CN105091628B - 一种热交换器、土壤换热器及地源热泵空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热交换器、土壤换热器及地源热泵空调系统。热交换器包括壳体及配合使用的热交换管Ⅰ和热交换管Ⅱ；热交换管Ⅰ包括螺旋部；热交换管Ⅱ包括穿过上述螺旋部的换热部，螺旋部朝向换热部的一侧设有一组喷孔；壳体的下端设有回流口，回流口通过回流管与出水部相连通。土壤换热器包括内、外两桶体，外桶体的外侧壁上设有外螺纹，内桶体下端的外围侧壁上设有一组通孔；还包括一桶盖，桶盖上设有回水通道和出水通道。地源热泵空调系统包括所述的土壤换热器和热交换器。该方案在很大程度上提高了热交换器的换热效率，解决了现有土壤换热器损坏后不便于取出处理的弊端，进而在很大程度上增强了地源热泵空调系统的使用效果。

Description

一种热交换器、土壤换热器及地源热泵空调系统
技术领域
本发明涉及空调设备领域，具体是一种热交换器、土壤换热器及地源热泵空调系统。
背景技术
近来，随着我国住宅建筑总量的迅速增长以及居住者对居住环境舒适度要求的提高，如何通过技术手段实现住宅建筑的节能，已成为对建筑领域的一大考验。
地源热泵空调系统是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能，并采用热泵原理，既可供热又可制冷的高效节能中央空调系统，其包括埋设于地表以下的土壤换热器和设置在地表以上的热交换器，其中，设置在地表以上的热交换装置的换热效率是制约采集冷暖的一大关键因素。而现有技术中尚未有好的解决办法。
此外，现有地源热泵空调系统运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉与冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。但是在土壤源地源热泵系统废弃时，位于地下的土壤换热器不便于取出处理。
此为现有技术的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种热交换器、土壤换热器及地源热泵空调系统，用于提高现有地源热泵空调系统中热交换器的换热效率，还用于解决现有地源热泵空调系统中土壤换热器损坏后不便于取出处理的弊端，进而用于增强地源热泵空调系统对地热资源冬暖夏凉特征的利用率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种热交换器，包括壳体，以及配合使用的热交换管Ⅰ和热交换管Ⅱ；热交换管Ⅰ包括分别设置在壳体外的进水部和出水部、以及连通上述进水部与出水部的螺旋部，所述的螺旋部设置在壳体内；热交换管Ⅱ包括分别设置在壳体外的进水口和出水口以及连通上述进水口与出水口的换热部，所述的换热部穿过上述螺旋部的内腔，所述螺旋部朝向所述换热部的一侧均匀设有一组喷孔；壳体的下端设有回流口，所述的回流口通过回流管与所述的出水部相连通。
此外，本发明还提供了一种土壤换热器，包括呈圆桶状的外桶体，外桶体的外侧壁上设有外螺纹，外桶体内设有内桶体，内桶体与外桶体之间形成一空腔，内桶体与外桶体的桶口位于同一平面上，内桶体下端的外围侧壁上设有一组通孔，内桶体与外桶体通过所述的通孔相连通；还包括一与所述的内桶体和外桶体配合使用的桶盖，桶盖上设有用于与所述内桶体相连通的回水通道和用于与所述的空腔相连通的出水通道。
