专利名称：一种土壤源热泵水平埋管式换热器的制作方法
技术领域：
一种土壤源热泵水平埋管式换热器
(一) 技术领域
本实用新型涉及一种供热、供燃气、通风及空调工程专业中土壤源热泵 地下埋管换热器，特别是一种土壤源热泵水平埋管换热器。
(二) 背景技术
土壤源热泵是利用地球表面浅层地热资源(通常小于400m深)作为冷热 源的中央空调系统，由热泵机组、地下埋管换热器水系统、建筑物末端水系 统组成。土壤源热泵地下埋管换热器分为水平埋管换热器和水平埋管换热器 两种形式；其中土壤源热泵水平埋管换热器的埋管长度和埋管深度是按照空 调系统热(冷)负荷的最大值进行设计，每个水平埋管的埋管深度都相同； 由于岩土体温度的恢复需要一定的时间，若中央空调系统全天候运行，土壤 源热泵水平埋管不断从岩土体中吸取或放出热量，使岩土体温度不能及时恢 复，会造成水平埋管与岩土体的换热能力减弱，系统制热(冷)能力下降。
(三) 实用新型内容
本实用新型的发明目的是提供一种土壤源热泵水平埋管式换热器，它能 够解决现有的土壤源热泵水平埋管式换热器当空调系统长期运行时出现水 平埋管与岩土体的换热能力减弱问题，能够保证在空调系统全天候运行时， 水平埋管与岩土体有良好的换热效果，提高系统制热和制冷能力，并可以降 低水平埋管式换热器的打井费用，降低初投资费用，同时也能够大幅降低空 调系统的运行费用。
本实用新型的技术方案是 一种土壤源热泵水平埋管式换热器，其特征 在于它包括热泵机组、水平埋管换热器系统、风机盘管系统及直接数字化控 制系统；其中，热泵机组是风机盘管系统和水平埋管换热器系统进行热量交 换的中介设备；所说的热泵机组、水平埋管换热器和风机盘管系统间的连接 分为冬季运行和夏季运行两种连接形式；所说的风机盘管系统中的测量仪表 的数据端与直接数字化控制系统相连接；所说的水平埋管换热器系统与直接 数字化控制系统相连接；所说的水平埋管换热器系统包括至少两组水平埋管 换热器，每一组水平埋管换热器与另一组水平埋管换热器的埋设位置有深度 差。
上述所说的热泵机组包括蒸发器和冷凝器。
上述所说的冬季运行连接方式为热泵机组冷凝器的出水管与风机盘管 系统的供水管道相连接，热泵机组冷凝器的进水管与风机盘管系统的回水管 道相连接；热泵机组蒸发器的出水管与水平埋管换热器系统的供水管相连 接，热泵机组蒸发器的进水管与水平埋管换热器系统的回水管相连接。
上述所说的夏季运行连接方式为热泵机组蒸发器的出水管与风机盘管 系统的供水管道相连接，热泵机组蒸发器的进水管与风机盘管系统的回水管 道相连接；所说的热泵机组冷凝器的出水管与水平埋管换热器系统的供水管 相连接，热泵机组冷凝器的进水管与水平埋管换热器系统的回水管相连接。
上述所说的水平埋管换热器系统包括至少一个上层水平埋管换热器I、 至少一个下层水平埋管换热器II、定压水泵I、电磁阀I、电磁阀II、水平
埋管换热器水系统循环泵i、水平埋管换热器水系统循环泵n、蝶阀I及蝶
阀n;其中，上层水平埋管换热器I依次与热泵机组、定压水泵I、电磁阀 I 、水平埋管换热器水系统循环泵I及蝶阀I相连接；所说的下层水平埋管
换热器n依次与热泵机组、定压水泵i、电磁阀n、水平埋管换热器水系统 循环泵n及蝶阀n相连接；所说的水平埋管换热器水系统循环泵i、水平埋 管换热器水系统循环泵n、电磁阀i及电磁阔n分别与直接数字化控制系统
相连接。
上述所说的风机盘管系统包括定压水泵ii、蝶阀m、蝶阀w、循环水泵、 风机盘管、铂电阻温度传感器i 、铂电阻温度传感器n及涡轮流量计；其中， 风机盘管依次与涡轮流量计、铂电阻温度传感器n、热泵机组、定压水泵n、 铂电阻温度传感器i、蝶阀in、循环水泵及蝶阀iv相连接；所说的铂电阻温 度传感器i、铂电阻温度传感器n及涡轮流量计分别与直接数字化控制系统 相连接。
