CN107120857A

CN107120857A - 一种磁悬浮地热热泵换热系统

Info

Publication number: CN107120857A
Application number: CN201710436179.9A
Authority: CN
Inventors: 李建峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2017-09-01

Abstract

本发明提供的一种磁悬浮地热热泵换热系统，该系统具有设置于地下的换热通道，包括设置在换热通道上部的冷凝器、磁悬浮压缩机、换热泵以及进液管、出气管；以及：设置在换热通道内的蒸发器；所述冷凝器的一端通过进液管延伸至蒸发器内；所述蒸发器的上端通过出气管依次连通磁悬浮压缩机、冷凝器的另一端；当需要换热时，低温工质通过进液管注入地下热管蒸发器，低温工质利用地下热管蒸发器外壁与地下岩层进行热交换，经过地下热管蒸发器吸热汽化后通过压磁悬浮压缩机传输至冷凝器供热取暖，通过采用磁悬浮式压缩机，避免了压缩机运行的机械摩擦，提高了单位时间的换热效率，降低维修因素，从而降低维修次数。

Description

一种磁悬浮地热热泵换热系统

技术领域

本发明涉及地热换热技术领域，尤其是涉及一种磁悬浮地热热泵换热系统。

技术背景

地热资源具有清洁、高效、稳定、安全、取之不尽用之不竭等独特优势，在所有可再生能源中，地热能的可利用效率最高，能够在治理雾霾、节能减排、调整能源结构等方面发挥独特作用。对于治理雾霾而言，社会各界已形成共识，就是要调整能源结构，大力发展可再生和清洁能源，这对于地热的开发利用也会形成一个强大的助推力。但是现有的地热换能设备运行效率不高，维修频繁。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁悬浮地热热泵换热系统，解决现有地热换热系统由于自身结构导致维修率高，具有主要运行设备不产生机械摩擦降低运行成本，减少维修的技术效果。

本发明的目的是通过下述技术方案实现，提供一种磁悬浮地热热泵换热系统，该系统具有设置于地下的换热通道，包括设置在换热通道上部的冷凝器、磁悬浮压缩机、换热泵以及进液管、出气管；以及：设置在换热通道内的蒸发器；

所述冷凝器的一端通过进液管延伸至蒸发器内；

所述蒸发器的上端通过出气管依次连通磁悬浮压缩机、冷凝器的另一端。

进一步地，磁悬浮压缩机包括机架、第一径向磁浮浮轴承、转子、电机定子、推力磁浮浮轴承、第二径向磁浮浮轴承、第一位置传感器、第二位置传感、第三位置传感器、叶轮；

所述电机定子设置于机架内；所述转子设置于电机定子内；所述转子的一端设置第一径向磁浮浮轴承、第一位置传感器；所述转子的另一端设置推力磁浮浮轴承、第二径向磁浮浮轴承、第三位置传感器、第三位置传感器；所述第二位置传感器、第三位置传感器位于第二径向磁浮浮轴承两侧；还包括与电机定子、第一位置传感器、第二位置传感、第三位置传感器连接并用于控制磁悬浮压缩机PLC控制器。

进一步地，所述进液管上设置有工质泵。

进一步地，所述换热通道上部、出气管外壁覆辙有保温隔热层。

进一步地，所述换热通道内设置与进液管连通的蒸发器。

进一步地，所述冷凝器上端设置回水管和出水管。所述蒸发器为管状上端开设有进液管管口。

本发明的技术效果和优点如下：

本申请实施例提供的一种磁悬浮地热热泵换热系统，该系统具有设置于地下的换热通道，包括设置在换热通道上部的冷凝器、磁悬浮压缩机、换热泵以及进液管、出气管；以及：设置在换热通道内的蒸发器；所述冷凝器的一端通过进液管延伸至蒸发器内；所述蒸发器的上端通过出气管依次连通磁悬浮压缩机、冷凝器的另一端；当需要换热时，低温工质通过进液管注入地下热管蒸发器，低温工质利用地下热管蒸发器外壁与地下换热通道内岩层进行热交换，经过地下换热通道蒸发器吸热汽化后通过压磁悬浮压缩机传输至冷凝器供热取暖，通过采用磁悬浮式压缩机，避免了压缩机运行的机械摩擦，提高了单位时间的换热效率，降低维修因素，从而降低维修次数。

本发明能够保证地下换热系统群有足够的换热能力来满足工程热负荷的需要。同时采用磁悬浮压缩机，输送工质蒸汽，静音无震动，磁悬浮轴承使得运动部件完全悬浮，压缩机内部完全无摩擦运行，结构震动接近0，运行噪音低，无须昂贵的减震配件。节能高效：完全不使用润滑油等先进技术。运行维护费用低：系统在运行过种中无任何摩擦，不需要更换磁润滑油以及轴承，节约运行维护费用。无需定期进行油检，维护保养简单、方便。日常维护费用低：系统运动部件少，没有复杂的油路系统、油冷却系统油过滤器等。本系统是一种全新的利用地热技术方法。

本发明可以根据需要的热负荷量来确定地下热管蒸发器的数量和深度。

地下热管蒸发器采用全封闭循环系统，向地下深处0-5000m安装地下热管蒸发器，通过地下热管蒸发器管外壁与周围岩层换热。

本系统采用磁悬浮压缩机，输送工质蒸汽。

静音无震动：磁悬浮轴承使得运动部件完全悬浮，压缩机内部完全无摩擦运行，结构震动接近0，运行噪音低，无须昂贵的减震配件。与传统压缩机靠润滑油循环系统来保证承轴的正常运行相比，磁悬浮压缩机可实现运动部件悬浮在轴承上做无摩擦运动，从而实现静音运转，摆脱噪音困扰；节能高效：系统采用磁悬浮压缩机技术、变频智能控制技术、完全不使用润滑油等先进技术，产品能效比有了很大的提高。

运行维护费用低：系统在运行过种中无任何摩擦，不需要更换磁润滑油以及轴承，节约运行维护费用。无需定期进行油检，维护保养简单、方便。进一步地，日常维护费用低：系统运动部件少，没有复杂的油路系统、油冷却系统油过滤器等，无需每年清洗全部部件，只需要对蒸发、冷凝器水垢处理清洗，且可节省维护时间。

附图说明

图1为本申请实施例的结构示意图。

图2为本申请实施例的蒸发器的结构示意图。

图3为本申请实施例的磁悬浮压缩机结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要特别说明书的是本发明若涉及到模块处理及与模块处理连接或作用的部件均采用现有包括但不限于能够实现本发明功能的模块或和器件的组合；所涉及的只是利用该模块的整体部件的功能结果而不直接或间接涉及实现该功能结果的过程或步骤方法。

实施例

本申请实施例一种磁悬浮地热热泵换热系统，参照图1、2所示，该系统具有设置于地下的换热通道4，包括设置在换热通道4上部的冷凝器2、磁悬浮压缩机5、换热泵9以及进液管1、出气管3；以及：设置在换热通道4内的蒸发器6；所述冷凝器2的一端通过进液管1延伸至蒸发器6内；所述蒸发器6的上端通过出气管3依次连通磁悬浮压缩机5、冷凝器2的另一端；所述低温工质7为水。

本申请实施例中，当需要换热时，低温工质通过进液管注入地下热管蒸发器，低温工质利用地下热管蒸发器外壁与地下换热通道内岩层进行热交换，经过地下换热通道蒸发器吸热汽化后通过压磁悬浮压缩机传输至冷凝器供热取暖，通过采用磁悬浮式压缩机，避免了压缩机运行的机械摩擦，提高了单位时间的换热效率，降低维修因素，从而降低维修次数。

本申请实施例中，参考图3说明；所述磁悬浮压缩机包括机架、第一径向磁浮浮轴承1 、转子2 、电机定子3 、推力磁浮浮轴承4、第二径向磁浮浮轴承5、第一位置传感器7、第二位置传感6、第三位置传感器9、叶8；

所述电机定子3设置于机架10内；所述转子2设置于电机定子3内；所述转子2的一端设置第一径向磁浮浮轴承1、第一位置传感器7；所述转子2的另一端设置推力磁浮浮轴承4、第二径向磁浮浮轴承5、第二位置传感器6、第三位置传感器9；所述第二位置传感器6、第三位置传感器9位于第二径向磁浮浮轴承5两侧；还包括与电机定子3、第一位置传感器7、第二位置传感6、第三位置传感器9连接并用于控制磁悬浮压缩机PLC控制器。

该磁悬浮压缩机主要组成部分由铝合金精密铸造的压缩机机体、两级压缩的离心叶轮、永磁体材料制成的一体化电动机转子和驱动轴、永磁同步电动机、电磁轴承、可调节的进口导流叶片、AC／DC电源转换系统、电磁轴承控制系统和软启动控制系统等。

磁悬浮压缩机具体结构示意如图3，磁悬浮压缩机工作原理：随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，近年来磁悬浮技术得到了长足的发展。磁悬浮是利用磁性“同性相斥，异性相吸”的原理，在轴承的转子和定子间加上相应的电磁场，通过控制电磁场，使之处于相对“悬浮”状态。磁悬浮系统，它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。磁悬浮轴承是一种利用磁场，使转子悬浮起来，从而在旋转时不会产生机械接触，不会产生机械磨擦，不再需要机械轴承以及机械轴承所必需的润滑系统。在压缩机中使用磁悬浮轴承，所有因为润滑油而带来的烦恼就不再存在了。磁悬浮压缩机正是应用了磁悬浮轴承技术。

磁悬浮压缩机特性：采用磁性轴承，运转时受磁力的作用，轴与轴承无接触转动，机械传递效率为100%，采用双级铸铝叶轮直接嵌于轴上，减小了由于齿轮传动产生的能量损失，压缩机的马达为永磁同步马达，由PWM（脉冲宽度调制）电压供电，可以实现变速运行；压缩机入口装有导流叶片，用来调节压缩机的负载。

本发明运行时，磁悬浮的作用是利用磁场力使物体沿着或绕着某一基准框架的一轴或几轴保持固定位置。由于悬浮体和支撑之间没有任何接触，克服了由摩擦带来的能量消耗和速度限制，具有寿命长、能耗低、无污染、无噪声、不受任何速度限制、安全可靠等优点。

进一步地，如图1、2所示，所述进液管1上设置有工质泵9。

进一步地，所述换热通道上部、出气管3外壁覆辙有保温隔热层8。

进一步地，所述换热通道内设置与进液管1连通的蒸发器6。

进一步地，所述冷凝器2上端设置回水管10和出水管11；如图2所示所述蒸发器为管状上端开设有进液管管口12。

本发明的工作原理如下：

打开工质泵9，低温工质（水或其他易蒸发液体）7通过进液管1注入地下热管蒸发器6，低温工质7利用地下热管蒸发器6外壁与地下换热通道4下端进行热交换，经过地下热管蒸发器6吸热汽化后通过压磁悬浮压缩机5传输至冷凝器2，冷凝器2经出水管11向需热设备供热，回水管10经冷凝器2、经工质泵9由进液管1注入地下热管蒸发器6内，循环使用。

本系统通过低温工质在地下深处换热器内直接蒸发吸收地热，通过磁悬浮压缩机工作将蒸汽输送压缩至地面冷凝器放热，实现将地热由地下输送地面建筑的目的。

磁悬浮磁悬浮地热热泵换热系统是指通过钻机向地下一定深度中深地层钻孔，在钻孔中安装密闭的地下热管蒸发器，在内充满低温介质，地下热管蒸发器吸收热量将低温介质汽化通过磁悬浮压缩机工作，将汽化介质压缩输送至地面冷凝器冷凝放热向建筑物供热的新技术。

实际使用中，一种磁悬浮地热热泵换热系统，包括进液管1、冷凝器2、出汽管3、地下深0-5000m换热通道4、磁悬浮压缩机5、地下热管蒸发器6、低温工质7、保温隔热层8、工质泵9、用户回水10和用户供水11，地下0-5000m换热通道4内设有一组或多组密闭的地下热管蒸发器6，地下热管蒸发器6内一次充注好所需低温工质7，地下热管蒸发器6上半部分和出汽管3左端部分设有保温隔热层8，地下热管蒸发器6内设有进液管1和上端设有出汽管3，进液管1设有工质泵9，出汽管3上设有磁悬浮压缩机5，冷凝器上设有用户回水10和用户供水11，地下热管蒸发器6通过出汽管3连接至磁悬浮压缩机5，磁悬浮压缩机5连通冷凝器2，冷凝器2连通用户供水11和用户回水10，用户回水10经过冷凝器2通过进液管1和工质泵9连通至地下热管蒸发器6，多组地下热管蒸发器6通过进液管1和出汽管3并联。地下热管蒸发器6的数量根据工程热负荷量确定。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种磁悬浮地热热泵换热系统，该系统具有设置于地下的换热通道，其特征在于，包括设置在换热通道上部的冷凝器、磁悬浮压缩机、换热泵以及进液管、出气管；以及：设置在换热通道内的蒸发器；

所述冷凝器的一端通过进液管延伸至蒸发器内；

2.如权利要求1所述的一种磁悬浮地热热泵换热系统，其特征在于，磁悬浮压缩机包括机架、第一径向磁浮浮轴承、转子、电机定子、推力磁浮浮轴承、第二径向磁浮浮轴承、第一位置传感器、第二位置传感、第三位置传感器、叶轮；

3.如权利要求1所述的一种磁悬浮地热热泵换热系统，其特征在于，所述进液管上设置有工质泵。

4.如权利要求1所述的一种磁悬浮地热热泵换热系统，其特征在于，所述换热通道上部、出气管外壁覆辙有保温隔热层。

5.如权利要求1所述的一种磁悬浮地热热泵换热系统，其特征在于，所述换热通道内设置与进液管连通的蒸发器。

6.如权利要求1所述的一种磁悬浮地热热泵换热系统，其特征在于，所述冷凝器上端设置回水管和出水管。

7.如权利要求1所述的一种磁悬浮地热热泵换热系统，其特征在于，所述蒸发器为管状上端开设有进液管管口。