CN105276862A - 网箱式地表水源换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网箱式地表水源换热器，包括有放置于地表水内的箱式框架，箱式框架上、下端分别固定有铁球，箱式框架内固定有多层蛇形的换热管道，换热管道两端通过进回水管道连接到换热室内的换热器的进、出水端口，进回水管道上安装有给水泵，换热室两侧设有进风口、出风口，进风口连接有进风室，进风室内设有鼓风机。本发明将不同温度的地表水通过换热器直接与空气换热，利用自然环境中冷量和热量用于建筑夏季供冷和冬季供暖，达到不需要空调机组，最终达到绿色技能的目的。

Description

网箱式地表水源换热器

技术领域

本发明涉及空气换热领域，具体属于网箱式地表水源换热器。

背景技术

水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源(如地下水、河流和湖泊)，或者是利用人工再生水源(工业废水、地热尾水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵技术的原理利用热泵机组实现低温热能向高温热能转移，将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源，即在冬季，把水体和地层中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到水体和地层中去。但是水源热泵存在一定的缺陷：(1)机组自身的安全隐患：此机组必须配置专用电源，其电压的波动范围要求严格控制(-10％～+10％)。(2)使用不方便更不可靠：只要是停机后重新启动，通电预热的时间很漫长，必须在12个小时后。(3)水源的不稳定性需提前测量水源的充足度及检测水质的可靠、可信度。(4)冬季采暖效果不理想：需配置辅助加热设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种网箱式地表水源换热器，利用地表水(河流，湖泊等)的不同深度水温的差异性，根据建筑负荷需求，将不同温度的地表水通过换热器直接与空气换热，利用自然环境中冷量和热量用于建筑夏季供冷和冬季供暖，达到不需要空调机组，最终达到绿色技能的目的。

本发明的技术方案如下：

一种网箱式地表水源换热器，包括有放置于地表水内的箱式框架，箱式框架上、下端分别固定有铁球，箱式框架内固定有多层蛇形的换热管道，换热管道两端通过进回水管道连接到换热室内的换热器的进、出水端口，进回水管道上安装有给水泵，换热室两侧设有进风口、出风口，进风口连接有进风室，进风室内设有鼓风机。

所述的进回水管道中安装有切换装置、温控器。

本发明的工作原理：(1)利用地表水(河流，湖泊等)不同深度处的水温差异，制作一个网箱式换热器，然后根据建筑负荷的特点，利用电动切换装置分时分层开启网箱式换热器。(2)在地表水测，用铁球将网箱式换热器下沉至水下一定深度，如图分为四层(注：层数不限，图中层数仅为示意图)，每层都是独立供回水管，根据建筑负荷需求，通过切换装置，每层既可以独立开启，也可以同时开启。(3)给水泵2将所需要的不同的深度(H1、H2、H3、H4)的不同温度的水送至空调末端5，而末端直接通过换热管道将水与空气进行对流换热，然后回水泵3将回水送回原处，再利用该深度处周围环境的地表水通过换热器将回水温度降低(夏季)或者升高(冬季)到供水温度。

本发明优点及效果：(1)不需要空调机组，使用起来较为安全可靠。(2)可以根据建筑负荷特点，分时分层开启不同层数的换热器，可以逐时调控。(3)即使在冬季时地表水的表面结冰，仍然可以利用地表水深处的水进行换热。(4)整个系统仅利用水泵抽取，用电量少，达到节能环保的目的。

附图说明

图1为本发明的箱式框架示意图。

图2为本发明的换热管道示意图。

图3为本发明的线路连接示意图。

图4为本发明管道在外径d₁＝250mm时不同流速下的管道的对流传热系数图。

图5为本发明管段外径直径d₁＝250mm，内径d₂＝220mm时，不同流速下的水的质量流量图。

图6为本发明在管径一定下，1kg的水在不同流速下的能够向室内提供的热量或者冷量图。

具体实施方式

参见附图，一种网箱式地表水源换热器，包括有放置于地表水内的箱式框架1，箱式框架1上、下端分别固定有铁球2，箱式框架1内固定有多层蛇形的换热管道3，换热管道3两端通过进回水管道4连接到换热室内的换热器5的进、出水端口，进回水管道4上安装有给水泵9，换热室5两侧设有进风口、出风口，进风口连接有进风室6，进风室6内设有鼓风机7，进回水管道4中安装有切换装置8、温控器。

所有地表水测和空调末端一侧的换热器管道材料均采用镍铜合金或者其他耐腐蚀和换热效率高的管材。输送管道采用一般空调水管即可，但一律要做保温处理。

1、水量计算原理：Q＝cmΔt₁η＝hFΔt₂(1)；

2、案例计算

本案例仅计算在管径一定情况下，夏季工况下的某一层蛇形换热管道的传热情况，但是熟悉本专业人士都知道，其他计算按照上述原理进行即可，应在本专利的保护范围以内。

在夏季工况下：

不妨假定夏季水的进出口温度t₁＝28℃，出口温度t₂＝32℃,空气温度t₃＝20℃，管段长L＝500mm，送风温差Δt₂＝6℃，管段外径直径d₁＝250mm，内径d₂＝220mm，经过一定时间后，

管道的内外壁温等于进出口水温的平均值，此时不考虑导热情况。

由水的平均温度：查表：

知:

ρ＝995.7kg/m³,μ＝801.5×10^-6N·s/m²,a＝14.9×10^-8m²/s，c＝4.174kJ/(kg·K)

$\mathrm{Pr}=\frac{\mathrm{\υ}}{a}=5.42,\frac{l}{d}=2,\mathrm{Re}=\frac{dv\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\μ}}$

因此得到管道外径d₁＝250mm时，根据公式(2)得到在不同水流速v下的换热管道与空气的对流换热系数为h，如图4管道在外径d₁＝250mm时不同流速下的管道的对流传热系数。

根据公式(3)可以得到在管段外径直径d₁＝250mm，内径d₂＝220mm时，不同流速下的水的质量流量。

图5管段外径直径d₁＝250mm，内径d₂＝220mm时，不同流速下的水的质量流量。

根据公式(1)得到，在管径一定下，1kg的水在不同流速下的能够提供的热量或者冷量，如图6在管径一定下，1kg的水在不同流速下的能够向室内提供的热量或者冷量图。

Claims (2)

1.一种网箱式地表水源换热器，其特征在于，包括有放置于地表水内的箱式框架，箱式框架上、下端分别固定有铁球，箱式框架内固定有多层蛇形的换热管道，换热管道两端通过进回水管道连接到换热室内的换热器的进、出水端口，进回水管道上安装有给水泵，换热室两侧设有进风口、出风口，进风口连接有进风室，进风室内设有鼓风机。

2.根据权利要求1所述的网箱式地表水源换热器，其特征在于，所述的进回水管道中安装有切换装置、温控器。