上述所说的直接数字化控制系统包括含有模拟量输入接口板、模拟量输 出接口板的工控机和i块热电阻信号模拟量输入调理板、i块电压/电流信号 模拟量输入调理板、i块开关量输出调理板；i块热电阻信号模拟量输入调 理板与i块电压/电流信号模拟量输入调理板连接工控机内的模拟量输入接
口板；1块开关量输出调理板连接工控机内的模拟量输出接口板；所说的工 控机应当包括19纯平显示器、主机、鼠标、键盘；主机包括CPU、内存、 硬盘、主板、模拟量输入接口板、模拟量输出接口板；硬盘中安装有组太软 件FIX。
本实用新型的工作方法为(l)通过直接数字控制装置实时计算出空调系统的冷(热)负荷，根据冷(热)负荷的变化控制水平埋管换热器水系统循
环泵和与水泵连接的电动调节阀的启动和关闭；(2)通过直接数字控制装置对 比空调系统的实时负荷与各深度水平埋管能够负担的负荷量即设计负荷；(3) 当实时负荷小于上层水平埋管换热器的设计负荷时，只启动上层水平埋管换 热器对应的的水泵和电磁阀；(4)当实时负荷大于上层水平埋管换热器的设计 负荷同时小于下层水平埋管换热器的设计负荷时，只启动下层水平埋管换热 器对应的的水泵和电磁阀；(5)当实时负荷大于下层水平埋管换热器的设计负 荷时，同时启动上层和下层水平埋管换热器对应的的水泵和电磁阀。
本实用新型的优越性在于1、当采用本实用新型时，在空调系统实时 负荷较小的时候只启动一台水泵，输送较小的水流量，可以降低水泵的运行 费用，当空调系统实时负荷较大时，多台水泵同时开启，不同深度的水平埋 管可以从不同的岩土层吸取或放出热量，有利于岩土层温度的恢复，达到更 好的换热效果；2、可以降低水平埋管式换热器的打井费用，降低初投资费 用，能够降低空调系统的运行费用；3、可以使水平埋管与岩土体达到更好 的换热效果；4、本实用新型同时也适用于地下水地源热泵、地表水地源热 泵的水平埋管换热器的布置。
图1为本实用新型所涉及一种土壤源热泵水平埋管式换热器的整体结构 原理示意图。
图2为本实用新型所涉及一种土壤源热泵水平埋管式换热器冬季运行时 时的结构示意图。
图3为本实用新型所涉及一种土壤源热泵水平埋管式换热器夏季运行时 时的结构示意图。
图4为本实用新型所涉及一种土壤源热泵水平埋管式换热器的整体结构 连接示意图。
图5为本实用新型所涉及一种土壤源热泵水平埋管式换热器的直接数字 化控制系统的数据采集控制系统结构示意图。 图6为图4中两层水平埋管的侧面图。 图7为图4中上层水平埋管的侧面图。
其中，1为热泵机组，2为水平埋管换热器系统、3为风机盘管系统，4 为直接数字化控制系统，2-1为定压水泵I ， 2-2-1为电磁阀I ， 2-2-2为 电磁阀II， 2-3-1为水平埋管换热器水系统循环泵I ， 2-3-2为水平埋管换
热器水系统循环泵II， 2-4-1为蝶阀I ， 2-4-2为蝶阀II， 2-5-1为上层水平 埋管换热器I, 2-5-2为下层水平埋管换热器n， 3-l为定压水泵n， 3-2-1 为蝶阀III， 3-2-2为蝶阀IV, 3-3为循环水泵，3-4为风机盘管，3-5-1为铂 电阻温度传感器I， 3-5-2为铂电阻温度传感器11， 3-6为涡轮流量计，4-1 为显示器，4-2为主机，4-2-1为CPU, 4-2-2为内存，4-2-3为硬盘，4-2-4 为主板，4-2-5为模拟量输入接口板，4-2-6为模拟量输出接口板，4-3为鼠 标，4-4为键盘，4-5为热电阻信号模拟量输入调理板，4-6为电压/电流信 号模拟量输入调理板，4-7为开关量输出调理板。 具体实施方式
实施例 一种土壤源热泵水平埋管式换热器(见图1)，其特征在于它包 括热泵机组1、水平埋管换热器系统2、风机盘管系统3及直接数字化控制
系统4;其中，热泵机组1是风机盘管系统3和水平埋管换热器系统2进行 热量交换的中介设备；所说的热泵机组l、水平埋管换热器2和风机盘管系 统3间的连接分为冬季运行和夏季运行两种连接形式；所说的风机盘管系统 3中的测量仪表的数据端与直接数字化控制系统4相连接；所说的水平埋管 换热器系统2与直接数字化控制系统4相连接；所说的水平埋管换热器系统
