一种利用分离式二氧化碳热管的干热岩太阳能互补热泵系统的制作方法

文档序号:12559102阅读:693来源:国知局

本实用新型属于建筑供暖热泵系统领域,尤其是一种利用分离式二氧化碳热管的干热岩太阳能互补热泵系统。



背景技术:

热管技术,热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件,它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处,针对现有建筑供暖情况,提供一种利用分离式二氧化碳热管的干热岩太阳能互补热泵系统,利用分离式热管技术与干热井,太阳能使用相结合,提出一种方便舒适,高效节能的建筑供暖系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:

一种利用分离式二氧化碳热管的干热岩太阳能互补热泵系统,其特征在于:包括二氧化碳分离式热管、回填材料、容积式换热器、工质泵、热泵系统、水泵以及太阳能真空管集热器,在外界土壤内制出干热井并在该干热井内埋入二氧化碳分离式热管,在二氧化碳分离式热管外周的干热井内填充有回填材料;二氧化碳分离式热管的输出端与输入端之间的管路上串联安装有工质泵、热泵系统和容积式换热器的一组交换管;容积式换热器的另外一组交换管还还串联有一水泵以及一太阳能真空管集热器。

而且,所述二氧化碳分离式热管的输出端与输入端之间连接有一换向阀组。

而且,所述容积式换热器的输入端与输出端之间连接有另一换向阀组。

本实用新型的优点和积极效果是:

1、通过温度较高的土壤换热,降低压缩机压比,减少压缩机做工,提高系统效率,节约能源。

2、结合太阳能的使用特点,使土壤有一定的恢复时间减少了热堆积效应对于系统的影响。

3、使用二氧化碳相变蒸发的形式,提高井下换热器效率,充分利用深层土壤中蕴藏的巨大热量。

4、不抽取地下热水,更加环保。

5、仅使用数量较少的热干井即可实现大面积供暖,初期投资低。

6、热源侧只有二氧化碳与土壤一次换热减少温差换热,更节能。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理示意图。

图中标记代表:二氧化碳分离式热管(1),太阳能真空管集热器(2),容积式换热器(3),水泵(4),工质泵(5),热泵系统(6),回填材料(8),外界土壤(9),换向阀组(10)。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种利用分离式二氧化碳热管的干热岩太阳能互补热泵系统,包括二氧化碳分离式热管1、太阳能真空管集热器2、容积式换热器3、水泵4、工质泵5、热泵系统6、回填材料8以及换向阀组10,在外界土壤9内制出干热井并在该干热井内埋入二氧化碳分离式热管1,在二氧化碳分离式热管外周的干热井内填充有回填材料8;

二氧化碳分离式热管1的输出端与输入端之间的管路上串联安装有工质泵5、热泵系统6和容积式换热器3的一组交换管,组成二氧化碳热管循环系统;其中,热泵系统由压缩机,蒸发器,冷凝器,膨胀阀组成,这一部分已经有大量应用本文不作详细描述;

容积式换热器的另外一组交换管还还串联有一水泵4以及一太阳能真空管集热器2组成太阳能热管循环系统;

二氧化碳分离式热管1的输出端与输入端之间连接有一换向阀组10;容积式换热器的输入端与输出端之间连接有另一换向阀组。

容积式换热器内部两组交换管相互连通并安装控制阀,在容积式换热器外部分别设置有两组交换管的四个交换管端口,其中一组交换管连接二氧化碳热管循环系统,另一组交换管连接太阳能热管循环系统。

本实用新型将二氧化碳分离式热管技术与干热井技术相结合,结合太阳能系统运行特点,为热泵系统提供稳定热源,通过热泵系统为建筑供暖以及提供热水。整体系统不仅能够实现为建筑冬季供暖的目的,同时,使用二氧化碳作为运行工质增强了系统的稳定性,结合二氧化碳物性特点,能够更加充分的利用干热井的巨大能量,提高了系统运行效率,节约运行成本,大大降低系统占地面积,同时,使用太阳能为干热井补充热量,延长干热井热回复时间,可以实现高效热泵在区域性能源长期稳定供给。

安装步骤,

首先,安装分离式热管部分,根据建筑热负荷确定所有部件的大小,然后确定干热井数量,打一口1000米-1200米深干热井,将二氧化碳分离式热管埋入干热井中,并填充回填材料,回填后将二氧化碳分离式热管连接至工质泵;

然后,按照相对位置依次焊接高效二氧化碳分离式热管、工质泵、容积式换热器、水泵、太阳能真空管集热器以及换向阀组,形成二氧化碳热管循环系统以及太阳能热管循环系统;

最后对系统抽真空,充灌二氧化碳,这样就构成完整的一种利用分离式二氧化碳热管的干热岩太阳能互补热泵系统。

工作方法:

二氧化碳分离式热管单独工作,冬季夜晚时,二氧化碳在二氧化碳分离式热管蒸发段蒸发,形成二氧化碳蒸汽,进入热泵系统,与热泵系统中的制冷剂换热,放热冷凝,形成二氧化碳过冷液,通过工质泵回到分离式热管蒸发段。

容积式换热器单独工作,冬季白天晴天时,打开水泵,当容积式换热器中水温达到25℃时,通过换向阀组,使二氧化碳进入容积式换热器,与热水进行换热,关闭分离式热管,使土壤进行自然热恢复,同时二氧化碳在容积式换热器中蒸发,吸收热量,进入热泵机组,与热泵系统中的制冷剂换热,放热冷凝,形成二氧化碳过冷液,通过工质泵回到容积式换热器,完成太阳能工况循环。

二氧化碳分离式热管与容积式换热器配合工作,冬季白天阴天时,打开水泵,当容积式换热器中水温达到25℃时,通过换向阀组,使二氧化碳先进入分离式热管蒸发段,形成二氧化碳蒸汽后,进入容积式换热器,继续吸收温水的热量,形成过热蒸汽,过热蒸汽进入热泵机组,与热泵系统中的制冷剂换热,放热冷凝,形成二氧化碳过冷液,通过工质泵回到容积式换热器,完成循环。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

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