CN202158690U - 土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及地源热泵和太阳能光热利用技术领域。具体的说是一种土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统。分为水平式回灌管系统和垂直式回灌管系统二种形式；太阳能集热器与高置水箱通过自然循环水管线、排空水管线、强制循环水管线连接；高置水箱上装有自动控制器；在高置水箱与回灌总管连接的线路上装有电磁阀；回灌总管与多路并联的回灌分路连接，回灌分路装有热水阀门；回灌分路与多路并联的回灌支管连接，回灌支管与回灌管连接；水平式回灌管系统的回灌管上均布设有排水孔；垂直式回灌管系统的回灌管沿轴向上均布焊有注水管。本实用新型热水回灌实现了自流、均匀。

Description

土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统
技术领域
本实用新型涉及地源热泵和太阳能光热利用技术领域。具体的说，是一种土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统。
背景技术
地源热泵和太阳能利用是随着全球性的能源危机和环境问题的出现而逐渐发展起来的新型技术产业。
我国西北地区，包括河北北部及坝上地区、雁北地区、陕北地区、内蒙、甘肃、青海、新疆。这些地域气候的共同特点是干旱少雨、地下水极度匮乏、冬季严寒夏季凉爽、海拔较高、空气通透性好、太阳总辐射量较高。因此，这些地区十分适合发展以太阳能为辅助热源的土壤地源热泵系统。这些地区夏季无需安装冷风空调，主要矛盾是解决冬季采暖问题和生活热水。因此，地埋管换热器地源热泵系统+太阳能热水系统+地板低温辐射采暖系统的组合，以下简称新型采暖系统，具有极大的推广应用前景。
就地埋管换热器而言，在设计使用寿命周期内(一般为15年)，每年冬季从土壤中提取的热量和夏季向土壤中储存的热量应基本平衡，这是地埋管换热器设计的一个基本原则。
土壤的热导率和热扩散率是衡量土壤传热和储热能力的指标。土壤的含水量对于这两个热物性参数具有很大的影响。研究表明：干燥土壤的地源热泵循环性能系数COP要比潮湿土壤的低35％。当土壤含水量低于15％时，随着含水量的降低，COP将迅速下降。土壤含水量在25％以上，COP大幅度的提高。而当含水量从50％增加到100％，其COP仅增加1.5％。因此，对于地埋管换热器，其理想的土壤含水量应在25％至50％。
当地埋管换热器向土壤传热时，地埋管周围的土壤被干燥。这种水分的减少将使土壤的热导率减小。随着地埋管壁温的升高，将会使更多的水分从土壤中散失，进一步降低土壤的热传导性能和蓄热功能。
鉴于上述情况，适用于我国西北地区气候条件的新型采暖系统，夏季必须将太阳能集热器获取的热能通过地埋管换热系统输入地下土层，以保持深层土壤在整个运行周期内的热平衡。另外，夏季将太阳热能热水适量的回灌深层土壤中，既可以增加其蓄热量，又可以提高其湿度，提高土壤热导率和热扩散率，提高采暖系统冬季运行时地源热泵循环性能系数COP。
如何提高土壤含水量，是关系提高土壤传热和储热能力的问题，也是科研人员所研究的问题；目前尚未见到有关这方面的技术突破报导。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统，以解决上述提高土壤传热和储热能力的问题。
本实用新型的技术方案是分为水平式回灌管系统和垂直式回灌管系统二种形式；太阳能集热器与高置水箱通过自然循环水管线、排空水管线、强制循环水管线连接；高置水箱上装有自动控制器；在高置水箱与回灌总管连接的线路上装有电磁阀；回灌总管与多路并联的回灌分路连接，回灌分路装有热水阀门；回灌分路与多路并联的回灌支管连接，回灌支管与回灌管连接；水平式回灌管系统的回灌管上均布设有排水孔；垂直式回灌管系统的回灌管沿轴向上均布焊有注水管。
本实用新型的优点是系统中设有高置水箱，热水回灌时实现自流；垂直式地埋管换热器回灌管装置中每组U型换热管旁均有回灌管；水平式地埋管换热器回灌管装置中整个埋管范围内均匀分布有多根回灌管；实现了回灌均匀。当地埋管换热器运行时，地下土壤被干燥而降低土壤热物性能。夏季将太阳热能及适量的热水回灌地下土壤中，以保持运行周期内深层土壤热平衡，同时改善土壤热导率和热扩散率，提高地源热泵运行循环性能系数COP。
附图说明
图1为水平式回灌管系统示意图
图2为垂直式回灌管系统示意图
具体实施方式
图中：1、太阳能集集热器，2、高置水箱，3、自动控制器，4、电磁阀，5回灌总管，6、回灌分路，7、热水阀门，8、回灌支管，9、回灌管，10、注水管，11、多管支撑架，12、下水管，13、上水箱，14、灌浆管。
实施例1
从图1可知，在水平式回灌管系统中，太阳能集热器1与高置水箱2通过自然循环水管线、排空水管线、强制循环水管线连接；高置水箱2上装有自动控制器3(现有技术产品)；在高置水箱2与回灌总管5连接的线路上装有电磁阀4；回灌总管5与多路并联的回灌分路6连接，回灌分路6装有热水阀门7；回灌分路6与多路并联的回灌支管8连接，回灌支管8与回灌管9连接，回灌管9上均布有排水孔。回灌总管5、回灌分路6、回灌支管8均设有大于5‰的坡度。
实施例2
从图2可知，垂直式回灌管系统与水平式回灌管系统不同的是：沿回灌管9的轴向上均布焊有注水管10，注水管与水流方向的夹角小于90°。U型换热管与回灌管9的数量相同。数个多管支撑架11是将回灌管、U型换热管、灌浆管固定在一起。

Claims (3)

1.一种土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统，其特征是分为水平式回灌管系统和垂直式回灌管系统二种形式；太阳能集热器(1)与高置水箱(2)通过自然循环水管线、排空水管线、强制循环水管线连接；高置水箱(2)上装有自动控制器(3)；在高置水箱(2)与回灌总管(5)连接的线路上装有电磁阀(4)；回灌总管(5)与多路并联的回灌分路(6)连接，回灌分路(6)装有热水阀门(7)；回灌分路(6)与多路并联的回灌支管(8)连接，回灌支管(8)与回灌管(9)连接；水平式回灌管系统的回灌管(9)上均布设有排水孔；垂直式回灌管系统的回灌管(9)沿轴向上均布焊有注水管(10)。
2.如权利要求1所述的一种土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统，其特征是所述的垂直式回灌管系统的回灌管(9)上焊的注水管(10)与水流方向的夹角小于90°。
3.如权利要求1所述的一种土壤换热器自流分散地下蓄热及补水系统，其特征是所述的水平式回灌管系统的回灌总管(5)、回灌分路(6)、回灌支管(8)均设有大于5‰的坡度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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