CN116839239A - 一种土气型地源热泵机组系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地源热泵应用技术领域，具体为一种土气型地源热泵机组系统。一种土气型地源热泵机组系统，包括集成箱体，集成箱体安装在车间一侧，集成箱体的高度大于2.2米，集成箱体上出风口高度是2米左右，进风口高度在1米以下；集成箱体内设置土气型地源热泵机组和控制模块，土气型地源热泵机组通过控制模块控制运行；土气型地源热泵机组包括压缩机、气液分离器、套管换热器、翅片换热器、地埋集水器、水泵、节流阀、四通电磁阀、控制模块和风机；控制模块电路连接风机、四通电磁阀、水泵和压缩机。本发明的有益之处是设计合理，夏天降温把自然环境的热量注入地下，冬天采暖把夏天注入地下的热量再拿回来，不污染环境，实现节电节能，减少运行费用。
Description
技术领域
本发明涉及地源热泵应用技术领域，具体为一种土气型地源热泵机组系统。
背景技术
太阳系中，地球吸收了大部分的太阳辐射能，地下15米到150米之间，地温或水温常年保持在摄氏17度左右；这样的温度比夏天环境温度低，比冬天环境温度高。地球浅层积累的太阳能，其特点是稳定性好、成本低、无污染、零排放，缺点是温度低，明显低于采暖要求的24度。
水往低处流，热量自然从高温物体流向地温物体；如果要反过来把热量从低温的17度环境流向采暖要求的24度环境，必须借助外界电能带动热泵做功，把热量从低温环境转移到高温环境。热力学原理揭示，冬天气温在零度以下，利用热泵技术，从地源采暖要比从空气能采暖效率高很多；同样夏天气温在摄氏30度以上，利用地源热泵技术降温要比从空气能降温效率也高很多。热泵系统中，压缩机是心脏，借助外界电能完成吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；冷凝器是输送热量的部件，放出热量将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷媒介质带走；蒸发器是输送冷能量的部件；冷媒介质吸收被冷却物体的热量实现制冷，冷媒介质还可以释放热量实现采暖；节流阀对冷媒介质起节流降压作用，同时控制和调节流入蒸发器中冷媒介质的量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如四通电磁阀、干燥器、压力控制器等部件组成，它们是为了提高热泵运行的经济性、可靠性和安全性而设置。
本发明是将地源和热泵系统结合起来，地源热泵系统的热量来源于地球浅层简称土、热泵使用冷媒介质气体制冷或制热系统简称气，结合为土气型地源热泵机组。土气型地源热泵机组的特点是能量大效率高。众所周知，大型机加工车间带有天车，车间高度往往大于10米；车间的空间太大，很难整体加热或降温；因此大型机加工车间夏天热冬天冷，工作环境很差。如何改善大型机加工车间工作环境，整体上显然不行；由于人员都活动在车间地面2米高度的局部空间，可以只考虑改善局部空间环境。土气型地源热泵机组配大流量风机，适宜在大型机加工车间车间2米高度内创造较为舒服的局部环境。
发明内容
瞄准大型机加工车间冬天冷夏天热、工作环境很差的问题，本发明目的是提供一种土气型地源热泵机组系统，在大型机加工车间提供高度2米左右的局部舒服环境，扩大地源热泵技术的应用。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种土气型地源热泵机组系统，包括集成箱体，集成箱体安装在车间一侧，集成箱体的高度大于2.2米，集成箱体上出风口高度是2米左右，进风口高度在1米以下；集成箱体内设置土气型地源热泵机组和控制模块，土气型地源热泵机组通过控制模块控制运行；
