豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，包括豎直地埋管、集水器、分水器、循環水泵、地源熱泵機組、冷卻塔、補水定壓系統；豎直地埋管為多個U型管采用同程式連接，U型管在供水管有熱短路的部分管段外加套管，套管兩端設封閉堵頭，供水管與套管之間采用空氣層，并且隔一定距離設墊片；補水定壓系統包括加藥裝置和變頻泵。本實用新型專利技術的有益效果是冷卻塔的使用作為豎直地埋管換熱的補充，在制冷高峰期地源側水循環溫度溫度過高時啟動冷卻塔散熱，冬季利用豎直地埋管換熱器換熱；采用克服熱短路的豎直地埋管，減少熱損失；具有結構簡單，維修方便，加工成本低等優點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于能源和空調
，尤其是涉及一種豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統。
技術介紹
地下埋管換熱的地源熱泵系統，被稱為21世紀的一項以節能和環保為特征的最具有發展前途的空調技術。地熱換熱器有水平和豎直兩種布置方式，由于豎直埋管地熱換熱器具有占地少、工作性能穩定等優點，因此受到廣泛關注。現在工程上常見的地熱換熱器的鉆孔直徑為100-200mm,鉆孔深度為40-200mm,目前使用的地熱換熱器,供水管和回水管之間都存在熱短路(或叫熱回流)，由于地下鉆孔的直徑與造價有關，孔徑一般都較小，所以豎直U型管支管間存在熱短路，根據理論計算的結果DN25的管道5度溫差下熱短路造成的熱量損失約在10-20W/米，這是一個相當大的比例，它對換熱率效、供回水溫差及地埋換熱器的發展等問題起著嚴重的障礙作用，特別是對深埋管換熱器的發展影響更大。·我國長江三角地區系統的夏季冷負荷一般比冬季熱負荷大，且夏季使用時間長，造成對地下散熱量遠大于散冷量，因此導致了地下散冷量與散熱量的不平衡，地下溫度上升，影響了系統長期穩定，高效的運行。
技術實現思路
本技術要解決的問題是提供一種克服熱短路，能夠調節地下散熱量與散冷量平衡，避免地下溫度上升，保證地埋管換熱系統長期穩定、高效地運行的豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，尤其適合長江三角地區系統的夏季冷負荷比冬季熱負荷大的地區。為解決上述技術問題，本技術采用的技術方案是一種豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，包括豎直地埋管、集水器、分水器、循環水泵、地源熱泵機組、冷卻塔、補水定壓系統；所述豎直地埋管為多個U型管采用同程式連接，所述U型管在供水管有熱短路的部分管段外加套管，所述套管兩端設封閉堵頭，供水管與套管之間采用空氣層，并且隔一定距離設墊片防內外管接觸；所述供水管的部分管段的外表面有防輻射換熱的面層；所述補水定壓系統包括加藥裝置和變頻泵，兩個相并聯的變頻泵一側與加藥裝置相連，另一側分別與集水器、分水器相連；所述地源熱泵機組包括蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥，并構成回路；所述豎直地埋管的供水管路與集水器相連，所述集水器與循環水泵相連，所述循環水泵與地源熱泵機組相連，所述地源熱泵機組與分水器相連，所述分水器與豎直地埋管的回水管路相連，所述冷卻塔一端與循環水泵和集水器相連，另一端與地源熱泵機組和分水器相連。絕熱原理根據傳熱學原理，當空氣在常溫常壓下厚度為0-8. 6mm左右的空間內，能夠完全防止自然對流，使空氣層呈現為純粹氣體導熱的狀態。由于氣體是所有物質中導熱系數最弱的，非常小，空氣在O. 023ff/mK左右，而交聯聚苯乙烯管的導熱系數為O.35-0. 48ff/mK,因此采用3mm的空氣層就能把DN25的交聯聚苯乙烯管熱阻提高到原來的20倍左右，即由原來的10-20W/mK的熱損降為O. 5_lW/mK的熱損，在工程上已經達到了絕熱排除熱短路的目的。而在5度溫差下內外管間輻射換熱在2W/mK左右的數量級，可以采用鋁箔等防輻射換熱面層把它降到可忽略。內外管都有足夠的承壓能力，解決了承壓保護問題。進一步，所述防輻射換熱的面層為鋁箔。本技術具有的優點和積極效果是由于采用上述技術方案，冷卻塔的使用作為豎直地埋管換熱的補充，在制冷高峰期地源側水循環溫度溫度過高時啟動冷卻塔散熱；冬季利用豎直地埋管換熱器換熱，夏季優先利用豎直地埋管換熱，在冷卻水溫度過高的情況下啟動冷卻塔散熱，將冷卻塔并聯到豎直地埋管的兩端可以調節對地下散冷量與散熱量的平衡，避免地下溫度的上升，保證換熱系統長期穩定、高效的運行；采用克服熱短路的豎直地埋管，減少熱損失；具有結構簡單，維修方便，加工成本低等優點。 