2包括两组水平埋管换热器，上层水平埋管换热器I的埋设深度为50m，下 层水平埋管换热器的埋设深度II为100m。
上述所说的热泵机组1包括蒸发器和冷凝器。
上述所说的冬季运行连接方式为(见图2):热泵机组1冷凝器的出水管 与风机盘管系统3的供水管道相连接，热泵机组1冷凝器的进水管与风机盘 管系统3的回水管道相连接；热泵机组1蒸发器的出水管与水平埋管换热器 系统2的供水管相连接，热泵机组1蒸发器的进水管与水平埋管换热器系统 2的回水管相连接。
上述所说的夏季运行连接方式为(见图3):热泵机组1蒸发器的出水管 与风机盘管系统3的供水管道相连接，热泵机组1蒸发器的进水管与风机盘 管系统3的回水管道相连接；所说的热泵机组1冷凝器的出水管与水平埋管 换热器系统2的供水管相连接，热泵机组1冷凝器的进水管与水平埋管换热 器系统2的回水管相连接。
上述所说的水平埋管换热器系统2 (见图4、 6、 7)包括4个上层水平 埋管换热器12-5-1、 2个下层水平埋管换热器II2-5-2、定压水泵I2-1、电 磁阀12-2-1、电磁阀I12-2-2、水平埋管换热器水系统循环泵12-3-1、水
平埋管换热器水系统循环泵II2-3-2、蝶阀12-4-1及蝶阀I12-4-2;其中， 上层水平埋管换热器I 2-5-1依次与热泵机组1、定压水泵I 2-1、电磁阀I 2-2-1、水平埋管换热器水系统循环泵I 2-3-1及蝶阀I 2-4-1相连接；所说 的下层水平埋管换热器I12-5-2依次与热泵机组1、定压水泵I2-1、电磁阀 112-2-2、水平埋管换热器水系统循环泵112-3-2及蝶阀I12-4-2相连接；所 说的水平埋管换热器水系统循环泵I 2-3-1、水平埋管换热器水系统循环泵 112-3-2、电磁阀I 2-2-1及电磁阀II2-2-2分别与直接数字化控制系统4相 连接。
上述所说的风机盘管系统3 (见图4)包括定压水泵II3-1 、蝶阀IH3-2-1 、 蝶阀IV3-2-2、循环水泵3-3、风机盘管3-4、铂电阻温度传感器I 3-5-1、 铂电阻温度传感器I13-5-2及涡轮流量计3-6;其中，风机盘管3-4依次与 涡轮流量计3-6、铂电阻温度传感器II3-5-2、热泵机组l、定压水泵II3-1、 铂电阻温度传感器13-5-1、蝶阀IH3-2-1、循环水泵3-3及蝶阀IV3-2-2相 连接；所说的铂电阻温度传感器13-5-1、铂电阻温度传感器113-5-2及涡轮 流量计3-6分别与直接数字化控制系统4相连接。
上述所说的直接数字化控制系统4 (见图5)包括含有模拟量输入接口 板4-2-5、模拟量输出接口板4-2-6的工控机和1块热电阻信号模拟量输入 调理板4-5、 1块电压/电流信号模拟量输入调理板4-6、 1块开关量输出调 理板4-7; 1块热电阻信号模拟量输入调理板4-5与1块电压/电流信号模拟 量输入调理板4-6连接工控机内的模拟量输入接口板4-2-5; 1块开关量输 出调理板4-7连接工控机内的模拟量输出接口板4-2-6;所说的工控机应当 包括19纯平显示器4-1、主机4-2、鼠标4-3、键盘4-4;主机4-2包括 CPU4-2-1、内存4-2-2、硬盘4-2-3、主板4-2-4，模拟量输入接口板4-2-5、 模拟量输出接口板4-2-6;硬盘4-2-3中安装有组太软件FIX。
权利要求1、一种土壤源热泵水平埋管式换热器，其特征在于它包括热泵机组、水平埋管换热器系统、风机盘管系统及直接数字化控制系统；其中，热泵机组是风机盘管系统和水平埋管换热器系统进行热量交换的中介设备；所说的热泵机组、水平埋管换热器和风机盘管系统间的连接分为冬季运行和夏季运行两种连接形式；所说的风机盘管系统中的测量仪表的数据端与直接数字化控制系统相连接；所说的水平埋管换热器系统与直接数字化控制系统相连接；所说的水平埋管换热器系统包括至少两组水平埋管换热器，每一组水平埋管换热器与另一组水平埋管换热器的埋设位置有深度差。
2、 根据权利要求1所说的一种土壤源热泵水平埋管式换热器， 其特征在于所说的热泵机组包括蒸发器和冷凝器。
3、 根据权利要求1所说的一种土壤源热泵水平埋管式换热器， 其特征在于所说的冬季运行连接方式为热泵机组冷凝器的出水管与 风机盘管系统的供水管道相连接，热泵机组冷凝器的进水管与风机盘 管系统的回水管道相连接；热泵机组蒸发器的出水管与水平埋管换热 器系统的供水管相连接，热泵机组蒸发器的进水管与水平埋管换热器 系统的回水管相连接。
4、 根据权利要求1所说的一种土壤源热泵水平埋管式换热器， 其特征在于所说的夏季运行连接方式为热泵机组蒸发器的出水管与 风机盘管系统的供水管道相连接，热泵机组蒸发器的进水管与风机盘 管系统的回水管道相连接；所说的热泵机组冷凝器的出水管与水平埋 管换热器系统的供水管相连接，热泵机组冷凝器的进水管与水平埋管 换热器系统的回水管相连接。
5、 根据权利要求1所说的一种土壤源热泵水平埋管式换热器， 其特征在于所说的水平埋管换热器系统包括至少一个上层水平埋管 换热器I 、至少一个下层水平埋管换热器II 、定压水泵I 、电磁阀I 、 电磁阀II、水平埋管换热器水系统循环泵I 、水平埋管换热器水系统 循环泵n、蝶阀I及蝶阀II;其中，上层水平埋管换热器I依次与热 泵机组、定压水泵I 、电磁阀I 、水平埋管换热器水系统循环泵I及蝶阀i相连接；所说的下层水平埋管换热器n依次与热泵机组、定压 水泵i 、电磁阀n、水平埋管换热器水系统循环泵n及蝶阀n相连接; 所说的水平埋管换热器水系统循环泵i 、水平埋管换热器水系统循环 泵n、电磁阀i及电磁阀n分别与直接数字化控制系统相连接。
6、 根据权利要求i所说的一种土壤源热泵水平埋管式换热器， 其特征在于所说的风机盘管系统包括定压水泵n、蝶阀ni、蝶阀w、 循环水泵、风机盘管、铂电阻温度传感器i、铂电阻温度传感器n及 涡轮流量计；其中，风机盘管依次与涡轮流量计、铂电阻温度传感器 n、热泵机组、定压水泵n、铂电阻温度传感器i、蝶阀m、循环水 泵及蝶阀iv相连接；所说的铂电阻温度传感器i 、铂电阻温度传感器 n及涡轮流量计分别与直接数字化控制系统相连接。
7、 根据权利要求i所说的一种土壤源热泵水平埋管式换热器， 其特征在于所说的直接数字化控制系统包括含有模拟量输入接口板、 模拟量输出接口板的工控机和i块热电阻信号模拟量输入调理板、i 块电压/电流信号模拟量输入调理板、i块开关量输出调理板；i块热 电阻信号模拟量输入调理板与i块电压/电流信号模拟量输入调理板连接工控机内的模拟量输入接口板；1块开关量输出调理板连接工控 机内的模拟量输出接口板；所说的工控机应当包括19纯平显示器、 主机、鼠标、键盘；主机包括CPU、内存、硬盘、主板、模拟量输 入接口板、模拟量输出接口板；硬盘中安装有组太软件FIX。
专利摘要一种土壤源热泵水平埋管式换热器，其特征在于它包括热泵机组、水平埋管换热器系统、风机盘管系统及直接数字化控制系统；其优越性在于1.当采用本实用新型时，在空调系统实时负荷较小的时候只启动一台水泵，输送较小的水流量，可以降低水泵的运行费用，当空调系统实时负荷较大时，多台水泵同时开启，不同深度的水平埋管可以从不同的岩土层吸取或放出热量，有利于岩土层温度的恢复，达到更好的换热效果；2.可以降低水平埋管式换热器的打井费用，降低初投资费用，能够降低空调系统的运行费用；3.可以使水平埋管与岩土体达到更好的换热效果；4.本实用新型同时也适用于地下水地源热泵、地表水地源热泵的水平埋管换热器的布置。
文档编号F25B30/06GK201069289SQ20072009697
公开日2008年6月4日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年8月3日
发明者刘志扬, 张子平, 郁松涛, 庆 郝 申请人:天津泰达热泵工程技术有限公司