CN1786598A - 地源空调基桩换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地源空调基桩换热系统。它具有相连接的稳压罐、金属套管、地下换热器和金属钻头，回流管置于金属套管之中直达地下换热器内，稳压罐接有加压水泵。换热器为空心厚壁金属管，管外竖直均匀开有深槽，并与金属钻头合成一体。本发明采用打桩技术，将基桩形式的地下换热器植入地表30～50米处传热性能最好的分化层，从而可获得较低的冷源温度，进而可显著提高地源空调系统的能量利用率。同时本发明以单一的基桩形式替代了耗资耗时、施工难度大、工艺要求高的开挖深井等其它地热利用形式，因而还具有不占用土地、不破坏地下水源、施工简单、成本低廉、易于推广等技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热系统，属于能源类空调技术领域，尤其涉及一种用于地源空调系统的基桩形式的换热系统。
背景技术
目前空调耗电量大约占全国总耗电量的15％，尤其在夏季用电高峰时期，空调用电负荷甚至高达城镇总用电负荷的40％左右。有关空调节能问题随之成为亟须解决的难题。地源热泵/空调系统利用地下浅层地热资源(常温土壤或地下水)，通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低品位热能向高品位转移。地能在冬季作为热泵供暖的热源，同时储存冷量，以备夏用；而在夏季作为空调供冷的冷源，同时储存热量，以备冬用。相对于传统的空气源热泵/空调系统，地源热泵/空调系统安装成本相对较高，但是由于地表5m以下温度一年四季相对稳定，夏季比环境空气温度低，冬季比环境空气温度高，是热泵/空调系统很好的冷/热源。这种温度特性使得地源热泵/空调比传统系统运行效率要高，节能效果较明显，运行更加可靠、稳定。此外，储存于地表浅层的地热是一种可再生且无污染的能源，不论是热带地区或是寒冷地区均有地热可供使用，因而可使用范围大。同时，地源热泵/空调系统地下换热器不需要除霜，减少了冬季除霜的能耗还可以与太阳能联用改善冬季运行条件；机组使用寿命长；机组结构紧凑、节省空间；维护费用低；自动控制程度高。
尽管地热利用技术日趋成熟，但是如何合理地开发利用地热资源已成为近年来人们普遍关注的问题。对现有专利所公开的地下换热器分析发现，众多地热利用方式均直接提取地下水作为冷媒或开挖深水池(25m以上)来利用地热，两者耗资均较大，随着开挖深度的增加，成本急剧上升，并要占用一定的土地资源，而且在南方地区地表由于水位高、土质复杂等因素而难以实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种地源空调基桩换热系统。
它具有相连接的稳压罐、金属套管、地下换热器和金属钻头，回流管置于金属套管之中直达地下换热器内，稳压罐接有加压水泵。
本发明的有益效果是：本发明的基桩换热系统由于以打桩形式取代了深开挖等其它形式，使得成本大为降低，只需深开挖成本的10％左右，施工便利且周期短，不占用土地，在南方地区尤其是大城市均可以推广。同时本发明提出的基桩换热系统不破坏地下水资源，可有效解决地源热泵/空调系统在地热利用中的环保问题；采用打桩技术实施，因而埋设深度深、换热温差大，可获得低温度的冷源，进而将显著提高地源空调系统的能量利用率，耗能量约为传统空调的30％。此外，可方便于对现有地源空调系统进行改造，改造后节能可达50％以上。
附图说明
附图是本发明的地源空调基桩换热系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及的基桩换热系统则利用打桩技术，将地下换热器置于地表30～50m深处(储存大量低温冷源)，通过水在换热装置内上下循环，从而获取冷量。本发明涉及的基桩换热系统由于以打桩形式取代了深开挖等其它形式，使得成本大为降低，只需深开挖成本的10％左右，施工便利且周期短，不占用土地，在南方地区尤其是大城市均可以推广。此外，本发明涉及的基桩换热系统不破坏地下水资源，可有效解决地源热泵/空调系统在地热利用中的环保问题；采用打桩技术实施，因而埋设深度深、换热温差大，可获得低温度的冷源，进而将显著提高地源空调系统的能量利用率，耗能量约为传统空调的30％；同时便于对地源空调系统进行改造，改造后节能可达50％以上，具有广阔的应用前景。
如附图所示，地源空调基桩换热系统具有相连接的稳压罐3、金属套管4、地下换热器5和金属钻头6，回流管2置于金属套管4之中直达地下换热器5内，稳压罐3接有加压水泵1。
所述金属套管4、地下换热器5和金属钻头6的总长度为30～50米。回流管2由绝热材料制成，使低温自来水在回流过程中保持恒温。稳压罐3的作用是保证一定水压，使低温自来水通过回流管顺利返回地面，作为空调系统的冷源之用。金属套管4为空心金属管，由打桩机分段植入地下后连接而成，分段长度由打桩机的类型确定。换热器5为空心厚壁金属管，管外竖直均匀开有深槽以增加换热面积，并与金属钻头合成一体。
本发明首先利用打桩技术将金属套管、地下换热器和金属钻头分段植入地下30～50米处的分化层后，再在露出地面的金属套管上安装稳压罐，并将回流管置于金属套管之中直达地下换热器内，最后将所述稳压罐与加压水泵通过水管对接起来。系统装配即已完成。
本发明的工作原理为：加压水泵将地面高温自来水泵入稳压罐，由于稳压罐的稳压作用使得自来水不断进入金属套管内流向地下深处，同时通过管壁不断向地下土壤散热，然后流入地下换热器之中；再经过地下换热器与地下冷源(低温土壤和水)进行充分热交换之后，最后沿着绝热的回流管返回地面，此时具有了较低的温度，因此可作为空调系统的冷源而利用。
Claims (3)
1.一种地源空调基桩换热系统，其特征在于，它具有相连接的稳压罐(3)、金属套管(4)、地下换热器(5)和金属钻头(6)，回流管(2)置于金属套管(4)之中直达地下换热器(5)内，稳压罐(3)接有加压水泵(1)。
2.根据权利要求1所述的一种地源空调基桩换热系统，其特征在于，所述的换热器(5)为空心厚壁金属管，管外竖直均匀开有深槽，并与金属钻头合成一体。
3.根据权利要求1所述的一种地源空调基桩换热系统，其特征在于，所述金属套管(4)、地下换热器(5)和金属钻头(6)的总长度为30～50米。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105627605A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-01 | 太原理工大学 | 多供一回中心回水管竖直埋管换热器 |
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| CN110243088A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-17 | 湖南达道新能源开发有限公司 | 一种地热能源开发用换热设备 |
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