CN202692304U - 竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统，包括竖直地埋管、集水器、分水器、循环水泵、地源热泵机组、冷却塔、补水定压系统；竖直地埋管为多个U型管采用同程式连接，U型管在供水管有热短路的部分管段外加套管，套管两端设封闭堵头，供水管与套管之间采用空气层，并且隔一定距离设垫片；补水定压系统包括加药装置和变频泵。本实用新型的有益效果是冷却塔的使用作为竖直地埋管换热的补充，在制冷高峰期地源侧水循环温度温度过高时启动冷却塔散热，冬季利用竖直地埋管换热器换热；采用克服热短路的竖直地埋管，减少热损失；具有结构简单，维修方便，加工成本低等优点。

Description

竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统

技术领域

本实用新型属于能源和空调技术领域，尤其是涉及一种竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统。

背景技术

地下埋管换热的地源热泵系统，被称为21世纪的一项以节能和环保为特征的最具有发展前途的空调技术。地热换热器有水平和竖直两种布置方式，由于竖直埋管地热换热器具有占地少、工作性能稳定等优点，因此受到广泛关注。现在工程上常见的地热换热器的钻孔直径为100-200mm，钻孔深度为40-200mm，目前使用的地热换热器，供水管和回水管之间都存在热短路(或叫热回流)，由于地下钻孔的直径与造价有关，孔径一般都较小，所以竖直U型管支管间存在热短路，根据理论计算的结果DN25的管道5度温差下热短路造成的热量损失约在10-20W/米，这是一个相当大的比例，它对换热率效、供回水温差及地埋换热器的发展等问题起着严重的障碍作用，特别是对深埋管换热器的发展影响更大。

我国长江三角地区系统的夏季冷负荷一般比冬季热负荷大，且夏季使用时间长，造成对地下散热量远大于散冷量，因此导致了地下散冷量与散热量的不平衡，地下温度上升，影响了系统长期稳定，高效的运行。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种克服热短路，能够调节地下散热量与散冷量平衡，避免地下温度上升，保证地埋管换热系统长期稳定、高效地运行的竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统，尤其适合长江三角地区系统的夏季冷负荷比冬季热负荷大的地区。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统，包括竖直地埋管、集水器、分水器、循环水泵、地源热泵机组、冷却塔、补水定压系统；

所述竖直地埋管为多个U型管采用同程式连接，所述U型管在供水管有热短路的部分管段外加套管，所述套管两端设封闭堵头，供水管与套管之间采用空气层，并且隔一定距离设垫片防内外管接触；所述供水管的部分管段的外表面有防辐射换热的面层；

所述补水定压系统包括加药装置和变频泵，两个相并联的变频泵一侧与加药装置相连，另一侧分别与集水器、分水器相连；

所述地源热泵机组包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀，并构成回路；

所述竖直地埋管的供水管路与集水器相连，所述集水器与循环水泵相连，所述循环水泵与地源热泵机组相连，所述地源热泵机组与分水器相连，所述分水器与竖直地埋管的回水管路相连，所述冷却塔一端与循环水泵和集水器相连，另一端与地源热泵机组和分水器相连。

绝热原理：根据传热学原理，当空气在常温常压下厚度为0-8.6mm左右的空间内，能够完全防止自然对流，使空气层呈现为纯粹气体导热的状态。由于气体是所有物质中导热系数最弱的，非常小，空气在0.023W/mK左右，而交联聚苯乙烯管的导热系数为0.35-0.48W/mK，因此采用3mm的空气层就能把DN25的交联聚苯乙烯管热阻提高到原来的20倍左右，即由原来的10-20W/mK的热损降为0.5-1W/mK的热损，在工程上已经达到了绝热排除热短路的目的。而在5度温差下内外管间辐射换热在2W/mK左右的数量级，可以采用铝箔等防辐射换热面层把它降到可忽略。内外管都有足够的承压能力，解决了承压保护问题。

进一步，所述防辐射换热的面层为铝箔。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，冷却塔的使用作为竖直地埋管换热的补充，在制冷高峰期地源侧水循环温度温度过高时启动冷却塔散热；冬季利用竖直地埋管换热器换热，夏季优先利用竖直地埋管换热，在冷却水温度过高的情况下启动冷却塔散热，将冷却塔并联到竖直地埋管的两端可以调节对地下散冷量与散热量的平衡，避免地下温度的上升，保证换热系统长期稳定、高效的运行；采用克服热短路的竖直地埋管，减少热损失；具有结构简单，维修方便，加工成本低等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

图中：

1、竖直地埋管      2、集水器            3、分水器

4、循环水泵        5、地源热泵机组      6、冷却塔

7、套管            8、空气层            9、垫片

10、堵头           11、加药装置         12、变频泵

13、蒸发器         14、冷凝器           15、压缩机

16、膨胀阀

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统，包括竖直地埋管1、集水器2、分水器3、循环水泵4、地源热泵机组5、冷却塔6、补水定压系统；

所述竖直地埋管1为多个U型管采用同程式连接，所述U型管在供水管有热短路的部分管段外加套管7，所述套管7两端设封闭堵头10，供水管与套管7之间采用空气层，并且隔一定距离设垫片9防内外管接触；所述供水管的部分管段的外表面有防辐射换热的面层，所述防辐射换热的面层为铝箔；

所述补水定压系统包括加药装置11和变频泵12，两个相并联的变频泵12一侧与加药装置11相连，另一侧分别与集水器2、分水器3相连；

所述地源热泵机组包括蒸发器13、冷凝器14、压缩机15、膨胀阀16，并构成回路；

所述竖直地埋管1的供水管路与集水器2相连，所述集水器2与循环水泵4相连，所述循环水泵4与地源热泵机组5相连，所述地源热泵机组5与分水器3相连，所述分水器3与竖直地埋管1的回水管路相连，所述冷却塔6一端与循环水泵4和集水器2相连，另一端与地源热泵机组5和分水器3相连。

本实例的工作过程：在冬季，竖直地埋管1内的水源介质，吸收地下的热源，通过循环水泵4打入地源热泵机组5进行热量交换，地源热泵机组5将热量传递给用户，散热完的水源介质又流回竖直地埋管1内，跟土壤进行热量交换，如此循环往复。

在夏季，优先采用竖直地埋管1进行换热，在冷却水温度过高时，则冷却塔6配合竖直地埋管1进行换热，通过地源热泵机组5将冷量传递给用户，吸收完热量的冷却水介质又流回竖直地埋管1跟土壤进行换热，如此循环往复。

采用本实用新型在炎热的长江三角地区不但能平衡冬夏负荷，而且能克服热短路，减少热量损失，运行平稳、高效、使用寿命长。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统，其特征在于：包括竖直地埋管、集水器、分水器、循环水泵、地源热泵机组、冷却塔、补水定压系统；

所述竖直地埋管为多个U型管采用同程式连接，所述U型管在供水管有热短路的部分管段外加套管，所述套管两端设封闭堵头，供水管与套管之间采用空气层，并且隔一定距离设垫片；所述供水管的部分管段的外表面有防辐射换热的面层；

所述补水定压系统包括加药装置和变频泵，两个相并联的变频泵一侧与加药装置相连，另一侧分别与集水器、分水器相连；

所述地源热泵机组包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀，并构成回路；

所述竖直地埋管的供水管路与集水器相连，所述集水器与循环水泵相连，所述循环水泵与地源热泵机组相连，所述地源热泵机组与分水器相连，所述分水器与竖直地埋管的回水管路相连，所述冷却塔一端与循环水泵和集水器相连，另一端与地源热泵机组和分水器相连。

2.根据权利要求1所述的竖直地埋管式地源热泵冷却水空调系统，其特征在于：所述防辐射换热的面层为铝箔。

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