所述土气型地源热泵机组包括压缩机、气液分离器、套管换热器、翅片换热器、地埋集水器、水泵、节流阀、四通电磁阀、控制模块和风机；控制模块电路连接风机、四通电磁阀、水泵和压缩机；
所述地埋集水器包括多个地源井和多个u型回水管，u型回水管安装在地源井中，u型回水管内部水温与地源井水温相同；多个u型回水管并联，一端是地埋集水器出水口，另一端是地埋集水器回水口；
所述翅片换热器采用铜管翅片换热器，在铜管的周围设置翅片加速散热，铜管翅片换热器安装在集成箱体上部出风口后，铜管翅片换热器尺寸与集成箱体上部出风口适配，铜管翅片换热器后面是风机，风机从集成箱体的下部进风口吸气，风机送风穿过铜管翅片换热器和集成箱体上部出风口；风机送风在车间2米高度平移、下沉再返回，形成局部空气循环；
所述套管换热器采用铜质盘管外套装有换热套管，铜质盘管一端连接节流阀一端，铜质盘管另一端连接四通电磁阀左侧接口，铜质盘管内部通入冷媒介质；换热套管一端连接水泵出水口，水泵进水口连接地埋集水器出水口，地埋集水器回水口连接换热套管另一端；
所述压缩机高压出口连接四通电磁阀上端高压入口，四通电磁阀下端右侧出口连接翅片换热器一端，翅片换热器另一端连接节流阀另一端；压缩机入口连接气液分离器出口，气液分离器入口连接四通电磁阀下端中间接口；
一种土气型地源热泵机组系统应用原理介绍
冬天制热取暖，车间环境温度低于地埋集水器水温；控制模块控制四通电磁阀上端高压入口联通四通电磁阀下端右侧出口，四通电磁阀下端右侧出口联通翅片换热器，翅片换热器是冷凝器，四通电磁阀下端中间出口联通四通电磁阀下端左侧出口，四通电磁阀下端左侧出口联通套管换热器的铜质盘管，盘管换热器是蒸发器；控制模块启动水泵，水泵从地埋集水器出水口抽水穿过套管换热器的换热套管，由地埋集水器回水口流回地埋集水器；控制模块启动压缩机，压缩机吸入从气液分离器出来的较低压力的冷媒气体，做功使之压力升高后送入冷凝器铜管翅片换热器，在铜管翅片换热器中冷凝成压力较高的液体，该过程为放热过程；放出热量被风机吹入车间取暖；总热量等于地埋集水携带热量加压缩机物理做功热量；铜管翅片换热器中冷凝的液体经节流阀节流后，成为压力较低的液体后送入盘管换热器的铜质盘管中吸收地埋集水热量蒸发而成为压力较低的蒸汽，较低的蒸汽经过气液分离器，再次进入压缩机完成循环。
夏天制冷，车间环境温度高于地埋集水器水温；控制模块控制四通电磁阀上端高压入口联通四通电磁阀下端左侧出口，四通电磁阀下端左侧出口联通联通套管换热器的铜质盘管，套管换热器是此时的冷凝器，套管换热器的铜质盘管联通节流阀，节流阀联通翅片换热器，翅片换热器是此时的蒸发器；四通电磁阀下端中间出口联通四通电磁阀下端左侧出口，四通电磁阀下端左侧出口联通翅片换热器；控制模块启动水泵，水泵从地埋集水器抽水穿过套管换热器的换热套管，再次流回地埋集水器，带走冷凝器热量；控制模块启动压缩机，压缩机吸入从气液分离器出来的较低压力的冷媒气体，做功使之压力升高后送入套管换热器的铜质盘管，高压气体在套管换热器的铜质盘管中冷凝成压力较高的液体，该过程为放热过程，放出热量被套管换热器换热套管流水带走注入地下；放出总热量等于冷媒在环境吸收热量加压缩机物理做功热量；压力较高的液体通过节流阀，成为压力较低的液体后送入铜管翅片换热器，在铜管翅片换热器中蒸发成压力较低的气体，蒸发过程为吸热过程；吸热过程的负热量被风机吹入车间降温；较低的蒸汽经过气液分离器，再次进入压缩机完成循环。
本发明土气型地源热泵机组系统的有益之处是设计合理，夏天降温把自然环境的热量注入地下，冬天采暖把夏天注入地下的热量再拿回来，不污染环境，实现节电节能，减少运行费用。
附图说明
图1表示本发明一种土气型地源热泵机组系统的结构模块连接示意图。
图2表示本发明一种土气型地源热泵机组系统的结构示意图
