一种带有蓄冷蓄热功能的双u型垂直地埋管换热系统装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，包括双U型地埋管换热器，地源热泵机组，闭式冷却塔，太阳能集热器，集热水箱，其特征在于：本实用新型涉及的双U型地埋管换热系统含两套独立的单U系统，可以在地源热泵系统正常供冷或供热的同时进行蓄冷蓄热，大大提高地源热泵机组的运行效率同时，用来蓄冷蓄热的一套单U地埋管可以作为地源热泵系统的备用管，提高了地源热泵系统的可靠性；另外，双U含两套独立的单U，安装在一个孔井内，通过井内的回填材料实现近距离换热，减少了土壤导热阻力，换热更快，同时具有合适的热缓冲能力，减轻直接利用太阳能或其它能源时的不稳定性。
【专利说明】
一种带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统，地源热栗系统，闭式冷却塔系统，太阳能集热系统，特别涉及利用空气湿球温度低、太阳能集热温度高的特点，使用双U型地埋管换热器与闭式冷却塔及太阳能系统联合运行进行蓄冷蓄热的方式。
【背景技术】
[0002]地源热栗系统，使用少量电能驱动利用浅层地热能进行供冷供热的一种地热能利用形式，也可认为是将地下土壤作为巨大的蓄冷蓄热体，夏季将地下的冷量转移到人们生活所需的空间，而将空间内的热量储存于地下，冬季运行则相反的一种空调系统。地源热栗是当前能源紧张环境恶化的形势下，国家大力推广的一种利用可再生能源的绿色经济环保的技术形式。但是地源热栗存在冬夏季地热冷热平衡问题，当冷热不平衡时就会降低热栗在某一季节运行的效率。
[0003]常用的垂直地埋管换热器有单U、双U及套管式三种形式。其中单U其换热效果较双U差，所以同样情况下较单U可相应减少打井数量;套管式较U型管初投资更高，但换热效果比U型管要好。双U型地埋管一般又有一用一备、并联运行几种形式。
[0004]闭式冷却塔(也叫蒸发式空冷器或密闭式冷却塔)是将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果，可有效利用空气能将循环水降至接近空气湿球温度。由于是闭式循环，其能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。通过国家节能减排政策的实施和水资源的日益匮乏，近几年密闭式冷却塔在钢铁冶金、电力电子、机械加工、空调系统等行业得到了广泛的应用。
[0005]太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但太阳能具有间歇性和不可靠性的特点。
【实用新型内容】
[0006]根据上述技术及相关问题，本实用新型的提供了一种带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统，可通过该系统与闭式冷却塔的联合运行在春夏季条件满足时随时进行蓄冷，与太阳能的联合运行在秋冬季条件满足时随时进行蓄热，以降低或提升地温，从而提高夏冬季节地源热栗机组的运行效率，全面解决由于冷热不平衡导致某一季节运行效率低的问题，可减少地埋管打井数量，同时不影响地源热栗机组的运行。双U含两套独立的单U，安装在一个孔井内，通过井内的回填材料实现近距离换热，减少了土壤导热阻力，换热更快，同时具有合适的热缓冲能力，减轻直接利用太阳能或其它能源时的不稳定性。
[0007]在一些实施方式中，在夏季与冬季冷热负荷差异很大的地区，可以以较小负荷设计地源热栗系统，通过蓄冷蓄热来满足较大季节时地源热栗的使用，可减少其它辅助冷热源的容量;也可以全部以较大负荷设计地源热栗系统，而较小负荷的季节，可以将该系统独立的双U地埋管与其它独立的系统连接，从而更加自由的分配地埋管的使用，例如冬季可以将多出来的地埋管连接至供生活热水的机组;或者将某一季节多出来的地埋管分摊给其它用户，而对各自的运行互不影响。另外，可根据需要设置单U及该种双U管的数量;另外，该系统也可以利用其他余冷或余热进行蓄冷蓄热，例如冬季、秋季、春季时的江河水及湖水等余冷，电厂余热等;为工业余热回收及更广泛的利用可用的能源提供新的途径，一管多用，减少设备投资。