CN1257372C - 能够提供热水的地热蓄能空调系统 - Google Patents

Abstract

一种蓄能式空调系统，尤其是，利用收集地热能量的蓄能装置进行空气调节，并且为人们提供生活用热开水的空调系统。为解决现有热水供给问题，本系统包括置于井下的地热蓄能器，能量提升器，出液泵，回液泵，空调器，其中所述能量提升器包括由压缩机、冷凝器、蒸发器等通过管道依次连接而组成的制热回路、热交换回路，还包括热水器，热水器的进液管与压缩机的出液管相连，热水器的出液管与冷凝器的进液管相连，热水器置于保温的壳体中，以使生活用热水不断被加热，满足人们使用热水的需要。其结构简单，无污染，无公害。

Description

能够提供热水的地热蓄能空调系统

技术领域

本发明涉及一种蓄能式空调系统，尤其是，利用收集地热能量的蓄能装置进行空气调节，并且为人们提供生活用热开水的空调系统。

背景技术

本人2001年5月15日申请的中国专利01116085号竖式地热蓄能空调系统，为人们提供了一种收集地热作为能源，无污染，占地面积小，并同时提供生活用热水的竖式地热蓄能空调系统。该竖式地热蓄能空调系统，包括置于地下的地热蓄能器，换热器，能量提升器，出液泵，回液泵，空调器；如图2所示地热蓄能器1，包括井管1000和同轴地套在井管1000中的蓄能管1001，井管1000的下部和上部分别设有地下水进、出水孔1002、1003，蓄能管1001从下至上依次是集水腔1004、分流室1010、换热腔1005和蓄水腔1006，各腔室的周边与蓄能管1001的内壁之间密封连接，集水腔1004中设有潜水泵1007，通过管路与分流室1010的下部相通，换热腔1005中设有若干轴向布置的与分流室1010和蓄水腔1006分别相通的换热管1008和套在换热管上的若干导流板1009，导流板1009的周边与蓄能管1001的内壁固定，导流板1009与换热管1008之间留有间隙1011，在换热腔1005的上部通入回液管100，下部与出液管101相通，回液管100和出液管101的伸出蓄能器外的部分应距地平面至少1米。集水腔1004和蓄水腔1006的侧壁上分别设有进水孔1002′和排水孔1003′，在井管1000和蓄能管1001之间，位于集水腔1004和换热腔1005结合处设有隔离环1111，以分隔井管1000的进出水。

工作原理为：在地下挖一竖孔，将井管1000和蓄能管1001一起埋入所挖竖孔中，潜水泵1007把集水腔1004的水送入换热管1008中，水在换热管1008中释放热量后进入蓄水腔1006，然后通过蓄水腔1006和蓄能管1001的排水孔1003′和井管1000的出水孔1003排入地层，水在地层与土壤换热升温后，再次通过井管1000和蓄能管1001的进水孔1002和1002′返回集水腔1004进行热交换。如此循环反复。另一方面，热交换介质从回液管100进入蓄热腔1005中，通过导流板1009与换热管1008之间的间隙1011缓慢流动，与换热管1008中的地下水进行热交换，然后经出液管101流出。

图3是竖式地热蓄能器空调系统的结构原理图。如图所示，地热蓄能器1、换热器2、能量提升器3、出液泵4、回液泵5和空调器6。地热蓄能器1的出液管101上装有蓄能器出液泵12，以提高蓄能器1内的液体流动速度，提高热交换效率。换热器2可以采用普通的板式热交换器，蓄能器1的出液管101与换热器2的输入侧2a相连接。

能量提升器3包括制热回路30和热交换回路38，制热回路30与普通空调机、冰箱上采用的制热(冷)回路相同。在制热回路30中填充有用于制热循环的介质R22。能量提升器3包括由压缩机31、冷凝器32、贮液器33、干燥过滤器34、节流器35、蒸发器36和气液分离器37通过管道依次连接而组成的制热回路30。热交换回路38中的与冷凝器32相耦合的热交换回路的出液管32a与第一二位四通阀8的第一接口8a相连；热交换回路38中的与冷凝器32相耦合的热交换回路的进液管32b与第二二位四通阀9的第一接口9a相连，热交换回路38中的与蒸发器36相耦合的热交换回路的出液管36a与第一二位四通阀8的第三接口8c相连；热交换回路38中的与蒸发器36相耦合的热交换回路的进液管36b经与下文将要阐述的余热加热器82的连接管路821与第二二位四通阀9的第三接口9c相连。

空调器6可采用普通的风机盘管组。空调器6的进液管102经出液泵4与第一二位四通阀8的第二接口8b相连；空调器6的回液管103与第二二位四通阀9的第四接口9d相连。在空调器6的回液管103上装有膨胀罐103a，膨胀罐103a的作用在于储存热交换回路38中的液体因热膨胀而增加的液体体积。

换热器2的输出侧2b的进液管22b通过回液泵5与第一二位四通阀8的第四接口8d相连接；换热器2的输出侧2b的出液管22a经安装在出液管22a上的节止阀22c，与第二二位四通阀9的第二接口9b相连。

设置上述二个二位四通阀的目的在于使地热式液体空调装置适用于冬夏二季使用，如果只作为冬季取暖，则可不安装二位四通阀。此时，可将热交换回路38中的与冷凝器32相耦合的热交换回路的出液管32a经出液泵4直接与空调器6的进液管102相连；空调器6的回液管103和与冷凝器32相耦合的热交换回路38的进液管32b相连，与蒸发器36相耦合的热交换回路38的出液管36a通过回液泵5直接与换热器2的输出侧2b的回液管22b相连，换热器2的输出侧2b的出液管22a直接和与蒸发器36相耦合的热交换回路38的进液管36b相连。

显然，每个二位四通阀均可用4个普通的节止阀按图示的连接方式来代替。

当天气寒冷，由地热蓄能器提供的热量不足时，可在地热式液体空调装置上加装太阳能集热器7。太阳能集热器既可为地热蓄能器1提供辅助热源，又可为居民提供生活热水。太阳能集热器7由太阳能热水器71、太阳能蓄能器72、循环水泵73用管路连接而成。在太阳能蓄能器72的进、出口管路上装有进口节止阀74和出口节止阀75。在太阳能蓄能器72上装有热交换器76。热交换器76的进、出口管路761、762并连在换热器2的输出侧2b的出液管22a上。在进口管路761上装有热交换器进口节止阀763，可根据天气状况将热交换器76并连在出液管22a上，作为辅助热源。

在太阳能热水器71上连接有自来水冷水进水管77和生活热水出水管78，并在上面分别安装有自来水管节止阀771和生活热水出水管节止阀781。

在寒冷地区，天气特别寒冷时，当由地热蓄能器1和太阳能集热器7提供的热量仍然不足时还可在地热式液体空调装置上加装电热器80作为辅助能源。电热水器80内装有换能器81，换能器81同样可以采用板式热交换器结构，换能器81的进、出口管路811、812并连在换热器2的输出侧2b的出液管22a上。在换能器81的进口管路811上装有换能器进口节止阀813。在使用换能器81时，也可将出液管节止阀22c关闭。在春秋二季地热式液体空调装置不运行时，可利用电加热器加热生活热水。电加热器80上装有自来水进水管83和生活热水出水管84。在电热水器80内还可装有余热加热器82。余热加热器82的作用在于冬夏二季可利用地热式液体空调装置的余热加热电热水器中的水，达到省电并提供生活热水的目的，在余热加热器82的进口管路821上装有节止阀823，不使用余热加热器82时，可关闭节止阀821。

在上述现有的空调系统中，为了给人们提供生活用热水附加了太阳能热水器或者电热水器，这样势必增加整个系统的成本，而且热水供给量也不能满足需求，使整体结构非常复杂。

发明内容

本发明为上述专利申请的后续申请，是为解决上述热水供给问题，提供一种成本低、结构简单、能够随时供应热水、开水的地热蓄能空调系统。

一种能够提供热水的地热蓄能空调系统，包括置于井下的地热蓄能器，换热器，能量提升器，出液泵，回液泵，空调器，所述地热蓄能器，包括井管和同轴地套在所述井管中的蓄能管，所述井管的下部和上部分别设有地下水进、出水孔，所述蓄能管从下至上依次是集水腔、分流室、换热腔和蓄水腔，集水腔中设有潜水泵，并通过管路与分流室的下部相通，换热腔中设有若干轴向布置与分流室和蓄水腔分别相通的换热管和套在换热管上的若干导流板，所述导流板的周边与蓄能管的内壁固定，导流板与换热管之间留有间隙，在所述换热腔的上部通入回液管，下部与出液管相通，集水腔和蓄水腔的侧壁上分别设有进水孔和排水孔，在所述井管和蓄能管之间、位于集水腔和换热腔结合处设有隔离环，所述地热蓄能器的出液管上装有蓄能器出液泵，所述出液管与换热器的输入侧相连接，所述能量提升器包括由压缩机、冷凝器、贮液器、干燥过滤器、节流器、蒸发器和气液分离器通过管道依次连接而组成的制热回路、热交换回路，所述热交换回路中的与所述冷凝器相耦合的热交换回路的出液管通过空调器进液管和出液泵与空调器相连，所述空调器的回液管和与所述冷凝器相耦合的热交换回路的进液管相连，与所述蒸发器相耦合的热交换回路的出液管通过回液泵与所述换热器的输出侧的回液管相连，所述换热器的输出侧的出液管和与所述蒸发器相耦合的热交换回路的进液管相连接，所述能量提升器中还包括热水器，所述热水器的进液管与压缩机的出液管相连，热水器的出液管与冷凝器的进液管相连，所述热水器置于保温的壳体中，在所述壳体上还设有自来水进水管和热水出水管。

一种能够提供热水的地热蓄能空调系统，其中还包括两个两位四通阀，与所述冷凝器相耦合的热交换回路的出液管与第一二位四通阀的第一接口相连，其进液管与第二二位四通阀的第一接口相连；空调器的进液管与第一二位四通阀的第二接口相连，空调器的回液管与第二二位四通阀的第四接口相连；与所述蒸发器相耦合的热交换回路的出液管与所述第一二位四通阀的第三接口相连，其进液管与第二二位四通阀的第三接口相连；所述换热器的输出侧进液管与第一二位四通阀的第四接口相连，其出液管与第二二位四通阀的第二接口相连。

一种能够提供热水的地热蓄能空调系统，其中所述热水器的进液管在热水器中有一段为螺旋形围绕一带有进出水管的自循环的开水器设置。

本发明的优点和积极效果在于由于将生活用热水器连接在能量提升器中，使生活用热水不断被加热，以满足人们一天生活使用热水的需要，而又不影响系统的工作。除去外接的太阳能热水器或者电热水器，降低了成本，节约了能源，而且结构简单，无污染，无公害。

本发明的其他细节和特点可通过阅读下文结合附图详加描述的实施例即可清楚明了。图中相同装置由同一标号表示。

附图说明

图1是本发明能够提供热水的地热蓄能空调系统的原理图；

图2是地热蓄能器的结构示意图；

图3是竖式地热蓄能空调系统的示意图。

具体实施方式

图1所示的本发明能够提供热水的地热蓄能空调系统与图3所示的竖式地热蓄能空调系统的区别在于取消了其中的太阳能热水器71，太阳能蓄能器72和电热器80，并在能量提升器3的压缩机31的后面加装一热水器40。其同样包括置于地下的地热蓄能器1，该地热蓄能器与图2所示的相同，能量提升器3，出液泵4和回液泵5，空调器6，其中能量提升器3包括由压缩机31、冷凝器32、贮液器33和干燥过滤器34、节流器35、蒸发器36和气液分离器37(图1中未示出)通过管道依次连接而组成的制热回路30、热交换回路38，能量提升器3的冷凝器32和蒸发器36分别通过两个二位四通阀8，9与地热蓄能器和空调器连接，组成空调系统。

热交换回路38中的与冷凝器32相耦合的热交换回路的出液管32a与第一二位四通阀8的第一接口8a相连；热交换回路38中的与冷凝器32相耦合的热交换回路的进液管32b与第二二位四通阀9的第一接口9a相连，热交换回路38中的与蒸发器36相耦合的热交换回路的出液管36a与第一二位四通阀8的第三接口8c相连；热交换回路38中的与蒸发器36相耦合的热交换回路的进液管36b与第二二位四通阀9的第三接口9c相连。

空调器6可采用与图3所示完全相同的普通的风机盘管组。空调器6的进液管102经出液泵4与第一二位四通阀8的第二接口8b相连；空调器的回液管103与第二二位四通阀9的第四接口9d相连。

换热器2的输出侧2b的回液管22b通过回液泵5与第一二位四通阀8的第四接口8d相连接；换热器2的输出侧2b的出液管22a与第二二位四通阀9的第二接口9b相连。

上述技术同容与图3所示的竖式地热蓄能空调系统相同，不同之处仅在于图1中所示的蒸发器和冷凝器与图3所示的冷凝器和蒸发器在图中绘制的位置相反。

在能量提升器3中还包括热水器40，热水器40的进液管41与压缩机31的出液管相连，热水器40的出液管42与冷凝器32的进液管相连，热水器40置于保温的壳体43中，在所述壳体43上还设有自来水进水管44和热水出水管45。本实施例中，热水器40的进液管41在热水器40中有一段制成螺旋形46，螺旋形进液管46围绕一带有进出水管44、47的自循环的开水器48设置。

下面结合附图描述一下本发明能够提供热水的地热蓄能空调系统的工作过程。参照图1和图3。图中第一二位四通阀8和第二二位四通阀9中涂黑的部分表示关闭的流道。空白的部分表示开启的流道。在冬季，如上文所述，地热蓄能器1将蓄能器内的水升温，出液泵12通过阀13、14将升温的水送到换热器2的输入侧2a，通过换热器2将热量传递给换热器输出侧2b。输出侧2b内的水经第二二位四通阀9、管道821、36b送入与蒸发器36相耦合的热交换回路38。在蒸发器36内进行热交换，将热量传递给蒸发器36。经热交换后的液体经出液管36a，第一二位四通阀8、回液泵5、换热器2的回液管22b流回至换热器2。与此同时，蒸发器36中的工质R22通过蒸发器36的作用被转换为低温低压气体送入分离器37，在气液分离器37中经气液分离后被送入压缩机31。低压低温气体通过压缩机变为高温高压气体经热水器40中的螺旋形进液管46被送至冷凝器32。在冷凝器32中，由压缩机31送出的高温高压气体和与冷凝器32相耦合的热交换回路38内的工作介质进行热交换，热交换后，被加热的液体工作介质经出液管32a，第一二位四通阀8，出液泵4及空调器6的进液管102流入空调器给室内空气升温。经空调器散热后的液体工作介质通过空调器的回液管103，第二二位四通阀9、进液管32b流回至与冷凝器32相耦合的热交换回路38，完成工作循环。

在夏季制冷时，应将该图中第一二位四通阀8和第二二位四通阀9换向。即将第一、第二二位四通阀涂黑的流道与空白的流道交换，启闭部分正好与图中所示的部分相反。其中，第一二位四通阀8接通与蒸发器36相耦合的热交换回路38的出液管36a和空调器的进液管102，并接通与冷凝器32相耦合的热交换回路38的出液管32a和换热器2的回液管22b；同时，第二二位四通阀9接通与蒸发器36相耦合的热交换回路38的进液管36b和空调器6的回液管103，并接通与冷凝器32相耦合的热交换回路38的进液管32b和换热器2的出液管22a，使与蒸发器36相耦合的热交换回路38内的低温工作介质与空调器相连，从而实现向室内提供冷气。

在本发明的地热蓄能空调系统向室内供热或供冷的同时，压缩机31的出液管中的高温高压液体经热水器40的螺旋形进液管46不断加热开水器48和热水器40中的水，使之不断升温。以便向用户提供饮用开水或洗漱用热水。

