CN210345957U - 一种自适应环控式地埋管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地源热泵技术领域，特别涉及一种自适应环控式地埋管换热器，包括管井、U型管、回填材料、地埋系统循环水泵，U型管进水管与出水管之间同平面位置设有加湿管，U型管进水管或出水管上固定有传感器组，加湿管上设有多段出水眼，加湿管地上一端与加湿管水泵相连接；传感器组内固定有温度传感器和湿度传感器，传感器通过导线连接于数据处理系统，数据处理系统与加湿管水泵间通过导线连接。本实用新型能够数据处理系统自适应调节回填材料及土壤中的湿度，增强U型地埋管与土壤的传导热量的能力，进而提高地源热泵系统的效率；通过温度传感器对不同深度的土壤温度进行监测，为分析地源热泵整体运行状况提供了数据支持。

Description

一种自适应环控式地埋管换热器

（一）技术领域

本实用新型涉及地源热泵技术领域，特别涉及一种自适应环控式地埋管换热器。

（二）背景技术

地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地表水，土壤、地下水等的能量）的既可供热又可制冷的高效节能系统。在地源热泵空调系统中，地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。目前，地源热泵系统和常规的供热空调系统相比大约节能50％，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。

地源热泵通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液) 在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的热交换。其热交换器埋于地下，目前常见的方式是垂直埋管，它是在地层中钻直径0.1-0.15m的钻孔，在钻孔中设置U型管并用回填物填实。目前工程上常用的回填物一般为钻井产生的泥浆沉淀物或细沙，U型管外壁与回填物或地下土壤直接接触，并进行热量的传递。然而由于地埋管的埋管深度较深，从地平面往下，土壤差异较大，导致湿度差异较大，有的地层甚至土壤处于完全干燥状态，而干燥的土壤传导热量的能力差，最终会导致地源热泵整体效率低下。

地源热泵地埋管换热系统受气候影响较大，当冬夏两季向土壤中的取热量和排热量不平衡时，会导致土壤温度偏离设计值，使得土壤温度失衡，这会导致地源热泵系统能效下降甚至无法运行。因此需要时刻对地下温度进行监测以及时发现问题采取相应的补救措施。

（三）发明内容

本实用新型提供了一种自适应环控式地埋管换热器，以解决上述技术背景中存在的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种自适应环控式地埋管换热器，包括管井、U型管、回填材料、地埋系统循环水泵，所述管井位于地下土层内，所述U型管竖直插入所述管井中，两端与所述地埋系统循环水泵相连，所述U型管与管井内填充有回填材料，其特征在于：在所述U型管进水管与出水管之间同平面位置设有加湿管，U型管进水管或出水管上固定有传感器组，所述加湿管上设有多段出水眼，加湿管地上一端与加湿管水泵相连接；所述传感器组内固定有温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器通过导线连接于数据处理系统，所述数据处理系统与所述加湿管水泵间也通过导线连接。

优选的，所述传感器组包括套管、温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器为多组且等距分布在所述套管内，所述套管长度与所述管井深度相同。

优选的，所述套管为透明PVC管。

优选的，所述温度传感器紧贴套管内壁，所述湿度传感器本体位于套管内，感应部分穿出套管与所述回填材料接触。

优选的，所述加湿管上每段出水眼围绕加湿管360°均匀分布，所述出水眼外包裹有网罩。

优选的，所述网罩网眼直径小于所述出水眼直径，且网罩为不锈钢网。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种自适应环控式地埋管换热器，能够通过数据处理系统自适应调节控制回填材料及土壤中的湿度环境，增强U型地埋管与土壤的传导热量的能力，进而提高整个地源热泵系统的效率；通过温度传感器对不同深度的土壤温度进行监测，为分析地源热泵整体运行状况提供了数据支持。

（四）附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的传感器组结构示意图；

图3为本实用新型的加湿管局部结构示意图；

图中，1-地下土层、2-管井、21-回填材料、3-U型管、4-加湿管、5-地埋系统循环水泵、6-加湿管水泵、7-数据处理系统、8-传感器组、9-温度传感器、10-湿度传感器、11-套管、12-出水眼、13-网罩。

（五）具体实施方式

为使本领域技术人员能够更好的理解本实用新型，下面将结合附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

