CN216924612U - 地热空调循环系统 - Google Patents
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Abstract
地热空调循环系统，包括空调井、进水管、翅片式换热器、水源热泵机组、用户端换热设备和PLC控制器，进水管和翅片式换热器均竖向设置在空调井内并，进水管的上端进水端与水源热泵机组的蒸发器出水端连接，进水管的下端出水端与翅片式换热器的下端进水端连接，翅片式换热器的上端出水端通过出水管与水源热泵机组的蒸发器进水端连接，水源热泵机组的冷凝器出水端与用户端换热设备的进水端通过供水管连接，水源热泵机组的冷凝器进水端与用户端换热设备的出水端通过回水管连接。本实用新型将PE翅片管替换普通的PE管，有效增大了换热面积，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大，经济效益得到大大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及地热工程领域，具体的说，涉及一种地热空调循环系统。
背景技术
地热能是一种清洁且可再生循环利用的能源，地源热泵系统为一种利用地热能的暖通空调新技术，是国际上通用的高效节能技术。地源热泵系统又分为地埋管、地下水、地表水等地源热泵系统，地埋管地源热泵系统使用范围广，而且不受地下水、地表水资源限制，应用前景更为广泛。地埋管地源热泵系统一般是采用垂直埋管布置方式，地埋管为井下换热器，通常是垂直打井，然后将PE管下入井中作为地埋管与地热进行换热，然而现有的普通PE管单位管长换热能力较低，井下换热器不能充分与地热进行热交换，导致地埋管地源热泵系统的制冷或制热功率低，能耗大，经济效益差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种地热空调循环系统，本实用新型将PE翅片管替换普通的PE管，有效增大了换热面积，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大，经济效益得到大大提高。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
地热空调循环系统，包括空调井、进水管、翅片式换热器、水源热泵机组、用户端换热设备和PLC控制器，进水管和翅片式换热器均竖向设置在空调井内并与地热水接触，进水管的上端进水端与水源热泵机组的蒸发器出水端连接，进水管的下端出水端与翅片式换热器的下端进水端连接，翅片式换热器的上端出水端通过出水管与水源热泵机组的蒸发器进水端连接，水源热泵机组的冷凝器出水端与用户端换热设备的进水端通过供水管连接，水源热泵机组的冷凝器进水端与用户端换热设备的出水端通过回水管连接，进水管上沿水流方向依次设置有第一循环泵和进水电动阀，出水管上设置有出水电动阀，供水管上沿水流方向依次设置有第二循环泵和供水电动阀，回水管上设置有回水电动阀，PLC控制器分别与水源热泵机组、第一循环泵、进水电动阀、出水电动阀、第二循环泵、供水电动阀和回水电动阀信号连接。
翅片式换热器包括上封头和下封头，上封头和下封头结构相同且上下对称设置，上封头为圆筒结构，上封头的顶板中心和下封头的底板中心均连接有通水管，进水管的下端通过法兰与下侧的通水管的下端连接，上侧的通水管的上端通过法兰与出水管的下端连接，上封头的底板与下封头的顶板之间固定连接有若干根第一PE换热管，上封头的下侧部外圆周和下封头的上侧部外圆周之间固定连接有若干根圆周阵列设置的第二PE换热管，上封头的上侧部外圆周和下封头的下侧部外圆周之间固定连接有若干根圆周阵列设置的第三PE换热管，第一PE换热管、第二PE换热管和第三PE换热管结构相同且均为PE翅片管，其中一根第一PE换热管的两端分别固定连接在上封头的底板中心和下封头的顶板中心，其余各根第一PE换热管围绕位于中心的第一PE换热管圆周阵列设置，第二PE换热管的两端和第三PE换热管的两端均水平朝向位于中心的第一PE换热管的中心线水平弯折成C型管，第二PE换热管和第三PE换热管的数量量相同且在圆周方向交错间隔布置，圆周阵列设置的各根第一PE换热管垂直投影所在圆周直径、各根第二PE换热管垂直投影所在圆周直径和各根第三PE换热管垂直投影所在圆周直径依次增大。