显然，地热蓄能器1也可采用本申请人申请的已获得专利权的中国专利00245406号蓄能器和01201098号地热式液体空调装置中的集热管组。

Claims (3)

1.一种能够提供热水的地热蓄能空调系统，其特征在于：包括置于井下的地热蓄能器(1)、换热器(2)、能量提升器(3)、出液泵(4)、回液泵(5)、空调器(6)，所述地热蓄能器(1)包括井管(1000)和同轴地套在所述井管(1000)中的蓄能管(1001)，所述井管(1000)的下部和上部分别设有地下水进、出水孔(1002)、(1003)，所述蓄能管(1001)从下至上依次是集水腔(1004)、分流室(1010)、换热腔(1005)和蓄水腔(1006)，集水腔(1004)中设有潜水泵(1007)，并通过管路与分流室(1010)的下部相通，换热腔(1005)中设有若干轴向布置与分流室(1010)和蓄水腔(1006)分别相通的换热管(1008)和套在换热管上的若干导流板(1009)，所述导流板(1009)的周边与蓄能管(1001)的内壁固定，导流板(1009)与换热管(1008)之间留有间隙(1011)，在所述换热腔(1005)的上部通入回液管(100)，下部与出液管(101)相通，集水腔(1004)和蓄水腔(1006)的侧壁上分别设有进水孔(1002′)和排水孔(1003′)，在所述井管(1000)和蓄能管(1001)之间、位于集水腔(1004)和换热腔(1005)结合处设有隔离环(1111)，所述地热蓄能器的出液管(101)上装有蓄能器出液泵(12)，所述出液管(101)与换热器(2)的输入侧(2a)相连接，所述能量提升器(3)包括由压缩机(31)、冷凝器(32)、贮液器(33)、干燥过滤器(34)、节流器(35)、蒸发器(36)和气液分离器(37)通过管道依次连接而组成的制热回路(30)、热交换回路(38)，所述热交换回路(38)中的与所述冷凝器(32)相耦合的热交换回路的出液管(32a)通过空调器进液管(102)和出液泵(4)与空调器(6)相连，所述空调器(6)的回液管(103)和与所述冷凝器相耦合的热交换回路(38)的进液管(32b)相连，与所述蒸发器(36)相耦合的热交换回路(38)的出液管(36a)通过回液泵(5)与所述换热器(2)的输出侧(2b)的回液管(22b)相连，所述换热器(2)的输出侧(2b)的出液管(22a)和与所述蒸发器(36)相耦合的热交换回路(38)的进液管(36b)相连接，所述能量提升器中还包括热水器(40)，所述热水器(40)的进液管(41)与压缩机的出液管相连，热水器的出液管(42)与冷凝器(32)的进液管相连，所述热水器置于保温的壳体中，在所述壳体上还设有自来水进水管和热水出水管。

2.按照权利要求1所述的地热式蓄能空调系统，其特征在于：还包括两个两位四通阀(8、9)，与所述冷凝器(32)相耦合的热交换回路(38)的出液管(32a)与第一二位四通阀(8)的第一接口(8a)相连，其进液管(32b)与第二二位四通阀(9)的第一接口(9a)相连；空调器(6)的进液管(102)与第一二位四通阀(8)的第二接口(8b)相连，空调器(6)的回液管(103)与第二二位四通阀(9)的第四接口(9d)相连；与所述蒸发器(36)相耦合的热交换回路(38)的出液管(36a)与所述第一二位四通阀(8)的第三接口(8c)相连，其进液管(36b)与第二二位四通阀(9)的第三接口(9c)相连；所述换热器的输出侧(2b)进液管(22b)与第一二位四通阀(8)的第四接口(8d)相连，其出液管(22a)与第二二位四通阀(9)的第二接口(9b)相连。

3.按照权利要求1或2所述的地热蓄能空调系统，其特征在于所述热水器(40)的进液管(41)在热水器中有一段为螺旋形(46)围绕一带有进出水管的自循环的开水器(48)设置。

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