CN113357723A - 双u型冷热两用地埋管换热器 - Google Patents

双u型冷热两用地埋管换热器 Download PDF

Info

Publication number
CN113357723A
CN113357723A CN202110606086.2A CN202110606086A CN113357723A CN 113357723 A CN113357723 A CN 113357723A CN 202110606086 A CN202110606086 A CN 202110606086A CN 113357723 A CN113357723 A CN 113357723A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dual
heat pump
heat
switching valve
ground source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110606086.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张蒙生
王力
韩利强
尹凯歌
刘新贤
李鹏斐
赵明珠
王志勇
王根旺
赵川
李保成
许少扩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Original Assignee
China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Tobacco Henan Industrial Co Ltd filed Critical China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Priority to CN202110606086.2A priority Critical patent/CN113357723A/zh
Publication of CN113357723A publication Critical patent/CN113357723A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/84—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/30—Arrangement or mounting of heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/15—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F24F2005/0057—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground receiving heat-exchange fluid from a closed circuit in the ground
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40—Geothermal heat-pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双U型冷热两用地埋管换热器，其包括：热泵蒸发器、热泵冷凝器、用户侧分水器、用户侧集水器、地源侧总分水器、地源侧总集水器、若干地埋换热管和若干开关阀，若干地埋换热管埋设在地下土壤内，并且各地埋换热管采用双U型结构，若干开关阀设置在热泵蒸发器或热泵冷凝器与地源侧总分水器或地源侧总集水器或用户侧集水器或用户侧分水器之间。本发明的双U型冷热两用地埋管换热器，通过切换若干个开关阀的开关状态，实现空调制冷和供暖对能源的需求；换热器整体结构采用大U型结构布局，每个地埋换热管采用双U型布置，这样可以充分利用钻孔空间，增大地埋换热管的长度，并减小换热器的占地面积。

Description

双U型冷热两用地埋管换热器
技术领域
本发明涉及工业和民用暖通空调技术领域，尤其涉及一种双U型冷热两用地埋管换热器。
背景技术
建筑空调制冷采用的制冷机冷凝器，其散热通常采用水冷机组室外冷却塔进行直接蒸发冷却降温或者采用风冷冷却，但该技术需要在高大建筑上安装冷却塔或风冷系统，其冷却效果受室外温湿度气候变化影响较大，而且在高温高湿季节，其冷却效果一般。
建筑空调供暖采用蒸汽供暖，蒸汽来源于锅炉，锅炉消耗燃料，会相应产生排放物，对大气环境造成影响。另外，采用电热、热泵供暖，其电热转化效率偏低，电能消耗巨大，不利于节能。
地源热泵技术就是利用地热资源，把深埋于地表深处的热源或冷源通过热泵技术，转化为空调末端用户，能提供冷热两用热源，满足人体在建筑内的生活舒适感。地源恒温层土壤、岩石、水的温度受外界气候变化极小，其地源水具有一定的流动性，可以稳定地为空调提供不竭能源。
地埋管换热器就是一台以地源水、岩石、土壤为换热介质，以泵压循环水为载能工质的新型换热器，目前的地埋管换热器的埋设会占用大量土地，给原本就用地紧张的城市地区增加更多困难，不易进行大面积推广。
因此，亟需一种双U型冷热两用地埋管换热器。
发明内容
本发明的目的是提供一种双U型冷热两用地埋管换热器，以解决上述现有技术中的问题，能够在减小换热器的占地面积的同时，实现空调制冷和供暖对能源的需求。
本发明提供了一种双U型冷热两用地埋管换热器，其中，包括：