本发明还提供了一种使用上述热交换器的地源热泵空调系统，包括埋设于地表以下的土壤换热装置和设置在地表以上的热交换装置，所述的热交换装置采用上述的热交换器，且热交换器的进水部通过出水管Ⅰ与土壤换热器的出水通道相连通、热交换器的出水部通过回水管Ⅰ与土壤换热器的回水通道相连通、热交换器的出水口通过一回水管Ⅱ与一蓄水箱相连通、热交换器的进水口通过一出水管Ⅱ与所述蓄水箱相连通；出水管Ⅰ上设有循环泵Ⅰ，出水管Ⅱ上设有循环泵Ⅱ。
其中，蓄水箱的上端设有用于向蓄水箱中补水的注水口Ⅱ，注水口Ⅱ上设有控制阀Ⅱ。
其中，回水管Ⅰ上设有注水口Ⅰ，注水口Ⅰ上带有控制阀Ⅰ。注水口Ⅰ的使用，便于向回水管Ⅰ内注水。
作为对本方案的进一步限定，控制阀Ⅰ采用电控阀，回水管Ⅰ上设有用于测量管内液体流量的流量计，所述的流量计与控制阀Ⅰ均连接在同一控制器上。一方面，通过控制器、控制阀Ⅰ与流量计的配合使用，便于控制向回水管Ⅰ内注入水的量。另一方面，使用时，在控制器内预先内置一流量阈值；回水管Ⅰ上的流量计实时检测回水管Ⅰ内水的流量，并将检测值实时传输给控制器；控制器实时接收流量计的检测值，并将接收到的检测值与上述预设的流量阈值进行比较，若接收到的检测值小于或等于预设的流量阈值，则土壤换热器所在循环回路漏水，控制器发出报警。
此外，作为对本方案的进一步限定，控制阀Ⅱ采用电控阀，蓄水箱内设有液位计，所述的液位计连接所述的控制器。
此外，蓄水箱的下端设有排水口，排水口上设有手动控制阀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明所述的热交换器，包括壳体以及配合使用的热交换管Ⅰ和热交换管Ⅱ，且热交换管Ⅰ包括设置在壳体内的螺旋部、热交换管Ⅱ的换热部穿过上述螺旋部的内腔，且螺旋部朝向所述换热部的一侧均匀设有一组喷孔，使用时，通入热交换管Ⅰ内的液体通过所述的喷孔喷在热交换管Ⅱ的换热部上，即采用喷射的方式实现热交换管Ⅱ换热部内的介质与热交换管Ⅰ内介质的热交换，进而达到对热交换管Ⅱ中介质的温度进行调节的目的，这种热交换方式不但能够调节热交换管Ⅱ中介质的温度，且能够确保喷向热交换管Ⅱ的介质的温度的高温性或低温性要求，这能够在很大程度上提高热交换管Ⅱ的升温或降温效率；
(2)本发明所述的土壤换热器包括内外两个桶体，并将内桶体设置在外桶体内，并在内桶体下端的外围侧壁上设有一组通孔，从而实现内桶体与外桶体的连通，既可完成热交换的，又可节约了土壤换热器的占地面积，使用方便；此外，本发明还在外桶体的外侧壁上设有外螺纹，外螺纹的使用，一方面增加了土壤换热器的管壁与土壤的接触面积，从而便于提高热交换的效率；另一方面，在土壤源地源热泵系统废弃时，可通过上述的外螺纹将土壤换热器旋转取出，较为实用；
(3)本发明所述的地源热泵空调系统分别采用上述的热交换器和土壤换热器实现热交换，不仅可提高地源热泵空调系统的换热效率，且在土壤源地源热泵系统废弃时，可通过上述的外螺纹将土壤换热器旋转取出，较为实用；
(4)本发明所述地源热泵空调系统的回水管Ⅰ上设有注水口Ⅰ，注水口Ⅰ上带有控制阀Ⅰ，所述的控制阀Ⅰ采用电控阀，回水管Ⅰ上设有用于测量管内液体流量的流量计，所述的流量计与控制阀Ⅰ均连接在同一控制器上，具体地，在控制器内预先内置一流量阈值；回水管Ⅰ上的流量计实时检测回水管Ⅰ内水的流量，并将检测值实时传输给控制器；控制器实时接收流量计的检测值，并将接收到的检测值与上述预设的流量阈值进行比较，若接收到的检测值小于或等于预设的流量阈值，则土壤换热器所在循环回路漏水，控制器发出报警。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明所述热交换器的结构示意图；