第一PE换热管包括PE管主体，PE管主体的外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片，长翅片的横截面为内宽外窄的梯形结构。
PE管主体的外径为25mm，PE管主体的管壁厚度为1.7mm，长翅片的翅高为7mm，长翅片的最大翅厚与PE管主体的管壁厚度相同，进水管和出水管均为直径为50mm的PE管。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，本实用新型的工作原理为：打好空调井后，再将进水管和翅片式换热器均竖向下入空调井内，使进水管、各根第一PE换热管、各根第二PE换热管和各根第三PE换热管均浸入空调井内的地热水中由于特定深度的地热水的温度常年温度基本恒定，这里用到地下100-150米的地热水，温度通常恒定为15℃-20℃，冬季采暖时，PLC控制器控制水源热泵机组、第一循环泵、进水电动阀、出水电动阀、第二循环泵、供水电动阀和回水电动阀均打开，水源热泵机组为制热模式，则水源热泵机组内的制冷剂在冷凝器内冷凝放热，将热量传至冷凝器中的采暖用水，使采暖用水加热为可供采暖的高温采暖水，第二循环泵将冷凝器中的高温采暖水通过供水管泵送至用户端换热设备中，高温采暖水通过采暖设备向外放热，达到采暖目的，高温采暖水则温度下降后通过回水管回流到水源热泵机组的冷凝器中，形成采暖循环，同时水源热泵机组内的制冷剂循环流动至蒸发器内蒸发吸热，则蒸发器中的循环水将其热量传至制冷剂，蒸发器中的循环水的温度便会急剧降低并低于空调井内的地热水，第一循环泵将蒸发器中的低温循环水通过进水管和下侧的通水管泵入下封头中，低温循环水再向上进入各根第一PE换热管、各根第二PE换热管和各根第三PE换热管并向上流动，在此过程中各根第一PE换热管、各根第二PE换热管和各根第三PE换热管中的低温循环水与空调井内的地热水进行换热，地热水将热量传至低温循环水，从而低温循环水在流动过程中被加热成热水并进入上封头内，再通过上侧的通水管和出水管流出进入水源热泵机组的蒸发器中，形成热源循环，如此，便可将地热水的热量不断供给用户端换热设备进行采暖；夏季制冷时，则水源热泵机组转换为制冷模式，此时，通过水源热泵机组内的四通换向阀使制冷剂的流动方向换向，进而使水源热泵机组的原蒸发器转换为新冷凝器，原冷凝器转换为新蒸发器，该技术为本领域的常规技术，那么与制热相反，水源热泵机组内的制冷剂在新冷凝器内冷凝放热，将热量传至新冷凝器中的循环水，使循环水加热为高温循环水，第一循环泵将新冷凝器中的高温循环水通过进水管和下侧的通水管泵入下封头中，高温循环水再向上进入各根第一PE换热管、各根第二PE换热管和各根第三PE换热管并向上流动，在此过程中各根第一PE换热管、各根第二PE换热管和各根第三PE换热管中的高温循环水与空调井内的地热水进行换热，从而高温循环水在流动过程中将热量不断传至地热水，高温循环水则冷却为低温水并进入上封头内，再通过上侧的通水管和出水管流出进入水源热泵机组的新冷凝器中，形成冷源循环，同时水源热泵机组内的制冷剂循环流动至新蒸发器内蒸发吸热，则新蒸发器中的制冷用水将其热量传至制冷剂，新蒸发器中的制冷用水的温度便会急剧降低，第二循环泵将新蒸发器中的低温制冷用水通过供水管泵送至用户端换热设备中，低温制冷用水通过制冷设备向外吸热，制冷设备外部热量传至低温制冷用水，达到制冷目的，低温制冷用水则温度上升后通过回水管回流到水源热泵机组的新蒸发器中，形成制冷循环，如此，便可将用户端换热设备的热量不断传至空调井内的地热水；其中第一PE换热管、第二PE换热管和第三PE换热管的结构相同且均为PE翅片管，第一PE换热管包括PE管主体，PE管主体外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片，如此，可有效增大PE管主体的换热面积，与同直径的普通PE管相比换热面积提高1.5倍，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大，能耗低，经济效益得到大大提高。