热泵蒸发器、热泵冷凝器、用户侧分水器、用户侧集水器、地源侧总分水器、地源侧总集水器、若干地埋换热管和若干开关阀，其中，所述若干地埋换热管埋设在地下土壤内，并且各所述地埋换热管采用双U型结构，所述若干开关阀设置在所述热泵蒸发器或所述热泵冷凝器与所述地源侧总分水器或所述地源侧总集水器或所述用户侧集水器或所述用户侧分水器之间，通过切换所述若干开关阀，以使在冬季运行模式下，所述用户侧分水器和所述用户侧集水器与所述热泵冷凝器连接，所述地源侧总分水器和所述地源侧总集水器与所述热泵蒸发器连接；并使在夏季运行模式下，所述用户侧分水器和所述用户侧集水器与所述热泵蒸发器连接，所述地源侧总分水器和所述地源侧总集水器与所述热泵冷凝器连接。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，所述双 U型冷热两用地埋管换热器还包括压缩机，设置在所述热泵蒸发器和所述热泵冷凝器之间。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，所述双 U型冷热两用地埋管换热器还包括用户侧风机盘管，设置在所述用户侧分水器和所述用户侧集水器之间。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，所述若干开关阀包括第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀、第五开关阀、第六开关阀、第七开关阀和第八开关阀，其中，所述第一开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述地源侧总集水器之间，所述第二开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述用户侧集水器之间，所述第三开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述用户侧分水器之间，所述第四开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述地源侧总分水器之间，所述第五开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述用户侧集水器之间，所述第六开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述用户侧分水器之间，所述第七开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述地源侧总集水器之间，所述第八开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述地源侧总分水器之间。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，在冬季运行模式下，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀和所述第四开关阀开启，所述第五开关阀、所述第六开关阀、所述第七开关阀和所述第八开关阀关闭；在夏季运行模式下，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀和所述第四开关阀关闭，所述第五开关阀、所述第六开关阀、所述第七开关阀和所述第八开关阀开启。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，所述第一开关阀、和/或所述第二开关阀、和/或所述第三开关阀、和/或所述第四开关阀、和/或所述第五开关阀、和/或所述第六开关阀、和/或所述第七开关阀和/或所述第八开关阀包括电动开关阀。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，各所述地埋换热管垂直地设置在对应的竖井孔内，所述竖井孔的数量与所述地埋换热管的数量一致，为180-300个，并且所述竖井孔分区域按矩阵排列。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，所述双 U型冷热两用地埋管换热器还包括：分别设置在各个区域的小集水器和小分水器，从各个小集水器和各个小分水器上分出的若干对支管，从各个支管上分出的若干对细支管，用于连接从同一支管上分出的各个细支管的井组主管，每对所述细支管与所述地埋换热管的出入口连接，
其中，所述小集水器的进水管和小分水器的出水管的外径包括 85mm-95mm，所述支管的外径包括70mm-80mm，所述细支管的外径为 28mm-35mm，所述井组主管的外径包括60mm-65mm，所述地埋换热管的外径包括28mm-35mm。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，所述竖井孔的孔径包括150mm-200mm，所述竖井孔的间距包括3m-5m，所述竖井孔的深度为100m-150m。
如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其中，优选的是，所述双 U型冷热两用地埋管换热器还包括设置在地源侧总集水器和地源侧总分水器的连接管道上的静态水力平衡阀。
本发明提供一种双U型冷热两用地埋管换热器，通过切换若干个开关阀的开关状态，以使在冬季运行模式下，末端空调用户获得热泵冷凝器的热源，同时，地埋换热管与热泵蒸发器连接，吸收土壤的热量；在夏季运行模式下，末端空调用户向热泵蒸发器散热，地埋换热管对土壤环境进行放热，实现空调制冷和供暖对能源的需求；换热器整体结构采用大U型结构布局，每个地埋换热管采用双U型布置，这样可以充分利用钻孔空间，增大地埋换热管的长度，并减小换热器的占地面积。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的竖井孔和地埋换热管实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的地埋换热管实施例的地下布局俯视图；
图4为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的实施例的竖井孔换热管单元管网连接图。