图2为本发明所述土壤换热器的结构示意图；
图3为本发明所述地源热泵空调系统的安装结构示意图。
其中：1、壳体，1.1、回流口，2、热交换管Ⅰ，2.1、进水部，2.2、出水部，2.3、螺旋部，3、热交换管Ⅱ，3.1、进水口，3.2、出水口，3.3、换热部，4、回流管， 5、出水管Ⅰ，6、土壤换热器，7、回水管Ⅰ，8、回水管Ⅱ，9、蓄水箱，10、出水管Ⅱ，11、循环泵Ⅰ，12、循环泵Ⅱ，13、注水口Ⅱ，14、控制阀Ⅱ，15、注水口Ⅰ，16、控制阀Ⅰ，17、流量计，18、排水口，19、手动控制阀，20、液位计，21、控制器，22、外桶体，23、内桶体，24、空腔，25、通孔，26、桶盖，27、回水通道，28、出水通道。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明的一种热交换器，包括壳体1，以及配合使用的热交换管Ⅰ2和热交换管Ⅱ3；热交换管Ⅰ2包括分别设置在壳体1外的进水部2.1和出水部2.2、以及连通上述进水部2.1与出水部2.2的螺旋部2.3，所述的螺旋部2.3设置在壳体1内；热交换管Ⅱ3包括分别设置在壳体1外的进水口3.1和出水口3.2以及连通上述进水口3.1与出水口3.2的换热部3.3，所述的换热部3.3穿过上述螺旋部2.3的内腔，所述螺旋部2.3朝向所述换热部3.3的一侧均匀设有一组喷孔；壳体1的下端设有回流口1.1，所述的回流口1.1通过回流管4与所述的出水部2.2相连通。
使用时，通入热交换管Ⅰ2内的液体通过所述的喷孔喷在热交换管Ⅱ3的换热部3.3上，即采用喷射的方式实现热交换管Ⅱ3的换热部3.3内的介质与热交换管Ⅰ2内介质的热交换，进而达到对热交换管Ⅱ3中介质的温度进行调节的目的，这种热交换方式不但能够调节热交换管Ⅱ3中介质的温度，且能够确保喷向热交换管Ⅱ3的介质的温度的高温性或低温性要求，这能够在很大程度上提高热交换管Ⅱ3的升温或降温效率。
如图2所示，本发明还提供了一种土壤换热器6，包括呈圆桶状的外桶体22，外桶体22的外侧壁上设有外螺纹，外桶体22内设有内桶体23，内桶体23与外桶体22之间形成一空腔24，内桶体23与外桶体22的桶口位于同一平面上，内桶体23下端的外围侧壁上设有一组通孔25，内桶体23与外桶体22通过所述的通孔25相连通；还包括一与所述的内桶体23和外桶体22配合使用的桶盖26，桶盖26上设有用于与所述内桶体23相连通的回水通道27和用于与所述的空腔24相连通的出水通道28。既可完成热交换，又可节约了土壤换热器的占地面积，使用方便。此外，本发明还在外桶体22的外侧壁上设有外螺纹，而外螺纹的使用，一方面增加了土壤换热器的管壁与土壤的接触面积，从而便于提高热交换的效率；另一方面，在土壤源地源热泵系统废弃时，可通过上述的外螺纹将土壤换热器旋转取出，实用且环保。
本发明还提供了一种使用上述热交换器和土壤换热器的地源热泵空调系统，其中，土壤换热器埋设于地表以下，热交换器设置在地表以上。热交换器的进水部2.1通过出水管Ⅰ5与土壤换热器6的出水通道28相连通，热交换器的出水部2.2通过回水管Ⅰ7与土壤换热器6的回水通道27相连通，热交换器的出水口3.2通过一回水管Ⅱ8与一蓄水箱9相连通，热交换器的进水口3.1通过一出水管Ⅱ10与所述蓄水箱9相连通；出水管Ⅰ5上设有循环泵Ⅰ11，出水管Ⅱ10上设有循环泵Ⅱ12。
