CN204555424U - 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 - Google Patents
一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204555424U CN204555424U CN201520000552.2U CN201520000552U CN204555424U CN 204555424 U CN204555424 U CN 204555424U CN 201520000552 U CN201520000552 U CN 201520000552U CN 204555424 U CN204555424 U CN 204555424U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- heat pump
- pipe
- gravity type
- source heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，包括竖直埋设于土壤中的多根土壤源热泵地埋管，各土壤源热泵地埋管呈阵列式均匀间隔分布，土壤源热泵地埋管的埋设区域竖直埋设有多根重力式热管，各热管的轴线均平行于各热泵地埋管的轴线，且每根热管与相邻热泵地埋管之间的距离相等，各热管的底部与热泵地埋管的底部相平，各重力式热管自下而上依次包括蒸发段、绝热段和冷凝段，冷凝段分别包括空气侧冷凝段和土壤侧冷凝段。空气侧冷凝段或土壤侧冷凝段的外壁分别设有散热翅片。散热翅片为空心结构，各散热翅片的内腔分别与重力式热管的内腔相通。该装置可以释放土壤源热泵长期运行积蓄在土壤中的热量，缓解地埋管区域土壤热不平衡问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，属于土壤源热泵技术领域。
背景技术
我国目前节能降耗的形势严峻，降低建筑物能耗是重要一环。土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的地埋管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。高效热泵机组的能效比一般能达到4.0kw/kw以上，与传统的冷水机组加锅炉的配置相比，全年能耗可节省40%左右，虽然初投资偏高，但可以节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低，不产生任何有害物质，对环境无污染，实现了环保的功效。
对于夏季排热量大于冬季取热量的地区应用土壤源热泵时，势必造成土壤温度的持续升高，导致土壤源热泵效率逐年降低，将影响土壤源热泵系统的长期运行效果，同时土壤热物性参数的变化会给生态环境带来不可预料的影响。例如我国北方地区夏季时间利用地源热泵汲取土壤深处冷量进行制冷，大量热量储存在土壤中，而冬季供暖是利用燃煤进行集中供暖，土壤中所储存的热量无法释放，随着运行年数的增加，土壤热平衡会被打破，埋管区域土壤温度上升，地源热泵夏季制冷运行效率越来越低。
综上所述，如何解决土壤热不平衡性的问题，以确保地源热泵系统具有更好的经济性和可靠性，是本领域技术人员所共同关注的课题之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，可以释放土壤源热泵长期运行积蓄在土壤中的热量，缓解地埋管区域土壤热不平衡问题。
为解决以上技术问题，本实用新型的一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，包括竖直埋设于土壤中的多根土壤源热泵地埋管，各土壤源热泵地埋管呈阵列式均匀间隔分布，土壤源热泵地埋管的埋设区域竖直埋设有多根重力式热管，各重力式热管的轴线均平行于各土壤源热泵地埋管的轴线，且每根重力式热管与相邻土壤源热泵地埋管之间的距离相等，各重力式热管的底部与所述土壤源热泵地埋管的底部相平，各重力式热管自下而上依次包括蒸发段、绝热段和冷凝段，各所述冷凝段分别包括高于地表置于空气中的空气侧冷凝段和位于浅层土壤中的土壤侧冷凝段。
相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：①重力式热管为密闭的真空管，内装有制冷剂，在绝对压力极低的状态下，制冷剂在较低温度下即汽化。本实用新型重力式热管的蒸发段埋设于深层土壤中，当深层土壤的温度高于地表温度时，重力式热管内腔的制冷剂升温汽化，向上方的冷凝段流动，在冷凝段放热后，制冷剂再次相变凝结成液态，靠重力回流至蒸发段再次受热，如此周而复始循环，将深层土壤中的热量不断释放到地表和空气中。②在地源热泵地埋管区域，秋冬季地表和空气温度降低时，重力式热管的蒸发段温度高于地表冷凝段温度，热管开始工作，重力式热管通过自身内部制冷剂的相变吸收的汽化潜热将夏季排放到土壤中的热量释放到地表和空气中，降低了深层土壤温度。当秋冬季结束，春夏季地表和空气温度上升，热管蒸发段温度低于冷凝段温度，热管停止工作。③高于地表的空气侧冷凝段可以利用秋冬季空气的低温释放深层土壤中热量，同时也起到了蓄冷的作用；土壤侧冷凝段既可以利用秋冬季浅层土壤的低温释放深层土壤中热量，也可以有效缓解地埋管区域土壤冻胀现象，避免冬季浅层土壤中地埋管和热管本身被冻裂。④重力式热管全年运行都无需外加动力和控制，因此无需运行费用，同时能够避免对环境产生不良影响。⑤热管的冬季蓄冷可以增加地埋管换热效率，在土壤源热泵系统设计时可以减少地埋管的埋设数量，减少系统初投资。
作为本实用新型的改进，所述空气侧冷凝段的外壁分别设有散热翅片。散热翅片可以增大空气侧冷凝段的散热面积，提高冷凝效果。
作为本实用新型的改进，所述土壤侧冷凝段的外壁分别设有散热翅片。散热翅片可以增大土壤侧冷凝段的散热面积，提高冷凝效果。
作为本实用新型的改进，所述散热翅片分别以重力式热管的轴线为中心呈放射状对称向外伸出且分别沿重力式热管的轴向延伸。
作为本实用新型的优选方案，所述散热翅片分别在重力式热管的外壁对称设有三叶。
作为本实用新型的进一步改进，所述散热翅片为空心结构，各散热翅片的内腔分别与重力式热管的内腔相通。散热翅片采用空心结构可以进一步增大散热面积，制冷剂可以进入散热翅片的内腔进行放热冷凝，进一步提高了冷凝效果。
作为本实用新型的进一步改进，各所述散热翅片远离重力式热管管壁的外端向上倾斜4°～10°。散热翅片的远端向上倾斜，有利于相变成液态的制冷剂顺利回流至热管底部。
作为本实用新型的优选方案，各所述散热翅片远离重力式热管管壁的外端向上倾斜5°
作为本实用新型的优选方案，所述空气侧冷凝段的顶部距离地表不超过0.5米。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。
图1为本实用新型土壤源热泵的土壤热平衡装置的示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的立体图。
图4为本实用新型中重力式热管的主视图。
图5为图4的俯视图。
图6为重力式热管的剖视图。
图中：1.土壤源热泵地埋管；2.重力式热管；2a.蒸发段；2b.绝热段；2c1. 空气侧冷凝段；2c2.土壤侧冷凝段；2d.散热翅片。
具体实施方式
如图1至图6所示，本实用新型土壤源热泵的土壤热平衡装置包括竖直埋设于土壤中的多根土壤源热泵地埋管1，各土壤源热泵地埋管1呈阵列式均匀间隔分布，土壤源热泵地埋管1的埋设区域竖直埋设有多根重力式热管2，各重力式热管2的轴线均平行于各土壤源热泵地埋管的轴线，且每根重力式热管2与相邻土壤源热泵地埋管1之间的距离相等，各重力式热管2的底部与土壤源热泵地埋管1的底部相平，各重力式热管2自下而上依次包括蒸发段2a、绝热段2b和冷凝段，各冷凝段分别包括高于地表置于空气中的空气侧冷凝段2c1和位于浅层土壤中的土壤侧冷凝段2c2。空气侧冷凝段2c1的顶部距离地表不超过0.5米。
空气侧冷凝段2c1的外壁分别设有散热翅片2d，以增大空气侧冷凝段2c1的散热面积，提高冷凝效果。
土壤侧冷凝段2c2的外壁分别设有散热翅片2d，以增大土壤侧冷凝段2c2的散热面积，提高冷凝效果。
散热翅片2d分别以重力式热管2的轴线为中心呈放射状对称向外伸出且分别沿重力式热管2的轴向延伸。散热翅片2d分别在重力式热管2的外壁可以对称设有三叶或四叶。
散热翅片2d为空心结构，各散热翅片2d的内腔分别与重力式热管2的内腔相通，以进一步增大散热面积，制冷剂可以进入散热翅片2d的内腔进行放热冷凝，进一步提高了冷凝效果。
各散热翅片2d远离重力式热管2管壁的外端向上倾斜4°～10°，优选为向上倾斜5°，利于相变成液态的制冷剂顺利回流至热管底部。
重力式热管2为密闭的真空管，内装有制冷剂，在绝对压力极低的状态下，制冷剂在较低温度下即汽化。蒸发段2a埋设于深层土壤中，当深层土壤的温度高于地表温度时，重力式热管2内腔的制冷剂升温汽化，向上方的冷凝段流动，在冷凝段放热后，制冷剂再次相变凝结成液态，靠重力回流至蒸发段2a再次受热，如此周而复始循环，将深层土壤中的热量不断释放到地表和空气中。
在地源热泵地埋管区域，秋冬季地表和空气温度降低时，重力式热管2的蒸发段2a温度高于地表冷凝段温度，热管开始工作，重力式热管2通过自身内部制冷剂的相变吸收的汽化潜热将夏季排放到土壤中的热量释放到地表和空气中，降低了深层土壤温度。当秋冬季结束，春夏季地表和空气温度上升，热管蒸发段2a温度低于冷凝段温度，热管停止工作。
高于地表的空气侧冷凝段2c1可以利用秋冬季空气的低温释放深层土壤中热量，同时也起到了蓄冷的作用；土壤侧冷凝段2c2既可以利用秋冬季浅层土壤的低温释放深层土壤中热量，也可以有效缓解地埋管区域土壤冻胀现象，避免冬季浅层土壤中地埋管和热管本身被冻裂。重力式热管2全年运行都无需外加动力和控制，因此无需运行费用，同时能够避免对环境产生不良影响。热管的冬季蓄冷可以增加地埋管换热效率，在土壤源热泵系统设计时可以减少地埋管的埋设数量，减少系统初投资。
以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。
Claims (9)
1.一种土壤源热泵的土壤热平衡装置，包括竖直埋设于土壤中的多根土壤源热泵地埋管，各土壤源热泵地埋管呈阵列式均匀间隔分布，其特征在于，土壤源热泵地埋管的埋设区域竖直埋设有多根重力式热管，各重力式热管的轴线均平行于各土壤源热泵地埋管的轴线，且每根重力式热管与相邻土壤源热泵地埋管之间的距离相等，各重力式热管的底部与所述土壤源热泵地埋管的底部相平，各重力式热管自下而上依次包括蒸发段、绝热段和冷凝段，各所述冷凝段分别包括高于地表置于空气中的空气侧冷凝段和位于浅层土壤中的土壤侧冷凝段。
2.根据权利要求1所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于：所述空气侧冷凝段的外壁分别设有散热翅片。
3.根据权利要求1所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于，所述土壤侧冷凝段的外壁分别设有散热翅片。
4.根据权利要求2或3所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于：所述散热翅片分别以重力式热管的轴线为中心呈放射状对称向外伸出且分别沿重力式热管的轴向延伸。
5.根据权利要求4所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于：所述散热翅片分别在重力式热管的外壁对称设有三叶。
6.根据权利要求4所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于： 所述散热翅片为空心结构，各散热翅片的内腔分别与重力式热管的内腔相通。
7.根据权利要求6所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于：各所述散热翅片远离重力式热管管壁的外端向上倾斜4°～10°。
8.根据权利要求7所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于：各所述散热翅片远离重力式热管管壁的外端向上倾斜5°。
9.根据权利要求1所述的土壤源热泵的土壤热平衡装置，其特征在于：所述空气侧冷凝段的顶部距离地表不超过0.5米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520000552.2U CN204555424U (zh) | 2015-01-04 | 2015-01-04 | 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520000552.2U CN204555424U (zh) | 2015-01-04 | 2015-01-04 | 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204555424U true CN204555424U (zh) | 2015-08-12 |
Family
ID=53830525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520000552.2U Expired - Fee Related CN204555424U (zh) | 2015-01-04 | 2015-01-04 | 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204555424U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106595129A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-04-26 | 扬州大学 | 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 |
| CN107044678A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-15 | 天津城建大学 | 地埋重力热管直接地板辐射供暖系统 |
| CN107741170A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-27 | 中南建筑设计院股份有限公司 | 一种用于土壤源热泵系统的双u形管换热器 |
-
2015
- 2015-01-04 CN CN201520000552.2U patent/CN204555424U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106595129A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-04-26 | 扬州大学 | 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 |
| CN107044678A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-15 | 天津城建大学 | 地埋重力热管直接地板辐射供暖系统 |
| CN107741170A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-02-27 | 中南建筑设计院股份有限公司 | 一种用于土壤源热泵系统的双u形管换热器 |
| CN107741170B (zh) * | 2017-10-23 | 2019-08-23 | 中南建筑设计院股份有限公司 | 一种用于土壤源热泵系统的双u形管换热器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8567482B2 (en) | Heat tube device utilizing cold energy and application thereof | |
| CN204555424U (zh) | 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 | |
| CN205481922U (zh) | 一种太阳能与土壤热源联合换能的双热源热泵供暖空调系统 | |
| CN202190595U (zh) | 地下长期蓄热太阳能供热系统 | |
| CN205119565U (zh) | 道路热源辅助地源热泵系统 | |
| CN102809237A (zh) | 一种冷库的节能控温系统 | |
| CN201449084U (zh) | 管桩式地源热泵系统 | |
| CN101936620A (zh) | 管桩式地源热泵系统 | |
| CN104501332A (zh) | 一种地下热交换器 | |
| CN101988716B (zh) | 太阳能水热/压缩冷凝水热地暖器 | |
| CN106595129A (zh) | 一种土壤源热泵的土壤热平衡装置 | |
| CN204535158U (zh) | 一种用于太阳能热水器新型热管防冻装置 | |
| CN101003988A (zh) | 一种太阳能集热和蓄热的建筑系统 | |
| CN204043241U (zh) | 太阳能蓄能冷热源风能塔热泵系统 | |
| CN1844587A (zh) | 一种地下能源采集桩 | |
| CN103017413A (zh) | 一种水平式地埋管系统 | |
| CN210292429U (zh) | 一种严寒地区的空气源与地下冻土源热泵系统 | |
| CN208748857U (zh) | 地埋重力热管间接加热外墙保温系统 | |
| CN206019044U (zh) | 一种地埋管换热器 | |
| CN209147317U (zh) | 一种地表热能水空调 | |
| CN203068877U (zh) | 一种水平式地埋管系统 | |
| CN203615453U (zh) | 一种高效节能的地暖热水泵 | |
| CN102809243A (zh) | 一种冷库的节能型控温系统 | |
| CN202470537U (zh) | 新型城市冷热联供装置 | |
| CN207716921U (zh) | 地下螺旋埋管换热装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150812 Termination date: 20180104 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |