CN203758086U - 水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水源热泵中央空调的硬管式同井出、回水装置，在同一水源井的井口密封安装井盖，并设置出水管和回水管。其中出水管外侧套装有出水管套管构成复合出水管，出水管和出水管套管均有钢管对接组成，并进行防腐处理。出水管借助于潜水泵将地下水抽出给中央空调，而回水管内也施加了压力。在水源井内设置多个回水空间通过环形渗水层及土壤层向外向下渗流和热交换。本实用新型是在同一口井内实现等量的出水、回水，并与土壤充分的热交换后，可以大幅提高水源热泵机组效率。对水本身没有任何污染；不浪费地下水；彻底杜绝出水与回水之间的直接热交换，保持了出水温度的恒定。从而避免水资源的浪费，避免地下水位因移动而下降甚至枯竭，确保地下构造稳定及周边建筑物的安全。

Description

水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置

技术领域

本实用新型涉到水源热泵中央空调技术领域的水源井回灌问题，尤其是一种水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置。

背景技术

水源热泵中央空调，是以温度长年恒定的地下水为介质，通过热泵机组，提高或降低水温来达到制冷、制热目的，为建筑物提供冷、热源的中央空调。由于其能效比高，比传统的其它形式中央空调节能40～60%，节能降耗效果显著而逐步受到政府、机关、企业单位的青睐，同时达到了大多数的用户的认可。目前，已实施安装水源热泵中央空调的回水方式均采用“多井回灌”方式。即从一口水源井抽水，通过热泵主机的换热器将水中的冷量或热量取走后将水排出，向二口或二口以上的水源井回灌。此方式优点是能效比高，但存在排出的水无法及时全部回灌至地下的问题。首先，由于回水是在井口敞开式无压力自然流淌，不仅回流速度慢，而且容易造成回水污染。而无法及时回到地下的水，会从井口溢出或由管道直接排放至地面。长期的排放，不仅导致水资源的浪费，还可能导致地下水位下降甚至枯竭，进而影响到周边建筑物的安全；其次，需要打的井数较多，需占用的土地面积大，在占地面积较小的建筑群（物）中无法使用。“多井回灌”方式的上述缺点，使得水源热泵中央空调的节能优势被抵消，是在水源热泵中央空调推广，实施节能降耗、改善环境的过程中的一个瓶颈问题，也是国家水利部门严格禁止的行为。

由于其弊端已经大面积显现，主要表现在取用的地下水不能做到100%全部回灌至地下，转而向地面排放，造成热源井淤塞、水位下降。此方式在“取用”地下水温度的同时，还“使用” 了地下水，造成了宝贵的水资源极大的浪费，同时使水源热泵中央空调因无水可用而导致整个系统瘫痪。因此。“多井回灌”方式的缺点成为水源热泵中央空调推广和发展的瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了完全克服“多井回灌”的缺陷，解决热源井淤塞、水位下降的问题，使回水能100%全部回灌至地下，同时能使出水温度始终保持在合适的温度。达到只“取用”地下水的温度而不“使用”地下水资源，从而环保、节能循环经济的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，包括水源井及井盖，出水管、回水管和潜水泵等，在同一水源井的井口密封安装井盖，在井盖上同时贯穿设置有出水管和回水管（或称回水支管），回水带压力被压向回水管内；所述出水管深入井底与地下水连通，潜水泵安装在出水管的进水口；出水管的外侧套装有出水管套管后构成复合出水管，出水管与出水管套管间隙配合；在水源井内匹配套装有支撑透水管，该支撑透水管包括透水段和支撑段，在支撑透水管与水源井壁的土壤层之间设置有环形渗水层；在出水管套管的外侧壁与支持透水管内侧壁的支撑段之间设置有n个密封的隔离层，n≥1且为整数，从而组成共n个封闭的回水空间；所述各回水管分别伸入n个回水空间内；各回水空间内的回水在压力和自重作用下分别通过侧壁的透水段进入环形渗水层或土壤层中，充分热交换后与同井地下水汇合实现全封闭水循环。

所述隔离层是在出水管套管的外侧壁上自上而下固定有n个平面挡板，同时在所述支撑透水管的支撑段的内壁上自上而下固定有n个环形挡台；各平面挡板与相应的环形挡台匹配压合并密封在一起形成n个隔离层。

或者，所述隔离层是在出水管套管的外侧壁上自上而下固定有n个锥形活塞，同时在所述支撑透水管的支撑段的内壁上自上而下固定有n个锥形孔；各锥形活塞与相应的锥形孔匹配压合并密封在一起形成n个隔离层。

或者，所述隔离层是在出水管套管的外侧壁上自上而下固定有n个密封圈，同时在所述支撑透水管的支撑段的内壁上自上而下固定有n个凹陷柱段；各密封圈与相应的凹陷柱段匹配挤压并密封在一起形成n个隔离层。

所述出水管与出水管套管之间为空气隔热层，或者在出水管与出水管套管之间的夹层内灌注隔热材料形成隔热层。在任意一对平面挡板和环形挡台之间的对接面上分别设置有柔性密封层。所述回水管的数量为n个，每个回水管的出水口分别位于n个隔离层上侧的回水空间中；或者，回水管的数量不大于n个，同一回水管在相邻回水空间设置有出水口。所述潜水泵固定在出水管套管的下端。所述出水管、回水管和出水管套管分别由多段钢管密封对接组成，并进行防腐处理。所述环形渗水层为整体式环形渗水材料，或者环形渗水层设置了内、外支撑网并在内、外支撑网夹层中填充渗水材料，或者环形渗水层是填充于支撑透水管与土壤层之间的砾石料。

本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型的同井出、回水热交换装置，是在同一口井内实现等量的出水、回水，并使回水在与土壤进行充分的热交换后，温度达到初始阶段的出水温度；同时使回水与出水管管壁接触过程中，不与已达到初始出水温度的出水产生新的热交换，从而可以大幅提高水源热泵机组效率。

2.此方式使地下水始终处于密闭状态，第一，对水本身没有任何污染；第二，丝毫不浪费地下水；第三，由于采用复合式出水源井管，将已取走的冷量、或热量的回水通过空气隔绝，彻底杜绝了彼此之间的接触，使之不会因出、回水的温差而产生新的热交换，保持了出水温度的恒定。

3.本实用新型将抽出的水被全部回灌至地下，真正地做到了只“利用”地下水的热量和冷量而不浪费宝贵的地下水资源。相对于“地埋管”、“多井回灌”等方式，大大减少了占地面积，保证了地下水位正常，且不会影响建筑物的基础，使得面积狭小的场地也能采用节能的水源热泵中央空调。

4.本实用新型结构设计合理，多对密封隔离层组成多层回水空间，实现多路同时回水的目的，在借助于高压回水，确保单井即可完成全部回水任务。借助于环形渗水层及土壤层，降低回水流动速度，以便温度高的回水与地层充分进行热交换后在将回水汇总于地下水，最终达到同井水资源循环的目的。从而避免水资源的浪费，避免地下水位因移动而下降甚至枯竭，确保地下构造稳定及周边建筑物的安全。

附图说明

图1是本实用新型的剖面结构示意图；

图2是图1中平板式密封隔离层的结构示意图；

图3是锥形密封隔离层的结构示意图；

图4是筒式密封隔离层的结构示意图；

图5是图1中环形渗水层的一种结构示意图。

图中标号1为井盖，2为出水管，3为回水管，31为回水支管一，32为回水支管二，4为出水管套管，5为支撑透水管，61为环形挡台，71为平面挡板，62为锥形孔，62为锥形活塞，63为凹陷柱段，73为密封圈， 8为透水段，9为环形渗水层，10为潜水泵，11为土壤层，12为回水支管安装孔，13为隔热层。A为地下水空间，B1为回水空间一，B2为回水空间二。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：第一种水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，参见图1，在同一水源井的井口密封安装井盖1，可以在井盖1周围设置密封层，以便井内能够承受高压回水压力。

在井盖1上同时贯穿设置有一根出水管2和两根回水支管31和32。出水管2深入井底的地下水空间A中与地下水连通，出水管2下端的进水口与潜水泵10连接，形成高压出水通路。回水管3同时与两根回水支管31和32连通，并向回水管内施加压力，形成高压回水通路。

在水源井内匹配套装有支撑透水管5，该支撑透水管5包括透水段8和支撑段，透水段8和支撑段交替分布。在支撑透水管5与水源井壁的土壤层之间设置有环形渗水层9，该环形渗水层9与水源井壁的土壤层11接触。环形渗水层9的结构方式多样，例如可以参加图5的整体式环形渗水材料。环形渗水层9也可以设置内、外支撑网并在内、外支撑网夹层中填充渗水材料。环形渗水层9也可以是填充于支撑透水管5与土壤层之间的砾石料。

所述出水管2的外侧套装有出水管套管4构成复合出水管，出水管2与出水管套管4均有钢管逐段密封对接组成，并进行防腐处理。出水管2与出水管套管4间隙配合，形成空气隔热的夹层，防止高温回水与低温抽水管2发生热交换。另外，回水支管31和回水支管32分别由多段钢管密封对接组成。

参加图1或图2，在出水管套管4的外侧壁上自上而下固定有两个平面挡板7，同时在所述支撑透水管5的支撑段的内壁上自上而下固定有两个环形挡台6；每个平面挡板7与对应环形挡台6压合并密封在一起，组成共两个个封闭的回水空间B1和B2。为了提高密封效果，可以在任意一对平面挡板7和环形挡台6之间的对接面上分别设置有柔性密封层。

回流支管31伸入回水空间一B1中，回流支管32伸入回水空间二B2中。各回水空间内的回水在压力和自重作用下分别通过侧壁的透水段8进入环形渗水层9或土壤层10中，充分热交换后与同井地下水汇合。

在本实施例中，“同井回灌”方式水源热泵中央空调，热源来自于地下水。 即从一口水源井抽水，通过主机的换热器将水中的冷量或热量取走后，将水排向同一口水源井，回水通过与渗水层和大地土壤层进行热交换，使得回水在被重新抽取之前的温度回落到与初始温度相差无几的状况下循环利用。其优点在于：（1）、由于抽出的水被全部回灌至地下，真正地做到了只“利用”地下水的热量和冷量而不浪费宝贵的地下水资源；（2）、整个过程地下水在密闭循环使用，丝毫不会污染地下水。（3）、相对于“地埋管”、“多井回灌”等方式，大大减少了占地面积，保证了地下水位正常，且不会影响建筑物的基础，使得面积狭小的场地也能采用节能的水源热泵中央空调。

本实施例的工作流程：潜水泵10工作后开始将最底处水通过出水管道送至中央空调主机，在主机交换器内将井水中所需的热量或冷量取走。通过二至三个密闭的回水支管，将水逐次回灌至井内的各个回水空间内。各个回水空间的回水，在压力作用下通过支撑透水管5快速地向井管外渗流，并继续通过填充于支撑透水管5与土壤层之间的砾石料向外、向下渗流。在这个过程中，回流的水与土壤及地下水层进行充分的冷、热量交换后，重新达到或接近出水时的温度，流向出水处，从而完成一个完整的冷热交换周期，周而复始地输送来自土壤的冷热量供中央空调主机使用。

由于此方式使地下水始终处于密闭状态，第一，对水本身没有任何污染；第二，丝毫不浪费地下水；第三，由于采用复合式出水源井管，将已取走的冷量、或热量的回水通过空气隔绝，彻底杜绝了彼此之间的接触，使之不会因出、回水的温差而产生新的热交换，保持了出水温度的恒定，从而提高了机组的效率。

实施例2：参加图1和图3，内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：所述隔离层是在出水管套管4的外侧壁上自上而下固定有n个锥形活塞72，同时在所述支撑透水管5的支撑段的内壁上自上而下固定有n个锥形孔62；各锥形活塞72与相应的锥形孔62匹配压合并密封在一起形成n个隔离层。

实施例3：参加图1和图4，内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：所述隔离层是在出水管套管的外侧壁上自上而下固定有n个密封圈，同时在所述支撑透水管的支撑段的内壁上自上而下固定有n个凹陷柱段；各密封圈与相应的凹陷柱段匹配挤压并密封在一起形成n个隔离层。

Claims (10)

1.一种水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，包括水源井及井盖，出水管、回水管和潜水泵；其特征在于，在同一水源井的井口密封安装井盖，在井盖上同时贯穿设置有出水管和回水管，回水带压力被压向回水管内；所述出水管深入井底与地下水连通，潜水泵安装在出水管的进水口；出水管的外侧套装有出水管套管后构成复合出水管，出水管与出水管套管间隙配合；在水源井内匹配套装有支撑透水管，该支撑透水管包括透水段和支撑段，在支撑透水管与水源井壁的土壤层之间设置有环形渗水层；在出水管套管的外侧壁与支持透水管内侧壁的支撑段之间设置有n个密封的隔离层，n≥1且为整数，从而组成共n个封闭的回水空间；所述各回水管分别伸入n个回水空间内；各回水空间内的回水在压力和自重作用下分别通过侧壁的透水段进入环形渗水层或土壤层中，充分热交换后与同井地下水汇合实现全封闭水循环。

2.根据权利要求1所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，所述隔离层是在出水管套管的外侧壁上自上而下固定有n个平面挡板，同时在所述支撑透水管的支撑段的内壁上自上而下固定有n个环形挡台；各平面挡板与相应的环形挡台匹配压合并密封在一起形成n个隔离层。

3.根据权利要求1所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，所述隔离层是在出水管套管的外侧壁上自上而下固定有n个锥形活塞，同时在所述支撑透水管的支撑段的内壁上自上而下固定有n个锥形孔；各锥形活塞与相应的锥形孔匹配压合并密封在一起形成n个隔离层。

4.根据权利要求1所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，所述隔离层是在出水管套管的外侧壁上自上而下固定有n个密封圈，同时在所述支撑透水管的支撑段的内壁上自上而下固定有n个凹陷柱段；各密封圈与相应的凹陷柱段匹配挤压并密封在一起形成n个隔离层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，出水管与出水管套管之间为空气隔热层，或者在出水管与出水管套管之间的夹层内灌注隔热材料形成隔热层。

6.根据权利要求1-4任一项所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，在任意一对平面挡板和环形挡台之间的对接面上分别设置有柔性密封层。

7.根据权利要求1-4任一项所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，回水管的数量为n个，每个回水管的出水口分别位于n个隔离层上侧的回水空间中；或者，回水管的数量不大于n个，同一回水管在相邻回水空间设置有出水口。

8.根据权利要求1-4任一项所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，潜水泵固定在出水管套管的下端。

9.根据权利要求1-4任一项所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，所述出水管、回水管和出水管套管分别由多段钢管密封对接组成，并进行防腐处理。

10.根据权利要求1-4任一项所述的水源热泵中央空调的水源井硬管式同井出、回水装置，其特征在于，环形渗水层为整体式环形渗水材料，或者环形渗水层设置了内、外支撑网并在内、外支撑网夹层中填充渗水材料，或者环形渗水层是填充于支撑透水管与土壤层之间的砾石料。