图中：1、压缩机，2、气液分离器，3、电磁四通阀，4、铜管翅片换热器，5、风机，6、节流阀，7、铜管翅片换热器，71、铜质盘管，72、铜质套管，8、地埋集水器，81、集水井，82、u型回水管，9、水泵，10、集成箱体，10.1、出风口，10.2、风路，10.3、进风口，11、控制模块。
具体实施方式
下下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种土气型地源热泵机组系统，如图1所示，该土气型地源热泵机组系统，包括集成箱体(10)，集成箱体(10)安装在车间一侧，集成箱体(10)的高度大于2.2米，集成箱体(10)上出风口(10.1)高度是2米左右，进风口(10.3)高度在1米以下；集成箱体(10)内设置土气型地源热泵机组和控制模块(11)，土气型地源热泵机组通过控制模块(11)控制运行；
所述土气型地源热泵机组包括压缩机(1)、气液分离器(2)、套管换热器(7)、翅片换热器(4)、地埋集水器(8)、水泵(9)、节流阀(6)、四通电磁阀(3)、控制模块(11)和风机(5)；控制模块(11)电路连接风机(5)、四通电磁阀(3)、水泵(9)和压缩机(1)；
所述地埋集水器(8)包括多个地源井(8.1)和多个u型回水管(8.2)，u型回水管(8.2)安装在地源井(8.1)中，u型回水管(8.2)内部水温与地源井水温相同；多个u型回水管(8.1)并联，一端是地埋集水器(8)出水口，另一端是地埋集水器(8)回水口；
所述翅片换热器(4)采用铜管翅片换热器(4)，在铜管的周围设置翅片加速散热，铜管翅片换热器(4)安装在集成箱体(10)上部出风口后，铜管翅片换热器(4)尺寸与集成箱体(10)上部出风口适配，铜管翅片换热器(4)后面是风机(5)，风机(5)从集成箱体(10)的下部进风口吸气，风机(5)送风穿过铜管翅片换热器(4)和集成箱体(10)上部出风口；风机(5)送风在车间2米高度平移、下沉再返回，形成局部空气循环回路(10.2)；
所述套管换热器(7)采用铜质盘管外套装有换热套管，铜质盘管一端连接节流阀(6)一端，铜质盘管另一端连接四通电磁阀(3)左侧接口，铜质盘管内部通入冷媒介质；换热套管一端连接水泵(9)出水口，水泵(9)进水口连接地埋集水器(8)出水口，地埋集水器(8)回水口连接换热套管另一端；
所述压缩机(1)高压出口连接四通电磁阀(3)上端高压入口，四通电磁阀(3)下端右侧出口连接翅片换热器(4)一端，翅片换热器(4)另一端连接节流阀(6)另一端；压缩机(1)入口连接气液分离器(2)出口，气液分离器(2)入口连接四通电磁阀(3)下端中间接口；
一种土气型地源热泵机组系统应用原理介绍
冬天制热取暖，车间环境温度低于地埋集水器(8)水温；控制模块(11)控制四通电磁阀(3)上端高压入口联通四通电磁阀(3)下端右侧出口，四通电磁阀(3)下端右侧出口联通翅片换热器(4)，翅片换热器(4)是冷凝器，四通电磁阀(3)下端中间出口联通四通电磁阀(3)下端左侧出口，四通电磁阀(3)下端左侧出口联通套管换热器(7)的铜质盘管，盘管换热器是蒸发器；控制模块(11)启动水泵(9)，水泵(9)从地埋集水器(8)出水口抽水穿过套管换热器(7)的换热套管，由地埋集水器(8)回水口流回地埋集水器(8)；控制模块(11)启动压缩机(1)，压缩机(1)吸入从气液分离器(2)出来的较低压力的冷媒气体，做功使之压力升高后送入冷凝器铜管翅片换热器(4)，在铜管翅片换热器(4)中冷凝成压力较高的液体，该过程为放热过程；放出热量被风机(5)吹入车间取暖；总热量等于地埋集水携带热量加压缩机(1)物理做功热量；铜管翅片换热器(4)中冷凝的液体经节流阀(6)节流后，成为压力较低的液体后送入盘管换热器的铜质盘管中吸收地埋集水热量蒸发而成为压力较低的蒸汽，较低的蒸汽经过气液分离器(2)，再次进入压缩机(1)完成循环。
