CN103615841A - 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统 - Google Patents

一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103615841A
CN103615841A CN201310629223.XA CN201310629223A CN103615841A CN 103615841 A CN103615841 A CN 103615841A CN 201310629223 A CN201310629223 A CN 201310629223A CN 103615841 A CN103615841 A CN 103615841A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capillary
heat exchanger
valve
end heat
capillary tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310629223.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103615841B (zh
Inventor
王海英
胡松涛
常忠
刘国丹
施志钢
王刚
李绪泉
于慧俐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Technology
Original Assignee
Qingdao University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Technology filed Critical Qingdao University of Technology
Priority to CN201310629223.XA priority Critical patent/CN103615841B/zh
Publication of CN103615841A publication Critical patent/CN103615841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103615841B publication Critical patent/CN103615841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T50/00—Geothermal systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Abstract

一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，其中毛细管网前端换热系统包括铺设于隧道表明的毛细管前端换热器、循环水泵J；水源热泵系统包括压缩机，包含接口a、b、c、d、e的冷凝器，节流阀和包含接口f、g、h、k、m、n的蒸发器；站内毛细管末端换热系统包括毛细管末端换热器及循环水泵I；住宅用户毛细管末端系统包括用户毛细管末端换热器及循环水泵K，整个系统通过管路和阀门连接，本发明克服了冷却塔的设置及土壤源热泵系统常规打孔困难的不足，具有造价低，换热效率高、环保、经济高效等优点，且能夏季对地下隧道车站供冷，冬季对地上建筑供暖。

Description

—种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种毛细管土壤源热泵系统，特别涉及一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统。
背景技术
[0002] 随着世界范围内交通拥挤、环境污染和能源危机等问题的日益突出，发展城市轨道交通越来越引起世界各国的高度重视。地铁因其安全、舒适、快速、准点、载客量大、低能耗及低污染的特点越来越受青睐。
[0003] 伴随着世界城市地铁的大量兴建和飞速发展，人们越来越关注地铁环境的质量问题。由于地铁隧洞内特有的活塞风，以及列车刹车、机车空调产热及大量的机电设备、人员、照明等的产热，使得地铁站内在冬季和过渡季基本无需供热，而夏季则需要供冷。地下隧道中(地铁站内)传统的供冷方式主要是通过制冷机及设于地面上的冷却塔，将隧道中(站台内)的热量释放到地面大气中。这种系统型式存在的问题主要是冷却塔的设置问题。由于地铁线路所经过的区域多是城市繁华地带，地面上设置冷却塔的空间有限或根本没有，而且将冷却塔安装在地面上不仅影响城市景观和规划，还给周围环境带来噪声污染和卫生隐患。国内在广州和上海等地对地铁空调冷却塔菌污染状况的调查表明，部分地铁站空调冷却塔水军团菌污染状况较为严重，容易造成疾病的传播。
[0004] 为了解决地铁车站冷却塔的设置问题，减少对地面景观、噪声污染等的影响，土壤源热泵技术受到了越来越多的关注。地下隧道和地铁车站基本都处于地下恒温层以下，地下土壤的温度常年基本恒定，非常适合土壤源热泵系统的应用，也可以减小冷却塔的容量或避免设置冷却塔，但地下隧道周围有一系列的结构加固和保护措施，在这种情况下利用土壤源热泵系统采用的常规打孔埋管方式将难以利用。针对地铁环境研究新型的土壤换热装置，对地下隧道热能的利用也有较大的实际意义。
发明内容
[0005] 为解决上述现有技术的不足，本发明提出一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，克服了冷却塔的设置及土壤源热泵系统常规打孔困难的不足，具有造价低，换热效率高、环保、经济高效等优点，且能夏季对地下隧道车站供冷，冬季对地上建筑供暖。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案为:
[0007] —种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，包括毛细管网前端换热系统、水源热泵系统、站内毛细管末端换热系统，住宅用户毛细管末端系统；其中毛细管网前端换热系统包括铺设于隧道表明的毛细管前端换热器5、循环水泵J ;水源热泵系统包括压缩机I，包含接口 a、b、c、d、e的冷凝器2,节流阀3和包含接口 f、g、h、k、m、n的蒸发器4 ;站内毛细管末端换热系统包括毛细管末端换热器6及循环水泵I ;住宅用户毛细管末端系统包括用户毛细管末端换热器7及循环水泵K ；
[0008] 整个系统通过管路和阀门连接，压缩机I的出口与冷凝器2的c端相连，冷凝器2的e端通过节流阀3与蒸发器4的f端相连，蒸发器4的k端与压缩机I相连；冷凝器2的a端通过阀门F及循环水泵J与毛细管前端换热器5相连，毛细管前端换热器5的另一端通过阀门E与冷凝器的d端相连；蒸发器4的g端通过阀门C及循环水泵J与毛细管前端换热器5的一端相连，毛细管网前端换热器5的另一端通过阀门D与蒸发器4的h端相连；冷凝器2的a端通过阀门G及循环水泵K与用户毛细管末端换热器7相连，用户毛细管末端换热器7的另一端通过阀门B与冷凝器2的b端相连；蒸发器3的η端通过阀门H及循环水泵I与地铁车站内的毛细管末端换热器6相连，毛细管末端换热器6的另一端通过阀门A与蒸发器的m端相连。
[0009] 所述的毛细管网前端换热系统、站内毛细管末端换热系统及住宅用户毛细管末端系统中每根毛细管内的流速为0.05〜0.2m/s,毛细管间距为10mm、20mm或40mm,管材为ppr管材或pe-rt管材,毛细管内流动状态均为层流。
[0010] 所述的毛细管网前端换热系统置于地下隧道岩壁上，距离隧道壁外表面10-50cm。
[0011] 所述的毛细管网前端换热系统采用管径小于10_的毛细管网。
[0012] 相对于现有技术，本发明的有益效果为:克服了冷却塔的设置及土壤源热泵系统常规打孔困难的不足，具有造价低，换热效率高、环保、经济高效等优点，且能夏季对地下隧道车站供冷，冬季对地上建筑供暖。
附图说明
[0013] 附图为本发明的结构示意图。
[0014] 其中:1-压缩机，2-冷凝器，3-节流阀，4-蒸发器，5-毛细管前端换热器，6_毛细管末端换热器，7-用户毛细管末端换热器，A、B、C、D、E、F、G、H-阀门，1、J、K-循环水泵。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本发明的结构及工作原理做进一步详细描述。
[0016] 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，包括毛细管网前端换热系统、水源热泵系统、站内毛细管末端换热系统，住宅用户毛细管末端系统；其中毛细管网前端换热系统包括铺设于隧道表明的毛细管前端换热器5、循环水泵J ;水源热泵系统包括压缩机I，包含接口 a、b、c、d、e的冷凝器2,节流阀3和包含接口 f、g、h、k、m、n的蒸发器4 ;站内毛细管末端换热系统包括毛细管末端换热器6及循环水泵I ;住宅用户毛细管末端系统包括用户毛细管末端换热器7及循环水泵K ；
[0017] 整个系统通过管路和阀门连接，压缩机I的出口与冷凝器2的c端相连，冷凝器2的e端通过节流阀3与蒸发器4的f端相连，蒸发器4的k端与压缩机I相连；冷凝器2的a端通过阀门F及循环水泵J与毛细管前端换热器5相连，毛细管前端换热器5的另一端通过阀门E与冷凝器的d端相连；蒸发器4的g端通过阀门C及循环水泵J与毛细管前端换热器5的一端相连，毛细管网前端换热器5的另一端通过阀门D与蒸发器4的h端相连；冷凝器2的a端通过阀门G及循环水泵K与用户毛细管末端换热器7相连，用户毛细管末端换热器7的另一端通过阀门B与冷凝器2的b端相连；蒸发器3的η端通过阀门H及循环水泵I与地铁车站内的毛细管末端换热器6相连，毛细管末端换热器6的另一端通过阀门A与蒸发器的m端相连。[0018] 所述的毛细管网前端换热系统、站内毛细管末端换热系统及住宅用户毛细管末端系统中每根毛细管内的流速为0.05〜0.2m/s,毛细管间距为10mm、20mm或40mm,管材为ppr管材或pe-rt管材,毛细管内流动状态均为层流。
