CN112254375A - 一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，包括竖井、换热器、循环泵、回流管、连接管、U形换热管、地源热泵机组和风机盘管，所述U形换热管的周围设置有导热组件，所述回流管的底端与换热器的顶部换热出口连通，所述换热器顶部的换热入口连通有换热管组。本发明，通过设置导热组件，并配合U形换热管，U形换热管与土壤进行换热时，首先通过相变材料与U形换热管进行换热，利于与U形换热管进行长时间的稳定换热；同时，通过设置水平金属导热杆和垂直金属导热杆，且垂直金属导热杆和水平金属导热杆分别向四周和底部插入土壤内，扩大了与土壤的换热面积，可以与远处的土壤进行换热，提高地源热泵长时间运行的稳定性。

Description

一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统
技术领域
本发明涉及热泵系统技术领域。具体地说是一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统。
背景技术
蒙古包是内蒙古地区牧民族居住的房子，内蒙古地区属于高寒地区，夏季炎热，冬季寒冷干燥。在炎热的夏季，蒙古包制冷的方式通常是自然通风，不能快速的提供舒适凉爽的环境。在冬季多用传统的燃煤方式来供暖，但化石能源供暖产生的烟气粉尘造成了环境污染、同时也进一步加剧了能源的危机。
热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置，热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。
热泵一般分为空气源热泵，水源热泵，地源热泵，其中水源热泵和地源热泵使用较为稳定，应用较为广泛，地源热泵在使用时，由于土壤的导热性能较差，在地源热泵机组长时间运行后，换热管内液体的温度与土壤的温度接近时，会导致地源热泵的工作效率变低，甚至无法正常工作，不得不停机，待土壤的温度恢复正常后，才能开始正常运行地源热泵；水源热泵在使用时需要抽取地下水，而利用后的地下水回灌率难以保证，造成地下水资源的浪费且回灌时会对水资源造成一定的污染。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种换热效果好，运行稳定的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，包括竖井、换热器、循环泵、回流管、连接管、U形换热管、地源热泵机组和风机盘管，所述U形换热管的周围设置有导热组件，所述回流管的底端与换热器的顶部换热出口连通，所述换热器顶部的换热入口连通有换热管组。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，所述导热组件包括金属侧板，所述金属侧板的数量为四个，四个所述金属侧板的侧面依次相连组成矩形，所述金属侧板的底部设置有金属底板，四个所述金属侧板的底部与金属底板的顶部相互连接构成盒状结构；所述盒状结构内填充有相变材料，所述金属侧板的侧面和金属底板的底部均开设有通孔，所述金属侧板侧面的通孔内穿设有水平金属导热杆，所述金属底板底部的通孔内穿设有垂直金属导热杆；所述U形换热管竖直埋入水平金属导热杆之间的相变材料中。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，轴向相对的两个所述水平金属导热杆的相对端头之间设置有连接杆，所述连接杆的两端均螺纹连接有螺纹管，所述水平金属导热杆的一端设置有外螺纹，所述水平金属导热杆通过螺纹管与连接杆固定连接；相邻两个金属侧板的通孔内穿设的水平金属导热杆互相垂直且上下错开设置。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，所述连接杆两端的外螺纹旋向相同，所述水平金属导热杆一端的外螺纹与连接杆端部的外螺纹旋向相反，所述螺纹管内壁两端分别设置有两组旋向相反的内螺纹。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，所述垂直金属导热杆的顶端焊接有固定板，固定板的底部与金属底板的顶部通过焊接固定连接。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，所述地源热泵机组的一侧通过循环管与风机盘管连通，所述地源热泵机组的另一侧底部通过连接管与U形换热管的一端连通，所述U形换热管的另一端通过管道与换热管组连通，所述回流管的中部设置有循环泵，所述回流管的表面套接有绝热套，所述连接管的中部设置有节流阀。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，所述换热管组包括连接块，所述连接块的内部设置有腔道，所述连接块的数量为两个，两个所述连接块的相对面连通有翅片管；顶部所述连接块通过管道与U形换热管的一端连通，底部所述连接块与换热器顶部的换热入口连通。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，所述换热器的侧面活动连接有支撑杆，所述支撑杆的顶端侧面设置有滚轮，所述换热器的侧面设置有橡胶环，所述橡胶环的侧面与支撑杆的内侧面搭接。
上述一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，所述换热器的底部固定连接有水泵，所述水泵的出水口与换热器底部的冷水入口连通，所述水泵侧面的进水口通过管道深入竖井的底部。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1、本发明，通过设置导热组件，并配合U形换热管，U形换热管与土壤进行换热时，首先通过相变材料与U形换热管进行换热，相变材料由于其特殊的性能，拥有较强的蓄热、蓄冷能力，利于与U形换热管进行长时间的稳定换热；同时，通过设置金属侧板和金属底板，并配合水平金属导热杆和垂直金属导热杆，由于金属的导热性能要高于土壤，且垂直金属导热杆和水平金属导热杆分别向四周和底部插入土壤内，扩大了与土壤的换热面积，可以与远处的土壤进行换热，从而避免因导热组件附近土壤温度与U形换热管温度接近，导致地源热泵机组无法正常工作，提高地源热泵长时间运行的稳定性。
2、本发明，通过设置竖井，地下水的温度波动较小，且温度相对土壤在夏季更低，在冬季温度更高，水换热的效果更好，并通过设置有换热器和水泵，能够在不抽取地下水的前提下与地下水进行热交换，从而直接避免了地下的水浪费和地下水污染，有效的保护地下水，并进行了二次换热，进一步提高了换热效果。
3、本发明，通过导热组件的金属侧板和金属底板，并配合水平金属导热杆和垂直金属导热杆，在地层中开挖放置导热组件的工程量很小，开挖之后利用钻机在土壤中打孔，并安装水平金属导热杆和垂直金属导热杆，对土壤的破坏性比较小，并且水平金属导热杆和垂直金属导热杆还可以加固周围地层，确保热泵系统安装处及周围地层的稳定性，有效抵抗地层变形对热泵系统带来的损害，提高热泵系统使用年限；能够以较小的施工量获得较大的与土壤换热面积，减少对土地的占用，且不会造成土壤结构破坏，并对土壤起到一定的加固效果。
附图说明
图1本发明的侧视剖面结构示意图；
图2本发明中换热器的立体结构示意图；
图3本发明中换热管组的立体结构示意图；
图4本发明中导热组件的立体结构示意图；
图5本发明中连接杆与水平金属导热杆的连接结构示意图。
图中附图标记表示为：1-竖井；2-换热器；3-水泵；4-地源热泵机组；5-风机盘管；6-循环管；7-节流阀；8-循环泵；9-连接管；10-U形换热管；11-回流管；12-绝热套；13-换热管组；14-相变材料；15-水平金属导热杆；16-金属侧板；17-垂直金属导热杆；18-支撑杆；19-滚轮；20-橡胶环；21-连接杆；22-螺纹管；23、导热组件；24、金属底板；25、连接块；26-翅片管。
具体实施方式
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，包括竖井1、换热器2、循环泵8、回流管11、连接管9、U形换热管10、地源热泵机组4和风机盘管5，所述U形换热管10的周围设置有导热组件23，所述导热组件23包括金属侧板16，所述金属侧板16的数量为四个，四个所述金属侧板16的侧面依次相连组成矩形，所述金属侧板16的底部设置有金属底板24，四个所述金属侧板16的底部与金属底板24的顶部相互连接构成盒状结构；所述金属侧板16的侧填充有相变材料14，所述金属侧板16的侧面和金属底板24的底部均开设有通孔，所述金属侧板16侧面的通孔内穿设有水平金属导热杆15，所述金属底板24底部的通孔内穿设有垂直金属导热杆17，通过导热组件23的金属侧板16和金属底板24，并配合水平金属导热杆15和垂直金属导热杆17，在地层中开挖放置导热组件23的工程量很小，开挖之后利用钻机在土壤中打孔，并安装水平金属导热杆15和垂直金属导热杆17，对土壤的破坏性比较小，并且水平金属导热杆15和垂直金属导热杆17还可以加固周围地层，确保热泵系统安装处及周围地层的稳定性，有效抵抗地层变形对热泵系统带来的损害，提高热泵系统使用年限；能够以较小的施工量获得较大的与土壤换热面积，减少对土地的占用，且不会造成土壤结构破坏，并对土壤起到一定的加固效果；所述U形换热管10竖直埋入水平金属导热杆15之间的相变材料14中，轴向相对的两个所述水平金属导热杆15的相对端头之间设置有连接杆21，所述连接杆21的两端均螺纹连接有螺纹管22，所述水平金属导热杆15的一端设置有外螺纹，所述水平金属导热杆15通过螺纹管22与连接杆21固定连接；相邻两个金属侧板16的通孔内穿设的水平金属导热杆15互相垂直且上下错开设置，所述连接杆21两端的外螺纹旋向相同，所述水平金属导热杆15一端的外螺纹与连接杆21端部的外螺纹旋向相反，所述螺纹管22内壁两端分别设置有两组旋向相反的内螺纹，所述垂直金属导热杆17的顶端焊接有固定板，固定板的底部与金属底板24的顶部通过焊接固定连接，通过设置导热组件23，并配合U形换热管10，U形换热管10与土壤进行换热时，首先通过相变材料14与U形换热管10进行换热，相变材料14由于其特殊的性能，拥有较强的蓄热、蓄冷能力，利于与U形换热管10进行长时间的稳定换热；同时，通过设置金属侧板16和金属底板24，并配合水平金属导热杆15和垂直金属导热杆17，由于金属的导热性能要高于土壤，且垂直金属导热杆17和水平金属导热杆15分别向四周和底部插入土壤内，扩大了与土壤的换热面积，可以与远处的土壤进行换热，从而避免因导热组件23附近土壤温度与U形换热管10温度接近，导致地源热泵机组4无法正常工作，提高地源热泵长时间运行的稳定性；所述回流管11的底端与换热器2的顶部换热出口连通，所述换热器2顶部的换热入口连通有换热管组13，所述地源热泵机组4的一侧通过循环管6与风机盘管5连通，所述地源热泵机组4的另一侧底部通过连接管9与U形换热管10的一端连通，所述U形换热管10的另一端通过管道与换热管组13连通，所述回流管11的中部设置有循环泵8，所述回流管11的表面套接有绝热套12，所述连接管9的中部设置有节流阀7，所述换热管组13包括连接块25，所述连接块25的内部设置有腔道，所述连接块25的数量为两个，两个所述连接块25的相对面连通有翅片管26；顶部所述连接块25通过管道与U形换热管10的一端连通，底部所述连接块25与换热器2顶部的换热入口连通。
所述换热器2的侧面活动连接有支撑杆18，所述支撑杆18的顶端侧面设置有滚轮19，所述换热器2的侧面设置有橡胶环20，所述橡胶环20的侧面与支撑杆18的内侧面搭接，通过设置支撑杆18和滚轮19，并配合橡胶环20，能够在换热器2放入竖井1内时，对换热器2进行保护，避免其晃动碰撞井壁，所述换热器2的底部固定连接有水泵3，所述水泵3的出水口与换热器2底部的冷水入口连通，所述水泵3侧面的进水口通过管道深入竖井1的底部，过设置竖井1，地下水的温度波动较小，且温度相对土壤在夏季更低，在冬季温度更高，水换热的效果更好，并通过设置有换热器2和水泵3，能够在不抽取地下水的前提下与地下水进行热交换，从而直接避免了地下的水浪费和地下水污染，有效的保护地下水，并进行了二次换热，进一步提高了换热效果。
工作原理：使用时，根据需要在相应的位置安装地源热泵机组4，然后在安装场地开挖矩形坑洞，在矩形坑洞的底部放置金属底板24，在矩形坑洞的侧面放置金属侧板16，并对金属侧板16和金属底板24进行加固；通过钻孔设备，将钻头穿过金属底板24顶部侧通孔，向竖直向下的方向钻孔，然后将垂直金属导热杆17插入土壤的孔洞内，并将垂直金属导热杆17与金属底板24进行焊接固定，然后通过钻孔设备，将钻头穿过金属侧板16侧面的通孔并向水平方向钻孔，并依次钻孔，将水平金属导热杆15依次插入钻孔内，然后将连接杆21置于两个相对的水平金属导热杆15之间，并通过螺纹管22将连接杆21的两端分别与两个水平金属导热杆15固定连接，将U形换热管10放置在连接杆21与水平金属导热杆15组成的网状结构的空隙中，然后向金属侧板16和金属底板24组成的盒状结构内填充相变材料14；然后在需要的位置竖直开设一口竖井1，且竖井1内与地下水连通，将换热器2与回流管11、换热管组13和水泵3连接后，将换热器2放入竖井1内，并使换热器2浸入地下水内，然后将地源热泵机组4与各个部件连通，完成安装。
当地源热泵机组4运行后，同时循环泵6启动，循环泵6将回流管11内的液体泵入地源热泵机组4内，并为地源热泵机组4提供热能或吸收其散发的热能，与地源热泵机组4换热后的液体经过连接管9进入U形换热管10，经过多组U形换热管10时，能够与相变材料14进行换热，相变材料14能够与水平金属导热杆15和垂直金属导热杆17及周围土壤进行换热，由于金属的导热能力比较强，能够有效的提高与土壤换热面积和稳定性，经过与土壤换热后的液体经过连接管进9入换热管组13内，换热管组13为翅片管26组成，能够与竖井1内的空气换热，随后，液体进入换热器2内，同时，水泵3启动，将竖井1内深处的井水抽入换热器2内，使井水与换热器2内通过管道循环的液体进行换热，与井水完成二次换热的循环液体通过循环泵8进入地源热泵机组4，完成换热，用户根据需要使地源热泵机组4进行制冷或制热，并将冷量或热量通过循环管6内的循环液输送至风机盘管5，为用户端进行制冷或制热。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，包括竖井(1)、换热器(2)、循环泵(8)、回流管(11)、连接管(9)、U形换热管(10)、地源热泵机组(4)和风机盘管(5)，其特征在于，所述U形换热管(10)的周围设置有导热组件(23)，所述回流管(11)的底端与换热器(2)的顶部换热出口连通，所述换热器(2)顶部的换热入口连通有换热管组(13)。
2.根据权利要求1所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，所述导热组件(23)包括金属侧板(16)，所述金属侧板(16)的数量为四个，四个所述金属侧板(16)的侧面依次相连组成矩形，所述金属侧板(16)的底部设置有金属底板(24)，四个所述金属侧板(16)的底部与金属底板(24)的顶部相互连接构成盒状结构；所述盒状结构内填充有相变材料(14)，所述金属侧板(16)的侧面和金属底板(24)的底部均开设有通孔，所述金属侧板(16)侧面的通孔内穿设有水平金属导热杆(15)，所述金属底板(24)底部的通孔内穿设有垂直金属导热杆(17)；所述U形换热管(10)竖直埋入水平金属导热杆(15)之间的相变材料(14)中。
3.根据权利要求2所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，轴向相对的两个所述水平金属导热杆(15)的相对端头之间设置有连接杆(21)，所述连接杆(21)的两端均螺纹连接有螺纹管(22)，所述水平金属导热杆(15)的一端设置有外螺纹，所述水平金属导热杆(15)通过螺纹管(22)与连接杆(21)固定连接；相邻两个金属侧板(16)的通孔内穿设的水平金属导热杆(15)互相垂直且上下错开设置。
4.根据权利要求3所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，所述连接杆(21)两端的外螺纹旋向相同，所述水平金属导热杆(15)一端的外螺纹与连接杆(21)端部的外螺纹旋向相反，所述螺纹管(22)内壁两端分别设置有两组旋向相反的内螺纹。
5.根据权利要求2所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，所述垂直金属导热杆(17)的顶端焊接有固定板，固定板的底部与金属底板(24)的顶部通过焊接固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，所述地源热泵机组(4)的一侧通过循环管(6)与风机盘管(5)连通，所述地源热泵机组(4)的另一侧底部通过连接管(9)与U形换热管(10)的一端连通，所述U形换热管(10)的另一端通过管道与换热管组(13)连通，所述回流管(11)的中部设置有循环泵(8)，所述回流管(11)的表面套接有绝热套(12)，所述连接管(9)的中部设置有节流阀(7)。
7.根据权利要求5所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，所述换热管组(13)包括连接块(25)，所述连接块(25)的内部设置有腔道，所述连接块(25)的数量为两个，两个所述连接块(25)的相对面连通有翅片管(26)；顶部所述连接块(25)通过管道与U形换热管(10)的一端连通，底部所述连接块(25)与换热器(2)顶部的换热入口连通。
8.根据权利要求1所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，所述换热器(2)的侧面活动连接有支撑杆(18)，所述支撑杆(18)的顶端侧面设置有滚轮(19)，所述换热器(2)的侧面设置有橡胶环(20)，所述橡胶环(20)的侧面与支撑杆(18)的内侧面搭接。
9.根据权利要求1所述的一种蒙古包用夏季制冷、冬季制热冷暖热泵系统，其特征在于，所述换热器(2)的底部固定连接有水泵(3)，所述水泵(3)的出水口与换热器(2)底部的冷水入口连通，所述水泵(3)侧面的进水口通过管道深入竖井(1)的底部。
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