其中，在本实施方式中，所述的蓄水箱9的上端设有用于向蓄水箱9中补水的注水口Ⅱ13，注水口Ⅱ13上设有控制阀Ⅱ14。
其中，在本实施方式中，所述的回水管Ⅰ7上设有注水口Ⅰ15，注水口Ⅰ15上带有控制阀Ⅰ16。
其中，在本实施方式中，控制阀Ⅰ16采用电控阀，回水管Ⅰ7上设有用于测量管内液体流量的流量计17，所述的流量计17与控制阀Ⅰ16均连接在同一控制器21上。
其中，在本实施方式中，控制阀Ⅱ14采用电控阀，蓄水箱9内设有液位计20，所述的液位计20连接所述的控制器21。
其中，在本实施方式中，蓄水箱9的下端设有排水口18，排水口18上设有手动控制阀19。
使用时，通过上述热交换器热交换管Ⅰ2的螺旋部2.3的喷孔将热交换管Ⅰ2中的介质直接喷到上述热交换器热交换管Ⅱ3的换热部3.3上，以实现热交换，这可在很大程度上提高热交换的效率，进而可在很大程度上提高地源热泵空调系统的制热或制冷效率，较为实用。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种地源热泵空调系统，其特征在于：包括埋设于地表以下的土壤换热器，以及设置在地表以上的热交换器；
所述的热交换器包括壳体，以及配合使用的热交换管Ⅰ和热交换管Ⅱ；热交换管Ⅰ包括分别设置在壳体外的进水部和出水部、以及连通上述进水部与出水部的螺旋部，所述的螺旋部设置在壳体内；热交换管Ⅱ包括分别设置在壳体外的进水口和出水口以及连通上述进水口与出水口的换热部，所述的换热部穿过上述螺旋部的内腔，所述螺旋部朝向所述换热部的一侧均匀设有一组喷孔；壳体的下端设有回流口，所述的回流口通过回流管与所述的出水部相连通；
所述的土壤换热器包括呈圆桶状的外桶体，外桶体的外侧壁上设有外螺纹，外桶体内设有内桶体，内桶体与外桶体之间形成一空腔，内桶体与外桶体的桶口位于同一平面上，内桶体下端的外围侧壁上设有一组通孔，内桶体与外桶体通过所述的通孔相连通；还包括一与所述的内桶体和外桶体配合使用的桶盖，桶盖上设有用于与所述内桶体相连通的回水通道和用于与所述的空腔相连通的出水通道；
热交换器的进水部通过出水管Ⅰ与土壤换热器的出水通道相连通，热交换器的出水部通过回水管Ⅰ与土壤换热器的回水通道相连通，热交换器的出水口通过一回水管Ⅱ与一蓄水箱相连通，热交换器的进水口通过一出水管Ⅱ与所述蓄水箱相连通；出水管Ⅰ上设有循环泵Ⅰ，出水管Ⅱ上设有循环泵Ⅱ。
2.根据权利要求1所述的地源热泵空调系统，其特征在于：蓄水箱的上端设有用于向蓄水箱中补水的注水口Ⅱ，注水口Ⅱ上设有控制阀Ⅱ。
3.根据权利要求2所述的地源热泵空调系统，其特征在于：所述的回水管Ⅰ上设有注水口Ⅰ，注水口Ⅰ上带有控制阀Ⅰ。
4.根据权利要求3所述的地源热泵空调系统，其特征在于：控制阀Ⅰ采用电控阀，回水管Ⅰ上设有用于测量管内液体流量的流量计，所述的流量计与控制阀Ⅰ均连接在同一控制器上。
5.根据权利要求4所述的地源热泵空调系统，其特征在于：控制阀Ⅱ采用电控阀，蓄水箱内设有液位计，所述的液位计连接所述的控制器。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的地源热泵空调系统，其特征在于：蓄水箱的下端设有排水口，排水口上设有手动控制阀。
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