专利名称：地热式液体冷热源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能源系统，具体地说涉及一种地热式液体冷热源系统。
目前，人们使用的供热系统主要以煤、天然气或原油作能源。煤、天然气和原油不仅储量有限，而且燃烧后产生大量灰渣、粉尘或废气，不仅污染环境，而且会改变大气的性质，造成温室效应，使地球变暖，冰山融化，海平面上升……。人们使用的致冷设备是以电能作为电源，电能不仅价格贵，而且一部分电能也是取自煤、天燃气或原油等燃料，同样存在污染环境，改变大气性质等问题。
本发明的目的在于提供一种利用地热作能源的无污染的地热式液体冷热源系统。
本发明的地热式液体冷热源系统，包括蓄能器、抽液泵、能量提升器和出液泵，其中蓄能器包括蓄能体、置于蓄能体内呈交错堆放的若干层充有相变物质的蓄能筒、置于上层蓄能筒之上的具有均布通孔的上均流板和置于下层蓄能筒之下的具有均布通孔的支撑板，且上均流板和蓄能体的上面形成液体进口，支撑板和蓄能体的下面形成液体出口，每个蓄能筒的两端具有在蓄能筒之间形成供液体流动缝隙的凸肩；能量提升器包括由压缩机、冷凝器、贮液器、干燥过滤器、节流器、蒸发器和气液分离器通过管道依次连接而组成的制热回路、热交换回路，所述热交换回路中的与所述冷凝器相偶合的热交换管路的出液管通过负载进液管和出液泵与负载相连，所述负载的回液管和与所述冷凝器相偶合的热交换管路的进液管相连，与所述蒸发器相偶合的热交换管路的出液管与所述蓄能器的回液管相连，所述蓄能器的出液管经抽液泵和与所述蒸发器相偶合的热交换管路的进液管相连。
本发明的地热式液体冷热源系统，其进一步改进之处在于还包括二个二位四通阀，与所述冷凝器相偶合的热交换管路的出液管与第一二位四通阀的第一接口相连，其进液管与第二二位四通阀的第一接口相连；负载的进液管与第一二位四通阀的第二接口相连，负载的回液管与第二二位四通阀的第四接口相连；与所述蒸发器相偶合的热交换管路的出水管与所述第一二位四通阀的第三接口相连，其进液管与第二二位四通阀的第三接口相连；所述蓄能器的进液管与第一二位四通阀的第四接口相连，其出液管与第二二位四通阀的第二接口相连。
本发明的地热式液体冷热源系统，其又一改进之处在于所述制热回路中填充有工质R22。
本发明的地热式液体冷热源系统，其再一改进之处在于所述热交换回路中填充有防冻液。
本发明的地热式液体冷热源系统，其中所述蓄能器的蓄能体的六个换热面具有若干散热翅片。
本发明的地热式液体冷热源系统，其中所述散热翅片呈米字形排列。
本发明的地热式液体冷热源系统，其中在所述能量提升器返回蓄能器的回路中设有加热器。
本发明的地热式液体冷热源系统的优点在于它可利用一年四季地下温度变化小的特性，将低位的地下冷热源用蓄能器收集储存起来，保证在任何条件下，液体冷热源能提供足够的冷或热，并通过液体将蓄能器的低位冷热能输送到能量提升器，然后再通过液体把提升后的高位冷热能输送到冷热需要之处(即负载)。在冬季，该系统从地下收集低位热能(包括显热和相变时产生的潜热)，而到夏季再把热能归还地下，因此，它是一种取自地下，归还地下的最佳良性循环系统，其工作时不产生任何有毒有害物质，无公害，无污染。
下面结合附图对本发明的地热式液体冷热源系统作进一步的说明。
图1是本发明地热式液体冷热源系统的原理图。
图2是图1中A-A处的剖面图。
图3是本发明地热式液体冷热源系统中蓄能器的结构示意图。
图4是图3中蓄能器内蓄能筒的配置示意图。
图5是本发明地热式液体冷热源系统中能量提升器在冬季制热时的工作原理示意图。
图6是本发明地热式液体冷热源系统中能量提升器在夏季制冷时的工作原理示意图。
