CN103982955A - 水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构，支撑透水管与出水管的出水管套管之间分别设置多个凹陷柱段和密封圈；对接后形成多个隔离层及回水空间，各回水管的出水口分别位于各回水空间中。本发明利用出水管套管上的密封圈与支撑透水管上的凹陷柱段组成多组隔离层及独立封闭的回水空间，从而可使回水管分别压入不同的回水空间中，达到多条回水路径目的。从而使同一口井内实现等量的出水、回水，并利用土壤进行充分的热交换后。回水与出水管管壁接触过程中，不与已达到初始出水温度的出水产生新的热交换，从而可以大幅提高水源热泵机组效率。

Description

水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构

技术领域

本发明涉到水源热泵中央空调技术领域的水源井回灌问题，尤其是一种水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构。 

背景技术

水源热泵中央空调，是以温度长年恒定的地下水为介质，通过热泵机组，提高或降低水温来达到制冷、制热目的，为建筑物提供冷、热源的中央空调。由于其能效比高，比传统的其它形式中央空调节能40～60%，节能降耗效果显著而逐步受到政府、机关、企业单位的青睐，同时达到了大多数的用户的认可。目前，已实施安装水源热泵中央空调的回水方式均采用“多井回灌”方式。即从一口水源井抽水，通过热泵主机的换热器将水中的冷量或热量取走后将水排出，向二口或二口以上的水源井回灌。此方式优点是能效比高，但存在排出的水无法及时全部回灌至地下的问题。首先，由于回水是在井口敞开式无压力自然流淌，不仅回流速度慢，而且容易造成回水污染。而无法及时回到地下的水，会从井口溢出或由管道直接排放至地面。长期的排放，不仅导致水资源的浪费，还可能导致地下水位下降甚至枯竭，进而影响到周边建筑物的安全；其次，需要打的井数较多，需占用的土地面积大，在占地面积较小的建筑群（物）中无法使用。“多井回灌”方式的上述缺点，使得水源热泵中央空调的节能优势被抵消，是在水源热泵中央空调推广，实施节能降耗、改善环境的过程中的一个瓶颈问题，也是国家水利部门严格禁止的行为。 

由于其弊端已经大面积显现，主要表现在取用的地下水不能做到100%全部回灌至地下，转而向地面排放，造成热源井淤塞、水位下降。此方式在“取用”地下水温度的同时，还“使用” 了地下水，造成了宝贵的水资源极大的浪费，同时使水源热泵中央空调因无水可用而导致整个系统瘫痪。因此。“多井回灌”方式的缺点成为水源热泵中央空调推广和发展的瓶颈。 

发明内容

本发明的目的是为了完全克服“多井回灌”的缺陷，提供一种同井出、回水装置的平板式密封结构，解决热源井淤塞、水位下降的问题，使回水能100%全部回灌至地下，同时能使出水温度始终保持在合适的温度。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构，包括一根套装在水源井内侧的支撑透水管，支撑透水管包括n+1个透水段和n个支撑段，透水段和支撑段交替分布；在n个支撑段内侧壁分别固定有n个凹陷柱段，n≥1且为整数；在该支撑透水管内同时设置有出水管和回水管；出水管外侧设置隔热结构并固定有n组密封圈；所述n组密封圈与n个凹陷柱段分别匹配压合并密封在一起形成n个隔离层；所述出水管的进水口深入n个隔离层的下侧，各回水管的出水口分别位于n个隔离层上侧的回水空间中。出水管外侧设置隔热结构是在出水管外侧设置隔热层，并在出水管外侧固定有n组密封圈；或者，将出水管设置为复合出水管，即在出水管外侧套装有间隙配合的出水管套管，在出水管套管的外侧固定有n组密封圈。所述出水管与出水管套管之间为空气隔热层，或者在出水管与出水管套管之间的夹层内灌注隔热材料形成隔热层。所述回水管的数量为n个，每个回水管的出水口分别位于n个隔离层上侧的回水空间中；或者，回水管的数量不大于n个，同一回水管在相邻回水空间设置有出水口。在任意一对密封圈和凹陷柱段之间的对接面上分别设置有柔性密封层。 

本发明的有益效果是： 

1.本发明利用出水管套管上的密封圈与支撑透水管上的凹陷柱段组成多组隔离层及独立封闭的回水空间，从而可使回水管分别压入不同的回水空间中，达到多条回水路径目的。使同一口井内实现等量的出水、回水，并利用土壤进行充分的热交换后。由于地下水在全过程中封闭、循环使用，对地下水不会造成任何污染，真正做到了只“取用”地下水的温度而不“使用”地下水资源，使得环保、节能循环经济得以实现。

2.密封圈与凹陷柱段组成的密封结构，允许出水管套管有一定轴向移动范围内仍然具有良好的密封性，即使密封圈间距和凹陷柱段间距有较大的间距误差，橡胶圈可以凹陷柱段做径向移动，确保所有隔离层都处于完全隔离状态，安装调整非常方便，使用效果好，非常利于推广实施。 

3.回水与出水管管壁接触过程中，不与已达到初始出水温度的出水产生新的热交换，从而可以大幅提高水源热泵机组效率。 

4.本发明可以将抽出的水被全部回灌至地下，真正地做到了只“利用”地下水的热量和冷量而不浪费宝贵的地下水资源。相对于“地埋管”、“多井回灌”等方式，大大减少了占地面积，保证了地下水位正常，且不会影响建筑物的基础，使得面积狭小的场地也能采用节能的水源热泵中央空调。 

5.本发明结构设计合理，确保单井即可完成全部回水任务。借助于环形渗水层及土壤层，降低回水流动速度，以便温度高的回水与地层充分进行热交换后在将回水汇总于地下水，最终达到同井水资源循环的目的。从而避免水资源的浪费，避免地下水位因移动而下降甚至枯竭，确保地下构造稳定及周边建筑物的安全。 

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图； 

图2是图1中的立体结构示意图；

图3是本发明的使用状态图。

图中标号1为潜水泵，2为出水管，3为回水管，31为回水支管一，32为回水支管二，4为出水管套管，5为支撑透水管，6为凹陷柱段，7为密封圈，8为透水段，9为环形渗水层，10为回水支管安装孔，11为回水管出口，12为井盖,13为土壤层。A为地下水空间，B1为回水空间一，B2为回水空间二。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。 

实施例1：一种同井出、回水装置的平板式密封结构，参见图1和图2，在支撑透水管5内同时设置有出水管2和回水管（或回水支管）。出水管2的外侧还套装有出水管套管4，出水管3与出水管套管4间隙配合。出水管3用于与潜水泵连接，回水管用于与高压回水装置连接。 

为了达到较好的回水效果，可以设置多个密封的回水空间，通过多个通道进行回水和热交换。 

支撑透水管5由交替分布的透水段8和支撑段组成；在一个或多个支撑段内侧壁分别固定有凹陷柱段6。在出水管套管4的外侧自身而下分布固定有一个或多组密封圈7。对应的密封圈7与凹陷柱段6分别匹配压合并密封在一起形成一个或多个隔离层；每个隔离层上侧空间即为回水空间中。可以在任意一对密封圈7和凹陷柱段6之间的对接面上分别设置有柔性密封层。 

本实施例应用于水源热泵中央空调同井出、回水装置中，参见图3，在同一水源井的井口密封安装井盖12，可以在井盖12周围设置密封层，以便井内能够承受高压回水压力。在井盖12上同时贯穿设置有一根出水管2和两根回水支管31和32。出水管2深入井底的地下水空间A中与地下水连通，出水管2下端的进水口与潜水泵1连接，形成高压出水通路。回水管3同时与两根回水支管31和32连通，并向回水管内施加压力，形成高压回水通路。所述出水管2、回水支管31和回水支管32，以及出水管套管4分别由多段密封对接组成。 

在水源井内匹配套装有支撑透水管5，该支撑透水管5包括透水段8和支撑段，透水段8和支撑段交替分布。在支撑透水管5与水源井壁的土壤层之间设置有环形渗水层9，该环形渗水层9与水源井壁的土壤层11接触。环形渗水层9的结构方式多样，例如可以参见图3的整体式环形渗水材料。环形渗水层9也可以设置内、外支撑网并在内、外支撑网夹层中填充渗水材料。环形渗水层9也可以是填充于支撑透水管5与土壤层之间的砾石料 

所述出水管2的外侧套装有出水管套管4，出水管2与出水管套管4间隙配合，形成空气隔热的夹层，防止高温回水与低温抽水管2发生热交换。

回流支管一31伸入回水空间一B1中，回流支管二32伸入回水空间二B2中。各回水空间内的回水在压力和自重作用下分别通过侧壁的透水段8进入环形渗水层9或土壤层11中，充分热交换后与同井地下水汇合。 

实施例2：附图未画，内容与实施例1基本相同，不同的是：回水管的数量为一个，该回水管在各回水空间都设置有出水口。 

实施例3：附图未画，内容与实施例1基本相同，不同的是：在出水管外侧直接固定密封圈，并对出水管进行隔热处理，例如在出水管外侧包裹一层隔热棉等方式进行隔热。 

Claims (5)

1.一种水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构，其特征是：包括一根套装在水源井内侧的支撑透水管，支撑透水管包括n+1个透水段和n个支撑段，透水段和支撑段交替分布；在n个支撑段内侧壁分别固定有n个凹陷柱段，n≥1且为整数；在该支撑透水管内同时设置有出水管和回水管；出水管外侧设置隔热结构并固定有n组密封圈；所述n组密封圈与n个凹陷柱段分别匹配压合并密封在一起形成n个隔离层；所述出水管的进水口深入n个隔离层的下侧，各回水管的出水口分别位于n个隔离层上侧的回水空间中。

2.根据权利要求1所述的水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构，其特征是：出水管外侧设置隔热结构是在出水管外侧设置隔热层，并在出水管外侧固定有n组密封圈；或者，将出水管设置为复合出水管，即在出水管外侧套装有间隙配合的出水管套管，在出水管套管的外侧固定有n组密封圈。

3.根据权利要求1所述的水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构，其特征是：所述出水管与出水管套管之间为空气隔热层，或者在出水管与出水管套管之间的夹层内灌注隔热材料形成隔热层。

4.根据权利要求1所述的水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构，其特征是：所述回水管的数量为n个，每个回水管的出水口分别位于n个隔离层上侧的回水空间中；或者，回水管的数量不大于n个，同一回水管在相邻回水空间设置有出水口。

5.根据权利要求1所述的水源热泵中央空调同井出、回水装置的筒式密封结构，其特征是：在任意一对密封圈和凹陷柱段之间的对接面上分别设置有柔性密封层。