其中，空调井内地热水与翅片式换热器中的水换热原理为：当空调井内地热水水温降低后水的密度就会加大，密度加大后高密度的水就会下沉，沉入井底后就会通过透水层向四周扩散，温度高密度小的水就会上升，这样空调井内就形成了一个与翅片式换热器进行水水换热系统。本系统可以利用现有的空调用井改造，也可用于新建空调系统，本系统效率高成本低，不抽取地下水，并且维修保养方便。
本实用新型将PE翅片管替换普通的PE管，有效增大了换热面积，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大，经济效益得到大大提高。
附图说明
图1是本实用新型的安装结构图。
图2是本实用新型的进水管和翅片式换热器的连接结构示意图
图3是图2中A-A向剖视图。
图4是第一PE换热管的横截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
如图1-4所示，地热空调循环系统，包括空调井12、进水管1、翅片式换热器13、水源热泵机组14、用户端换热设备15和PLC控制器，进水管1和翅片式换热器13均竖向设置在空调井12内并与地热水接触，进水管1的上端进水端与水源热泵机组14的蒸发器出水端连接，进水管1的下端出水端与翅片式换热器13的下端进水端连接，翅片式换热器13的上端出水端通过出水管2与水源热泵机组14的蒸发器进水端连接，水源热泵机组14的冷凝器出水端与用户端换热设备15的进水端通过供水管16连接，水源热泵机组14的冷凝器进水端与用户端换热设备15的出水端通过回水管17连接，进水管1上沿水流方向依次设置有第一循环泵18和进水电动阀19，出水管2上设置有出水电动阀20，供水管16上沿水流方向依次设置有第二循环泵21和供水电动阀22，回水管17上设置有回水电动阀23，PLC控制器分别与水源热泵机组14、第一循环泵18、进水电动阀19、出水电动阀20、第二循环泵21、供水电动阀22和回水电动阀23信号连接。
翅片式换热器13包括上封头3和下封头4，上封头3和下封头4结构相同且上下对称设置，上封头3为圆筒结构，上封头3的顶板中心和下封头4的底板中心均连接有通水管5，进水管1的下端通过法兰6与下侧的通水管5的下端连接，上侧的通水管5的上端通过法兰6与出水管2的下端连接，上封头3的底板与下封头4的顶板之间固定连接有九根第一PE换热管7，上封头3的下侧部外圆周和下封头4的上侧部外圆周之间固定连接有十二根圆周阵列设置的第二PE换热管8，上封头3的上侧部外圆周和下封头4的下侧部外圆周之间固定连接有十二根圆周阵列设置的第三PE换热管9，第一PE换热管7、第二PE换热管8和第三PE换热管9结构相同且均为PE翅片管，其中一根第一PE换热管7的两端分别固定连接在上封头3的底板中心和下封头4的顶板中心，其余八根第一PE换热管7围绕位于中心的第一PE换热管7圆周阵列设置，第二PE换热管8的两端和第三PE换热管9的两端均水平朝向位于中心的第一PE换热管7的中心线水平弯折成C型管，第二PE换热管8和第三PE换热管9在圆周方向交错间隔布置，圆周阵列设置的八根第一PE换热管7垂直投影所在圆周直径、十二根第二PE换热管8垂直投影所在圆周直径和十二根第三PE换热管9垂直投影所在圆周直径依次增大。
