CN109268984B - 基于地热源的智能家居温湿度控制系统 - Google Patents

基于地热源的智能家居温湿度控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于地热源的智能家居温湿度控制系统，包括：抽水井；地源热泵机组，其通过管路由抽水井抽取地下的恒温水；制冷机构，其包括风机盘管、导风罩和导流管；风机盘管的进水端与地源热泵机组的供水管连接，出水端与地源热泵机组的回水管连接；导风罩罩设风机盘管的出风口；导流管的通孔和导风罩的漏液孔连通；回灌井；回水管连接回灌井；储水罐；流量监控机构对抽取的水量和回灌的水量分别计量，并在回灌的水量少于抽取的水量时，将储水罐中的水补充至地下恒温含水层内。其提高了舒适度，节能环保，且保证地下水资源的平衡，有效避免地下水资源缺乏后造成的地质结构塌陷等风险。

Description

基于地热源的智能家居温湿度控制系统
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于地热源的智能家居温湿度控制系统。
背景技术
目前，“雾霾”已经成为我国重大的环境问题，尤其冬季“雾霾”特别严重，其中冬季的燃煤供热产生的颗粒物排放和汽车尾气的排放是雾霾产生的重要原因。对于汽车尾气的排放目前已经实行了常规的限号政策减少车辆的行驶数量，同时，也在大力的发展新能源汽车，并将逐渐取代传统的汽油汽车，但是对于冬季取暖的燃煤问题，虽然现在也在大力的倡导煤改气，但是居民相应需要承担的费用也变得多，同时，天然气虽然减少了污染，但是为不可再生资源，不利于资源的合理利用。而地热能作为一种清洁能源，却未被普遍的采用，将其合理的开发和利用，对于环境的保护，以及节能减排上具有深远的意义。
目前，对于开发地热能利用于冬季供热，常用的技术有两种：浅层地热源热泵技术；直接开采中深层地热水供热技术。但是这两种技术均存在一定的缺陷，有待解决：
浅层地源热泵技术：浅层地热井占地面积大，应用受到限制；冬夏冷热负荷不平衡，系统能效衰减严重。
直接开采中深层地热水供热技术：只有具有丰富地下热水资源的地区才能使用，应用受到限制；直接开采地下热水，回灌难度较大，造成地下水资源的浪费及污染，且长期抽取地下水，存在地质结构塌陷等风险，是一种不可持续发展的能源利用方式。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种基于地热源的智能家居温湿度控制系统，提高了舒适度，节能环保，且保证地下水资源的平衡，有效避免地下水资源缺乏后造成的地质结构塌陷等风险。
为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于地热源的智能家居温湿度控制系统，包括：
抽水井，其连通至地下恒温含水层；
地源热泵机组，其通过管路由所述抽水井抽取地下的恒温水；
制冷机构，其包括风机盘管、导风罩和导流管；所述风机盘管设置在墙体内部，且所述风机盘管的进水端与所述地源热泵机组的供水管相连接，所述风机盘管的出水端与所述地源热泵机组的回水管相连接；所述导风罩设置为环绕在需制冷区域的顶部边缘的环状；所述导风罩的横截面为U字形，所述导风罩的开口侧与墙面贴合，并使所述风机盘管的出风口被所述导风罩罩设；所述导风罩在朝向所述需制冷区域的中心的一面上均匀开设有若干通气孔；所述导风罩朝向地面的一面为底面，所述底面设置为向下凹陷的圆弧状，所述底面的中心开设有漏液孔；所述导流管设置在所述底面的下方，所述导流管的侧壁上开设有与所述漏液孔相配合的通孔，并使所述通孔和漏液孔相连通；
回灌井，其连通至地下恒温含水层；所述回水管连接至所述回灌井；
储水罐，其与自来水源，以及所述导流管的出水端和回灌井分别连通；
流量监控机构，其包括控制器、第一流量计、第二流量计、第三流量计和第一控制阀；所述第一流量计设置在所述地源热泵机组和抽水井连接的管路上，所述第二流量计设置在所述地源热泵机组和回灌井连接的管路上，以对由地下恒温含水层的抽取的水量和回灌至所述地下恒温含水层的水量进行分别计量；所述第一控制阀和第三流量计分别设置在所述储水罐和回灌井连接的管路上；所述控制器调取所述第一流量计和第二流量计的计量数据，并在回灌至地下恒温含水层的水量少于抽取的水量时，控制所述第三流量计和第一控制阀打开，以将储水罐中的水补充至所述地下恒温含水层内。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，所述通气孔包括第一通气孔和第二通气孔；所述第一通气孔的进气端位于所述导风罩的内表面，出气端位于所述导风罩的内部；所述第二通气孔设置为多个，多个所述第二通气孔的进气端均连接至所述第一通气孔的出气端，所述第二通气孔的出气端延伸至所述导风罩的外表面；且多个所述第二通气孔位于同一平面上，并向各个方向延伸，形成连接至所述导风罩的外表面的扇形分布。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，每个所述第一通气孔连接3-6个第二通气孔。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，所述第一通气孔相对地面呈5-10°倾斜，且所述第一通气孔的进气端为较低的一端；所述第二通气孔相对地面呈15-30°倾斜，且所述第二通气孔的出气端为较低的一端。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，还包括：
地热机构，其为盘旋设置在地面下方的热水管；所述热水管的进水端连接所述地源热泵机组的供水管，所述热水管的出水端连接所述地源热泵机组的回水管。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，所述导流管和储水罐的连接端设置有第二控制阀；所述导流管的进水端连接至所述自来水源；所述导流管的侧壁上与所述通孔相对的一端开设有出液口，所述出液口上设置有雾化喷嘴。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，还包括：
温湿度传感器，其设置在墙体上；
控制终端，其内设置有输入模块、记录模块和控制模块；所述输入模块将由外界接收的温湿度数据发送至记录模块存储；所述控制模块分别连接记录模块、地源热泵机组、雾化喷嘴和温湿度传感器，以根据所述记录模块存储的温湿度数据控制所述地源热泵机组和雾化喷嘴的运行。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，还包括：
辅助温控装置，其包括柔性的套体和输水管；所述套体的内表面上设置有将所述套体粘接在家具表面的粘贴部；所述输水管设置为直径为2-3mm的毛细管路，所述毛细管路呈S形的排布在所述套体内部，且所述毛细管路的进水端连接至所述地源热泵机组的供水管，所述毛细管路的出水端连接至所述地源热泵机组的回水管。
优选的是，所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统中，储水罐内设置有加热管和温度传感器；所述加热管设为螺旋状，并设置为两根；两根所述加热管分别竖直设置在所述- 储水罐内，且两根所述加热管的进水端分别位于所述储水罐的顶端和底端；所述加热管的进水端连接所述地源热泵机组的供水管，加热管的出水端连接所述地源热泵机组的回水管；所述温度传感器连接所述控制终端；所述储水罐为家居生活供给热水。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，利用地下恒温水资源通过地源热泵机组，实现了将空气中热量提取并释放到地下水中的目的，从而达到利用地下水资源循环为环境制冷的效果，避免了传统空调的使用，即避免了制冷剂排放造成的空气污染，且使用成本低，节能环保。
通过风机盘管出风口处导风罩的设置，使得风机盘管输出的冷气先经过导风罩，再由导风罩的通气孔均匀的导入室内，使得冷气在室内分布更加均匀且温和，提高了使用时的舒适度，同时冷气经过导风罩能够使得空气中的水分凝结并汇集在导风罩内，并经过底面的漏液孔收集在导流管内，能够将室内的空气湿度迅速降低20％以上，有效解决了夏季空气湿热的问题，使得室内空气凉爽干燥，进一步提高了舒适度，且凝结的水分经导流管汇集至储水罐收集，避免了水分滴落的同时，还节省了市政水源的使用，降低了使用成本。
通过流量监控机构的设置，使得由地下恒温含水层抽取的水量和回灌的水量始终相同，从而避免了地下水资源的损失，保证了自然环境不被破坏，避免了地下水被不断抽取后造成的地表塌陷等问题。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明提供的基于地热源的智能家居温湿度控制系统的结构示意图；
图2是本发明提供的通气孔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1所示，一种基于地热源的智能家居温湿度控制系统，包括：抽水井1，其连通至地下恒温含水层。
地源热泵机组2，其通过管路由所述抽水井1抽取地下的恒温水。
制冷机构，其包括风机盘管3、导风罩4和导流管5；所述风机盘管3设置在墙体内部，且所述风机盘管3的进水端与所述地源热泵机组2的供水管相连接，所述风机盘管3 的出水端与所述地源热泵机组2的回水管相连接；所述导风罩4设置为环绕在需制冷区域的顶部边缘的环状；所述导风罩4的横截面为U字形，所述导风罩4的开口侧与墙面贴合，并使所述风机盘管2的出风口被所述导风罩4罩设；所述导风罩4在朝向所述需制冷区域的中心的一面上均匀开设有若干通气孔6；所述导风罩4朝向地面的一面为底面，所述底面设置为向下凹陷的圆弧状，所述底面的中心开设有漏液孔；所述导流管5设置在所述底面的下方，所述导流管5的侧壁上开设有与所述漏液孔相配合的通孔，并使所述通孔和漏液孔相连通。
回灌井7，其连通至地下恒温含水层；所述回水管连接至所述回灌井7。
储水罐8，其与自来水源，以及所述导流管5的出水端和回灌井7分别连通。
流量监控机构，其包括控制器、第一流量计9、第二流量计10、第三流量计11和第一控制阀12；所述第一流量计9设置在所述地源热泵机组2和抽水井1连接的管路上，所述第二流量计10设置在所述地源热泵机组2和回灌井7连接的管路上，以对由地下恒温含水层的抽取的水量和回灌至所述地下恒温含水层的水量进行分别计量；所述第一控制阀12和第三流量计11分别设置在所述储水罐8和回灌井7连接的管路上；所述控制器调取所述第一流量计9和第二流量计10的计量数据，并在回灌至地下恒温含水层的水量少于抽取的水量时，控制所述第三流量计11和第一控制阀12打开，以将储水罐8中的水补充至所述地下恒温含水层内。
在上述方案中，利用地下恒温水资源通过地源热泵机组，实现了将空气中热量提取并释放到地下水中的目的，从而达到利用地下水资源循环为环境制冷的效果，避免了传统空调的使用，即避免了制冷剂排放造成的空气污染，且使用成本低，节能环保。
通过风机盘管出风口处导风罩的设置，使得风机盘管输出的冷气先经过导风罩，再由导风罩的通气孔均匀的导入室内，使得冷气在室内分布更加均匀且温和，提高了使用时的舒适度，同时冷气经过导风罩能够使得空气中的水分凝结并汇集在导风罩内，并经过底面的漏液孔收集在导流管内，降低了室内的空气湿度，有效解决了夏季空气湿热的问题，使得室内空气凉爽干燥，进一步提高了舒适度，且凝结的水分经导流管汇集至储水罐收集，避免了水分滴落的同时，还节省了市政水源的使用，降低了使用成本。
通过流量监控机构的设置，使得由地下恒温含水层抽取的水量和回灌的水量始终相同，从而避免了地下水资源的损失，保证了自然环境不被破坏，避免了地下水被不断抽取后造成的地表塌陷等问题。
如图2所示，一个优选方案中，所述通气孔6包括第一通气孔13和第二通气孔14；所述第一通气孔13的进气端位于所述导风罩4的内表面，出气端位于所述导风罩4的内部；所述第二通气孔14设置为多个，多个所述第二通气孔14的进气端均连接至所述第一通气孔13的出气端，所述第二通气孔14的出气端延伸至所述导风罩4的外表面；且多个所述第二通气孔14位于同一平面上，并向各个方向延伸，形成连接至所述导风罩4的外表面的扇形分布。
在上述方案中，通过设置通气孔由第一通气孔和第二通气孔组成，第一通气孔能够一次接收风机盘管出风口的尽可能多的冷风，而第二通气孔的分支设置，能够使得冷风被分散后均匀的吹入室内，避免了出风口风量过大的弊端，且使得室内冷气更加均匀且柔和，提高了舒适度。
一个优选方案中，每个所述第一通气孔13连接3-6个第二通气孔14。
在上述方案中，3-6个第二通气孔的设置能够使得冷气流通流畅，同时还能使得冷气的流通分散。
一个优选方案中，所述第一通气孔13相对地面呈5-10°倾斜，且所述第一通气孔13的进气端为较低的一端；所述第二通气孔14相对地面呈15-30°倾斜，且所述第二通气孔 14的出气端为较低的一端。
在上述方案中，通过第一通气孔和第二通气孔的倾斜设置，使得冷气通过第一通气孔时凝结的水气能够回流至导风罩内，并经导流管进行收集，而第二通气孔向下的倾斜设置，使得冷气室内下方分布，提高了室内降温的效率，节省了能源。
一个优选方案中，还包括：地热机构，其为盘旋设置在地面下方的热水管15；所述热水管15的进水端连接所述地源热泵机组2的供水管，所述热水管15的出水端连接所述地源热泵机组2的回水管。
在上述方案中，通过地热机构的设置，使得能够利用地下水资源不仅起到制冷的作用，还能为室内取暖，一机多用，更加方便家居生活，且较之燃煤取暖或天然气取暖更加环保，较之电力取暖节省了大量的能源。
一个优选方案中，所述导流管5和储水罐8的连接端设置有第二控制阀16；所述导流管5的进水端连接至所述自来水源；所述导流管5的侧壁上与所述通孔相对的一端开设有出液口，所述出液口上设置有雾化喷嘴17。
在上述方案中，自来水源可向导流管内通入水分，而第二控制阀的设置能够使得水分完全限制在导流管内，在室温稍高时，导流管内通入的自来水的水温也能一定程度的降低室温，从而减少地热源泵机组的使用，节省了成本；同时，雾化喷嘴的设置，能够使得在室内取暖时，提高室内空气湿度，以避免现有地暖房间燥热的弊端，提高舒适度。
一个优选方案中，还包括：温湿度传感器，其设置在墙体上。
控制终端，其内设置有输入模块、记录模块和控制模块；所述输入模块将由外界接收的温湿度数据发送至记录模块存储；所述控制模块分别连接记录模块、地源热泵机组2、雾化喷嘴和温湿度传感器，以根据所述记录模块存储的温湿度数据控制所述地源热泵机组2和雾化喷嘴17的运行。
在上述方案中，通过温湿度传感器的设置能够时刻监控室内的温湿度，而通过控制终端的设置，能够使得用户在控制终端上设置期望的室内的温湿度，而控制模块能够根据设定的温湿度和室内的温湿度对地源热泵机组和雾化喷嘴进行自动控制，从而实现了室内温度和湿度的智能控制。
一个优选方案中，还包括：辅助温控装置，其包括柔性的套体和输水管；所述套体的内表面上设置有将所述套体粘接在家具表面的粘贴部；所述输水管设置为直径为2-3mm的毛细管路，所述毛细管路呈S形的排布在所述套体内部，且所述毛细管路的进水端连接至所述地源热泵机组的供水管，所述毛细管路的出水端连接至所述地源热泵机组的回水管。
在上述方案中，通过套体和毛细管路的设置，使得可将连接至地源热泵机组的输水管利用套体粘贴在室内的家具表面上，以利用在室内各个位置设置加热或制冷的套体，以利于加快室内温度的调节，例如可将套体粘接在床面、桌面、柜体表面或者沙发表面等，不仅能够加快室内温度的调控，还能使得用户在接触家具表面时得到凉爽或温热的感受，提高了使用的舒适度。另外使家具处在恒温的环境中，避免温度变化引起的变形。柔性的套体还能够配合各种家具表面的设置。其中，可在所述基于地热源的智能家居温湿度控制系统的安装时，在墙面或者地面上预留多个出水口和回水口，以便于套体和地源热泵机组的连接；所述粘贴部可以为子母贴、魔术贴或者吸盘等任何适用于家具表面粘接的结构。
一个优选方案中，储水罐8内设置有加热管18和温度传感器19；所述加热管18设为螺旋状，并设置为两根；两根所述加热管18分别竖直设置在所述储水罐8内，且两根所述加热管18的进水端分别位于所述储水罐8的顶端和底端；所述加热管18的进水端连接所述地源热泵机组2的供水管，加热管18的出水端连接所述地源热泵机组2的回水管；所述温度传感器19连接所述控制终端；所述储水罐8为家居生活供给热水。
在上述方案中，通过在出水管内设置加热管和温度传感器，能够使得地源热泵机组输出的热水对储水罐内的水进行加热，而储水罐内的水可为家居提供生活热水。其中加热管设置为螺旋状，能够加大与储水罐中水分的接触面积，提高了加热效率，而两根方向相反设置的加热管的设置，能够使得储水罐内水分上下加热均匀，进一步提高加热效率。
实验资料
在封闭室内安装本发明所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统后，控制室内温湿度在各个阶段，然后分别开启所述基于地热源的智能家居温湿度控制系统，设定室内温度为26℃，系统开启20min，对室内温湿度分时段进行测量，其中温度一和湿度一为模拟夏季制冷时的温湿度；温度二和湿度二为模拟冬季制冷时的温湿度；得到数据如下表1所示：
系统开启时间(min) 温度一(℃) 温度二(℃) 湿度一(％) 湿度二(％)
0 40 15 75 40
5 34 20 69 43
10 27 24 60 48
15 26 25 57 51
20 26 26 50 54
由上表可以看出，通过本发明所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统的使用，不论冬季还是夏季对于室内温湿度的控制均能快速的调整，尤其是在夏季室内空气湿度的调节上，系统具有良好的调节作用，能够在15-20min内，就将室内湿度调整到人体最适宜的温度，室内空气湿度在20min内下降了25％，效果显著。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，包括：
抽水井，其连通至地下恒温含水层；
地源热泵机组，其通过管路由所述抽水井抽取地下的恒温水；
制冷机构，其包括风机盘管、导风罩和导流管；所述风机盘管设置在墙体内部，且所述风机盘管的进水端与所述地源热泵机组的供水管相连接，所述风机盘管的出水端与所述地源热泵机组的回水管相连接；所述导风罩设置为环绕在需制冷区域的顶部边缘的环状；所述导风罩的横截面为U字形，所述导风罩的开口侧与墙面贴合，并使所述风机盘管的出风口被所述导风罩罩设；所述导风罩在朝向所述需制冷区域的中心的一面上均匀开设有若干通气孔；所述导风罩朝向地面的一面为底面，所述底面设置为向下凹陷的圆弧状，所述底面的中心开设有漏液孔；所述导流管设置在所述底面的下方，所述导流管的侧壁上开设有与所述漏液孔相配合的通孔，并使所述通孔和漏液孔相连通；
回灌井，其连通至地下恒温含水层；所述回水管连接至所述回灌井；
储水罐，其与自来水源，以及所述导流管的出水端和回灌井分别连通；
流量监控机构，其包括控制器、第一流量计、第二流量计、第三流量计和第一控制阀；所述第一流量计设置在所述地源热泵机组和抽水井连接的管路上，所述第二流量计设置在所述地源热泵机组和回灌井连接的管路上，以对由地下恒温含水层的抽取的水量和回灌至所述地下恒温含水层的水量进行分别计量；所述第一控制阀和第三流量计分别设置在所述储水罐和回灌井连接的管路上；所述控制器调取所述第一流量计和第二流量计的计量数据，并在回灌至地下恒温含水层的水量少于抽取的水量时，控制所述第三流量计和第一控制阀打开，以将储水罐中的水补充至所述地下恒温含水层内。
2.如权利要求1所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，所述通气孔包括第一通气孔和第二通气孔；所述第一通气孔的进气端位于所述导风罩的内表面，出气端位于所述导风罩的内部；所述第二通气孔设置为多个，多个所述第二通气孔的进气端均连接至所述第一通气孔的出气端，所述第二通气孔的出气端延伸至所述导风罩的外表面；且多个所述第二通气孔位于同一平面上，并向各个方向延伸，形成连接至所述导风罩的外表面的扇形分布。
3.如权利要求2所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，每个所述第一通气孔连接3-6个第二通气孔。
4.如权利要求2所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，所述第一通气孔相对地面呈5-10°倾斜，且所述第一通气孔的进气端为较低的一端；所述第二通气孔相对地面呈15-30°倾斜，且所述第二通气孔的出气端为较低的一端。
5.如权利要求1所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，还包括：
地热机构，其为盘旋设置在地面下方的热水管；所述热水管的进水端连接所述地源热泵机组的供水管，所述热水管的出水端连接所述地源热泵机组的回水管。
6.如权利要求5所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，所述导流管和储水罐的连接端设置有第二控制阀；所述导流管的进水端连接至所述自来水源；所述导流管的侧壁上与所述通孔相对的一端开设有出液口，所述出液口上设置有雾化喷嘴。
7.如权利要求1-6中任一项所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，还包括：
温湿度传感器，其设置在墙体上；
控制终端，其内设置有输入模块、记录模块和控制模块；所述输入模块将由外界接收的温湿度数据发送至记录模块存储；所述控制模块分别连接记录模块、地源热泵机组、雾化喷嘴和温湿度传感器，以根据所述记录模块存储的温湿度数据控制所述地源热泵机组和雾化喷嘴的运行。
8.如权利要求1-6中任一项所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，还包括：
辅助温控装置，其包括柔性的套体和输水管；所述套体的内表面上设置有将所述套体粘接在家具表面的粘贴部；所述输水管设置为直径为2-3mm的毛细管路，所述毛细管路呈S形的排布在所述套体内部，且所述毛细管路的进水端连接至所述地源热泵机组的供水管，所述毛细管路的出水端连接至所述地源热泵机组的回水管。
9.如权利要求7所述的基于地热源的智能家居温湿度控制系统，其中，储水罐内设置有加热管和温度传感器；所述加热管设为螺旋状，并设置为两根；两根所述加热管分别竖直设置在所述储水罐内，且两根所述加热管的进水端分别位于所述储水罐的顶端和底端；所述加热管的进水端连接所述地源热泵机组的供水管，加热管的出水端连接所述地源热泵机组的回水管；所述温度传感器连接所述控制终端；所述储水罐为家居生活供给热水。
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