一种地源热泵用具有自动补水以及土壤补热装置的制作方法

本发明涉及地源热泵领域，特别是一种地源热泵用具有自动补水以及土壤补热装置。

背景技术：

地源热泵是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源（如电能）实现由低品位热能向高品位热能转移的装置，通常地源热泵消耗1kwh的能量，用户可以得到4.4kwh以上的热量或冷量。

地源热泵在使用的过程中，例如名称为一种地源热泵、公开号为cn108050732a的发明专利申请中，公开了一种节能经济型地源热泵，通过水轮发电机产生的电力储存至本蓄电池组的内部，用于为本地源热泵提供所需要的电力，使本地源热泵更加的节能环保，但由于地源热泵在使用时水箱内的水部分被消耗，从而使得地源热泵在使用时水箱内气压不稳定，影响地源热泵水箱内的水温，例如名称为雨水地源热泵系统、公告号为cn202371931u实用新型专利中，公开了一种通过收集自然界的雨水作为循环水以及补充水，但由于天气的变化不定以及空气污染程度使得雨水中带有杂质以及酸性物质，从而使得收集后的雨水不够纯净，例如名称为地源热泵土壤补热系统、公共号为cn204115118u使用新型专利中，公开了一种用于克服已有地源热泵控制系统的运行效率较低、热平衡控制效果差的不足，但由于该补热系统为单独系统，其中水源为独立的水源，从而提高了地源热泵的投资成本。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种地源热泵用具有自动补水以及土壤补热装置。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种地源热泵用具有自动补水以及土壤补热装置，包括地面、水箱、进水管以及出水管，所述水箱安装于地面上，所述进水管以及出水管固定安装于水箱进水口以及出水口内，所述水箱以及水箱一侧上安装有进水单元，所述进水单元内安装有水处理单元。

所述进水单元包括补水机构以及加热机构。

所述补水机构包括通水管，所述水箱上壁面开设有第一通孔，所述通水管一端嵌装于第一通孔内，所述通水管上固定安装有电磁阀，所述水箱上，且位于第一通孔一侧开设有第二通孔，所述第二通孔内嵌装有进气支管，所述进气支管上固定安装有气体压力传感器，所述地面上安装有支撑架，且水箱位于支撑架之间，所述支撑架上固定安装有补水箱，且补水箱下端与通水管另一端固定连接，所述补水箱上壁面开设有第三通孔，所述第三通孔内嵌装有进水口。

所述加热机构包括换热坑，所述地面开设有第一凹槽，所述换热坑嵌装于第一凹槽内，所述换热坑内填装有回填材料，所述回填材料上固定安装有第一水泵，且第一水泵一端固定连接于出水管上，所述第一水泵另一端固定连接有t型套管，所述回填材料上，且位于t型套管一侧固定安装有安装箱，所述安装箱内固定安装有电热棒，所述电热棒上套装有螺旋管，且螺旋管一端贯穿于安装箱上的安装口固定连接于t型套管一端上，所述安装箱外侧壁面上固定安装有第二水泵，且螺旋管另一端贯穿于安装箱上的另一安装口固定连接于第二水泵上，所述回填材料内嵌装有导水管，且导水管一端固定连接于第二水泵上，并另一端固定连接于水箱下壁面上，所述安装箱上壁面固定安装有蓄电池，所述安装箱上，且位于蓄电池一侧固定安装有太阳能板。

所述水处理单元包括过滤机构以及更换机构。

所述过滤机构包括曝气机，所述补水箱侧壁面开设有第四通孔，所述曝气机固定安装于补水箱侧壁面上，且位于第四通孔一侧，所述曝气机输出端固定连接有曝气管，且曝气管贯穿于第四通孔位于补水箱内，所述补水箱内壁面固定安装有浊度传感器，所述补水箱另一侧壁面上开设有第五通孔，所述补水箱另一侧壁面上固定安装有第一伺服电机，且驱动端贯穿于第五通孔，所述补水箱侧壁面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内嵌装有第一轴承，所述第一轴承内嵌装有支撑杆，且支撑杆另一端固定连接于第一伺服电机驱动端，所述支撑杆上固定安装有过滤板，所述进水口进水端盖装有活性炭板，所述支撑架上，且位于进水口一侧固定安装有储料箱，并储料箱内存装有活性炭板，所述补水箱侧壁面上，其位于曝气机上方固定安装有出料箱。

