CN110250790A - 一种基于浅层地表热能技术的调温床 - Google Patents

一种基于浅层地表热能技术的调温床 Download PDF

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Abstract

本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床包括：床体、调温水管、热交换管、水箱、管道、调温水箱、第一进水管、排水管、第一水泵、第二水泵、温度传感器、第一水位传感器、第二水位传感器、第二进水管、第三水泵以及回灌管。所述床体上布置有所述调温水管，所述调温水管连通设置于所述水箱中的热交换管，所述水箱设置于所述床体一侧，所述水箱设置有所述第二进水管、第二水位传感器和回灌管，所述第二进水管端部设置有所述第三水泵，所述热交换管通过所述管道连通所述调温水箱，所述调温水箱内设置有所述第一水泵、第二水泵、温度传感器、第一水位传感器，所述第一水泵连通所述调温管道，所述第二水泵连通所述排水管。

Description

一种基于浅层地表热能技术的调温床
技术领域
本发明涉及地热调温床领域，尤其涉及一种基于浅层地表热能技术的调温床。
背景技术
床是日常生活中必不可少的必需品，随着人们生活水平的不断提高，人们对床功能的要求也日益提高，人们往往希望能够床能够调整温度以在各个季节中床都能够提供舒适的睡眠环境。
目前，大多数的调温床都包括床垫本体及外围设备，床垫本体内部铺设水管，水管向外设置出水口和进水口，出水口和进水口分别通过出水管和进水管连接热水器，在进水管上设置水泵；在所述床垫本体内部设置测温元件，测温元件通过导线连接控制器，控制器通过导线连接上述水泵；该床垫热源来自家用热水器，实用性强，控制器通过分析测温元件收集的温度信息，控制水泵对水管进行换水，时刻保证舒适的温度。
然而，主要是依靠电能使床具有调温功能，其消耗了大量的传统能源，在能源消耗过程中，不仅排出大量的具有化学污染的气体和液体，还能释放与能量消耗数值相当的热量值，从而对环境造成污染，不具有低碳环保、节能减排的效果，另外，调温床没有降温的功能在夏天并不实用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于浅层地表热能技术的调温床。
一种基于浅层地表热能技术的调温床，包括床体，其中，
所述床体的一端设置有放置柜，所述床体的顶面布置有覆盖大部分顶面的调温水管；
所述放置柜中固定有调温水箱，所述调温水箱内设置有第一水泵、温度传感器、第二水泵以及第一水位传感器，所述第一水泵的出水端连通所述调温水管的进水端，所述第二水泵的出水端连通贯穿所述调温水箱顶面的排水管，所述排水管连通有水容器，所述放置柜的顶部设置有PLC控制器，所述第一水泵、温度传感器、第二水泵以及第一水位传感器电性连接所述PLC控制器，所述调温水箱还连通有第一进水管，所述第一进水管连通自来水源；
所述床体的一侧设置有呈长方体形的水箱，所述水箱内设置有热交换管，所述热交换管的进水端连通所述调温水管的出水端，所述热交换管的出水端通过管道连通所述调温水箱；所述水箱一侧设置有第二进水管，所述第二进水管延伸至地热井中，所述第二进水管的端部设置有第三水泵，所述第二进水管中设置有单向阀；所述水箱的另一侧设置有回灌管，所述回灌管延伸至地热井中，所述回灌管上设置有第一电磁阀，所述水箱设置有第二水位传感器，所述第二水位传感器电性连接所述PLC控制器。
优选地，所述床体的顶面设置有弯折的放置槽，所述放置槽的两端均连通于所述放置柜，所述放置槽中放置有所述调温水管。
优选地，所述床体的一侧固定有容纳柜，所述容纳柜远离所述床体的一侧可拆卸设置有栅栏状的的柜门，所述容纳柜内固定放置所述水箱。
优选地，所述热交换管整体以矩形波状沿所述水箱长度方向延伸，所述热交换管的截面呈扁平状。
优选地，所述水容器为太阳能热水器，所述太阳能热水器设置有下水管和上水管，所述排水管连通所述上水管。
优选地，所述第一进水管的一端连接三通接头的一个接头，所述三通接头的另外两接头分别连接所述下水管和自来水管，且另外两个接头上分别设置有第二电磁阀和第三电磁阀，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀电性连接所述PLC控制器。
优选地，所述太阳能热水器内设置有第三水位传感器，所述第三水位传感器电性连接所述PLC控制器。
与相关技术相比较，本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床具有如下有益效果：
本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床利用所述第三水泵从地热井中汲取地热水到所述水箱中，所述水箱中设置有热交换管，所述热交换管连通所述管道、所述调温水箱和所述调温水管，所述调温水箱连通所述第一进水管，自来水通过所述第一进水管进入所述调温水箱，在所述第一水泵的作用下自来水沿所述调温水管进入到所述热交换管中，进入所述热交换管的自来水吸收地热水的热量升温，在所述第一水泵的作用下继续进入到所述调温水箱中，利用地热水作为热源对流动在所述热交换管中的水加热，能够有效的节省电能，通过地热水在所述水箱中的水位高度控制对所述热交换管中的自来水的加热的效率，控制自来水的升温的快慢；所述水箱上还设置有用于将地热水回灌会地热井的回灌管，利用所述回灌管将汲取的地热水回灌到地热井中，有利于地热资源的保护，所述调温水箱中设置的温度传感器测量水的温度，所述PLC控制器通过分析所述温度传感器测量的温度以及使用者设定的温度，控制所述第三电磁阀的开合，从而控制所述第一进水管向所述调温水箱添加温度低的自来水，从而控制所述调温水箱中水的温度，所述调温水箱还设置有所述第一水位传感器，当所述调温水箱中的水由于注入低温自来水使得液面升高到一定程度，通过所述第二水泵将所述调温水箱中的水泵送到所述太阳能热水器中，做到水资源的重复利用，减少对水资源的浪费，同时所述PLC控制器根据升温降温需要，控制所述第三水泵汲取地热水的水量，使得所述水箱中地热水的水位，使得所述热交换管与地热水之间的换热的面积，从而控制热交换的效率，来辅助进行温度的调节，使得温度调节时需要注入所述调温水箱的自来水水量减少，节约水电资源。另外，所述太阳能热水器能够向所述调温水箱中注入热水，在地热资源受限的情况下辅助所述调温水箱的温度调节。
附图说明
图1为本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床的一种较佳实施例的结构示意图；
图2为图1所示的放置柜及其内部的结构示意图；
图3为图1所示的调温水箱及其内部的结构示意图；
图4为本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床连接的太阳能热水器的结构示意图。
图中标号：1、床体，11、放置柜，12、放置槽，2、调温水管，3、容纳柜，31、柜门，4、水箱，41、第二水位传感器，42、回灌管，421、第一电磁阀，5、热交换管，51、管道，6、调温水箱，61、第一水泵，62、温度传感器，63、第二水泵，64、第一水位传感器，65、排水管，66、第一进水管，67、三通接头，671、第二电磁阀，672、第三电磁阀，7、第二进水管，71、第三水泵，72、单向阀，8、热水器，81、下水管，82、上水管，9、PLC控制器。
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、图3以及图4，其中图1为本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示的放置柜及其内部的结构示意图；图3为图1所示的调温水箱及其内部的结构示意图；图4为本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床连接的太阳能热水器的结构示意图。
参阅图1所示，一种基于浅层地表热能技术的调温床，包括床体1，所述床体1的一端设置有放置柜11，所述床体1的顶面设置有弯折的放置槽12，所述放置槽12的两端均连通于所述放置柜11，所述放置槽12中放置有调温水管2，所述调温水管2的进水端和出水端均延伸至所述放置柜11中；所述床体1的一侧设置有容纳柜3，所述容纳柜3远离所述床体1的一侧可拆卸设置有栅栏状的的柜门31，所述容纳柜3内设置有呈长方体的水箱4。
结合参阅图1和图2所示，所述放置柜11中固定有调温水箱6，所述调温水箱6内设置有第一水泵61、温度传感器62、第二水泵63以及第一水位传感器64。具体实施过程中，所述温度传感器62设置于所述调温水箱6顶面与底面之间，且所述温度传感器设置于所述调温水箱6的中部位置，所述温度传感器6可以为PT1000温度传感器；具体实施过程中，所述第一水位传感器64沿所述调温水箱6的高度方向设置于所述调温水箱6的侧壁，所述第一水位传感器64可以为JZ-SW水位传感器。所述第一水泵61和所述第二水泵63均靠近所述调温水箱6的底面设置，所述调温水管2的进水端贯入所述调温水箱6的侧壁，所述第一水泵61的出水端连通所述调温水管2的进水端，所述调温水箱6的顶面连通有排水管65，所述第二水泵63的出水端连通所述排水管65，所述调温水箱6的侧壁还连通有第一进水管66，所述第一进水管66贯穿出所述放置柜11，延伸出所述放置柜11的所述第一进水管66的一端连接三通接头67，所述三通接头67的一个接头连接所述第一进水管66，另外两个接头上分别设置有第二电磁阀671和第三电磁阀672，所述第三电磁阀672所在的接头连通自来水管。
所述水箱4内设置有热交换管5，所述热交换管5整体以矩形波状沿所述水箱4长度方向延伸，所述热交换管5的截面呈扁平状，所述调温水管2的出水端贯入所述水箱4中，所述热交换管5的进水端连通所述调温水管2的出水端，所述热交换管5的出水端通过管道51连通所述调温水箱6，所述管道51从所述调温水箱6的侧壁贯入所述调温水箱6；所述水箱4一侧设置有第二进水管7，所述第二进水管7经过所述放置柜11向下延伸至地热井中，所述第二进水管7的端部设置有第三水泵71，所述放置柜11中的所述第二进水管7中设置有单向阀72，通过所述第三水泵71从所述地热井中汲取地热水到所述水箱4中；所述水箱4的另一侧设置有回灌管42，所述回灌管42经所述放置柜11延伸至地热井中，所述放置柜11中的所述回灌管42上设置有第一电磁阀421，所述水箱4内设置有第二水位传感器41，所述第二水位传感器41沿所述水箱4的高度设置，所述第二水位传感器41的同样为JZ-SW水位传感器。
所述基于浅层地表热能技术的调温床还配备有所述太阳能热水器8，所述太阳能热水器8设置有用于上水的上水管82和用于出水的下水管81，所述第二电磁阀671所在的所述接头连通所述下水管81，所述排水管65连通所述上水管82，所述太阳能热水器8内部设置有第三水位传感器，所述第三水位传感器沿所述太阳能热水器8的水箱的高度方向设置，所述第三水位传感器同样为JZ-SW水位传感器。
所述放置柜11的顶部设置有PLC控制器9，所述第一水泵61、温度传感器62、第二水泵63、第一水位传感器64、第二水位传感器41、第三水位传感器、第一电磁阀421、第二电磁阀671以及第三电磁阀672电性连接所述PLC控制器9，所述PLC控制器9包括用于输入信号的触摸屏和开启关闭基于浅层地表热能技术的调温床的电源开关，所述触摸屏和电源开关设置于所述放置柜11的顶面。
本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床的温度控制方法如下：
第一步，使用者开启电源开关，使基于浅层地表热能技术的调温床运转；
第二步，PLC控制器接收使用者通过触摸屏输入的需求温度；
第三步，PLC控制器控制温度传感器每隔1分钟测量所述调温水箱内的水温，PLC控制器所述温度传感器将测量的水温信息传递给PLC控制器；
第四步，PLC控制器比较需求温度和每次测量的水温的高低；
第五步，第四步结果为需求温度等于水温，PLC控制器维持基于浅层地表热能技术的调温床的现有运转情况；
第六步，第四步结果为需求温度大于水温，PLC控制器控制第二水位传感器测量水箱水位，PLC控制器控制第二水位传感器将水位信号传递给所述PLC控制器，PLC控制器比较水位信号与水箱的水位上限；水位低于水箱水位上限的情况下，PLC控制器控制提高第三水泵工作效率，使得第三水泵汲取水速度增加，提高水箱水位，同时PLC控制器控制第三电磁阀减小流量，PLC控制器控制第一水泵降低工作效率，降低泵送水的速度，水位达到上限的情况下，PLC控制器仅控制第三电磁阀减小流量，PLC控制器控制第一水泵降低工作效率，降低泵送水的速度，另外，PLC控制器接收使用者通过触摸屏输入的第二电磁阀开启信号、并控制第二电磁阀开启，从太阳能热水器向调温水箱注水，作为辅助加温手段；
第七步，第四步结果为需求温度小于水温，PLC控制器控制第二水位传感器测量水箱水位，PLC控制器控制第二水位传感器将水位信号传递给所述PLC控制器，PLC控制器比较水位信号与水箱的水位下限；水位未到给定的水箱水位下限的情况下，PLC控制器控制降低第三水泵工作效率，使得第三水泵汲取水速度减小，降低水箱水位，同时PLC控制器控制第三电磁阀增加流量，PLC控制器控制第一水泵提高工作效率，提高泵送水的速度，水位达到水箱水位下限的情况下，PLC控制器仅控制第三电磁阀增加流量，PLC控制器控制第一水泵提高工作效率，提高泵送水的速度。
本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床的原理如下：
使用时，使用者通过所述PLC控制器9设定相应的温度，所述PLC控制器9控制所述第三水泵71从地热井中汲取地热水到所述水箱4中，地热水浸没所述水箱4中设置的所述热交换管5，所述热交换管5中流动有自来水，所述自来水吸收地热水的热量升温。所述热交换管5中的自来水由所述第一水泵61提供动力通过所述管道51通入到所述调温水箱6中，所述调温水箱6中的温度传感器62测量水温，并将测量的水温反馈给所述PLC控制器9，所述PLC控制器9对比使用者设定的温度与调温水箱6中的自来水的温度控制所述基于浅层地表热能技术的调温床进行升温和降温。
升温过程，所述PLC控制器9控制所述第三水泵71加快汲取地热水的速度，使得所述水箱4中的地热水液面升高，浸没更多的所述热交换管5，使得所述热交换管5中自来水与地热水的换热面积增大，自来水升温的效率更高，所述PLC控制器9控制所述第三电磁阀672的开合，向所述调温水箱6中添加自来水量适量的减少，直至设定温度与所述调温水箱6中的温度相同。另外，所述PLC控制器9控制所述第二电磁阀671打开，所述太阳能热水器8中的水直接注入到所述调温水箱6中，加快升温的过程。
降温过程，所述PLC控制器9控制所述第三水泵71降低汲取地热水的速度，使得所述水箱4中的地热水液面降低，浸没更多的所述热交换管5，使得所述热交换管5中自来水与地热水的换热面积减少，自来水升温的效率降低，所述PLC控制器9控制所述第三电磁阀672的开合，向所述调温水箱6中添加自来水量适量的增加，直至设定温度与所述调温水箱6中的温度相同。
当所述调温水箱6中的所述第一水位传感器测量的液面较高时，所述PLC控制器9控制所述第二水泵63将所述调温水箱6中的泵送到所述太阳能热水器8中；所述第一水泵61将所述调温水箱6中的泵送到布置在所述床体1顶面的所述调温水管2中。
本发明提供的基于浅层地表热能技术的调温床利用所述第三水泵71从地热井中汲取地热水到所述水箱4中，所述水箱4中设置有热交换管5，所述热交换管5连通所述管道51、所述调温水箱6和所述调温水管2，所述调温水箱6连通所述第一进水管66，自来水通过所述第一进水管66进入所述调温水箱6，在所述第一水泵61的作用下自来水沿所述调温水管2进入到所述热交换管5中，进入所述热交换管5的自来水吸收地热水的热量升温，在所述第一水泵61的作用下继续进入到所述调温水箱6中，利用地热水作为热源对流动在所述热交换管中的水加热，能够有效的节省电能，通过地热水在所述水箱4中的水位高度控制对所述热交换管5中的自来水的加热的效率，控制自来水的升温的快慢；所述水箱4上还设置有用于将地热水回灌会地热井的回灌管42，利用所述回灌管42将汲取的地热水回灌到地热井中，有利于地热资源的保护，所述调温水箱6中设置的温度传感器62测量水的温度，所述PLC控制器9通过分析所述温度传感器62测量的温度以及使用者设定的温度，控制所述第三电磁阀672的开合，从而控制所述第一进水管66向所述调温水箱添加温度低的自来水，从而控制所述调温水箱6中水的温度，所述调温水箱6还设置有所述第一水位传感器64，当所述调温水箱6中的水由于注入低温自来水使得液面升高到一定程度，通过所述第二水泵63将所述调温水箱6中的水泵送到所述太阳能热水器8中，做到水资源的重复利用，减少对水资源的浪费，同时所述PLC控制器9根据升温降温需要，控制所述第三水泵71汲取地热水的水量，使得所述水箱中地热水的水位，使得所述热交换管5与地热水之间的换热的面积，从而控制热交换的效率，来辅助进行温度的调节，使得温度调节时需要注入所述调温水箱的自来水水量减少，节约水电资源。另外，所述太阳能热水器8能够向所述调温水箱6中注入热水，在地热资源受限的情况下辅助所述调温水箱6的温度调节。
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 (7)

1.一种基于浅层地表热能技术的调温床，其特征在于，包括床体(1)，其中，
所述床体(1)的一端设置有放置柜(11)，所述床体(1)的顶面布置有调温水管(2)；
所述放置柜(11)中固定有调温水箱(6)，所述调温水箱(6)内设置有第一水泵(61)、温度传感器(62)、第二水泵(63)以及第一水位传感器(64)，所述第一水泵(61)的出水端连通所述调温水管(2)的进水端，所述第二水泵(63)的出水端连通贯穿所述调温水箱(6)顶面的排水管(65)，所述排水管(65)连通有水容器，所述放置柜(11)的顶部设置有PLC控制器(9)，所述第一水泵(61)、温度传感器(62)、第二水泵(63)以及第一水位传感器(64)电性连接所述PLC控制器(9)，所述调温水箱(6)还连通有第一进水管(66)，所述第一进水管(66)连通自来水源；
所述床体(1)的一侧设置有呈长方体形的水箱(4)，所述水箱(4)内设置有热交换管(5)，所述热交换管(5)的进水端连通所述调温水管(2)的出水端，所述热交换管(5)的出水端通过管道(51)连通所述调温水箱(6)；所述水箱(4)一侧设置有第二进水管(7)，所述第二进水管(7)延伸至地热井中，所述第二进水管(7)的端部设置有第三水泵(71)，所述第二进水管(7)中设置有单向阀(72)；所述水箱(4)的另一侧设置有回灌管(42)，所述回灌管(42)延伸至地热井中，所述回灌管(42)上设置有第一电磁阀(421)，所述水箱(4)设置有第二水位传感器(41)，所述第二水位传感器(41)电性连接所述PLC控制器(9)。
2.根据权利要求1所述的基于浅层地表热能技术的调温床，其特征在于，所述床体(1)的顶面设置有弯折的放置槽(12)，所述放置槽(12)的两端均连通于所述放置柜(11)，所述放置槽(12)中放置有所述调温水管(2)。
3.根据权利要求1所述的基于浅层地表热能技术的调温床，其特征在于，所述床体(1)的一侧固定有容纳柜(3)，所述容纳柜(3)远离所述床体(1)的一侧可拆卸设置有栅栏状的的柜门(31)，所述容纳柜(3)内固定放置所述水箱(4)。
4.根据权利要求1所述的基于浅层地表热能技术的调温床，其特征在于，所述热交换管(5)整体以矩形波状沿所述水箱(4)长度方向延伸，所述热交换管(5)的截面呈扁平状。
5.根据权利要求1所述的基于浅层地表热能技术的调温床，其特征在于，所述水容器为太阳能热水器(8)，所述太阳能热水器(8)设置有下水管(81)和上水管(82)，所述排水管(65)连通所述上水管(82)。
6.根据权利要求5所述的基于浅层地表热能技术的调温床，其特征在于，所述第一进水管(66)的一端连接三通接头(67)的一个接头，所述三通接头的另外两接头分别连接所述下水管(81)和自来水管，且另外两个接头上分别设置有第二电磁阀(671)和第三电磁阀(672)，所述第二电磁阀(671)和所述第三电磁阀(672)电性连接所述PLC控制器(9)。
7.根据权利要求5所述的基于浅层地表热能技术的调温床，其特征在于，所述太阳能热水器(8)内设置有第三水位传感器，所述第三水位传感器电性连接所述PLC控制器(9)。
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