[0019] 所述的毛细管网前端换热系统置于地下隧道岩壁上，距离隧道壁外表面10-50cm。
[0020] 所述的毛细管网前端换热系统采用管径小于IOmm的毛细管网。
[0021] 本发明的工作原理为:
[0022] 在夏季供冷时，阀门B、C、D、G关闭，阀门A、E、F、H开启，循环水泵K关闭，循环水
泵I，J开启。即冷凝器2的a端通过阀门F及循环水泵J与毛细管前端换热器5相连，毛细管前端换热器5的另一端通过阀门E与冷凝器2的d端相连。蒸发器4的η端通过阀门H及循环水泵I与地铁车站内的毛细管末端换热器6相连，毛细管末端换热器6通过阀门A与蒸发器4的m端相连。压缩机I排出的高温高压的制冷剂气体进入冷凝器2，在冷凝器2中冷却放热后将热量释放给毛细管前端换热器5中的换热介质，毛细管前端换热器5又与隧道壁土壤进行换热，最终将热量释放到地铁隧道内，其中，一部分热量排放到隧道壁土壤中，另一部分则通过地下隧道的活塞风被带走。同时，冷凝器2内的制冷剂气体冷凝变成制冷剂液体，制冷剂液体通过节流阀3，进入蒸发器4后，在蒸发器4内蒸发吸收热量，制取冷冻水，冷冻水通过循环泵I输送到地铁车站内的毛细管末端换热器6，为站内供冷。
[0023] 在冬季供热时，阀门A、E、F、H关闭，阀门B、C、D、G开启，循环水泵I关闭，水泵J、K开启。即冷凝器2的a端通过阀门G及循环水泵K与用户毛细管末端换热器7相连，用户毛细管末端换热器7的另一端通过阀门B与冷凝器2的b端相连。蒸发器4的g端通过阀门C及循环水泵J与地铁隧道中的毛细管前端换热器5相连，毛细管前端换热器5的另一端通过阀门D与蒸发器4的h端相连。压缩机I排出的高温高压的制冷剂气体进入冷凝器2中，释放热量，制取热水或热风，热水或热风到用户毛细管末端换热器7释放热量，为地上建筑供暖，同时制冷剂气体冷凝成为液体，制冷剂液体通过节流阀3进入蒸发器4蒸发吸热，在蒸发器4中与毛细管网前端换热系统换热，吸收毛细管网前端换热系统中水的热量，毛细管网前端换热系统中的水和隧道土壤通过毛细管前端换热器5进行换热,吸收土壤中的热量，同时，制冷剂液体吸热变成制冷剂气体，制冷剂气体进入压缩机I完成制热循环。

Claims (4)

1.一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，其特征在于，包括毛细管网前端换热系统、水源热泵系统、站内毛细管末端换热系统，住宅用户毛细管末端系统；其中毛细管网前端换热系统包括铺设于隧道表明的毛细管前端换热器(5)、循环水泵J ;水源热泵系统包括压缩机⑴，包含接口 a、b、C、d、e的冷凝器⑵，节流阀(3)和包含接口 f、g、h、k、m、n的蒸发器(4);站内毛细管末端换热系统包括毛细管末端换热器(6)及循环水泵I ;住宅用户毛细管末端系统包括用户毛细管末端换热器(7)及循环水泵K; 整个系统通过管路和阀门连接，压缩机(I)的出口与冷凝器(2)的c端相连，冷凝器(2)的e端通过节流阀(3)与蒸发器⑷的f端相连，蒸发器⑷的k端与压缩机⑴相连；冷凝器(2)的a端通过阀门F及循环水泵J与毛细管前端换热器(5)相连，毛细管前端换热器(5)的另一端通过阀门E与冷凝器的d端相连；蒸发器(4)的g端通过阀门C及循环水泵J与毛细管前端换热器(5)的一端相连，毛细管网前端换热器(5)的另一端通过阀门D与蒸发器⑷的h端相连；冷凝器⑵的a端通过阀门G及循环水泵K与用户毛细管末端换热器(7)相连，用户毛细管末端换热器(7)的另一端通过阀门B与冷凝器(2)的b端相连；蒸发器(3)的η端通过阀门H及循环水泵I与地铁车站内的毛细管末端换热器(6)相连，毛细管末端换热器(6)的另一端通过阀门A与蒸发器的m端相连。
2.如权利要求1所述的一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，其特征在于，所述的毛细管网前端换热系统、站内毛细管末端换热系统及住宅用户毛细管末端系统中每根毛细管内的流速为0.05~0.2m/s,毛细管间距为10mm、20mm或40mm,管材为ppr管材或pe-rt管材,毛细管内流动状态均为层流。
3.如权利要求2所述的一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，其特征在于，所述的毛细管网前端换热系统置于地下隧道岩壁上，距离隧道壁外表面10-50cm。
