CN207214308U - 一种基于土壤源换热的围护结构 - Google Patents

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蒋斌
刘�东
王新
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Abstract

本实用新型公开了一种基于土壤源换热的围护结构，包括墙体换热器，其具备输水管路并内嵌在围护结构的墙体中；土壤源换热器，其具备输水管路并直埋在地下；Y形过滤器，过滤墙体换热器、土壤源换热器中的水中杂质。水泵，驱动墙体换热器、土壤源换热器中的水循环达到换热的目的。墙体换热器还由阀门与地下水取水管连接。采用此实用新型利用存贮在地下土壤中热源与室内进行换热，调节室内温度，提高换热效率，增加换热选择，降低运行此实用新型的设备成本。

Description

一种基于土壤源换热的围护结构
技术领域
本实用新型涉及换热设备，具体涉及一种基于土壤源换热的围护结构。
背景技术
目前建筑能耗约占我国总能耗的30％左右，通过围护结构的传热是构成建筑运行能耗的一个重要部分，尤其是墙体部分的传热。降低墙体传热、增强墙体的隔热保温性能对于降低建筑能耗具有重要的作用。常见的方法有：改变墙体的材料、直接加设保温层。
地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能，相当于人类每年利用能量的500多倍，且不受地域、资源等限制，这是储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，也是清洁能源。与地面上环境空气相比，地面5m以下土壤温度全年基本稳定且略低于年平均气温，可以分别在夏、冬季提供相对较低的冷源温度和较高的热源温度。所以从热力学原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的冷热源，而且土壤源系统不会把热量、水蒸气及细菌等排人大气环境，符合当前可持续发展的战略要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题在于提供一种基于土壤源换热的围护结构，利用存贮在地下土壤中热源与室内进行换热，调节室内温度，提高换热效率，增加换热选择，降低运行此实用新型的设备成本。
为解决上述问题，本实用新型提供一种基于土壤源换热的围护结构，为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于，包括：墙体换热器，其具备输水管路并内嵌在围护结构的墙体中；土壤源换热器，其具备输水管路并直埋在地下；过滤器，过滤墙体换热器、土壤源换热器中的水中杂质。水泵，驱动墙体换热器、土壤源换热器中的水循环达到换热的目的。
作为本实用新型的进一步改进，所述过滤器为Y形过滤器。
作为本实用新型的更进一步改进，所述墙体换热器材料为PE、PP-R、PVC或金属。
作为本实用新型的又进一步改进，所述土壤源换热器材料为PE、PP-R、或PVC。
作为本实用新型的又进一步改进，所述墙体换热器的输水管路走线路径为从下至上或从上至下，输水管路走线形状为若干个S形组成，输水管路的水平方向总走线长度大于竖直方向总走线长度。
作为本实用新型的又进一步改进，所述墙体换热器的输水管路连接有地下水取水管。
作为本实用新型的又进一步改进，所述地下水取水管与墙体换热器间设置有阀门，阀门具备连通墙体换热器与土壤源换热器以及连通墙体换热器与地下水取水管两个工作状态。
作为本实用新型的又进一步改进，所述土壤源换热器或墙体换热器上具备路径转换阀，路径转换阀改变水在土壤源换热器或墙体换热器中运行的输水管路长度。
作为本实用新型的又进一步改进，所述墙体由若干层不同隔热系数的墙体组成，且隔热系数由室内往室外方向依次增大。
作为本实用新型的又进一步改进，所述墙体换热器或土壤源换热器的输水管路为增加了外表面积的翅片管。
采用上述技术方案的有益效果是：
利用浅层土壤温度全年基本稳定，且略低于年平均气温的特性，循环水在土壤和建筑围护结构之间的换热，冬季提供墙体温度，夏季减低墙体温度，从而有效的实现围护结构的主动节能。这种主动节能技术，在消耗较少的水泵能耗的前提下，充分利用存贮在地下土壤中的太阳能，有效降低围护结构的供暖和空调能耗，降低化石能源的消耗，环保节能。
