CN112833587B - 一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，其涉及一种换热设备，旨在解决现有技术中土壤源热泵系统容易受到场地制约的技术问题，其技术方案要点包括热泵机组、终端设备以及与热泵机组和终端设备连接的输送管道、分别与热泵机组连接的进水管、出水管以及设置在深基坑墙和地下室外墙之间且与进水管和出水管连接的换热管组；将换热管组设置在深基坑墙和地下室外墙之间，在进行换热时，热泵机组将水沿着进水管进入换热管组中，土壤将热量传递给换热管组中的水，再沿着出水管输送给终端设备，通过将换热管组安装在地下室外侧与深基坑墙之间，从而可以减少占用的土地，有利于减少受到场地限制的可能性。

Description

一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统

技术领域

本发明涉及一种换热设备，更具体地说，它涉及一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统。

背景技术

近几年来，环境问题日益严峻，节能环保、绿色低碳已是大势所趋，在建筑节能领域中，节能环保的土壤源换热系统技术受到人们的重视；目前，土壤源换热系统应用最多的技术为土壤源热泵换热技术，土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置，它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。

授权公告号为CN207214516U的中国专利公开了一种适用于极寒地区土壤源热泵的地下土壤冷热平衡系统，包括太阳能集热系统、土壤源热泵系统、室内供暖系统、第一电动阀和第二电动阀，所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、储能水箱和太阳能循环水泵；所述土壤源热泵系统包括土壤源热泵主机、土壤源换热器和土壤源循环水泵；所述室内供暖系统包括供暖循环水泵和供暖终端设备。本实用新型的适用于极寒地区土壤源热泵的地下土壤冷热平衡系统，能够达到地下土壤的冷热平衡，同时提高土壤源热泵系统的运行能效，实现土壤源热泵系统稳定、安全、高效的运行。

当使用现有技术中的地下土壤冷热平衡系统时，太阳能集热器采集的热量通过太阳能循环水泵储存至储能水箱，储能水箱储存的热量通过土壤源循环水泵被导入到土壤源热泵系统，在实际应用中，在进行安装土壤源热泵系统时，需要在地下打井钻孔，占用场地较大，容易受到场地的限制，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，其优势在于可以减少占用的土地，减少受到场地限制的可能性。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，包括热泵机组、终端设备以及与热泵机组和终端设备连接的输送管道，还包括分别与热泵机组连接的进水管、出水管以及设置在深基坑墙和地下室外墙之间且与进水管和出水管连接的换热管组。

通过采用上述技术方案，在施工时，在地下室外墙与深基坑墙之间留有空隙，再将换热管组设置在深基坑墙和地下室外墙之间，在进行换热时，热泵机组将水沿着进水管进入换热管组中，土壤将热量传递给换热管组中的水，再沿着出水管输送给终端设备，通过将换热管组安装在地下室外侧与深基坑墙之间，从而可以减少占用的土地，有利于减少受到场地限制的可能性；通过采用土壤中的热量与水进行换热，代替使用电能来制冷或者制热，有利于减少使用电能，节能减排。

进一步地，所述深基坑墙与地下室外墙之间留有浇灌混凝土的安装空间；

所述换热管组包括若干个设置在安装空间内的输入管和回流管，所述输入管一端与进水管连接、另一端与回流管连接，所述回流管远离输入管的一端与出水管连接，所述输入管和回流管均沿地下室外墙的高度方向设置。

通过采用上述技术方案，在施工时，将输入管和回流管插入安装空间中，再将混凝土填入安装空间中，从而可以将输入管和回流管固定在安装空间中，也可以将深基坑墙和地下室外墙固定连接，以此可以增加输入管和回流管安装的稳定性，也可以增加地下室外墙的稳定性。

进一步地，所述输入管和回流管之间设有钢筋网，所述钢筋网相背离两侧均设有连接板，所述连接板的相背离两侧分别设有与深基坑墙和地下室外墙抵触的支撑杆和连接杆。

通过采用上述技术方案，在安装输入管和回流管时，将钢筋网焊接在输入管和回流管之间，并将支撑杆和连接杆绑扎在钢筋网上，并将输入管和回流管放入安装空间中，最后将混凝土填入安装空间中，通过支撑杆、连接杆以及钢筋网凝结在混凝土中，增加混凝土的抗压能力，减少输入管和回流管受到挤压的可能性。