所述更换机构包括安装架，所述安装架上固定安装有一对结构相同的电动滑轨，一对所述电动滑轨之间固定安装有支撑板，所述支撑板上开设有一对结构相同的第二凹槽，一对所述第二凹槽内嵌装有一对结构相同的导轨，一对所述导轨上滑动安装有两对结构相同的滑杆，两对所述滑杆之间固定安装有一对结构相同的移动块，一对所述移动块上均固定安装有电动推杆，且电动推杆伸缩端均固定安装有吸盘，所述支撑板上，且位于一对所述导轨两侧固定安装有一对结构相同的安装板，一对所述安装板上均开设有第三凹槽，且第三凹槽内均嵌装有第二轴承，所述第二轴承内圈嵌装有对拉丝杆，且对拉丝杆螺旋贯穿于一对所述移动块，所述对拉丝杆上固定安装有从动轮，所述支撑板上，且位于一对所述导轨之间固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机驱动端上固定安装有主动轮，且主动轮与从动轮啮合连接。

所述t型套管另一端固定连接于地源热泵本体地埋管。

所述位太阳能板与安装箱之间固定安装有安装杆。

所述支撑板上，其位于第二伺服电机一侧固定安装有变频器，且第二伺服电机与变频器电性连接。

利用本发明的技术方案制作的一种地源热泵用具有自动补水以及土壤补热装置，通过进水单元为地源热泵水箱提供了备用水，并通过补水单元，将自然界的雨水进行收集，提供地源热泵水箱的补给，并通过加热结构将水箱内的水通过利用太阳能将水加热并对土壤进行补热，并通过导水管以及水泵的配合回流会水箱内，节约利用水源，收集后的雨水通过过滤结构将收集后的水进行过滤，并通过更换结构，对起到过滤作用的活性炭板进行吸附更换，解决了地源热泵在运行时消耗水箱内的水，不能及时进行补充，收集后的雨水得不到比较有效的过滤，以及地源热泵土壤补热时需要独立的水箱，从而增加投资成本的技术问题。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2是本发明更换机构侧视图；

图3是本发明更换机构仰视图；

图4是本发明局部放大图；

图5是本发明实施例2更换机构仰视图；

图中，1、地面；2、水箱；3、进水管；4、出水管；5、通水管；6、电磁阀；7、进气支管；8、气体压力传感器；9、支撑架；10、补水箱；11、进水口；12、换热坑；13、回填材料；14、第一水泵；15、t型套管；16、安装箱；17、电热棒；18、螺旋管；19、第二水泵；20、导水管；21、蓄电池；22、太阳能板；23、曝气机；24、曝气管；25、浊度传感器；26、第一伺服电机；27、第一轴承；28、支撑杆；29、过滤板；30、活性炭板；31、储料箱；32、出料箱；33、安装架；34、电动滑轨；35、支撑板；36、导轨；37、滑杆；38、移动块；39、电动推杆；40、吸盘；41、安装板；42、第二轴承；43、对拉丝杆；44、从动轮；45、第二伺服电机；46、主动轮；47、安装杆；48、变频器；49、第三轴承；50、丝杆；51、第三伺服电机；52、横杆；53、连接块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-4所示，一种地源热泵用具有自动补水以及土壤补热装置，包括地面1、水箱2、进水管3以及出水管4，所述水箱2安装于地面上，所述进水管3以及出水管4固定安装于水箱2进水口以及出水口内，所述水箱2以及水箱一侧上安装有进水单元，所述进水单元内安装有水处理单元,所述进水单元包括补水机构以及加热机构,所述补水机构包括通水管5，所述水箱2上壁面开设有第一通孔，所述通水管5一端嵌装于第一通孔内，所述通水管5上固定安装有电磁阀6，所述水箱2上，且位于第一通孔一侧开设有第二通孔，所述第二通孔内嵌装有进气支管7，所述进气支管7上固定安装有气体压力传感器8，所述地面1上安装有支撑架9，且水箱2位于支撑架9之间，所述支撑架9上固定安装有补水箱10，且补水箱10下端与通水管5另一端固定连接，所述补水箱10上壁面开设有第三通孔，所述第三通孔内嵌装有进水口11,所述加热机构包括换热坑12，所述地面1开设有第一凹槽，所述换热坑12嵌装于第一凹槽内，所述换热坑12内填装有回填材料13，所述回填材料13上固定安装有第一水泵14，且第一水泵14一端固定连接于出水管4上，所述第一水泵14另一端固定连接有t型套管15，所述回填材料13上，且位于t型套管15一侧固定安装有安装箱16，所述安装箱16内固定安装有电热棒17，所述电热棒17上套装有螺旋管18，且螺旋管18一端贯穿于安装箱16上的安装口固定连接于t型套管15一端上，所述安装箱16外侧壁面上固定安装有第二水泵19，且螺旋管18另一端贯穿于安装箱16上的另一安装口固定连接于第二水泵19上，所述回填材料13内嵌装有导水管20，且导水管20一端固定连接于第二水泵19上，并另一端固定连接于水箱2下壁面上，所述安装箱16上壁面固定安装有蓄电池21，所述安装箱16上，且位于蓄电池21一侧固定安装有太阳能板22,所述水处理单元包括过滤机构以及更换机构,所述过滤机构包括曝气机23，所述补水箱10侧壁面开设有第四通孔，所述曝气机23固定安装于补水箱10侧壁面上，且位于第四通孔一侧，所述曝气机23输出端固定连接有曝气管24，且曝气管24贯穿于第四通孔位于补水箱10内，所述补水箱10内壁面固定安装有浊度传感器25，所述补水箱10另一侧壁面上开设有第五通孔，所述补水箱10另一侧壁面上固定安装有第一伺服电机26，且驱动端贯穿于第五通孔，所述补水箱10侧壁面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内嵌装有第一轴承27，所述第一轴承27内嵌装有支撑杆28，且支撑杆28另一端固定连接于第一伺服电机26驱动端，所述支撑杆28上固定安装有过滤板29，所述进水口11进水端盖装有活性炭板30，所述支撑架9上，且位于进水口11一侧固定安装有储料箱31，并储料箱31内存装有活性炭板30，所述补水箱10侧壁面上，其位于曝气机23上方固定安装有出料箱32,所述更换机构包括安装架33，所述安装架33上固定安装有一对结构相同的电动滑轨34，一对所述电动滑轨34之间固定安装有支撑板35，所述支撑板35上开设有一对结构相同的第二凹槽，一对所述第二凹槽内嵌装有一对结构相同的导轨36，一对所述导轨36上滑动安装有两对结构相同的滑杆37，两对所述滑杆37之间固定安装有一对结构相同的移动块38，一对所述移动块38上均固定安装有电动推杆39，且电动推杆39伸缩端均固定安装有吸盘40，所述支撑板35上，且位于一对所述导轨36两侧固定安装有一对结构相同的安装板41，一对所述安装板41上均开设有第三凹槽，且第三凹槽内均嵌装有第二轴承42，所述第二轴承42内圈嵌装有对拉丝杆43，且对拉丝杆43螺旋贯穿于一对所述移动块38，所述对拉丝杆43上固定安装有从动轮44，所述支撑板35上，且位于一对所述导轨36之间固定安装有第二伺服电机45，所述第二伺服电机45驱动端上固定安装有主动轮46，且主动轮46与从动轮44啮合连接，所述t型套管15另一端固定连接于地源热泵本体地埋管46，所述位太阳能板22与安装箱16之间固定安装有安装杆47，所述支撑板35上，其位于第二伺服电机45一侧固定安装有变频器48，且第二伺服电机45与变频器48电性连接。

本实施方案的特点为，包括地面1、水箱2、进水管3以及出水管4，水箱2安装于地面上，进水管3以及出水管4固定安装于水箱2进水口以及出水口内，水箱2以及水箱一侧上安装有进水单元，进水单元内安装有水处理单元，通过进水单元为地源热泵水箱提供了备用水，并通过补水单元，将自然界的雨水进行收集，提供地源热泵水箱的补给，并通过加热结构将水箱内的水通过利用太阳能将水加热并对土壤进行补热，并通过导水管以及水泵的配合回流会水箱内，节约利用水源，收集后的雨水通过过滤结构将收集后的水进行过滤，并通过更换结构，对起到过滤作用的活性炭板进行吸附更换，解决了地源热泵在运行时消耗水箱内的水，不能及时进行补充，收集后的雨水得不到比较有效的过滤，以及地源热泵土壤补热时需要独立的水箱，从而增加投资成本的技术问题。

下通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

下列为各种电气件的型号以及作用；

伺服电机：采用协舟生产的信号为86byg80的伺服电机，伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置

电动推杆：采用cnxci生产的型号为xc800-a的电动推杆，电动推杆又名直线驱动器，主要是由电机推杆和控制装置等机构组成的一种新型直线执行机构，可以认为是旋转电机在结构方面的一种延伸。

浊度传感器：采用dfrobot生产的浊度传感器，浊度传感器是一种专门测量水的污浊程度来判断水质情况

水泵：采用壹宽生产的型号为irg65-160的水泵，水泵是输送液体或使液体增压的机械。

蓄电池：采用叮东生产的型号为12v38ah的蓄电池，蓄电池能够用充电的方式使内部活性物质再生——把电能储存为化学能；需要放电时再次把化学能转换为电能。

气体压力传感器：采用swd生产的型号为45cpt2-2的气体压力传感器，气体压力传感器主要是用于测量气体绝对压强的转换装置，可用于血压、风压、管道气体等方面方面的压力测量。

曝气机：采用中寰生产的型号为zh-cwnf的微纳米气泡曝气机，新型涡凹曝气机（曝气头）是通过散气叶轮，将“微气泡”直接注入未经处理的污水中，在混凝剂和絮凝剂的共同作用下，悬浮物发生物理絮凝和化学絮凝，从而形成大的悬浮物絮团，在气泡群的浮升作用下“絮团”浮上液面形成浮渣，利用刮渣机从水中分离；不需要清理喷嘴，不会发生阻塞现象

变频器：采用艾米克牌的amk-m+系列的变频器，是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

电磁阀：采用双环生产的型号为jsic的电磁阀，电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。

电机驱动器：采用科尔摩根伺服驱动器的s700系列驱动器，驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制第一伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对第一伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

下列为本案中的水箱、支撑架、回填材料、支撑板、移动块、过滤板、对拉丝杆以及支撑杆的形状以及材质的说明；

水箱：采用q235材质的矩形箱体。

支撑架：采用q235材质的矩形架体。

移动块：采用q235材质的矩形块。

支撑板：采用q235材质的矩形板。

回填材料：采用温度传导较好的细沙土。

过滤板：采用带有过滤网的矩形板。

对拉丝杆：采用一半螺纹与另一半螺纹相反的丝杆。

支撑杆：采用q235材质的圆柱体。

实施例1：根据图1-4，在使用时水箱2内的水通过进水管3连接在地源热泵机组上，水源通过出水管4进入到t型套管15中，在通过t型套管15连接地源热泵地埋管上，形成闭合回路，由于自然下雨此时雨水通过进水口11进入补水箱10，此时活性炭板30将雨水中的杂质尽心吸附过滤，雨水进入补水箱10内当达到一定量时，浊度传感器5检测水源的浑浊度，并将电信号传递给曝气机23，此时曝气机23运转并通过曝气管24产生微小气泡将水中的杂质带到水面，此时第一伺服电机26接收电机驱动器电信号，从而使得第一伺服电机26转动从而带动支撑杆28在第一轴承27的作用下进行转动，从而使得过滤板29进行转动，将水中的杂质进行过滤，当活性炭板30需要更换时，使得电动推杆39伸缩端伸出并使得吸盘40吸附到活性炭板30，电动推杆39伸缩端回到原位，此时电动滑轨34启动将支撑板35移动到出料箱32上方，将废弃的活性炭板30进行丢弃，此时电动滑轨34移动到储料箱31上方，此时第二伺服电机45运转，从而使得主动轮46转动，在主动轮46的转动下使得从动轮44转动，在第二轴承42的作用下使得对拉丝杆43转动，从而使得移动块38在导轨36以及滑杆37的作用下平顺移动，移动到合适位置时，电动推杆39伸缩端伸出并使得吸盘40吸附到活性炭板30，此时电动滑轨34使支撑板35移动到进水口11上方，将活性炭板30释放在进水口11上方，完成更换，当水箱2中内的水在流通时产生消耗，从而使得水箱2有气体进入，气体进去进气支管7此时气体压力传感器8检测到气压不达标时将电信号传递给电磁阀6，电磁阀6打开，此时补水箱10内的水通过通水管5进入水箱2内对水箱2进行补水，此时水源通过出水管4以及第一水泵14的作用下进入t型套管15内，并被t型套管15分流，一部分流入地源热泵机组，另一部分进入螺旋管18内，由于太阳直射太阳能板22作用下，使得太阳能板22将太阳能转换为电能储蓄在蓄电池21内，蓄电池21提供电力此时电热棒17将电能转换为热能将螺旋管18内的水源进行加热，并通过第二水泵19的作用下将水源抽入导水管20内，此时导水管20内的水将热量传递给回填材料13，并将热量释放回地面1，使得土壤的能量守恒，此时导水管20内的水再流入水箱2内循环利用

实施例2：根据说明书附图5可知，将电动滑轨34更换为第三轴承49、丝杆50、第三伺服电机51、横杆52以及连接块53，其他零件不变，从而形成移动部，在使用时，第三伺服电机51运转，从而带动丝杆50在第三轴承49的作用下进行转动，从而使得螺旋安装在丝杆50上的连接块53移动，横杆52贯穿于连接块53起到支撑连接块53作用，从而实现支撑板35在连接块53的作用下进行水平方向上的移动。

实施例3：根据说明书附图1可知，将太阳能板22、蓄电池21以及电热棒17更换为电热棒17直接连接在直流电源上，其他零件不变，可达到电热棒17加热的相同效果。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。