专利名称：低温土壤热源集中供热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种住宅供暖系统。
现有的住宅取暖主要靠燃烧高品位的矿物质来进行。这种原始的取暖方式耗能很大，且在开采、运输和燃烧过程中对环境造成严重污染。地下低温土壤热源属低级能源，冬季温度在5℃～10℃左右稳定不变(随国家、区域不同而有所差异)，无法直接用于取暖，因而长期以来一直未得到充分的利用。
本发明的目的是设计一种新型住宅取暖系统，该系统利用低温土壤热源采集热量进行供暖，既可节约高品位矿物质能源，又免于矿物质能源在使用过程中所造成的环境污染，还能使以前无法使用的能源得以利用。
为实现上述目的，本发明设计了三个循环系统，土壤热量采集循环系统，由予埋于地下的集热管道及连接于管路中的蒸发器、水泵组成；工质蒸发冷凝循环系统，由蒸发器、压缩机、冷凝器及减压装置组成，各部分依次通过管道连接；住宅取暖循环系统由暖气管道及连接于其中的冷凝器和水泵组成；三个循环系统通过蒸发器和冷凝器依次相连接。
本发明采用逆卡诺循环原理提取地下土壤热量并送至住宅取暖。第一个循环系统不断提取土壤热量，并送至第二个循环系统；在第二个循环系统中，工质在循环时通过蒸发装置吸收地下低温热量而蒸发，送入压缩机压缩成高温高压气体，然后经冷凝装置将热量传输至住宅取暖水循环中成为液体，再经减压装置送到蒸发装置，重又吸入地下土壤热量而蒸发，回到压缩机，进行新的蒸发冷凝吸热放热循环；第三个循环系统则实现住宅取暖。本系统可利用低温土壤热源供暖，因此既可节约高品位的矿物质能源，又免于矿物质能源在使用过程中所造成的环境污染，还能使以前无法使用的能源得以利用。
下面结合附图及实施例进一步描述本发明。
图1，本发明系统连接图。
图2，工质蒸发冷凝循环系统连接图。
由图1可见，本发明所说的低温土壤热源集中供热系统由A、B、C三个循环系统组成，A、B循环系统之间通过蒸发器2连接，B、C循环系统之间通过冷凝器4连接。A循环系统是土壤热量采集循环系统，热量采集器1予埋于地下用于采集地下土壤热量，并靠水泵8实现循环来保证不断提取土壤热量；B循环系统是工质蒸发冷凝循环系统。该循环系统中的工质为弗里昂，工质经蒸发器2从土壤中吸热变成气体，再经压缩机3压缩成高温高压气体，然后经过冷凝器4放热并通过C循环系统将热量传输至住宅取暖，工质放热后变成液体，再经减压装置7减压后送回到蒸发器2，重又吸收地下土壤热量而蒸发，回到压缩机，进行新的蒸发冷凝吸热放热循环，从而达到不断地从地下土壤中吸收热量并送到住宅的目的。C循环系统为住宅取暖循环系统，该系统用水泵5维持循环，循环液体不断地从冷凝器4吸收B循环中工质放出的热量，并送入暖气片6实现取暖的目的。
图2是本发明一个具体的实施例。图2中蒸发器2和冷凝器4均采用板式换热器，减压装置7采用灵敏的外平衡热力膨胀阀。B循环中压缩机3之前加有一个热交换器9，以确保实现液体过冷、蒸气过热的目的，提高其工作效率及设备使用寿命。储液筒14位于冷凝器4的过冷端，起工质平衡的作用，干燥过滤器13和视镜12位于电磁阀前，确保工质干燥、洁净，并可人工观察。本实施例整个系统采用压力、温度及电流控制。压力用于过压保护；电流用于过载保护，温度传感器位于住宅取暖循环进口处，所设定的温度范围保证达到上限温度装置关闭，达到下限温度装置开启。图中11为电磁阀。
本实施例集热管道长度约等于3倍供热面积，消耗1个单位的电能，可从地下土壤热源中提取2～3个单位的能量，合并3～4个单位的能量，送至住宅取暖。例如总输入功率4KW(压缩机3.75KW，热量采集循环水泵125W住宅取暖循环水泵125W)输出功率 12～14KW板式换热器蒸发器5冷吨冷凝器5冷吨膨 胀 阀外平衡式 3冷吨热交换器 蒸汽过热 10℃液体过冷 5℃上述配制可供300m2左右的住宅取暖，水温最高可达+55℃，实现房间维持在16℃～20℃的温度范围，日耗电量约为40kwh。设备一次投资与锅炉或空调相当，并随供热面积的增加而降低，运行使用费用仅为锅炉或空调的1/3～1/4。
权利要求
1.一种低温土壤热源集中供热系统，其特征是由三个循环系统组成，土壤热量采集循环系统由予埋于地下的热量采集器(1)及连接于管路中的蒸发器(2)和水泵(8)组成；工质蒸发冷凝循环系统由蒸发器(2)、压缩机(3)、冷凝器(4)及减压装置(7)组成，各部分依次通过管路连接，住宅取暖循环系统由暖气管道(6)及连接于其中的冷凝器(4)和水泵(5)组成，三个循环系统通过蒸发器(2)和冷凝器(4)依次相连接。
2.根据权利要求1所述的土壤热源集中供热系统，其特征是工质蒸发冷凝循环系统中还装有一热交换器(9)，位于压缩机(3)之前，蒸发器(2)和冷凝器(4)容量相等，减压装置(7)采用外平衡热力膨胀阀。
全文摘要
本发明公开了一种住宅供暖系统。本系统由土壤热量采集循环系统、工质蒸发冷凝循环系统及住宅取暖循环系统组成,三个系统依次通过蒸发器和冷凝器相连接。本系统通过预埋于地下的热量采集器吸收地下土壤热量,工质在循环时吸收地下土壤热量而蒸发,送入压缩机压缩成高温、高压气体,然后经冷凝装置将热量传输至住宅取暖循环中用于住宅取暖。这样周而复始地循环,从而可不断从地下土壤中吸热并送到住宅。本发明提供了一种利用地下低温土壤热源的新途径,同时节约了高品位的矿物质能源,又免于矿物质能源在使用过程中所造成的环境污染。
文档编号F24J3/08GK1171525SQ9610900
公开日1998年1月28日 申请日期1996年7月19日 优先权日1996年7月19日
发明者徐秉业, 朱峰, 王福敏, 里·科兹洛夫斯基, 徐迟 申请人:清华大学, 山东省海阳工艺品集团公司