第一PE换热管7包括PE管主体10，PE管主体10的外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片11，长翅片11的横截面为内宽外窄的梯形结构。
PE管主体10的外径为25mm，PE管主体10的管壁厚度为1.7mm，长翅片11的翅高为7mm，长翅片11的最大翅厚与PE管主体10的管壁厚度相同，进水管1和出水管2均为直径为50mm的PE管。
PLC控制器图未示，水源热泵机组14、PLC控制器、第一循环泵18、进水电动阀19、出水电动阀20、第二循环泵21、供水电动阀22和回水电动阀23均为现有常规设备，具体构造和工作原理不再赘述，本实用新型中的控制部分为常规技术，不涉及新的计算机程序。
本实用新型的工作原理为：打好空调井12后，再将进水管1和翅片式换热器13均竖向下入空调井12内，使进水管1、各根第一PE换热管7、各根第二PE换热管8和各根第三PE换热管9均浸入空调井12内的地热水中果，提高换热效果，由于特定深度的地热水的温度常年温度基本恒定，这里用到地下100-150米的地热水，温度通常恒定为15℃-20℃，冬季采暖时，PLC控制器控制水源热泵机组14、第一循环泵18、进水电动阀19、出水电动阀20、第二循环泵21、供水电动阀22和回水电动阀23均打开，水源热泵机组14为制热模式，则水源热泵机组14内的制冷剂在冷凝器内冷凝放热，将热量传至冷凝器中的采暖用水，使采暖用水加热为可供采暖的高温采暖水，第二循环泵21将冷凝器中的高温采暖水通过供水管16泵送至用户端换热设备15中，高温采暖水通过采暖设备向外放热，达到采暖目的，高温采暖水则温度下降后通过回水管17回流到水源热泵机组14的冷凝器中，形成采暖循环，同时水源热泵机组14内的制冷剂循环流动至蒸发器内蒸发吸热，则蒸发器中的循环水将其热量传至制冷剂，蒸发器中的循环水的温度便会急剧降低并低于空调井12内的地热水，第一循环泵18将蒸发器中的低温循环水通过进水管1和下侧的通水管5泵入下封头4中，低温循环水再向上进入各根第一PE换热管7、各根第二PE换热管8和各根第三PE换热管9并向上流动，在此过程中各根第一PE换热管7、各根第二PE换热管8和各根第三PE换热管9中的低温循环水与空调井12内的地热水进行换热，地热水将热量传至低温循环水，从而低温循环水在流动过程中被加热成热水并进入上封头3内，再通过上侧的通水管5和出水管2流出进入水源热泵机组14的蒸发器中，形成热源循环，如此，便可将地热水的热量不断供给用户端换热设备15进行采暖；夏季制冷时，则水源热泵机组14转换为制冷模式，此时，通过水源热泵机组14内的四通换向阀使制冷剂的流动方向换向，进而使水源热泵机组14的原蒸发器转换为新冷凝器，原冷凝器转换为新蒸发器，该技术为本领域的常规技术，那么与制热相反，水源热泵机组14内的制冷剂在新冷凝器内冷凝放热，将热量传至新冷凝器中的循环水，使循环水加热为高温循环水，第一循环泵18将新冷凝器中的高温循环水通过进水管1和下侧的通水管5泵入下封头4中，高温循环水再向上进入各根第一PE换热管7、各根第二PE换热管8和各根第三PE换热管9并向上流动，在此过程中各根第一PE换热管7、各根第二PE换热管8和各根第三PE换热管9中的高温循环水与空调井12内的地热水进行换热，从而高温循环水在流动过程中将热量不断传至地热水，高温循环水则冷却为低温水并进入上封头3内，再通过上侧的通水管5和出水管2流出进入水源热泵机组14的新冷凝器中，形成冷源循环，同时水源热泵机组14内的制冷剂循环流动至新蒸发器内蒸发吸热，则新蒸发器中的制冷用水将其热量传至制冷剂，新蒸发器中的制冷用水的温度便会急剧降低，第二循环泵21将新蒸发器中的低温制冷用水通过供水管16泵送至用户端换热设备15中，低温制冷用水通过制冷设备向外吸热，制冷设备外部热量传至低温制冷用水，达到制冷目的，低温制冷用水则温度上升后通过回水管17回流到水源热泵机组14的新蒸发器中，形成制冷循环，如此，便可将用户端换热设备15的热量不断传至空调井12内的地热水；其中第一PE换热管7、第二PE换热管8和第三PE换热管9的结构相同且均为PE翅片管，第一PE换热管7包括PE管主体10，PE管主体10外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片11，如此，可有效增大PE管主体10的换热面积，与同直径的普通PE管相比换热面积提高1.5倍，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大，能耗低，经济效益得到大大提高。