进一步地，所述输入管和回流管的外侧壁上设有导热胶垫。

通过采用上述技术方案，利用导热胶垫包裹在输入管和回流管中，有利于见回流管和输入管发生热障后挤压混凝土导致管道破裂的可能性。

进一步地，所述出水管靠近热泵机组的一侧设有过滤网。

通过采用上述技术方案，利用过滤网对出水管内的水进行过滤，有利于减少管道内产生的杂质。

进一步地，所述出水管包括与回流管连接的连接管以及与热泵机组的连接的输出管；

所述输出管的侧壁上设有供过滤网安装的安装缺口，所述输出管的外侧壁上拆卸设有用于密封连接管和输出管的密封件；

所述输出管上且位于过滤网和热泵机组之间设有液体流量计。

通过采用上述技术方案，长期使用过滤网后，通过液体流量计测量输出管输出的水量，当液体流量计输出的水量降低时，此时拆卸密封件，再将过滤网拆卸，再将新的过滤网安装在安装缺口内，再通过密封件将连接管和输出管连接，以此可以更换过滤网，有利于长期有效的对管道内的水进行过滤。

进一步地，所述连接管的外直径大于输出管外直径，所述连接管靠近输出管的一端设有连接环；

所述密封件包括设置在输出管外侧壁上的密封套，所述密封套的端壁与连接管的端壁抵触，所述密封套靠近连接管的一端设有套在连接管外侧壁上的连接套，所述连接套的侧壁上设有若干个穿过连接环的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓穿过连接环的一端螺纹连接有锁紧螺母。

通过采用上述技术方案，在进行更换过滤网时，旋下锁紧螺母，将锁紧螺栓拆下，移动密封套，将连接套脱离连接管，再将过滤网拆下，将新的过滤网安装在输出管内，旋转密封套，将密封套抵紧在连接管的端壁上，最后将锁紧螺栓穿过连接环并与锁紧螺母螺纹连接，以此可以方便快捷的将过滤网进行拆卸更换；通过密封套抵紧在连接管的端壁上，以此可以减少连接管和输出管之间发生漏水的可能性。

进一步地，所述过滤网的周壁上设有密封膜，所述连接管靠近输出管一端的外侧壁上设有供密封膜伸入的环槽；

所述连接套内侧壁上且沿其周向均布有若干个凹槽，所述凹槽的槽壁上设有定位杆，所述定位杆的侧壁上转动设有卡块，所述定位杆的侧壁上设有扭簧，所述扭簧的一端与定位杆连接、另一端与卡块连接，所述卡块靠近连接管的一侧设有用于将密封膜抵触在环槽槽底壁上的弧形面，所述卡块远离弧形面的一侧设有抵触块，所述连接环外侧壁上环设有连接槽，所述连接槽的槽底壁上设有供抵触块伸出的通孔，所述环槽内环设有转动环，所述转动环的侧壁上设有供抵触块伸入的定位缺口，所述定位缺口内设有与抵触块抵触的挤压块。

通过采用上述技术方案，当更换过滤网时，将密封膜包裹在连接管的端壁上，并铺在环槽内，此时，将转动环转动，带动挤压块在定位缺口中转动，当挤压块遇到抵触块时，挤压块与抵触块抵触，推动卡块转动，扭簧从而展开蓄力，将卡块抵紧在环槽的槽底壁上，弧形面从而可以将密封膜抵紧在环槽内，以此可以增加过滤网在输出管的安装稳定性，减少过滤网由于水流的冲击导致过滤网向远离连接管一侧移动的可能性；而且也可以增加密封膜对连接管和输出管之间的密封性，减少连接管和输出管之间发生漏水的可能性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、在施工时，将换热管组安装在深基坑墙和地下室外墙之间，利用热泵机组将水沿着进水管输入换热管组中，换热管组内水的热量与土壤中的热量进行交换，水再沿着出水管进入终端设备中，通过换热管组安装在深基坑墙和地下室外墙之间，以此可以减少占用土地，减少受到场地限制的可能性；

2、利用导热胶垫，减少输入管和回流管发生热障时，挤压混凝土导致管道破裂的可能性；

3、利用过滤网，可以对管道内的杂质进行过滤，有利于减少管道发生堵塞的可能性。

附图说明

图1为体现实施例的结构示意图。

图2为体现实施例中输入管和回流管在安装空间的结构示意图。

图3为体现图1中A-A向剖视图。

图4为体现图3中A部放大图。

图5为体现图1中B-B向剖视图。

图6为体现图5中B部放大图。

图中：1、热泵机组；2、终端设备；3、进水管；4、出水管；40、过滤网；41、连接管；42、输出管；43、安装缺口；44、密封件；45、液体流量计；46、连接环；47、密封套；48、连接套；49、腰型孔；400、锁紧螺栓；401、锁紧螺母；402、密封膜；403、环槽；404、凹槽；405、定位杆；406、扭簧；407、卡块；408、弧形面；409、抵触块；410、连接槽；411、通孔；412、转动环；413、定位缺口；414、挤压块；415、导向斜面；5、换热管组；50、输入管；51、回流管；52、钢筋网；53、支撑杆；54、连接杆；55、导热胶垫；56、连接板；6、深基坑墙；7、地下室外墙；8、安装空间；9、输送管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

参照图1，一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，其包括热泵机组1、终端设备2、与热泵机组1和终端设备2连接且用于输送水的输送管道9。

参照图1，还包括与热泵机组1连接的进水管3、出水管4以及与进水管3和出水管4连接的换热管组5，深基坑墙6与地下室外墙7之间留有浇灌混凝土的安装空间8，换热管组5设置在安装空间8内，换热管组5包括若干个设置在安装空间8内的输入管50和回流管51，输入管50和回流管51一体成型且呈U型，输入管50一端与进水管3连接、另一端与回流管51连接，回流管51远离输入管50的一端与出水管4连接。

参照图1，输入管50和回流管51均沿地下室外墙7的高度方向设置；在安装时，在输入管50和回流管51竖直安装在安装空间8内，并向安装空间8内填入混凝土，从而可以固定安装输入管50和回流管51，并将热量传递给输入管50和回流管51，将混凝土填入安装空间8内，将地下室外墙7与深基坑墙6之间的安装空间8填充，从而可以增加地下室外墙7的稳定性，增加建筑物的稳定性；实际实用中，在冬季，土壤中的热量传递给输入管50和回流管51中的水，热泵机组1将水沿着出水管4和输送管道9传递给终端设备2，终端设备2将热量传递给建筑，在夏季，建筑物内的热量传递给终端设备2中的水，热泵机组1将热水沿着输送管道9和进水管3输送给输入管50和回流管51，输入管50和回流管51中的水将热量传导给土壤，从而使的输入管50和回流管51中的水温度降低，热泵机组1再将水沿着出水管4和输送管道9输送给终端设备2，从而可以为建筑降温，以此可以实现换热，利用换热管组5设置在安装空间8内，从而可以减少使用占地，缩减占地面积，减少受到场地限制的可能性；通过采用土壤中的热量与水进行换热，代替使用电能来制冷或者制热，有利于减少使用电能，节能减排。

参照图2，输入管50和回流管51的外侧壁上设有导热胶垫55；通过导热胶垫55，当输入管50和回流管51发生热胀冷缩时，输入管50和回流管51会发现变形，此时，通过导热胶垫55的弹性材质，从而可以减少输入管50和回流管51挤压混凝土导致输入管50和回流管51发生破裂的可能性。

参照图2，输入管50和回流管51之间设有钢筋网52，钢筋网52设置在导热胶垫55外侧壁上，钢筋网52相背离两侧均设有连接板56，连接板56的相背离两侧分别设有与深基坑墙6和地下室外墙7抵触的支撑杆53和连接杆54；当将混凝土填入安装空间8时，利用钢筋网52和支撑杆53和连接杆54，从而可以增加混凝土的抗拉性能，为地下室外墙7增加稳定性。

参照图3，出水管4靠近热泵机组1的一侧设有过滤网40。

参照图3和图4，出水管4包括与回流管51连接的连接管41以及与热泵机组1的连接的输出管42，连接管41和输出管42均为PE管，输出管42靠近连接管41的一端环设有用于安装过滤网40的安装缺口43，过滤网40一侧与安装缺口43抵触、另一侧与连接管41的端壁抵触，输出管42的外侧壁上拆卸设有用于密封连接管41和输出管42的密封件44。

参照图5，输出管42上且位于过滤网40和热泵机组1之间设有液体流量计45；利用过滤网40将出水管4内的杂质进行过滤，从而可减少杂质堵塞管道的可能性，通过液体流量计45检测输出管42输出的水量，当输出水量减少时，此时表面过滤网40需要更换，所以将密封件44拆卸，分离连接管41和输出管42，再将过滤网40从安装缺口43中移出，再将新的过滤网40安装在安装缺口43中，并与连接管41端壁抵触，最后将密封件44将连接管41和输出管42密封，以此可以方便快捷的将过滤网40进行拆卸更换，过滤网40从而可以长期有效进行过滤。

参照图4，连接管41的外直径大于输出管42外直径，连接管41靠近输出管42的一端设有连接环46，连接环46的侧壁上且沿其周向均布由若干个腰型孔49。

参照图4，密封件44包括一体成型的密封套47和连接套48，密封套47滑移套设在输出管42外侧壁上，密封套47的端壁与连接管41的端壁抵触，连接套48与密封套47靠近连接管41的一端连接，连接套48滑移套设在连接管41的外侧壁上。

参照图4，过滤网40的周壁上设有密封膜402，连接管41靠近输出管42一端的外侧壁上设有供密封膜402伸入的环槽403，环槽403位于连接环46靠近输出管42的一侧。

参照图5和图6，连接套48内侧壁上且沿其周向均布有若干个凹槽404，凹槽404的槽壁上设有定位杆405，定位杆405的侧壁上转动设有卡块407，定位杆405的侧壁上设有扭簧406，扭簧406的一端与定位杆405连接、另一端与卡块407连接，卡块407靠近连接管41的一侧设有用于将密封膜402抵触在环槽403槽底壁上的弧形面408，卡块407远离弧形面408的一侧设有抵触块409，连接套48外侧壁上环设有连接槽410（参考图4），连接槽410的槽底壁上设有供抵触块409伸出的通孔411，连接槽410内环设有转动环412，转动环412的侧壁上设有供抵触块409伸入的定位缺口413，定位缺口413内设有与抵触块409抵触的挤压块414，挤压块414的侧壁上设有用于滑上抵触块409的导向斜面415，转动环412的厚度大于连接槽410的槽深，从而方便将转动环412转动。

参考图4、图6，转动环412的侧壁上设有穿过腰型孔49的锁紧螺栓400，锁紧螺栓400穿过腰型孔49的一端螺纹连接有锁紧螺母401，锁紧螺母401抵紧在连接环46的侧壁上；当需要更换过滤网40时，将转动环412转动，从而可以带动挤压块414脱离抵触块409，扭簧406复位，带动卡块407转动回到凹槽404中，再旋下锁紧螺母401，移动连接套48和密封套47，再分离连接管41和输出管42，即可取出过滤网40，更换新的过滤网40时，将过滤网40上的密封膜402包裹连接管41端壁并铺在环槽403内，移动密封套47，密封套47将密封膜402抵紧在连接管41的端壁上，同时将连接套48套在连接管41上，锁紧螺栓400并伸入腰型孔49中，再旋紧锁紧螺母401，以此可以将连接套48和密封套47安装在连接管41和输出管42上，从而可以将连接管41和输出管42进行密封连接；再将转动环412转动，挤压块414从而挤压抵触块409，推动卡块407转动，扭簧406展开蓄力，卡块407的弧形面408从而可以将密封膜402抵紧在环槽403内，以此可以增加过滤网40在输出管42上的安装稳定性，也可以增加连接管41和输出管42之间的密封性，减少连接管41和输出管42之间漏水的可能性。

上述实施例的实施原理为：将换热管组5安装在深基坑墙6和地下室外墙7之间，在使用中，利用热泵机组1将水沿着进水管3输入换热管组5中，换热管组5内水的热量与土壤中的热量进行交换，水再沿着出水管4进入终端设备2中，为建筑提供热量，利用换热管组5安装在深基坑墙6和地下室外墙7之间，以此可以减少占用土地，有利于减少受到场地限制的可能性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，包括热泵机组（1）、终端设备（2）以及与热泵机组（1）和终端设备（2）连接且用于输送水的输送管道（9），其特征在于：还包括分别与热泵机组（1）连接的进水管（3）、出水管（4）以及设置在深基坑墙（6）和地下室外墙（7）之间且与进水管（3）和出水管（4）连接的换热管组（5）；

所述出水管（4）靠近热泵机组（1）的一侧设有过滤网（40）；

所述出水管（4）包括与回流管（51）连接的连接管（41）以及与热泵机组（1）的连接的输出管（42）；

所述输出管（42）的侧壁上设有供过滤网（40）安装的安装缺口（43），所述输出管（42）的外侧壁上拆卸设有用于密封连接管（41）和输出管（42）的密封件（44）；

所述输出管（42）上且位于过滤网（40）和热泵机组（1）之间设有液体流量计（45）；

所述连接管（41）的外直径大于输出管（42）外直径，所述连接管（41）靠近输出管（42）的一端设有连接环（46）；

所述密封件（44）包括设置在输出管（42）外侧壁上的密封套（47），所述密封套（47）的端壁与连接管（41）的端壁抵触，所述密封套（47）靠近连接管（41）的一端设有套在连接管（41）外侧壁上的连接套（48），所述连接套（48）的侧壁上设有若干个穿过连接环（46）的锁紧螺栓（400），所述锁紧螺栓（400）穿过连接环（46）的一端螺纹连接有锁紧螺母（401）；

所述过滤网（40）的周壁上设有密封膜（402），所述连接管（41）靠近输出管（42）一端的外侧壁上设有供密封膜（402）伸入的环槽（403）；

所述连接套（48）内侧壁上且沿其周向均布有若干个凹槽（404），所述凹槽（404）的槽壁上设有定位杆（405），所述定位杆（405）的侧壁上转动设有卡块（407），所述定位杆（405）的侧壁上设有扭簧（406），所述扭簧（406）的一端与定位杆（405）连接、另一端与卡块（407）连接，所述卡块（407）靠近连接管（41）的一侧设有用于将密封膜（402）抵触在环槽（403）槽底壁上的弧形面（408），所述卡块（407）远离弧形面（408）的一侧设有抵触块（409），所述连接环（46）外侧壁上环设有连接槽（410），所述连接槽（410）的槽底壁上设有供抵触块（409）伸出的通孔（411），所述环槽（403）内环设有转动环（412），所述转动环（412）的侧壁上设有供抵触块（409）伸入的定位缺口（413），所述定位缺口（413）内设有与抵触块（409）抵触的挤压块（414）。

2.根据权利要求1所述的一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，其特征在于：所述深基坑墙（6）与地下室外墙（7）之间留有浇灌混凝土的安装空间（8）；

所述换热管组（5）包括若干个设置在安装空间（8）内的输入管（50）和回流管（51），所述输入管（50）一端与进水管（3）连接、另一端与回流管（51）连接，所述回流管（51）远离输入管（50）的一端与出水管（4）连接，所述输入管（50）和回流管（51）均沿地下室外墙（7）的高度方向设置。

3.根据权利要求2所述的一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，其特征在于：所述输入管（50）和回流管（51）之间设有钢筋网（52），所述钢筋网（52）相背离两侧均设有连接板（56），所述连接板（56）的相背离两侧分别设有与深基坑墙（6）和地下室外墙（7）抵触的支撑杆（53）和连接杆（54）。

4.根据权利要求2所述的一种利用深基坑墙支护和地下室外壁土壤源的换热系统，其特征在于：所述输入管（50）和回流管（51）的外侧壁上设有导热胶垫（55）。

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