本实用新型中的一种自适应环控式地埋管换热器，包括管井2、U型管3、回填材料21、地埋系统循环水泵5，管井2位于地下土层1内，U型管3竖直插入所述管井2中，且两端与地埋系统循环水泵5相连，工作时，U型管3内的水通过地埋系统循环水泵5提供动力往复循环流动。U型管3与管井2内填充有回填材料21，回填材料21一般为泥浆沉淀物或细沙。在U型管3进水管与出水管之间设有加湿管4，加湿管4地下部分长度与管井2的深度相同。加湿管4上设有多段出水眼12，每段出水眼12所在地下的深度不同，以实现能够均匀对不同深度回填材料21及地下土层1加湿，段数越多，加湿效果越好。每段出水眼12外包裹有网罩13，在本实施例中所用网罩13为不锈钢网，且网孔大小小于出水眼12的直径大小，防止外面的颗粒进入网罩13中堵住出水眼12。加湿管4地上一端与加湿管水泵6相连接，通过加湿管水泵6往加湿管4内放水。U型管3进水管或出水管上固定有传感器组8，传感器组8包括套管11、温度传感器9及湿度传感器10，套管11为透明pvc材料，其长度与管井2的深度一致，套管11内根据深度均匀设有多组温度传感器9及湿度传感器10，组数越多，分布越密，数据越精确。温度传感器9紧贴套管11内壁感应周围温度，湿度传感器10感应部分穿出套管11感应当前湿度。温度传感器9和湿度传感器10通过导线连接于数据处理系统7，数据处理系统7能够保存显示温度湿度数据值，并且与加湿管水泵6通过导线连接，控制加湿管水泵6的启停。

工作过程如下：传感器组8内的湿度传感器10感应回填材料21和土壤1的湿度，湿度值通过导线将信息传导到数据处理系统7内，当湿度值小于设定阈值时，数据处理系统7控制加湿管水泵6通过加湿管往回填材料21和土壤1内放水，在本实施例中，放水时间提前设定为1小时，充分浸润时间设定3小时，湿度传感器10将浸润3小时后的湿度值反馈到数据处理系统7，如果达到设定阈值，则一段时间内不再放水；如果未达到设定阈值，按照设定值继续放水和浸润，直至达到设定湿度阈值为止，湿度阈值根据地源热泵在一段时间内效率峰值设定；传感器组8内的温度传感器9感应回填材料21和土壤1的温度，当温度低于设定值自动报警，由设计施工人员分析原因，采取相应对策。

本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述为本实用新型的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本实用新型的思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，依照本实用新型原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种自适应环控式地埋管换热器，包括管井（2）、U型管（3）、回填材料（21）、地埋系统循环水泵（5），所述管井（2）位于地下土层（1）内，所述U型管（3）竖直插入所述管井（2）中，两端与所述地埋系统循环水泵（5）相连，所述U型管（3）与管井（2）内填充有回填材料（21），其特征在于：在所述U型管（3）进水管与出水管之间设有加湿管（4），U型管（3）进水管或出水管上固定有传感器组（8），所述加湿管（4）上设有多段出水眼（12），加湿管（4）地上一端与加湿管水泵（6）相连接；所述传感器组（8）内固定有温度传感器（9）和湿度传感器（10），所述温度传感器（9）和湿度传感器（10）通过导线连接于数据处理系统（7），所述数据处理系统（7）与所述加湿管水泵（6）间也通过导线连接。

2.根据权利要求1所述的一种自适应环控式地埋管换热器，其特征在于：所述传感器组（8）包括套管（11）、温度传感器（9）和湿度传感器（10），所述温度传感器温度传感器（9）和湿度传感器（10）为多组且等距分布在所述套管（11）内，所述套管（11）地下部分长度与所述管井（2）深度相同。

3.根据权利要求2所述的一种自适应环控式地埋管换热器，其特征在于：所述套管（11）为透明PVC管。

4.根据权利要求1或2所述的一种自适应环控式地埋管换热器，其特征在于：所述温度传感器（9）紧贴套管（11）内壁，所述湿度传感器（10）本体位于套管（11）内，感应部分穿出套管（11）与所述回填材料（21）接触。

5.根据权利要求1所述的一种自适应环控式地埋管换热器，其特征在于：所述加湿管（4）上每段出水眼（12）围绕加湿管（4）360°均匀分布，所述出水眼（12）外包裹有网罩（13）。

6.根据权利要求5所述的一种自适应环控式地埋管换热器，其特征在于：所述网罩（13）网眼直径小于所述出水眼（12）直径，且网罩为不锈钢网。

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