。

图1A是循环管的截面图。

图2是小户型集热器在集热桶中的设置结构原理图。

图2A是蜂窝集热器在小户型集热器中的设置结构原理图。

图3是干燥仓的外形原理图

图3A是干燥仓的分解图

图4是住户群集热器在地层中的串联排列图示。

图4A是住户群集热器的结构原理图

图4B是设置在住户群集热器中的蜂窝集热器结构原理图

图5是室内机的结构原理图

图5A是室内机的侧视剖解图

图5B是室内机分解图

图6是室内机中鼓风机的结构原理图

图6A是鼓风机的分解图

图7是室内机中循环泵的结构原理图

图7A是循环泵的分解图

图8是本发明住户群集体地温空调的结构原理图

图9是本发明地温集体空调的补水装置图

图9A是本发明地温集体空调的补水装置的详示图

图10是本发明集体地温空调的错峰制冷制热装置原理图

图11是本发明集体地温空调的错峰制冷制热装置的立体结构原理图

图中1、小户型集热器，2、集热井循环管，3、维修盖，4、干燥仓、5、室内机，6、储水集热桶，7、护井管，8、维护井盖，9、室内机循环管，10、内管壁，11、外管壁，12、保温材料，13、蜂窝集热器，14、集热片，15、集热井循环管，16、阀门，17、集热桶，18、集热片，19、护井管，20、回收槽，21、提索，22、连接环，23、挂钩，24，固定环，25、舱室，26、脱水芯，27、住户群集热器，28、蜂窝集热器，29、隔板，30、循环通道，31、集热片，32、蜂窝孔，33、散热器，34、缓冲舱，35、进出管，36，鼓风机，37、加热栅，38、控制板，39、风扇，40、控温电阻管，41、电机，42、进风管，43、出风管，44、鼓风舱，45、风扇组，46、接头，47、接头，48、螺丝，49、舱盖，50、电机，51、进水管，52、出水管，53、泵舱，54、泵轮，55、舱盖，56、接头，57、接头，58、保温水池，59、制冷装置，60、水塔，61、水箱，62、单向阀，63、滑槽。

具体实施方式

在图1、图1A中，小户型地温空调由小户型集热器(1)、集热井循环管(2)、室内机循环管(9)和室内机(5)及其附件组成，采用空气作为集热媒质的小户型地温空调在室内机循环管上设有干燥舱(4)，集热器(1)设置在储水集热桶(6)中，储水集热桶(6)与护井管(7)相连，集热井循环管(2)的顶部设有维修盖(3)，护井管(7)的顶部设有维护井盖(8)。循环管由内管壁(10)、外管壁(11)和保温材料(12)组成，保温材料(12)设置在内外管壁之间。

图2、图2A中，小户型集热器(1)放置在储水集热桶(6)中，储水集热桶(6)为倒梯形桶形集热器，集热桶的内壁设有集热片，外壁设有集热片(18)，储水集热桶(6)与护井管(7)连接，护井管的顶端设有维护井盖(8)，护井管的管壁上设有回收槽，拆解回收护井管时只需用棱形长条物从护井管的外部向里插下造成挤压，护井管即向里破裂，从而便于将管材回收，避免因护井管无法回收造成环境污染和资源浪费。室内机循环管(9)上设有阀门(16)，集热井循环管(15)的内径比室内机循环管(9)的内径大，将室内机循环管(9)与集热井循环管(15)连通，形成循环回路，蜂窝集热器(13)为蜂窝结构体，由高效率集热材质制造，蜂窝集热器(13)的两端设有连接环(22)，连接环与连接环之间连接，使各个蜂窝集热器串连在一起，形成串联结构，提索(21)将串联的各个蜂窝集热器从集热井循环管管口放下，直至小户型集热器(1)的底部，之后将挂钩(23)挂在固定环(24)上。清洗维护蜂窝集热器时只需关闭阀门(16)，打开维护盖(3)和维护井盖(8)即可将蜂窝集热器取出，非常便捷，该工作既可以由专业人员完成，也可以由自己完成。

在图3、图3A中，循环管由内管壁(10)、外管壁(11)和保温材料(12)组成，保温材料(12)设置在内外管壁之间。

在图4、图4A中、图4B中，住户群集热器(27)以不同的几何形状设置在地层中，各集热器之间通过集热井循环管(15)以串联的连接方式连接，并与室内机循环管(9)连接。住户群集热器(27)为密闭型柱形，集热器内外壁上设有集热片(31)，住户群集热器(27)中设有隔板(29)，将集热器隔成两个舱室，隔板底部设有循环通道(30)，每个舱室中设有蜂窝集热器(28)，蜂窝集热器串联叠加设置，水体从集热井循环管(15)其中的一根进入集热器的一个舱室，通过蜂窝集热器(28)进行热交换后再从循环通道(30)进入另一个舱室中的蜂窝集热器中进行新一轮的热交换最后从集热井循环管的另一根进入下一个住户群集热器中进行热交换，使最终出来的水体符合室内机调温的要求。

在图5、图5A、图5B中，室内机由进出管(35)、鼓风机(36)或循环泵、散热器(33)、缓冲舱(34)加热栅(37)、控制板(38)以及风扇(39)组成，分为气体散热型和液体散热型两种。气体散热型用鼓风机(35)作为循环回路的推动力，液体散热型采用循环泵作为循环回路的推动力。散热器(33)的两端分别设有缓冲舱(34)，使气体或液体从进管进入缓冲舱后立刻减速，这样气体或液体就可以以较低的速度通过散热器(33)，以利于充分与室内空气进行热交换，达到对室内空气进行调节的目的，经过散热器散热后的气体或液体进入另一缓冲舱进一步减速，又以较低的速度从出管排出进入集热器中进行下一轮的热交换。鼓风机(36)或循环泵又将气体或液体从集热器中引出送入散热器(33)中，进行新一轮对室内空气的调节工作，如此循环不断，调节室内温度达到人们需求的高度。风扇(39)使室内空气从散热器中流过进行热交换，从而达到调节室内空气温度高低的作用。室内机中设有加热栅(37)，加热栅(37)中设有控温电阻管(40)。室内机在调高室内温度的时候，加热栅负责使散热器输出空气达到设定的室内温度，由于调高室温需加热，所以这时的空调能耗要比降温时高。控制板(38)控制室内机的电路集成，用户使用遥控器即可实现对空调器的调控使用，与使用传统空调毫无差别。

在图6、图6A中，鼓风机(36)的鼓风舱(44)中设有风扇组(45)，电机(41)通过接头(46)和接头(47)带动风扇组运转，鼓风机(36)上的出风管(43)和进风管(42)分别与室内机循环管(9)和散热器(33)连通。螺丝(48)和舱盖(49)是鼓风机的组件。鼓风机的作用是将集热器中的空气输送到散热器(33)中进行热交换后再送回集热器进行新一轮的热交换。

图7、图7A中，循环泵的泵舱(53)中设有泵轮(54)，电机(50)通过接头(56)和接头(57)带动泵轮(54)运转，循环泵上的出水管(52)和进水管(51)分别与室内机循环管(9)和散热器(33)连通。螺丝(48)和舱盖(55)是循环泵的组件。循环泵的作用是将集热器中的液体(主要是水)输送到散热器(33)中进行热交换后再送回集热器进行新一轮的热交换。

在图8中，住户群集体地温空调由住户群集热器(27)、集热井循环管(15)、室内机循环管(9)、室内机(5)、保温水池(58)、制冷装置(59)和补水装置及其附件组成。采用空气作为集热媒质的住户群集体地温空调在室内机循环管(9)上设有干燥舱(4)。住户群集热器(27)一部分设置在地层中，一部分设置在保温水池(58)中，制冷装置(59)和保温水池(58)之间设有滑槽(63)。制冷装置设置的位置高度在保温水池池沿的上方，制冷装置晚上从保温水池抽取水体在用电低谷时将富余低价的电力制造冰块，白天通过滑槽将冰块送入保温水池，为集体空调系统提供充裕的冷能。集热井循环管(15)与室内机循环管(9)联通形成循环回路。各住户中的室内机并联在室内机循环管(9)上，并在进出循环管上设置单向阀(62)，水塔(60)对水箱(61)供水，水箱与室内机循环管联通，并在水箱的出水管上装上单向阀(62)，防止循环管中的水体进入水箱。

在图9、图9A中，水塔(60)的水通过水箱(61)中的浮子调节向室内机循环管(9)补水，单向阀(62)确保循环管中的水不回流到水箱中，室内机进出管上的单向阀(62)确保循环水流进出分明。

在图10、图11中，错峰制冷装置(59)在用电峰谷时启动，制冷装置(59)利用峰谷电制冰，冰块通过滑槽(63)进入保温水池，从而使地温空调的冷源更加充裕。

Claims (10)

1.一种地温空气调节器，其是一种利用地层蓄能对地面建筑物室内空气进行调节，其特征是：串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统由集热器、循环管和室内机及其附件组成，制冷剂为水或空气，采用循环回路进行热交换；集热器置于地层恒温层深度，分为小户型集热器(1)和住户群集热器(27)；循环管由内管壁(10)、外管壁(11)和保温材料(12)组成，保温材料(12)设置在内外管壁之间；循环管将集热器和室内机联通为循环回路；室内机分为气体散热型和液体散热型两种，通过室内机推动制冷剂水或空气在循环回路中循环，将地下恒温层中的热能或冷能带到室内机中进行释放，从而达到对室内空气温度进行调节的目的。

2.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：小户型地温空调由小户型集热器(1)、集热井循环管(2)、室内机循环管(9)和室内机(5)及其附件组成，小户型集热器(1)设置在储水集热桶(6)中，储水集热桶(6)与护井管(7)相连，集热井循环管(2)的顶部设有维修盖(3)，护井管(7)的顶部设有维护井盖(8)。

3.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：住户群集体地温空调由住户群集热器(27)、集热井循环管(15)、室内机循环管(9)、室内机(5)、保温水池(58)、制冷装置(59)和补水装置及其附件组成，住户群集热器(27)以串联的方式连接，一部分设置在地层中，一部分设置在保温水池(58)中，制冷装置(59)和保温水池(58)之间设有滑槽(63)，各住户中的室内机并联在室内机循环管(9)上，并在进出循环管上设置单向阀(62)。

4.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：小户型集热器的设置步骤为：1、打集热井；2、设置储水集热桶(6)和护井管(7)；3、将小户型集热器(1)放置在储水集热桶(6)中；4、接通室内机循环管(9)；5、安装蜂窝集热器；6、盖上维护盖(3)和维护井盖(8)。

5.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：储水集热桶(6)为倒梯形桶形集热器，集热桶的内壁外壁均设有集热片(18)，储水集热桶(6)与护井管(7)连接，护井管的顶端设有维护井盖(8)，护井管的管壁上设有回收槽(20)。

6.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：小户型集热器(1)的外形为柱体形，其内外壁上设有集热片(14)，集热器中设有“U”形集热管，“U”形集热管与集热井循环管(15)联通，集热井循环管(15)的出口处设有固定环(24)。

7.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：蜂窝集热器(13)为蜂窝结构体，由高效率集热材质制造，蜂窝集热器(13)的两端设有连接环(22)，连接环与连接环之间连接，使各个蜂窝集热器串连在一起，形成串联结构，提索(21)一端与连接环连接，另一端设有挂钩，挂钩与集热井循环管上的固定环连接。

8.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：住户群集热器的设置步骤为：1、打集热井；2、设置制冷室；3、设置住户群集热器；4、用集热井循环管(15)将所有住户群集热器串联起来并与室内机循环管(9)联通，形成循环回路；5、往保温水池(58)中注入水体。

9.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：住户群集热器(27)为柱形密闭容器，集热器内外壁上设有集热片(31)，住户群集热器(27)中设有隔板(29)，将集热器隔成两个舱室，隔板底部设有循环通道(30)，每个舱室中设有蜂窝集热器(28)，蜂窝集热器串联叠加设置。

10.根据权利要求1所述的串联式循环回路蜂窝集热器集热地温空调系统，其特征是：室内机由进出管(35)、循环泵或鼓风机(36)、散热器(33)、缓冲舱(34)、加热栅(37)、控制板(38)以及风扇(39)组成，散热器(33)的两端分别设有缓冲舱(34)；鼓风机(36)的鼓风舱(44)中设有风扇组(45)，电机(41)通过接头(46)和接头(47)连接带动风扇组运转，鼓风机(36)上的出风管(43)和进风管(42)分别与室内机循环管(9)和散热器(33)连通；循环泵的泵舱(53)中设有泵轮(54)，电机(50)通过接头(56)和接头(57)连接带动泵轮(54)运转，循环泵上的出水管(52)和进水管(51)分别与室内机循环管(9)和散热器(33)连通。

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