夏天制冷，车间环境温度高于地埋集水器(8)水温；控制模块(11)控制四通电磁阀(3)上端高压入口联通四通电磁阀(3)下端左侧出口，四通电磁阀(3)下端左侧出口联通联通套管换热器(7)的铜质盘管，套管换热器(7)是此时的冷凝器，套管换热器(7)的铜质盘管联通节流阀(6)，节流阀(6)联通翅片换热器(4)，翅片换热器(4)是此时的蒸发器；四通电磁阀(3)下端中间出口联通四通电磁阀(3)下端左侧出口，四通电磁阀(3)下端左侧出口联通翅片换热器(4)；控制模块(11)启动水泵(9)，水泵(9)从地埋集水器(8)抽水穿过套管换热器(7)的换热套管，再次流回地埋集水器(8)，带走冷凝器热量；控制模块(11)启动压缩机(1)，压缩机(1)吸入从气液分离器(2)出来的较低压力的冷媒气体，做功使之压力升高后送入套管换热器(7)的铜质盘管，高压气体在套管换热器(7)的铜质盘管中冷凝成压力较高的液体，该过程为放热过程，放出热量被套管换热器(7)换热套管流水带走注入地下；放出总热量等于冷媒在环境吸收热量加压缩机(1)物理做功热量；压力较高的液体通过节流阀(6)，成为压力较低的液体后送入铜管翅片换热器(4)，在铜管翅片换热器(4)中蒸发成压力较低的气体，蒸发过程为吸热过程；吸热过程的负热量被风机(5)吹入车间降温；较低的蒸汽经过气液分离器(2)，再次进入压缩机(1)完成循环。
本发明土气型地源热泵机组系统的有益之处是设计合理，夏天降温把自然环境的热量注入地下，冬天采暖把夏天注入地下的热量再拿回来，不污染环境，实现节电节能，减少运行费用。
Claims (4)
1.一种土气型地源热泵机组系统，其特征是，该地源热泵机组系统包括集成箱体(10)，集成箱体(10)安装在车间一侧，集成箱体(10)的高度大于2.2米，集成箱体(10)上出风口(10.1)高度是2米左右，进风口(10.3)高度在1米以下；集成箱体(10)内设置土气型地源热泵机组和控制模块(11)，土气型地源热泵机组通过控制模块(11)控制运行。
2.如权利要求1所述的一种土气型地源热泵机组系统，其特征是，土气型地源热泵机组包括压缩机(1)、气液分离器(2)、套管换热器(7)、翅片换热器(4)、地埋集水器(8)、水泵(9)、节流阀(6)、四通电磁阀(3)、控制模块(11)和风机(5)；控制模块(11)电路连接风机(5)、四通电磁阀(3)、水泵(9)和压缩机(1)；所述地埋集水器(8)包括多个地源井(8.1)和多个u型回水管(8.2)，u型回水管(8.2)安装在地源井(8.1)中，u型回水管(8.2)内部水温与地源井水温相同；多个u型回水管(8.1)并联，一端是地埋集水器(8)出水口，另一端是地埋集水器(8)回水口；所述翅片换热器(4)采用铜管翅片换热器(4)，在铜管的周围设置翅片加速散热，铜管翅片换热器(4)安装在集成箱体(10)上部出风口后，铜管翅片换热器(4)尺寸与集成箱体(10)上部出风口适配，铜管翅片换热器(4)后面是风机(5)，风机(5)从集成箱体(10)的下部进风口吸气，风机(5)送风穿过铜管翅片换热器(4)和集成箱体(10)上部出风口；风机(5)送风在车间2米高度平移、下沉再返回，形成局部空气循环回路(10.2)；所述套管换热器(7)采用铜质盘管外套装有换热套管，铜质盘管一端连接节流阀(6)一端，铜质盘管另一端连接四通电磁阀(3)左侧接口，铜质盘管内部通入冷媒介质；换热套管一端连接水泵(9)出水口，水泵(9)进水口连接地埋集水器(8)出水口，地埋集水器(8)回水口连接换热套管另一端；所述压缩机(1)高压出口连接四通电磁阀(3)上端高压入口，四通电磁阀(3)下端右侧出口连接翅片换热器(4)一端，翅片换热器(4)另一端连接节流阀(6)另一端；压缩机(1)入口连接气液分离器(2)出口，气液分离器(2)入口连接四通电磁阀(3)下端中间接口。
3.如权利要求1所述的一种土气型地源热泵机组系统，其特征是，冬天制热取暖，车间环境温度低于地埋集水器(8)水温；控制模块(11)控制四通电磁阀(3)上端高压入口联通四通电磁阀(3)下端右侧出口，四通电磁阀(3)下端右侧出口联通翅片换热器(4)，翅片换热器(4)是冷凝器，四通电磁阀(3)下端中间出口联通四通电磁阀(3)下端左侧出口，四通电磁阀(3)下端左侧出口联通套管换热器(7)的铜质盘管，盘管换热器是蒸发器；控制模块(11)启动水泵(9)，水泵(9)从地埋集水器(8)出水口抽水穿过套管换热器(7)的换热套管，由地埋集水器(8)回水口流回地埋集水器(8)；控制模块(11)启动压缩机(1)，压缩机(1)吸入从气液分离器(2)出来的较低压力的冷媒气体，做功使之压力升高后送入冷凝器铜管翅片换热器(4)，在铜管翅片换热器(4)中冷凝成压力较高的液体，该过程为放热过程；放出热量被风机(5)吹入车间取暖；总热量等于地埋集水携带热量加压缩机(1)物理做功热量；铜管翅片换热器(4)中冷凝的液体经节流阀(6)节流后，成为压力较低的液体后送入盘管换热器的铜质盘管中吸收地埋集水热量蒸发而成为压力较低的蒸汽，较低的蒸汽经过气液分离器(2)，再次进入压缩机(1)完成循环。
4.如权利要求1所述的一种土气型地源热泵机组系统，其特征是，夏天制冷，车间环境温度高于地埋集水器(8)水温；控制模块(11)控制四通电磁阀(3)上端高压入口联通四通电磁阀(3)下端左侧出口，四通电磁阀(3)下端左侧出口联通联通套管换热器(7)的铜质盘管，套管换热器(7)是此时的冷凝器，套管换热器(7)的铜质盘管联通节流阀(6)，节流阀(6)联通翅片换热器(4)，翅片换热器(4)是此时的蒸发器；四通电磁阀(3)下端中间出口联通四通电磁阀(3)下端左侧出口，四通电磁阀(3)下端左侧出口联通翅片换热器(4)；控制模块(11)启动水泵(9)，水泵(9)从地埋集水器(8)抽水穿过套管换热器(7)的换热套管，再次流回地埋集水器(8)，带走冷凝器热量；控制模块(11)启动压缩机(1)，压缩机(1)吸入从气液分离器(2)出来的较低压力的冷媒气体，做功使之压力升高后送入套管换热器(7)的铜质盘管，高压气体在套管换热器(7)的铜质盘管中冷凝成压力较高的液体，该过程为放热过程，放出热量被套管换热器(7)换热套管流水带走注入地下；放出总热量等于冷媒在环境吸收热量加压缩机(1)物理做功热量；压力较高的液体通过节流阀(6)，成为压力较低的液体后送入铜管翅片换热器(4)，在铜管翅片换热器(4)中蒸发成压力较低的气体，蒸发过程为吸热过程；吸热过程的负热量被风机(5)吹入车间降温；较低的蒸汽经过气液分离器(2)，再次进入压缩机(1)完成循环。
Priority Applications (1)
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ID=88166605
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| CN202310811194.2A Pending CN116839239A (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种土气型地源热泵机组系统 |
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2023
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