其中，空调井12内地热水与翅片式换热器13中的水换热原理为：当空调井12内地热水水温降低后水的密度就会加大，密度加大后高密度的水就会下沉，沉入井底后就会通过透水层向四周扩散，温度高密度小的水就会上升，这样空调井12内就形成了一个与翅片式换热器13进行水水换热系统。本系统可以利用现有的空调用井改造，也可用于新建空调系统，本系统效率高成本低，不抽取地下水，并且维修保养方便。
以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.地热空调循环系统，其特征在于：包括空调井、进水管、翅片式换热器、水源热泵机组、用户端换热设备和PLC控制器，进水管和翅片式换热器均竖向设置在空调井内并与地热水接触，进水管的上端进水端与水源热泵机组的蒸发器出水端连接，进水管的下端出水端与翅片式换热器的下端进水端连接，翅片式换热器的上端出水端通过出水管与水源热泵机组的蒸发器进水端连接，水源热泵机组的冷凝器出水端与用户端换热设备的进水端通过供水管连接，水源热泵机组的冷凝器进水端与用户端换热设备的出水端通过回水管连接，进水管上沿水流方向依次设置有第一循环泵和进水电动阀，出水管上设置有出水电动阀，供水管上沿水流方向依次设置有第二循环泵和供水电动阀，回水管上设置有回水电动阀，PLC控制器分别与水源热泵机组、第一循环泵、进水电动阀、出水电动阀、第二循环泵、供水电动阀和回水电动阀信号连接。
2.根据权利要求1所述的地热空调循环系统，其特征在于：翅片式换热器包括上封头和下封头，上封头和下封头结构相同且上下对称设置，上封头为圆筒结构，上封头的顶板中心和下封头的底板中心均连接有通水管，进水管的下端通过法兰与下侧的通水管的下端连接，上侧的通水管的上端通过法兰与出水管的下端连接，上封头的底板与下封头的顶板之间固定连接有若干根第一PE换热管，上封头的下侧部外圆周和下封头的上侧部外圆周之间固定连接有若干根圆周阵列设置的第二PE换热管，上封头的上侧部外圆周和下封头的下侧部外圆周之间固定连接有若干根圆周阵列设置的第三PE换热管，第一PE换热管、第二PE换热管和第三PE换热管结构相同且均为PE翅片管，其中一根第一PE换热管的两端分别固定连接在上封头的底板中心和下封头的顶板中心，其余各根第一PE换热管围绕位于中心的第一PE换热管圆周阵列设置，第二PE换热管的两端和第三PE换热管的两端均水平朝向位于中心的第一PE换热管的中心线水平弯折成C型管，第二PE换热管和第三PE换热管的数量量相同且在圆周方向交错间隔布置，圆周阵列设置的各根第一PE换热管垂直投影所在圆周直径、各根第二PE换热管垂直投影所在圆周直径和各根第三PE换热管垂直投影所在圆周直径依次增大。
3.根据权利要求2所述的地热空调循环系统，其特征在于：第一PE换热管包括PE管主体，PE管主体的外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片，长翅片的横截面为内宽外窄的梯形结构。
4.根据权利要求3所述的地热空调循环系统，其特征在于：PE管主体的外径为25mm，PE管主体的管壁厚度为1.7mm，长翅片的翅高为7mm，长翅片的最大翅厚与PE管主体的管壁厚度相同，进水管和出水管均为直径为50mm的PE管。
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