附圖說明圖I是本技術的結構示意圖圖中I、豎直地埋管2、集水器3、分水器4、循環水泵5、地源熱泵機組 6、冷卻塔7、套管8、空氣層9、墊片10、堵頭11、加藥裝置12、變頻泵13、蒸發器14、冷凝器15、壓縮機16、膨脹閥具體實施方式如圖I所示，本技術一種豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，包括豎直地埋管I、集水器2、分水器3、循環水泵4、地源熱泵機組5、冷卻塔6、補水定壓系統；所述豎直地埋管I為多個U型管采用同程式連接，所述U型管在供水管有熱短路的部分管段外加套管7，所述套管7兩端設封閉堵頭10，供水管與套管7之間采用空氣層，并且隔一定距離設墊片9防內外管接觸；所述供水管的部分管段的外表面有防輻射換熱的面層，所述防輻射換熱的面層為鋁箔；所述補水定壓系統包括加藥裝置11和變頻泵12，兩個相并聯的變頻泵12 —側與加藥裝置11相連，另一側分別與集水器2、分水器3相連；所述地源熱泵機組包括蒸發器13、冷凝器14、壓縮機15、膨脹閥16，并構成回路；所述豎直地埋管I的供水管路與集水器2相連，所述集水器2與循環水泵4相連，所述循環水泵4與地源熱泵機組5相連，所述地源熱泵機組5與分水器3相連，所述分水器3與豎直地埋管I的回水管路相連，所述冷卻塔6 —端與循環水泵4和集水器2相連，另一端與地源熱泵機組5和分水器3相連。本實例的工作過程在冬季，豎直地埋管I內的水源介質，吸收地下的熱源，通過循環水泵4打入地源熱泵機組5進行熱量交換，地源熱泵機組5將熱量傳遞給用戶，散熱完的水源介質又流回豎直地埋管I內，跟土壤進行熱量交換，如此循環往復。在夏季，優先采用豎直地埋管I進行換熱，在冷卻水溫度過高時，則冷卻塔6配合豎直地埋管I進行換熱，通過地源熱泵機組5將冷量傳遞給用戶，吸收完熱量的冷卻水介質又流回豎直地埋管I跟土壤進行換熱，如此循環往復。采用本技術在炎熱的長江三角地區不但能平衡冬夏負荷，而且能克服熱短路，減少熱量損失，運行平穩、高效、使用壽命長。以上對本技術的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本技術的較佳實施例，不能被認為用于限定本技術的實施范圍。凡依本技術申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本技術的專利涵蓋范圍之內。·權利要求1.豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，其特征在于包括豎直地埋管、集水器、分水器、循環水泵、地源熱泵機組、冷卻塔、補水定壓系統； 所述豎直地埋管為多個U型管采用同程式連接，所述U型管在供水管有熱短路的部分管段外加套管，所述套管兩端設封閉堵頭，供水管與套管之間采用空氣層，并且隔一定距離設墊片；所述供水管的部分管段的外表面有防輻射換熱的面層； 所述補水定壓系統包括加藥裝置和變頻泵，兩個相并聯的變頻泵一側與加藥裝置相連，另一側分別與集水器、分水器相連； 所述地源熱泵機組包括蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥，并構成回路； 所述豎直地埋管的供水管路與集水器相連，所述集水器與循環水泵相連，所述循環水泵與地源熱泵機組相連，所述地源熱泵機組與分水器相連，所述分水器與豎直地埋管的回水管路相連，所述冷卻塔一端與循環水泵和集水器相連，另一端與地源熱泵機組和分水器相連。2.根據權利要求I所述的豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，其特征在于所述防輻射換熱的面層為鋁箔。專利摘要本技術提供一種豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，包括豎直地埋管、集水器、分水器、循環水泵、地源熱泵機組、冷卻塔、補水定壓系統；豎直地埋管為多個U型管采用同程式連接，U型管在供水管有熱短路的部分管段本文檔來自技高網...

【技術保護點】
豎直地埋管式地源熱泵冷卻水空調系統，其特征在于：包括豎直地埋管、集水器、分水器、循環水泵、地源熱泵機組、冷卻塔、補水定壓系統；所述豎直地埋管為多個U型管采用同程式連接，所述U型管在供水管有熱短路的部分管段外加套管，所述套管兩端設封閉堵頭，供水管與套管之間采用空氣層，并且隔一定距離設墊片；所述供水管的部分管段的外表面有防輻射換熱的面層；所述補水定壓系統包括加藥裝置和變頻泵，兩個相并聯的變頻泵一側與加藥裝置相連，另一側分別與集水器、分水器相連；所述地源熱泵機組包括蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥，并構成回路；所述豎直地埋管的供水管路與集水器相連，所述集水器與循環水泵相連，所述循環水泵與地源熱泵機組相連，所述地源熱泵機組與分水器相連，所述分水器與豎直地埋管的回水管路相連，所述冷卻塔一端與循環水泵和集水器相連，另一端與地源熱泵機組和分水器相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宮琦瑋，杜桂瑗，李雷，郭海波，白雪，
申請(專利權)人：中國機房設施工程有限公司，
類型：實用新型
國別省市：