附图标记说明：
1-热泵冷凝器 2-热泵蒸发器 3-地源侧总分水器
4-地源侧总集水器 5-地埋换热管 6-压缩机
7-开关阀 8-用户侧分水器 9-用户侧集水器
10-I区 11-II区 12-III区
13-I区小集水器分水器 14-II区小集水器分水器
15-III区小集水器分水器 16-竖井孔 17-小集水器回水支管
18-小分水器出水支管 19-大分水器出水管 20-静态水力平衡阀
21-井组主管 22-井内散热管 23-大集水器进水管
24-用户侧风机盘管 71-第一开关阀 72-第二开关阀
73-第三开关阀 74-第四开关阀 75-第五开关阀
76-第六开关阀 77-第七开关阀 78-第八开关阀
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
如图1所示，本发明实施例提供了一种双U型冷热两用地埋管换热器，其包括：热泵蒸发器2、热泵冷凝器1、用户侧分水器8、用户侧集水器9、地源侧总分水器3、地源侧总集水器4、若干地埋换热管5和若干开关阀7，其中，所述若干地埋换热管5埋设在地下土壤内，并且各所述地埋换热管 5采用双U型结构，所述若干开关阀7设置在所述热泵蒸发器2或所述热泵冷凝器1与所述地源侧总分水器3或所述地源侧总集水器4或所述用户侧集水器9或所述用户侧分水器8之间，通过切换所述若干开关阀7，以使在冬季运行模式下，所述用户侧分水器8和所述用户侧集水器9与所述热泵冷凝器1连接，所述地源侧总分水器3和所述地源侧总集水器4与所述热泵蒸发器2连接；并使在夏季运行模式下，所述用户侧分水器8和所述用户侧集水器9与所述热泵蒸发器2连接，所述地源侧总分水器3和所述地源侧总集水器4与所述热泵冷凝器1连接。
其中，本发明的地埋换热管5采用双U型布置，可以充分利用钻孔空间，增加地埋换热管5的长度和换热面积，减少换热器占地面积，减少钻孔数量，降低施工成本。
进一步地，所述若干开关阀7包括第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73、第四开关阀74、第五开关阀75、第六开关阀76、第七开关阀77和第八开关阀78，其中，所述第一开关阀71设置在所述热泵蒸发器 2和所述地源侧总集水器4之间，所述第二开关阀72设置在所述热泵冷凝器1和所述用户侧集水器9之间，所述第三开关阀73设置在所述热泵冷凝器1和所述用户侧分水器8之间，所述第四开关阀74设置在所述热泵蒸发器2和所述地源侧总分水器3之间，所述第五开关阀75设置在所述热泵蒸发器2和所述用户侧集水器9之间，所述第六开关阀76设置在所述热泵蒸发器2和所述用户侧分水器8之间，所述第七开关阀77设置在所述热泵冷凝器1和所述地源侧总集水器4之间，所述第八开关阀78设置在所述热泵冷凝器1和所述地源侧总分水器3之间。
在冬季运行模式下，如图1所示，所述第一开关阀71、所述第二开关阀72、所述第三开关阀73和所述第四开关阀74开启，所述第五开关阀75、所述第六开关阀76、所述第七开关阀77和所述第八开关阀78关闭；在夏季运行模式下，所述第一开关阀71、所述第二开关阀72、所述第三开关阀 73和所述第四开关阀74关闭，所述第五开关阀75、所述第六开关阀76、所述第七开关阀77和所述第八开关阀78开启，可见，在夏季运行模式下，各开关阀的状态与图1中各开关阀的开关状态相反。
所述第一开关阀71、和/或所述第二开关阀72、和/或所述第三开关阀 73、和/或所述第四开关阀74、和/或所述第五开关阀75、和/或所述第六开关阀76、和/或所述第七开关阀77和/或所述第八开关阀78为电动开关阀。在本发明中，第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73、第四开关阀74、第五开关阀75、第六开关阀76、第七开关阀77和第八开关阀78均为电动开关阀，在其他实施方式中，开关阀还可以是气动开关阀、机械开关阀等，本发明对此不作具体限定。
进一步地，所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括压缩机6，设置在所述热泵蒸发器2和所述热泵冷凝器1之间。所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括用户侧风机盘管24，设置在所述用户侧分水器8和所述用户侧集水器9之间。
在工作中，通过切换8个开关阀7的开关状态，以使在冬季运行模式下，用户侧分水器8和用户侧集水器9与热泵冷凝器1连接，地源侧总分水器3和地源侧总集水器4与热泵蒸发器2连接；这样，用户侧风机盘管 24获得热泵冷凝器1的热源，同时，地埋换热管5通过地源侧总分水器3 和地源侧总集水器4与热泵蒸发器2连接，吸收土壤的热量。在夏季运行模式下，通过切换8个开关阀7的开关状态，使用户侧分水器8和用户侧集水器9与热泵蒸发器2连接，地源侧总分水器3和地源侧总集水器4与热泵冷凝器1连接，这样，用户侧风机盘管24向热泵蒸发器散热，地埋换热管5通过地源侧总分水器3和地源侧总集水器4与热泵冷凝器1连接，对土壤环境进行放热。
由此可见，本发明的双U型冷热两用地埋管换热器以深层恒温地源水、土壤、岩石为换热源，通过双U型结构的地埋换热管，在夏季向土壤源放热，冬季向土壤源吸热，依靠冷热两用热泵，将深埋于地源层的热量传递于空调用户端，在夏季为末端空调用户提供7-12℃的冷水，并在冬季为末端空调用户提供冬季45-50℃的热水，实现空调制冷和供暖对能源的需求。换热器整体结构采用大U型设计，水从热泵蒸发器或者热泵冷凝器的出口流入地源侧总分水器，从地源侧总集水器流出，分出若干个支路至地源深处，通过土壤换热，进行U型折流至地源侧总集水器，从地源侧总集水器泵压至热泵蒸发器或者热泵冷凝器，这样可以充分利用钻孔空间，进一步增大地埋管长度，并减小换热器占地面积。
