CN109000487A - 一种毛细管网箱式换热器及热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毛细管网箱式换热器及热泵系统，包括放置于水体中的箱体框架，所述箱体框架内竖直等距离放置若干片毛细管网，每片所述毛细管网均由若干毛细塑料管连接而成，所述毛细管网在箱体框架呈垂直U‑蛇形布置，所述换热器两端通过进回水管路与热泵机组相连。本发明将热泵机组中的载冷或载热介质输送至塑料网箱式换热器，通过塑料管网与水体换热，从而带走冷热量实现能量的转移。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种毛细管网箱式换热器及热泵系统。
背景技术
水源热泵利用水作为冷源和热源的热泵系统，通过输入少量的高品位能源(如电能等)，实现低温位热能向高温位热能的转移，即在冬季把水体中的热量“取”出来，用于供给室内采暖；夏季，将“取”出来的室内热量，释放到水体中去。但是常规水源热泵前端换热存在一定缺陷：(1)水源(江河、湖水、海水、污水等)的情况复杂，水体直接作为换热介质，可能对换热设备的腐蚀较大，需要对水源侧管路、水泵、换热设备等采取复杂的防腐措施；(2)另外水体生物附着在管道或设备、水体中的悬沙，易造成系统堵塞，需要定期清洗检修，维护费用较高；(3)取水点对水深有较高要求，往往需要设置在较深的水体中，因此取水系统的造价较高。
毛细管网前端换热，由于与常规水源热泵前端换热相比，具有换热面积大，换热效率高，而被运用于热泵系统中。但目前毛细管网前端换热多采用片状折叠式布置，且多运用于土壤及地铁围岩换热中，而并不适用于水体换热，因此，针对水体换热的毛细管网换热器还有待开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种毛细管网箱式换热器及热泵系统，以解决水源情况复杂所导致的管路腐蚀、堵塞、取水深度限制以及水处理费用高等问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种毛细管网箱式换热器，包括放置于水体中的箱体框架，所述箱体框架内竖直等距离放置若干片毛细管网，每片所述毛细管网均由若干毛细塑料管连接而成，所述毛细管网在箱体框架呈垂直U-蛇形布置，所述换热器两端通过进出水管路与热泵机组相连。
进一步的，所述毛细管网通过管卡固定在箱体框架上，每片所述毛细管网之间通过连接管熔接相互串联。
进一步的，所述毛细管网的每根毛细塑料管的间距为10-40mm。
进一步的，所述毛细管网的网间距为40mm。
进一步的，所述毛细塑料管采用PPR材质制造。
进一步的，所述毛细塑料管的管径为4.3mm，管壁为0.85mm。
进一步的，所述毛细塑料管内的流速为层流流动。
一种热泵系统，包括多个如上所述的一种毛细管网箱式换热器组成的换热器阵列，所述换热器阵列分别布置于水体的不同深度，并通过二位三通电磁阀分别与热泵系统形成热泵供能回路，或与用户末端形成直接供能回路。
进一步的，所述二位三通电磁阀与温控器相连，所述温控器通过测量换热器阵列的出口水温对二位三通电磁阀的连接通路进行控制。
进一步的，当某换热器阵列的出口水体温度能够满足用户侧使用要求时，则该换热器阵列直接通过二位三通电磁阀与用户末端进行换热；当某换热器阵列的出口水体温度不能够满足用户侧使用要求时，则该换热器阵列通过二位三通电磁阀与热泵机组换热后，再与用户末端进行换热。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种闭式的毛细管网箱式换热器，该换热器所用塑料管为小管径，铺设密集，增大了塑料管网换热面积，提升了换热效率。
本发明可以解决水源情况复杂所导致的管路腐蚀、堵塞、取水深度限制以及水处理费用高等问题。
本发明因闭式而适用于江河湖海等各种水体外部环境，不再局限于较深海域等，前端换热器以毛细管网沉箱的形式与外部环境进行热量交换。
本发明采用PPR毛细管网作为换热器放于水体中，将热泵机组中的载冷或载热介质输送至塑料网箱式换热器，通过管网与水体换热，无需抽取环境水体上岸，从而带走冷热量实现能量的转移。
本发明将毛细管网箱式换热器组成阵列，根据水体深度分布于水体的不同位置，并根据用户侧负荷进行换热控制，当某换热器阵列的换热量及水体温度能够满足用户侧使用要求时，则该换热器阵列直接通过二位三通电磁阀与用户末端进行换热，充分利用了水源的能量，减少了热泵能耗。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的换热器结构示意图；
图2为本发明的毛细管网结构示意图；
图3为本发明的换热器埋设示意图；
图4为本发明的换热器工作环境示意图。
其中，1、进水管路，2、出水管路，3、毛细管网，4、箱体框架，5、水体环境，6、固定装置，7、管卡。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在水源换热器防腐措施复杂、维修费用高、取水造价费用高的问题，为了解决如上技术问题，本申请提供了一种毛细管网箱式换热器及热泵系统，以解决水源情况复杂所导致的管路腐蚀、堵塞、取水深度限制以及水处理费用高等问题。
如图1-2所示，一种毛细管网箱式换热器，包括放置于水体中的箱体框架4，所述箱体框架4内竖直等距离放置若干片毛细管网3，每片所述毛细管网3均由若干毛细塑料管连接而成，所述毛细管网3在箱体框架4呈垂直U-蛇形布置，所述换热器两端通过进出水管路1、2与热泵机组相连。
所述毛细管网3通过管卡7固定在箱体框架4上，每片所述毛细管网3之间通过连接管熔接相互串联。
所述毛细管网3的每根毛细塑料管的间距为10-40mm。
所述毛细管网3的网间距为40mm。
所述毛细塑料管采用PPR材质制造。
所述毛细塑料管的管径为4.3mm，管壁为0.85mm。
所述毛细塑料管内的流速为层流流动。
图3为换热器的一种埋设环境示意图。如图3所示，换热器埋设于水体环境5中，并通过固定装置6进行固定，由于换热器为闭式换热器，因而适用于江河湖海等各种水体外部环境，不再局限于较深海域。可以看出换热器以毛细管网沉箱的形式与外部环境进行热量交换。
如图4所示，一种热泵系统，包括多个如上所述的一种毛细管网箱式换热器组成的换热器阵列，所述换热器阵列分别布置于水体的不同深度，并通过二位三通电磁阀分别与热泵系统形成热泵供能回路，或与用户末端形成直接供能回路。
所述二位三通电磁阀与温控器相连，所述温控器通过测量换热器阵列的出口水温对二位三通电磁阀的连接通路进行控制。
将毛细管网换热器阵列分别埋设于不同深度的水体环境中，由于不同深度的水体温度不同，因此该系统可利用不同深度水体的温差能，供给用户侧空调末端进行换热。毛细管网换热器阵列分别放置于水体环境中的不同深度位置，用于根据用户侧负荷具体情况利用各换热器阵列的换热量。
当某一或某些深度下换热器阵列的出口水体温度能够满足用户侧使用要求时，则该换热器阵列中的流体不再流入热泵机组，通过二位三通电磁阀直接与用户末端进行换热；当某换热器阵列的出口水体温度不能够满足用户侧使用要求时，则该换热器阵列通过二位三通电磁阀与热泵机组换热后，再与用户末端进行换热。夏季工况下该系统作为制冷机，向建筑物释放冷量；冬季工况下，该系统提取热量供给建筑物使用。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种毛细管网箱式换热器，包括放置于水体中的箱体框架，所述箱体框架内竖直等距离放置若干片毛细管网，每片所述毛细管网均由若干毛细塑料管连接而成，所述毛细管网在箱体框架呈垂直U-蛇形布置，所述换热器两端通过进出水管路与热泵机组相连。
2.如权利要求1所述的一种毛细管网箱式换热器，其特征在于，所述毛细管网通过管卡固定在箱体框架上，每片所述毛细管网之间通过连接管熔接相互串联。
3.如权利要求1所述的一种毛细管网箱式换热器，其特征在于，所述毛细管网的每根毛细塑料管的间距为10-40mm。
4.如权利要求1所述的一种毛细管网箱式换热器，其特征在于，所述毛细管网的网间距为40mm。
5.如权利要求1所述的一种毛细管网箱式换热器，其特征在于，所述毛细塑料管采用PPR材质制造。
6.如权利要求1所述的一种毛细管网箱式换热器，其特征在于，所述毛细塑料管的管径为4.3mm，管壁为0.85mm。
7.如权利要求1所述的一种毛细管网箱式换热器，其特征在于，所述毛细塑料管内的流速为层流流动。
8.一种热泵系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一所述的一种毛细管网箱式换热器组成的换热器阵列，所述换热器阵列分别布置于水体的不同深度，并通过二位三通电磁阀分别与热泵系统形成热泵供能回路，或与用户末端形成直接供能回路。
9.如权利要求8所述的一种热泵系统，其特征在于，所述二位三通电磁阀与温控器相连，所述温控器通过测量换热器阵列的出口水温对二位三通电磁阀的连接通路进行控制。
10.如权利要求8所述的一种热泵系统，其特征在于，当某换热器阵列的出口水体温度能够满足用户侧使用要求时，则该换热器阵列直接通过二位三通电磁阀与用户末端进行换热；当某换热器阵列的出口水体温度不能够满足用户侧使用要求时，则该换热器阵列通过二位三通电磁阀与热泵机组换热后，再与用户末端进行换热。
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