Y型过滤器是用来清除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。
水泵既驱动墙体换热器、土壤源换热器管路中的水循环往复，同时也从地下水取水管驱动地下水进入墙体换热器管路，水泵两用，降低设备成本。
水泵正反转，冬天，土壤源换热器里较高温度的水从下至上在墙体换热器内运行，室内冷空气主要聚集在室内下半层，较高温度的水与冷空气温差大，换热效率高；夏日，土壤源换热器里较高温度的水从上至下在墙体换热器内运行，室内热空气主要聚集在室内上半层，较低温度的水与热空气温差大，换热效率高。
土壤源换热器材料采用PE、PP-R、或PVC，输送阻力小，使用寿命长。土壤源换热器的外环境较墙体中复杂潮湿，所以土壤源换热器不采用金属。
引入地下水进入墙体换热器，一方面也可以起到替换长久循环使用的换热所用水；一方面当土壤源换热器与墙体换热器之间的循环效果不足时，直接引入带有地下温度的地下水，直接对墙体进行降温或升温，达到快速调节室内温度的作用。
路径转换阀可以改变水在土壤源换热器或墙体换热器中运行的管路长度，当需要室内温度与土壤源温度更接近时，路径转换阀提供较长的运行管路，使水在循环运行中有足够的换热空间和时间，当对室内的换热需求不大时，路径转换阀换向，使得水进过较短的管路，换热空间和时间则相对较小，换热效果则也不高。
翅片管外表面积比一般的圆柱管外表面积增大，热传导效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；
图2是本实用新型另一种实施方式的建筑墙体剖视图；
图3是本实用新型又一种实施方式的结构示意图。
1-墙体；1a-第一墙体；1b-第二墙体；1c-第三墙体；2-墙体换热器；3-水泵；4-过滤器；5-土壤源换热器；6-阀门；7-地下水取水管；8-路径转换阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明：
为了达到本实用新型的目的，一种基于土壤源换热的围护结构，包括：具备输水管路的墙体换热器2，墙体换热器2内嵌在围护结构的墙体1中；具备输水管路的土壤源换热器5，土壤源换热器5并直埋在地下；过滤器4过滤墙体换热器2、土壤源换热器5中的水中杂质。水泵3驱动墙体换热器2、土壤源换热器5中的水循环达到换热的目的。
在冬季，循环水与土壤换热器5换热，吸收土壤热量，变为高温水，高温水经过过滤器4、水泵3、被输送至内嵌于墙体1内的墙体换热器2，墙体1被加热，温度升高，循环水释放热量后温度降低，再被输送至地下土壤换热器5与土壤换热，如此周而复始。
在夏季，循环水与土壤换热器5换热，向土壤排热，变为低温水，低温水经过过滤器4、水泵3、被输送至内嵌于墙体1内的墙体换热器2，墙体1被降温，温度降低，循环水吸收墙体1热量后温度升高，再被输送至地下土壤换热器5向土壤排热，如此周而复始。
在本实用新型的另一些实施方式中，过滤器4为Y形过滤器。
在本实用新型的另一些实施方式中，墙体换热器2材料为PE、PP-R、PVC或金属。
在本实用新型的另一些实施方式中，土壤源换热器5材料为PE、PP-R、或PVC。
在本实用新型的另一些实施方式中，墙体换热器2的输水管路走线路径为从下至上或从上至下，输水管路走线形状为若干个S形组成，输水管路的水平方向总走线长度大于竖直方向总走线长度。
在本实用新型的另一些实施方式中，墙体换热器2的输水管路连接有地下水取水管7。
在本实用新型的另一些实施方式中，地下水取水管7与墙体换热器2间设置有阀门6，阀门6具备连通墙体换热器2与土壤源换热器5的工作状态，实现水在墙体换热器2与土壤源换热器5循环换热；阀门6还具备连通墙体换热器2与地下水取水管7的工作状态，从地下水取水管7抽取地下水补充到墙体换热器2中。
在本实用新型的另一些实施方式中，土壤源换热器5或墙体换热器2上具备路径转换阀8，路径转换阀8改变水在土壤源换热器5或墙体换热器2中运行的输水管路长度。
在本实用新型的另一些实施方式中，墙体1由若干层不同隔热系数的墙体1组成，且隔热系数由室内往室外方向依次增大。如图2所示，第三墙体1c、第二墙体1b，第一墙体1a的隔热系数依次增大，图左边为室内，图右边为室外。
在本实用新型的另一些实施方式中，墙体换热器2或土壤源换热器5的输水管路为增加了外表面积的翅片管。
采用上述技术方案的有益效果是：
利用浅层土壤温度全年基本稳定，且略低于年平均气温的特性，循环水在土壤和建筑围护结构之间的换热，冬季提供墙体温度，夏季减低墙体温度，从而有效的实现围护结构的主动节能。这种主动节能技术，在消耗较少的水泵能耗的前提下，充分利用存贮在地下土壤中的太阳能，有效降低围护结构的供暖和空调能耗，降低化石能源的消耗，环保节能。
Y型过滤器是用来清除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。
水泵既驱动墙体换热器、土壤源换热器管路中的水循环往复，同时也从地下水取水管驱动地下水进入墙体换热器管路，水泵两用，降低设备成本。
水泵正反转，冬天，土壤源换热器里较高温度的水从下至上在墙体换热器内运行，室内冷空气主要聚集在室内下半层，较高温度的水与冷空气温差大，换热效率高；夏日，土壤源换热器里较高温度的水从上至下在墙体换热器内运行，室内热空气主要聚集在室内上半层，较低温度的水与热空气温差大，换热效率高。
土壤源换热器材料采用PE、PP-R、或PVC，输送阻力小，使用寿命长。土壤源换热器的外环境较墙体中复杂潮湿，所以土壤源换热器不采用金属。
引入地下水进入墙体换热器，一方面也可以起到替换长久循环使用的换热所用水；一方面当土壤源换热器与墙体换热器之间的循环效果不足时，直接引入带有地下温度的地下水，直接对墙体进行降温或升温，达到快速调节室内温度的作用。
路径转换阀可以改变水在土壤源换热器或墙体换热器中运行的管路长度，当需要室内温度与土壤源温度更接近时，路径转换阀提供较长的运行管路，使水在循环运行中有足够的换热空间和时间，当对室内的换热需求不大时，路径转换阀换向，使得水进过较短的管路，换热空间和时间则相对较小，换热效果则也不高。
翅片管外表面积比一般的圆柱管外表面积增大，热传导效率更高。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于，包括：
墙体换热器，其具备输水管路并内嵌在围护结构的墙体中；
土壤源换热器，其具备输水管路并直埋在地下；
过滤器，过滤墙体换热器、土壤源换热器中的水中杂质；
水泵，驱动墙体换热器、土壤源换热器中的水循环达到换热的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述过滤器为Y形过滤器。
3.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述墙体换热器材料为PE、PP-R、PVC或金属。
4.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述土壤源换热器材料为PE、PP-R、或PVC。
5.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述墙体换热器的输水管路走线路径为从下至上或从上至下，输水管路走线形状为若干个S形组成，输水管路的水平方向总走线长度大于竖直方向总走线长度。
6.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述墙体换热器的输水管路连接有地下水取水管。
7.根据权利要求6所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述地下水取水管与墙体换热器间设置有阀门，阀门具备连通墙体换热器与土壤源换热器以及连通墙体换热器与地下水取水管两个工作状态。
8.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述土壤源换热器或墙体换热器上具备路径转换阀，路径转换阀改变水在土壤源换热器或墙体换热器中运行的输水管路长度。
9.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述墙体由若干层不同隔热系数的墙体组成，且隔热系数由室内往室外方向依次增大。
10.根据权利要求1所述的一种基于土壤源换热的围护结构，其特征在于：所述墙体换热器或土壤源换热器的输水管路为增加了外表面积的翅片管。
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