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0009]—种带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，包括地埋管换热器，地源热栗机组，闭式冷却塔，太阳能集热器，集热水箱，其特征在于:双U型地埋管换热器的两套供回水管，第一供水管和第一回水管连接闭式冷却塔或太阳能集热系统，第二供水管和第二回水管连接地源热栗机组;地埋管换热器设有多个温度传感器，还包括运行必要的阀门和循环运行栗;所述闭式冷却塔通过管道与地埋管换热器水平管道连接，管道上设有蓄冷温控电磁阀及其联锁运行的蓄冷循环栗，其中闭式冷却塔附近设有空气温湿度传感器，还包括运行必要的阀门和闭式冷却塔喷淋栗;所述太阳能与地埋管换热系统集成在集热水箱内，太阳能与地埋管系统各自设有独立的换热盘管，管道上设有蓄热温控电磁阀及其联锁运行的蓄热循环栗，水箱内设有温度传感器，同时设有自来水补水，还包括运行必要的阀门和循环运行栗。
[0010]所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，双U型地埋管换热器的两套U型管，分别连接不同的系统，第二供水管和第二回水管连接地源热栗机组，第一供水管和第一回水管连接闭式冷却塔或太阳能集热系统组成的蓄冷蓄热系统。
[0011]所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，系统能够实时监测地埋管处土壤温度，所述地埋管换热器在地下均匀布置多处温度传感器，传感器信号与蓄冷温控电磁阀和蓄热温控电磁阀相连接。
[0012]所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，利用闭式冷却塔与地埋管联合进行蓄冷，所述闭式冷却塔附近设置空气温湿度传感器，传感器信号与蓄冷温控电磁阀相连接，闭式冷却塔喷淋栗和蓄冷循环栗与蓄冷温控电磁阀联动。
[0013]所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，利用太阳能集热器与地埋管联合进行蓄热，所述集热水箱内设置温度传感器，传感器信号与蓄热温控电磁阀相连接，蓄热循环栗与蓄热温控电磁阀联动。
[0014]本实用新型的优点在于:
[0015]本实用新型能够在不影响地源热栗使用的前提下随时根据需要蓄冷蓄热，使得地温冷热平衡，可有效减少地埋管换热器的打井数量，且夏冬季节地源热栗机组运行始终运行在较高的效率;用来蓄冷蓄热的一套地埋管可以作为地源热栗系统的备用管，提高了地源热栗系统的可靠性;另外，双U含两套独立的单U，安装在一个孔井内，通过井内的回填材料实现近距离换热，减少了土壤导热阻力，换热更快，同时具有合适的热缓冲能力，减轻直接利用太阳能或其它能源时的不稳定性;使用该实用新型装置可充分利用地热能、空气能、太阳能等可再生能源，及工业余热，自然界中的其它余冷等能源，使得可用的能源得到更加合理的利用。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的系统不意图；
[0017]图2为双U地埋管换热器5的详细埋管示意图；
[0018]图1中各数字标号代表的装置名称如下:5_地埋管换热器、6-地源热栗机组;7-闭式冷却塔;8-冷却塔喷淋栗;9-蓄冷循环栗；10-蓄冷温控电磁阀；11-太阳能集热器；12-太阳能集热系统循环栗；13-集热水箱；14-蓄热循环栗；15-蓄热温控电磁阀；16-自来水补水；17-生活热水。另外图中还有装置运行时需要的一些阀门。
[0019]图2中为双U地埋管的埋设方式:1-第一供水管、2-第一回水管、3-第二供水管、4-第二回水管。其中第一供水管I和第一回水管2为连接闭式冷却塔或太阳能集热系统进行蓄冷蓄热的供回水埋管换热器系统;第二供水管3和第二回水管4为连接地源热栗系统的地埋管换热器系统。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
[0021]如图1所示，本实用新型装置包括双U地埋管换热器，地源热栗系统，闭式冷却塔系统，太阳能集热系统。要合理利用地热能、空气能、太阳能三种可再生能源，实现蓄冷蓄热，其具体实施如下:
[0022]地源热栗系统包括地埋管换热器5、地源热栗机组6、用户侧的冷热水循环栗及地源侧的冷却水循环栗在夏冬季运行，利用部分电能从地下提取地热能为用户供冷供热。地源热栗运行时与地埋管换热器5中的第二供水管3和第二回水管4连接，形成单U地埋管换热系统。
[0023]春夏季，地埋管换热器与闭式冷却塔联合蓄冷系统包括地埋管换热器5中的第一供水管I和第一回水管2管路系统、闭式冷却塔7、冷却塔喷淋栗8、蓄冷循环栗9，蓄冷温控电磁阀10。蓄冷温控电磁阀10接到来自地埋管温度传感器及闭式冷却塔附近空气温湿度传感器信号，将地温与空气湿球温度进行比较，当差值比较大，蓄冷温控电磁阀10打开，同时联动打开冷却塔喷淋栗8、闭式冷却塔风机和蓄冷循环栗9进行蓄冷；当地温与空气湿球温度差值到一限制时，蓄冷温控电磁阀10关闭，同时联动关闭冷却塔喷淋栗8、蓄冷循环栗9及冷却塔风机，停止蓄冷。
[0024]秋冬季，地埋管换热器与太阳能集热器联合蓄热系统包括地埋管换热器5中的第一供水管I和第一回水管2管路系统、太阳能集热器11、太阳能集热系统循环栗12、集热水箱13、蓄热循环栗14、蓄热温控电磁阀15。蓄热温控电磁阀15接到来自地埋管温度传感器及太阳能集热水箱13内的温度传感器信号，将地温与水箱内温度进行比较，当差值比较大，蓄热温控电磁阀15打开，同时联动打开蓄热循环栗14，地埋管换热器与太阳能集热器联合蓄热系统；当地温与集热水箱内温度差值到一限制时，蓄热温控电磁阀15关闭，同时联动关闭蓄热循环水栗14，停止蓄热。
[0025]利用该装置对其它余冷余热进行蓄冷蓄热时，可采用类似太阳能蓄热时采用间接换热的形式进行，此处不再赘述。
【主权项】
1.一种带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，包括地埋管换热器(5)，地源热栗机组(6)，闭式冷却塔(7)，太阳能集热器(11)，集热水箱(13)，其特征在于:双U型地埋管换热器(5)的两套供回水管中第一供水管(I)和第一回水管(2)及第二供水管(3)和第二回水管(4)，第一供水管(I)和第一回水管(2)连接闭式冷却塔或太阳能集热系统，第二供水管(3)和第二回水管(4)连接地源热栗机组;地埋管换热器(5)设有多个温度传感器，还包括运行必要的阀门和循环运行栗;所述闭式冷却塔(7)通过管道与地埋管换热器水平管道连接，管道上设有蓄冷温控电磁阀(10)及其联锁运行的蓄冷循环栗(9)，其中闭式冷却塔附近设有空气温湿度传感器，还包括运行必要的阀门和冷却塔喷淋栗(8);所述太阳能与地埋管换热系统集成在集热水箱(13)内，太阳能与地埋管系统各自设有独立的换热盘管，管道上设有蓄热温控电磁阀(15)及其联锁运行的蓄热循环栗(14)，水箱内设有温度传感器，同时设有自来水补水，还包括运行必要的阀门和太阳能集热系统循环栗(12)。2.根据权利要求1所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，其特征在于，双U型地埋管换热器的两套U型管，分别连接不同的系统，第二供水管(3)和第二回水管(4)连接地源热栗机组，第一供水管(I)和第一回水管(2)连接闭式冷却塔或太阳能集热系统组成的蓄冷蓄热系统。3.根据权利要求1所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，其特征在于，系统能够实时监测地埋管处土壤温度，所述地埋管换热器(5)在地下均匀布置多处温度传感器，传感器信号与蓄冷温控电磁阀(10)和蓄热温控电磁阀(15)相连接。4.根据权利要求1所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，其特征在于，利用闭式冷却塔与地埋管联合进行蓄冷，所述闭式冷却塔(7)附近设置空气温湿度传感器，传感器信号与蓄冷温控电磁阀(10)相连接，冷却塔喷淋栗(8)和蓄冷循环栗(9)与蓄冷温控电磁阀(1)联动。5.根据权利要求1所述的带有蓄冷蓄热功能的双U型垂直地埋管换热系统装置，其特征在于，利用太阳能集热器与地埋管联合进行蓄热，所述集热水箱(13)内设置温度传感器，传感器信号与蓄热温控电磁阀(15)相连接，蓄热循环栗(14)与蓄热温控电磁阀(15)联动。
【文档编号】F24J3/08GK205536633SQ201620061271
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】蔡敬福, 胡要方, 李国辉, 孙旭灿, 孔高峰, 孙丛, 孙丛一, 王良仪
【申请人】河南雍科新能源科技有限公司