4.如权利要求3所述的一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统，其特征在于，所述的毛细管网前端换热系统采用管径小于IOmm的毛细管网。
CN201310629223.XA 2013-11-28 2013-11-28 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统 Active CN103615841B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310629223.XA CN103615841B (zh) 2013-11-28 2013-11-28 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310629223.XA CN103615841B (zh) 2013-11-28 2013-11-28 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103615841A true CN103615841A (zh) 2014-03-05
CN103615841B CN103615841B (zh) 2017-05-24

Family

ID=50166549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310629223.XA Active CN103615841B (zh) 2013-11-28 2013-11-28 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103615841B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104748441A (zh) * 2015-04-07 2015-07-01 青岛理工大学 一种利用薄壳换热器的地铁废热回收系统
CN105276735A (zh) * 2015-11-20 2016-01-27 西安工程大学 利用地铁隧道散热的蒸发冷却-机械制冷联合空调系统
CN106152334A (zh) * 2015-04-08 2016-11-23 青岛理工大学 一种用于地铁隧道内毛细管壁面换热器
CN106152335A (zh) * 2015-04-12 2016-11-23 青岛理工大学 一种应用于建筑供暖的热泵加热系统
CN106500376A (zh) * 2016-12-16 2017-03-15 绍兴文理学院 能源隧道层埋式地温能热交换系统
JP2017075486A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社大林組 シールドトンネルにおけるケーブル配管類の埋設構造及び方法
CN108981229A (zh) * 2018-08-09 2018-12-11 青岛理工大学 一种带辅助冷源的地铁废热源热泵系统及其工作方法
WO2020029516A1 (zh) * 2018-08-09 2020-02-13 青岛理工大学 一种薄壳式换热器、地铁废热源热泵系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1370392A (zh) * 2000-12-05 2002-09-25 邱垂文 改造地球环境的造林方法和系统
CN101290177A (zh) * 2008-05-20 2008-10-22 上海海立特种制冷设备有限公司 一种热泵型地铁车辆空调
JP2012041757A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Zhejiang Jie'er Coal Rehabilitation Ltd 再々交換省エネ建築システム
CN203615650U (zh) * 2013-11-28 2014-05-28 青岛理工大学 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1370392A (zh) * 2000-12-05 2002-09-25 邱垂文 改造地球环境的造林方法和系统
CN101290177A (zh) * 2008-05-20 2008-10-22 上海海立特种制冷设备有限公司 一种热泵型地铁车辆空调
JP2012041757A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Zhejiang Jie'er Coal Rehabilitation Ltd 再々交換省エネ建築システム
CN203615650U (zh) * 2013-11-28 2014-05-28 青岛理工大学 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104748441A (zh) * 2015-04-07 2015-07-01 青岛理工大学 一种利用薄壳换热器的地铁废热回收系统
CN106152334A (zh) * 2015-04-08 2016-11-23 青岛理工大学 一种用于地铁隧道内毛细管壁面换热器
CN106152335A (zh) * 2015-04-12 2016-11-23 青岛理工大学 一种应用于建筑供暖的热泵加热系统
JP2017075486A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社大林組 シールドトンネルにおけるケーブル配管類の埋設構造及び方法
CN105276735A (zh) * 2015-11-20 2016-01-27 西安工程大学 利用地铁隧道散热的蒸发冷却-机械制冷联合空调系统
CN106500376A (zh) * 2016-12-16 2017-03-15 绍兴文理学院 能源隧道层埋式地温能热交换系统
CN106500376B (zh) * 2016-12-16 2019-05-31 绍兴文理学院 能源隧道层埋式地温能热交换系统
CN108981229A (zh) * 2018-08-09 2018-12-11 青岛理工大学 一种带辅助冷源的地铁废热源热泵系统及其工作方法
WO2020029516A1 (zh) * 2018-08-09 2020-02-13 青岛理工大学 一种薄壳式换热器、地铁废热源热泵系统及方法
JP2021501294A (ja) * 2018-08-09 2021-01-14 青島理工大学Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 薄肉シェル型熱交換器、地下鉄廃熱源ヒートポンプシステム及びその方法
JP7026369B2 (ja) 2018-08-09 2022-02-28 青島理工大学 薄肉シェル型熱交換器、地下鉄廃熱源ヒートポンプシステム及びその方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103615841B (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103615841B (zh) 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统
CN100494827C (zh) 空气——地能双热源同步复合式热泵装置
CN102278836B (zh) 一种分置式水/地能冷暖生活热水一体中央空调机组
WO2021017630A1 (zh) 一种地铁复合能源多功能末端热泵系统和方法
CN103267339A (zh) 直膨式双效热回收热泵空调系统及其使用方法
CN201203296Y (zh) 地源热泵空调/制冷复合系统
CN113237157A (zh) 一种适用于严寒地区地铁车站的复合热泵系统
CN101929764A (zh) 太阳能-空气-地能三热源型热泵空调机组
CN104748441A (zh) 一种利用薄壳换热器的地铁废热回收系统
CN204757203U (zh) 一种应用于建筑供暖的热泵加热系统
CN106152611B (zh) 地铁降温同时地面供热的综合热泵系统
CN103410549B (zh) 利用电厂余热为矿井通风降温的系统与方法
CN204830576U (zh) 一种利用薄壳换热器的地铁废热回收系统
CN106152334A (zh) 一种用于地铁隧道内毛细管壁面换热器
CN203615650U (zh) 一种应用于地铁隧道中的毛细管土壤源热泵系统
CN203336708U (zh) 直膨式双效热回收热泵空调系统
CN104566728A (zh) 一种地下蓄能与地源热泵式空调集成系统
CN203053089U (zh) 矿井回风源低温热能回收系统
CN108692407A (zh) 一种利用城市管廊空气对建筑环境进行调节的装置
CN201811380U (zh) 太阳能-空气-地能三热源型热泵空调机组
CN204830577U (zh) 地铁降温同时地面供热的综合热泵系统
CN201062893Y (zh) 空气——地能双热源同步复合式热泵装置
CN203501528U (zh) 一种直接膨胀式土壤源热泵空调冷热水机组
CN106152335A (zh) 一种应用于建筑供暖的热泵加热系统
CN208859752U (zh) 一种利用城市管廊空气对建筑环境进行调节的装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant