CN109611987B - 一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置 - Google Patents

一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置。所述抽取浅层地热能源供暖及制冷装置包括室内热交换器、室外热交换器、压缩机构、热交换机构、动力机构，所述室外热交换器连接于所述室内热交换器；节流阀，所述节流阀连接于所述室内热交换器和所述室外热交换器之间；电磁四通阀，所述电磁四通阀的其中两通分别连接于所述室内热交换器和所述室外热交换器；压缩机构，所述压缩机构连接于所述电磁四通阀；热交换机构，所述热交换机构连接于所述室外热交换器；动力机构，所述动力机构设于所述压缩机壳体内并连接于所述热交换机构。本发明提供的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置压缩机作为动力使防冻液循环，实现节约能源目的。

Description

一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置
技术领域
本发明涉及地热能源供暖及制冷技术领域，尤其涉及一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置。
背景技术
地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
然而由于热泵供暖空调系统，通常是通过一组或者多组塑料管连接热泵，利用塑料连接管内设置的防冻液进行循环，实现热能交换。防冻液在循环过程中需要外加动力，现有方式都是另加一组动力机构，占用空间，且不能达到节能的目的。同时在连接管埋入地下之后，有可能会发生防冻液泄漏，往往需要更换整个连接管，以实现重新使罐内集满防冻液，造成资源浪费。
因此，有必要提供一种新的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种利用压缩机作为动力使防冻液循环，实现节约能源目的的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置。
为解决上述技术问题，本发明提供的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置包括：室内热交换器、室外热交换器、压缩机构、热交换机构、动力机构，所述室外热交换器连接于所述室内热交换器；节流阀，所述节流阀连接于所述室内热交换器和所述室外热交换器之间；电磁四通阀，所述电磁四通阀的其中两通分别连接于所述室内热交换器和所述室外热交换器；压缩机构，所述压缩机构连接于所述电磁四通阀，所述压缩机构包括压缩机壳体、伺服电机、第一转动柱，所述第一转动柱的一端固定连接于所述伺服电机的转轴上，所述伺服电机安装于所述压缩机壳体内；热交换机构，所述热交换机构连接于所述室外热交换器，所述热交换机构包括上裸管、保护套管、下裸管、第一连接管及第二连接管，所述上裸管套接于室外热交换器上，所述上裸管的一端连接于所述第一连接管的一端，所述上裸管的另一端通过另一根第一连接管连接所述下裸管的一端，所述下裸管的另一端连接于所述第二连接管的一端，所述第一连接管和所述第二连接管上均套接有所述保护套管；动力机构，所述动力机构设于所述压缩机壳体内并连接于所述热交换机构，所述动力机构包括固定壳体、叶轮、第一堵启塞及第二堵启塞，所述固定壳体固定连接所述压缩机壳体的一侧，且另一个所述第一连接管的另一端连通至所述固定壳体内的储液空腔，所述第二连接管的另一端连通于所述固定壳体内的所述储液空腔，所述第一转动柱背离所述伺服电机的一端贯出所述压缩机壳体的外侧壁贯入所述固定壳体内，且所述第一转动柱贯入所述固定壳体内的部分位于所述第二连接管内固定套接有所述叶轮，所述固定壳体上位于所述储液空腔的顶面上设有所述第一堵启塞和所述第二堵启塞。
优选的，所述压缩机构还包括第一连接板、第二转动柱、第二连接板及活塞，所述压缩机壳体中的滑腔的底部两侧分别连通于所述电磁四通阀的两通，所述活塞滑动连接于所述压缩机壳体内的滑腔中，所述活塞的顶端通过活塞销转动连接于所述第二连接板的一端，所述第二连接板的另一端垂直连接于所述第二转动柱的一端，所述第二转动柱的另一端垂直连接于所述第一连接板的一端，所述第一连接板的另一端垂直固定套接于所述第一转动柱上。
优选的，所述固定壳体内位于所述活塞的四周设有圆柱形的冷却槽，且所述冷却槽的高度和所述活塞所处的滑腔的高度相等。
优选的，所述上裸管呈螺旋形结构。
优选的，所述下裸管呈漩涡形结构。
优选的，所述第一堵启塞和所述第二堵启塞均为顶端和底端呈圆柱形、中间呈圆台形的的多边形结构，且所述固定壳体的顶面上位于所述第二堵启塞的四周设有溢流槽。
与相关技术相比较，本发明提供的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置具有如下有益效果：
本发明提供一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置，低温低压的冷媒进入所述压缩机构中受压缩之后，能够以高压高温的形式排出，从而实现热量的交换。在压缩机压缩的过程中，是采用所述伺服电机带曲轴连杆转动，从而使所述活塞做活塞运动实现压缩。在所述伺服电机带动所述第一转动柱转动的过程中，能够同时带动所述固定壳体内的所述叶轮转动，使所述热交换机构中的防冻液的循环提供动力，使防冻液的循环不必外加动力机构，节省空间。同时，防冻液在循环的过程中采用了自吸罐的原理，同时利用所述固定壳体的顶部的所述第一堵启塞和所述第二堵启塞，更加方便所述热将换机构中的防冻液在发生泄漏的时候，能够在更换连接管之后，只需要更换对应发生泄漏的连接管，实现更换连接管之后，直接经所述固定壳体上加入防冻液，达到节约资源的目的。
附图说明
图1为本发明提供的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置的一种较佳实施例的结构示意图；
图2为图1所示的压缩机构和热交换机构的连接结构示意图；
图3为图2所示的A部放大示意图。
图中标号：1、室内热交换器，2、节流阀，3、室外热交换器，4、电磁四通阀，5、压缩机构，51、压缩机壳体，51a、冷却槽，52、伺服电机，53、第一转动柱，54、第一连接板，55、第二转动柱，56、第二连接板，57、活塞，6、热交换机构，61、上裸管，62、保护套管，63、下裸管，64、第一连接管，65、第二连接管，7、动力机构，71、固定壳体，71a、储液腔体，71b、溢流槽，72、叶轮，73、第一堵启塞，74、第二堵启塞。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明提供的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示的压缩机构和热交换机构的连接结构示意图；图3为图2所示的A部放大示意图。抽取浅层地热能源供暖及制冷装置包括：室内热交换器1、室外热交换器3、压缩机构5、热交换机构6、动力机构7及电磁四通阀4，所述室外热交换器3连接于所述室内热交换器1，所述压缩机构5通过所述电磁四通阀4连接于所述室内热交换器1和所述室外热交换器3，所述动力机构7连接于所述压缩机构5，所述热交换机构6连接一所述动力机构7，所述室外热交换器3连接于所述热交换机构6。
在具体实施过程中，如图1所示，所述压缩机构5连接于所述电磁四通阀4，所述压缩机构5包括压缩机壳体、伺服电机52、第一转动柱53、第一连接板54、第二转动柱55、第二连接板56及活塞57，所述第一转动柱53的一端固定连接于所述伺服电机52的转轴上，所述伺服电机52安装于所述压缩机壳体内，所述压缩机壳体中的滑腔的底部两侧分别连通于所述电磁四通阀4的两通，所述活塞57滑动连接于所述压缩机壳体内的滑腔中，所述活塞57的顶端通过活塞57销转动连接于所述第二连接板56的一端，所述第二连接板56的另一端垂直连接于所述第二转动柱55的一端，所述第二转动柱55的另一端垂直连接于所述第一连接板54的一端，所述第一连接板54的另一端垂直固定套接于所述第一转动柱53上。
参考图1和图2所示，热交换机构6，所述热交换机构6连接于所述室外热交换器3，所述热交换机构6包括上裸管61、保护套管62、下裸管63、第一连接管64及第二连接管65，所述上裸管61套接于室外热交换器3上，本申请实施例中包括两根第一连接管64，其中一个第一连接管64和第二连接管65位于动力机构7的固定壳体71上，所述上裸管61的一端连接于位于固定课题71上的所述第一连接管64的一端，所述上裸管61的另一端连接于另一根所述第一连接管64的一端、且该第一连接管64的另一端连接于所述下裸管63的一端，所述下裸管63的另一端连接于所述第二连接管65的一端，且所述第一连接管64和所述第二连接管65上均套接有所述保护套管62。
参考图图2所示，动力机构7，所述动力机构7设于所述压缩机壳体内并连接于所述热交换机构6，所述动力机构7包括固定壳体71、叶轮72、第一堵启塞73及第二堵启塞74，所述固定壳体71固定连接所述压缩机壳体的一侧，且另一个所述第一连接管64的另一端连通至所述固定壳体71内的储液空腔71a，所述第二连接管65的另一端连通于所述固定壳体71内的所述储液空腔71a，所述第一转动柱53背离所述伺服电机52的一端贯出所述压缩机壳体的外侧壁贯入所述固定壳体71内，且所述第一转动柱53贯入所述固定壳体71内的部分位于所述第二连接管65内固定套接有所述叶轮72，所述固定壳体71上位于所述储液空腔71a的顶面上设有所述第一堵启塞73和所述第二堵启塞74。
参考图2所示，所述固定壳体71内位于所述活塞57的四周设有圆柱形的冷却槽51a，且所述冷却槽51a的高度和所述活塞57所处的滑腔的高度相等。
参考图1所示，所述上裸管61呈螺旋形结构，所述下裸管63呈漩涡形结构。
参考图2和图3所示，所述第一堵启塞73和所述第二堵启塞74均为顶端和底端呈圆柱形、中间呈圆台形的的多边形结构，且所述固定壳体71的顶面上位于所述第二堵启塞74的四周设有溢流槽71b。
本发明提供的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置的工作原理如下：
首先，将所述热交换机构6中的所述下裸管63浅埋于地底。然后打开所述压缩机构5中的所述伺服电机52，利用所述伺服电机52带动所述第一转动柱53转动，从而带动所述第一连接板54做圆周运动，继而带动所述第二转动柱55做圆周运动，从而使所述第二连接板56的一端做圆周运动同时，另一端带动所述活塞57在所述压缩机壳体内的滑腔中做活塞57运动，从而实现压缩。从而在冬天的时候，由于地底温度大于地表温度，所述电磁四通阀4连通所述室内热交换器1和压缩机，低温低压的冷媒进入压缩机中变成高温高压，压缩后的冷媒进入室内热交换器1中冷却，释放热量供室内取暖；冷媒流到所述节流阀2后，进入所述室外热交换器3中蒸发膨胀，洗后通过所述热交换机构6传递出来的地下热量。在夏天的时候，由于地底温度小于地表温度，电磁四通阀4连通于所述室外热交换器3和所述压缩机构5，从而低温低压的冷媒进入压缩机构5中变成高温高压，高温高压的冷媒进入所述室外热交换器3之后，冷媒在所述室外热交换器3中冷却，释放热量，释放出的热量经过所述热交换机构6传递到地下；然后冷媒经节流阀2流入所述室内热交换器1中蒸发膨胀，吸收热量，达到为室内降温制冷的目的。在整个取暖以及制冷的过程中，防冻液在所述上裸管61、所述第一连接管64、所述第二连接管65及所述下裸管63上不断循环，实现所述室外热交换器3和地下热能交换的目的。防冻液的循环是利用所述动力机构7实现的，具体的：利用所述固定壳体71上的所述第一堵启塞73和所述第二堵启塞74，向所述固定壳体71内的所述储液空腔71a以及整个所述热将换机构中注满防冻液，同时利用所述伺服电机52带动所述第一转动柱53转动的同时，带动所述固定壳体71内的所述叶轮72转动，利用所述叶轮72的离心作用和所述固定壳体71内的所述储液空腔71a的压强变化，使所述热交换机构6中的防冻液不断循环，且能够配合所述压缩机构5，再不占用空间的同时，利用所述压缩机构5也能够控制所述防冻液的有效循环，节省了另外再添加动力结构使防冻液在所述热交换机构6中循环。
与相关技术相比较，本发明提供的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置具有如下有益效果：
本发明提供一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置，低温低压的冷媒进入所述压缩机构5中受压缩之后，能够以高压高温的形式排出，从而实现热量的交换。在压缩机压缩的过程中，是采用所述伺服电机带曲轴连杆转动，从而使所述活塞57做活塞57运动实现压缩。在所述伺服电机52带动所述第一转动柱53转动的过程中，能够同时带动所述固定壳体71内的所述叶轮72转动，使所述热交换机构6中的防冻液的循环提供动力，使防冻液的循环不必外加动力机构7，节省空间。同时，防冻液在循环的过程中采用了自吸罐的原理，同时利用所述固定壳体71的顶部的所述第一堵启塞73和所述第二堵启塞74，更加方便所述热将换机构中的防冻液在发生泄漏的时候，能够在更换连接管之后，只需要更换对应发生泄漏的连接管，实现更换连接管之后，直接经所述固定壳体71上加入防冻液，达到节约资源的目的。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种抽取浅层地热能源供暖及制冷装置，其特征在于，包括：
室内热交换器(1)；
室外热交换器(3)，所述室外热交换器(3)连接于所述室内热交换器(1)；
节流阀(2)，所述节流阀(2)连接于所述室内热交换器(1)和所述室外热交换器(3)之间；
电磁四通阀(4)，所述电磁四通阀(4)的其中两通分别连接于所述室内热交换器(1)和所述室外热交换器(3)；
压缩机构(5)，所述压缩机构(5)连接于所述电磁四通阀(4)，所述压缩机构(5)包括压缩机壳体、伺服电机(52)、第一转动柱(53)，所述第一转动柱(53)的一端固定连接于所述伺服电机(52)的转轴上，所述伺服电机(52)安装于所述压缩机壳体内，所述压缩机构(5)还包括第一连接板(54)、第二转动柱(55)、第二连接板(56)及活塞(57)，所述压缩机壳体中的滑腔的底部两侧分别连通于所述电磁四通阀(4)的两通，所述活塞(57)滑动连接于所述压缩机壳体内的滑腔中，所述活塞(57)的顶端通过活塞(57)销转动连接于所述第二连接板(56)的一端，所述第二连接板(56)的另一端垂直连接于所述第二转动柱(55)的一端，所述第二转动柱(55)的另一端垂直连接于所述第一连接板(54)的一端，所述第一连接板(54)的另一端垂直固定套接于所述第一转动柱(53)上；
热交换机构(6)，所述热交换机构(6)连接于所述室外热交换器(3)，所述热交换机构(6)包括上裸管(61)、保护套管(62)、下裸管(63)、第一连接管(64)及第二连接管(65)，所述上裸管(61)套接于室外热交换器(3)上，所述上裸管(61)的一端连接于所述第一连接管(64)的一端，所述上裸管(61)的另一端通过另一根第一连接管(64)连接所述下裸管(63)的一端，所述下裸管(63)的另一端连接于所述第二连接管(65)的一端，所述第一连接管(64)和所述第二连接管(65)上均套接有所述保护套管(62)；
动力机构(7)，所述动力机构(7)设于所述压缩机壳体内并连接于所述热交换机构(6)，所述动力机构(7)包括固定壳体(71)、叶轮(72)、第一堵启塞(73)及第二堵启塞(74)，所述固定壳体(71)固定连接所述压缩机壳体的一侧，且另一个所述第一连接管(64)的另一端连通至所述固定壳体(71)内的储液空腔(71a)，所述第二连接管(65)的另一端连通于所述固定壳体(71)内的所述储液空腔(71a)，所述第一转动柱(53)背离所述伺服电机(52)的一端贯出所述压缩机壳体的外侧壁贯入所述固定壳体(71)内，且所述第一转动柱(53)贯入所述固定壳体(71)内的部分位于所述第二连接管(65)内，所述固定壳体(71)内固定套接有所述叶轮(72)，所述固定壳体(71)上位于所述储液空腔(71a)的顶面上设有所述第一堵启塞(73)和所述第二堵启塞(74)；其中，所述热交换机构(6)内循环有防冻液。
2.根据权利要求1所述的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置，其特征在于，所述固定壳体(71)内位于所述活塞(57)的四周设有圆柱形的冷却槽(51a)，且所述冷却槽(51a)的高度和所述活塞(57)所处的滑腔的高度相等。
3.根据权利要求1所述的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置，其特征在于，所述上裸管(61)呈螺旋形结构。
4.根据权利要求1所述的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置，其特征在于，所述下裸管(63)呈漩涡形结构。
5.根据权利要求1所述的抽取浅层地热能源供暖及制冷装置，其特征在于，所述第一堵启塞(73)和所述第二堵启塞(74)均为顶端和底端呈圆柱形、中间呈圆台形的的多边形结构，且所述固定壳体(71)的顶面上位于所述第二堵启塞(74)的四周设有溢流槽(71b)。
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