如图1所示，本发明的地热式液体冷热源系统包括由管路连接在一起的蓄能器20、抽液泵60、能量提升器10、出液泵50和加热器70。其中蓄能器20置于地下，其出液管120和回液管12b分别经抽液泵60和加热器70与能量提升器10的进液管和回液管相连。能量提升器10的出液管102经出液泵50与冷热需要处(即负载)，如空调器(图中未示出)相连，空调器的回液管103和与能量提升器10的冷凝器2相偶合的热交换管路的进液管2b相连(见图5)。
如图2至图4所示，蓄能器20包括蓄能体21、置于蓄能体21内呈交错堆放的若干层充有相变物质，如水、甘油、盐水或乙醇的蓄能筒22、置于上层蓄能筒之上的具有均布通孔的上均流板23和置于下层蓄能筒之下的具有均布通孔的支撑板24，且上均流板23和蓄能体的上面形成液体进口25，支撑板24和蓄能体的下面形成液体出口26。蓄能体61的六个换热面具有若干呈米字形排列的散热翅片28(见图1)。每个蓄能筒22的两端具有在蓄能筒之间形成供液体流动缝隙的凸肩，其中蓄能筒22可由高强耐腐蚀的塑料制成。凸肩27使蓄能筒22之间产生缝隙，从而保证液体绕着蓄能筒流动。在流动过程中液体把能量传递给蓄能筒储存起来。在液体需要能量时，通过液体围绕蓄能筒的流动，蓄能筒把能量又传递给液体。从而使蓄能筒达到储存和释放能量的目的。
蓄能器最好置于地下，因为地下是一个温度变化不大的恒温带。也就是俗称的冬暖夏凉带。蓄能器置于地下，除蓄能器内流动液体与蓄能筒之间的换热外，还具有蓄能器和地下恒温带的换热。夏天把冷传给蓄能器，冬天把热传给蓄能器。
蓄能器另一重要特点是相交蓄能。以水为例，水的相变温度为0℃，水在液态时1m3水温度升高或降低1℃需能量1kwh/℃m3。在发生相变时，0℃的水变成0℃的冰需能量48.4kwh/℃m3，也就是水在0℃发生相变时，1m3水可提供的能量为48.4kwh/℃m3。
在冬季埋入地下的蓄能器与地下温度10℃基本一致。现在计算一下蓄能器储存的能量。假设蓄能器中流动液体为1m3，蓄能筒内液体为2m3，液体体积为2＋1＝3m3。降低到0℃的显能为3×10℃＝30kwh。蓄能筒内液体发生相变时蓄能为2×48.4kwh＝96.8kwh。蓄能器共蓄能30＋96.8＝126.8kwh。如液体冷热源每小时需能为10KW，蓄能器可供能量时间为126.8kwh/10W＝12.68h，也就是蓄能器在绝热状态下可提供液体冷热源所需能量为12.68h。
夏季地下温度为15℃，散热温度为50℃，温差为50℃－15℃＝35℃，冷却蓄能共1kwh/℃m3×35℃×3m3＝105kwh，每小时耗能10kw，可解决供冷时间为105kwh/10kw＝10.5h，这是绝热状态下的情况。如果考虑到地下恒温带与蓄能器的换热，实际值远远大于此值。
如图1所示，本系统中的能量提升10的出液管102与空调器(图中未示出)相接，出液管102上装有出液泵50、空调器的回液管103和与能量提升器10的冷凝器2相偶合的热交换管路30的进液管2b相连(图5)。
图5为本系统的能量提升器10在冬季制热时的工作原理图。能量提升器10包括制热回路和热交换回路，其中，制热回路由压缩机1，冷凝器2，贮液器3，干燥过滤器4，节流器5，蒸发器6和气液分离器7通过管道依次连接而成。该制热回路与普通空调，冰箱采用的制热(冷)回路相同。在制热回路中填充有用于制热循环的工质R22。
在热交换回路中，设有两个二位四通阀，即第一二位四通阀8和第二二位四通阀9。其中，与冷凝器2相偶合的热交换管路30的出液管2a与第一二位四通阀8的第一接口8a相连，其进液管2b与第二二位四通阀9的第一接口9a相连；空调器的进液管102与第一二位四通阀8的第二接口8b相连，其出液管103与第二二位四通阀9的第四接口9d相连；与蒸发器6相偶合的热交换管路40出液管6a与第一二位四通阀8的第三接口8c相连，其进液管6b与第二二位四通阀9的第三接口9c相连；蓄能器20的回液管12b与第一二位四通阀8的第四接口8d相连，其出液管12a与第二二位四通阀9的第二接口9b相连。在热交换回路中填充有水或防冻液等工作介质，本发明利用江河湖海水作能源的液体冷热源系统供空调器使用时，其热交换回路充填防冻液；如只用于供应热水，其热交换回路则充填水作工作介质。
所述能量提升器10在冬季制热时的工作过程如下热交换回路管道内的液体工作介质在蓄能器20吸收地下低位热能并在抽液泵的作用下，经第二二位四通阀9、进液管6b送入与蒸发器6相偶合的热交换管路40。在蒸发器6内进行热交换，将热量传递给蒸发器6。经热交换后的液体经出液管6a，第一二位四通阀8、回液泵60、蓄能器20的回液管12b流回至蓄能器20。与此同时，蒸发器6中的工质R22通过蒸发器6的作用被转换为低温低压气体送入气液分离器7，在气液分离器7中经气液分离后被送入压缩机1。低压低温气体通过压缩机变为高温高压气体并被送至冷凝器2。在冷凝器2中，由压缩机1送出的高温高压气体和与冷凝器2相偶合的热交换管路30内的工作介质进行热交换，热交换后，被加热的液体工作介质经出液管2a，第一二位四通阀8，出液泵50及空调器的进液管102流入空调器给室内空气升温。经空调器散热后的液体工作介质通过空调器的回液管103，第二二位四通阀9，进液管2b流回至与冷凝器2相偶合的热交换管路30，完成工作循环。
设置上文所述的两个二位四通阀的目的在于使本发明的地热式液体冷热源系统适用于冬夏二季使用。如只作冬季取暖之用，则可以不安装所述二位四通阀。
如图6所示，其中第一二位四通阀8和第二二位四通阀9换向。第一二位四通阀8接通与蒸发器6相偶合的热交换管路40的出液管6a和空调器的进液管102，并接通与冷凝器2相偶合的热交换管路30的出液管2a和蓄能器20的回液管12b；同时，第二二位四通阀9接通与蒸发器6相偶合的热交换管路40的进液管6b和空调器的回液管103，并接通与冷凝器2相偶合的热交换管路30的进液管2b和蓄能器20的出液管12a，使与蒸发器6相偶合的热交换管路40内的低温工作介质与空调器相连，从而实现向室内提供冷气。
本系统中串入的加热器，可供免费的热水。在蓄能体六个换热面上的加散热翅片，可得到更好的换热效果。所述加热器可为一般的蛇管式加热器。
显然，本发明的地热式液体冷热源系统，也可直接用于向用户提供热水，此时，只需要将空调器的进液和102安装上阀门，将空调器的回液管103与自来水管连接即可。
本系统工作是间歇式的，例如工作1小时，停止2小时，或工作半小时，停止1小时，以便蓄能器储存足够的能量。
权利要求
1.一种地热式液体冷热源系统，其特征在于包括蓄能器(20)、抽液泵(60)、能量提升器(10)和出液泵(50)，其中蓄能器(20)包括蓄能体(21)、置于蓄能体(21)内呈交错堆放的若干层充有相变物质的蓄能筒(22)、置于上层蓄能筒之上的具有均布通孔的上均流板(23)和置于下层蓄能筒之下的具有均布通孔的支撑板(24)，且上均流板(23)和蓄能体的上面形成液体进口(25)，支撑板(24)和蓄能体的下面形成液体出口(26)，每个蓄能筒(22)的两端具有在蓄能筒之间形成供液体流动缝隙的凸肩(27)；能量提升器(10)包括由压缩机(1)、冷凝器(2)、贮液器(3)、干燥过滤器(4)、节流器(5)、蒸发器(6)和气液分离器(7)通过管道依次连接而组成的制热回路、热交换回路，所述热交换回路中的与所述冷凝器(2)相偶合的热交换管路(30)的出液管(2a)通过负载进液管(102)和出液泵(50)与负载相连，所述负载的回液管(103)和与所述冷凝器(2)相偶合的热交换管路(30)的进液管(2b)相连，与所述蒸发器(6)相偶合的热交换管路(40)的出液管(6a)与所述蓄能器(20)的回液管(12b)相连，所述蓄能器(20)的出液管(12a)经抽液泵(60)和与所述蒸发器(6)相偶合的热交换管路(40)的进液管(6b)相连。
2.根据权利要求1所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于还包括二个二位四通阀，与所述冷凝器(2)相偶合的热交换管路(30)的出液管(2a)与第一二位四通阀(8)的第一接口(8a)相连，其进液管(2b)与第二二位四通阀(9)的第一接口(9a)相连；负载的进液管(102)与第一二位四通阀(8)的第二接口(8b)相连，负载的回液管(103)与第二二位四通阀(9)的第四接口(9d)相连；与所述蒸发器(6)相偶合的热交换管路(40)的出水管(6a)与所述第一二位四通阀(8)的第三接口(8c)相连，其进液管(6b)与第二二位四通阀(9)的第三接口(9c)相连；所述蓄能器(20)的回液管(12b)与第一二位四通阀(8)的第四接口(8d)相连，其出液管(12a)与第二二位四通阀(9)的第二接口(9b)相连。
3.根据权利要求1或2所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于所述制热回路中填充有工质R22。
4.根据权利要求3所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于所述热交换回路中填充有防冻液。
5.根据权利要求1、2或4所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于所述蓄能器的蓄能体(21)的六个换热面具有若干散热翅片(28)。
6.根据权利要求5所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于所述散热翅片呈米字形排列。
7.根据权利要求3所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于所述蓄能器的蓄能体(21)的六个换热面具有若干散热翅片(28)。
8.根据权利要求7所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于所述散热翅片呈米字形排列。
9.根据权利要求1、2、4、6、7或8所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于在所述能量提升器(10)返回蓄能器(20)的回路中设有加热器(70)。
10.根据权利要求3所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于在所述能量提升器(10)返回蓄能器(20)的回路中设有加热器(70)。
11.根据权利要求5所述的地热式液体冷热源系统，其特征在于在所述能量提升器(10)返回蓄能器(20)的回路中设有加热器(70)。
全文摘要
本发明的地热式液体冷热源系统由管路连接在一起的蓄能器20、抽液泵60、能量提升器10和出液泵50。其中蓄能器20置于地下,其出液管12a经抽液泵60与能量提升器10的进液管相连,回液管12b和能量提升器的回液管相连。能量提升器10的出液管102经出液泵50与冷热需要处,如空调器相连,空调器的回液管103和与能量提升器10的冷凝器2相偶合的热交换管路30的进液管2b相连。它是一种取自地下,归还地下的无公害,无污染的最佳良性循环系统。
文档编号F24J3/08GK1339685SQ0012349
公开日2002年3月13日 申请日期2000年8月18日 优先权日2000年8月18日
发明者徐生恒 申请人:徐生恒