由此，相对于现有技术而言，通过切换若干个开关阀的开关状态，以使在冬季运行模式下，末端空调用户获得热泵冷凝器的热源，同时，地埋换热管与热泵蒸发器连接，吸收土壤的热量；在夏季运行模式下，末端空调用户向热泵蒸发器散热，地埋换热管对土壤环境进行放热，实现空调制冷和供暖对能源的需求；换热器整体结构采用大U型结构布局，每个地埋换热管采用双U型布置，这样可以充分利用钻孔空间，增大地埋换热管的长度，并减小换热器的占地面积。
进一步地，各所述地埋换热管5垂直地设置在对应的竖井孔16内，所述竖井孔16的数量与所述地埋换热管5的数量一致，为180-300个，并且所述竖井孔16分区域按矩阵排列。在本发明中，竖井孔16的数量为240 个，分三个区域按矩阵进行排列，一个区域即为一组，每组80个，布局如图3所示。
更进一步地，如图3和图4所示，所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括：分别设置在各个区域的小集水器和小分水器，从各个小集水器和各个小分水器上分出的若干对支管，从各个支管上分出的若干对细支管，用于连接从同一支管上分出的各个细支管的井组主管，每对所述细支管与所述地埋换热管5的出入口连接，
具体而言，图3分别示出了I区10、II区11、III区12和10行24列、深度为150m、直径为150mm的竖井孔16，在I区10中设置有一个I区小集水器分水器13、在II区11中设置有一个II区小集水器分水器14、在III 区12中设置有一个III区小集水器分水器15。图4示出了竖井孔换热管单元管网连接图。如图3和图4所示，所述小集水器的进水管(即大集水器进水管23)和小分水器的出水管(即大分水器出水管19)的外径为 85mm-95mm，例如为90mm，壁厚为6.7mm；所述支管的外径为 70mm-80mm，例如为75mm，壁厚为5.6mm，如图4所示，各个区域的小集水器分水器各设置有8个小分水器出水支管18和8个小集水器回水支管17；所述细支管(即为井内散热管22)的外径为28mm-35mm，例如为32mm，壁厚为3mm；如图4所示，每10个井内散热管22形成一组井组主管21，所述井组主管21的外径为60mm-65mm，例如为63mm，壁厚为4.7mm；所述地埋换热管5的外径为28mm-35mm，例如为32mm，壁厚为3mm。
进一步地，所述小集水器的进水管、小分水器的出水管、支管、细支管、井组主管、地埋换热管5均采用聚乙烯材料制成。由于其具有化学特性稳定、耐腐蚀、热导率高、抗老化等特点，在常年接触高盐碱土壤及岩石层的环境中的使用寿命可达到40-50年；而且价格低廉，考虑到地埋换热管的使用长度巨大，本发明采用聚乙烯材质的地埋换热管可以显著降低材料成本。
所述竖井孔16的孔径包括150mm-200mm，如图2所示，在本发明的实施例中，竖井孔孔径为150mm；所述竖井孔16的间距包括3m-5m，如图2所示，在本发明的实施例中，竖井孔16的间距为5m；所述竖井孔16 的深度为100m-150m，如图2所示，在本发明的实施例中，竖井孔16的深度为150m；单根地埋换热管5的长度为10m-14m，例如为12m。
所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括设置在地源侧总集水器4和地源侧总分水器3的连接管道上的静态水力平衡阀20。可以理解的是，这里的连接管道可以为大集水器进水管23或者为大分水器出水管19。借助于静态水力平衡阀20，可以实现水力平衡。在本发明中，静态水力平衡阀 20的数量为4个，分布位置如图4所示，需要说明的是，本发明对静态水力平衡阀20的数量及分布位置不作具体限定。
本发明实施例提供的双U型冷热两用地埋管换热器，通过切换若干个开关阀的开关状态，以使在冬季运行模式下，末端空调用户获得热泵冷凝器的热源，同时，地埋换热管与热泵蒸发器连接，吸收土壤的热量；在夏季运行模式下，末端空调用户向热泵蒸发器散热，地埋换热管对土壤环境进行放热，实现空调制冷和供暖对能源的需求；换热器整体结构采用大U 型结构布局，每个地埋换热管采用双U型布置，这样可以充分利用钻孔空间，增大地埋换热管的长度，并减小换热器的占地面积。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，包括：
热泵蒸发器、热泵冷凝器、用户侧分水器、用户侧集水器、地源侧总分水器、地源侧总集水器、若干地埋换热管和若干开关阀，其中，所述若干地埋换热管埋设在地下土壤内，并且各所述地埋换热管采用双U型结构，所述若干开关阀设置在所述热泵蒸发器或所述热泵冷凝器与所述地源侧总分水器或所述地源侧总集水器或所述用户侧集水器或所述用户侧分水器之间，通过切换所述若干开关阀，以使在冬季运行模式下，所述用户侧分水器和所述用户侧集水器与所述热泵冷凝器连接，所述地源侧总分水器和所述地源侧总集水器与所述热泵蒸发器连接；并使在夏季运行模式下，所述用户侧分水器和所述用户侧集水器与所述热泵蒸发器连接，所述地源侧总分水器和所述地源侧总集水器与所述热泵冷凝器连接。
2.根据权利要求1所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括压缩机，设置在所述热泵蒸发器和所述热泵冷凝器之间。
3.根据权利要求1所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括用户侧风机盘管，设置在所述用户侧分水器和所述用户侧集水器之间。
4.根据权利要求1所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，所述若干开关阀包括第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀、第五开关阀、第六开关阀、第七开关阀和第八开关阀，其中，所述第一开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述地源侧总集水器之间，所述第二开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述用户侧集水器之间，所述第三开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述用户侧分水器之间，所述第四开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述地源侧总分水器之间，所述第五开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述用户侧集水器之间，所述第六开关阀设置在所述热泵蒸发器和所述用户侧分水器之间，所述第七开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述地源侧总集水器之间，所述第八开关阀设置在所述热泵冷凝器和所述地源侧总分水器之间。
5.根据权利要求4所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，在冬季运行模式下，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀和所述第四开关阀开启，所述第五开关阀、所述第六开关阀、所述第七开关阀和所述第八开关阀关闭；在夏季运行模式下，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀和所述第四开关阀关闭，所述第五开关阀、所述第六开关阀、所述第七开关阀和所述第八开关阀开启。
6.根据权利要求4所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，所述第一开关阀、和/或所述第二开关阀、和/或所述第三开关阀、和/或所述第四开关阀、和/或所述第五开关阀、和/或所述第六开关阀、和/或所述第七开关阀和/或所述第八开关阀包括电动开关阀。
7.根据权利要求1所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，各所述地埋换热管垂直地设置在对应的竖井孔内，所述竖井孔的数量与所述地埋换热管的数量一致，为180-300个，并且所述竖井孔分区域按矩阵排列。
8.根据权利要求7所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括：分别设置在各个区域的小集水器和小分水器，从各个小集水器和各个小分水器上分出的若干对支管，从各个支管上分出的若干对细支管，用于连接从同一支管上分出的各个细支管的井组主管，每对所述细支管与所述地埋换热管的出入口连接，
其中，所述小集水器的进水管和小分水器的出水管的外径包括85mm-95mm，所述支管的外径包括70mm-80mm，所述细支管的外径为28mm-35mm，所述井组主管的外径包括60mm-65mm，所述地埋换热管的外径包括28mm-35mm。
9.根据权利要求7所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，所述竖井孔的孔径包括150mm-200mm，所述竖井孔的间距包括3m-5m，所述竖井孔的深度为100m-150m。
10.根据权利要求1所述的双U型冷热两用地埋管换热器，其特征在于，所述双U型冷热两用地埋管换热器还包括设置在地源侧总集水器和地源侧总分水器的连接管道上的静态水力平衡阀。
CN202110606086.2A 2021-05-24 2021-05-24 双u型冷热两用地埋管换热器 Pending CN113357723A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110606086.2A CN113357723A (zh) 2021-05-24 2021-05-24 双u型冷热两用地埋管换热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110606086.2A CN113357723A (zh) 2021-05-24 2021-05-24 双u型冷热两用地埋管换热器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113357723A true CN113357723A (zh) 2021-09-07

Family

ID=77530749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110606086.2A Pending CN113357723A (zh) 2021-05-24 2021-05-24 双u型冷热两用地埋管换热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113357723A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5790532A (en) * 1980-11-28 1982-06-05 Nec Corp Heat exchanging system
DE3238207A1 (de) * 1982-10-15 1984-04-19 Horst Dipl.-Ing. 7530 Pforzheim Erdmann Heizsystem fuer gebaeude und warmwasserbereitung mit umweltenergie als heizmittel fuer eine elektrische waermepumpe
CN201593839U (zh) * 2010-02-25 2010-09-29 天津市金硕科技投资集团有限公司 地源热泵中央空调能量补偿系统
CN201935477U (zh) * 2011-01-26 2011-08-17 李元哲 冬季供暖、夏季制冷和除湿的两用热泵系统
CN202204208U (zh) * 2011-07-27 2012-04-25 挪信能源技术（上海）有限公司 地表水调峰的复合式地源热泵系统
JP2015190754A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 株式会社浪速試錐工業所 空冷式空調室外熱交換器の熱交換効率向上装置
CN205037401U (zh) * 2015-09-30 2016-02-17 河北省建筑科学研究院 一种分区补热的跨季节蓄热地埋管地源热泵系统
KR101830675B1 (ko) * 2016-12-28 2018-02-21 주식회사 에너솔라 지열을 이용한 냉난방 시스템
CN108375243A (zh) * 2018-01-15 2018-08-07 山东亚特尔集团股份有限公司 一种竖直埋管土壤源热泵机房节能系统及节能方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5790532A (en) * 1980-11-28 1982-06-05 Nec Corp Heat exchanging system
DE3238207A1 (de) * 1982-10-15 1984-04-19 Horst Dipl.-Ing. 7530 Pforzheim Erdmann Heizsystem fuer gebaeude und warmwasserbereitung mit umweltenergie als heizmittel fuer eine elektrische waermepumpe
CN201593839U (zh) * 2010-02-25 2010-09-29 天津市金硕科技投资集团有限公司 地源热泵中央空调能量补偿系统
CN201935477U (zh) * 2011-01-26 2011-08-17 李元哲 冬季供暖、夏季制冷和除湿的两用热泵系统
CN202204208U (zh) * 2011-07-27 2012-04-25 挪信能源技术（上海）有限公司 地表水调峰的复合式地源热泵系统
JP2015190754A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 株式会社浪速試錐工業所 空冷式空調室外熱交換器の熱交換効率向上装置
CN205037401U (zh) * 2015-09-30 2016-02-17 河北省建筑科学研究院 一种分区补热的跨季节蓄热地埋管地源热泵系统
KR101830675B1 (ko) * 2016-12-28 2018-02-21 주식회사 에너솔라 지열을 이용한 냉난방 시스템
CN108375243A (zh) * 2018-01-15 2018-08-07 山东亚特尔集团股份有限公司 一种竖直埋管土壤源热泵机房节能系统及节能方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100523659C (zh) 平衡冬夏负荷且克服热短路的地源热泵系统
Zhai et al. Experimental investigation and optimization of a ground source heat pump system under different indoor set temperatures
CN102278836B (zh) 一种分置式水/地能冷暖生活热水一体中央空调机组
WO2020029516A1 (zh) 一种薄壳式换热器、地铁废热源热泵系统及方法
CN211041479U (zh) 一种土壤源热泵与热源塔热泵复合式热泵系统
Zhai et al. Experimental investigation and performance analysis of a ground-coupled heat pump system
CN101929733A (zh) 太阳能-空气-地能三热源型热泵热水器
CN201964551U (zh) 自然源空调系统
CN113357723A (zh) 双u型冷热两用地埋管换热器
CN111706945A (zh) 一种超低能耗建筑用被动式热激活建筑系统
CN1415910A (zh) 地埋管供热空调系统及其应用
CN102221251B (zh) 一种分置降压式水/地能冷暖生活热水一体中央空调机组
CN212841979U (zh) 用于建筑的节能暖通系统和具有该节能暖通系统的建筑
CN104567095A (zh) 一种基于沥青路面蓄热的复合地源热泵系统
KR102118986B1 (ko) 지중 열교환기
CN114576748A (zh) 一种利用地热能的室内温控系统
CN210086550U (zh) 一种一体化非透光墙体热激活节能建筑系统
CN113343444A (zh) 双u型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法
KR101097910B1 (ko) 적층수평형 구조의 지열교환기
He et al. Study of geothermal seasonal cooling storage system with energy piles
Chu et al. Measurement and analysis of a GSHP system operation in winter
CN101387459A (zh) 一种太阳能浅层地表热能互补建筑能源利用系统
CN205208861U (zh) 绿色地源热泵空调水路系统
CN215765512U (zh) 智慧环能供冷暖系统
CN101776314A (zh) 自然源空调系统及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination