能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統的製作方法

2023-06-15 09:20:46

專利名稱：能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蓄能式空調系統，尤其是，利用收集地熱能量的蓄能裝置進行空氣調節，並且為人們提供生活用熱開水的空調系統。
背景技術：
本人2001年5月15日申請的中國專利01116085號豎式地熱蓄能空調系統，為人們提供了一種收集地熱作為能源，無汙染，佔地面積小，並同時提供生活用熱水的豎式地熱蓄能空調系統。該豎式地熱蓄能空調系統，包括置於地下的地熱蓄能器，換熱器，能量提升器，出液泵，回液泵，空調器；如圖2所示地熱蓄能器1，包括井管1000和同軸地套在井管1000中的蓄能管1001，井管1000的下部和上部分別設有地下水進、出水孔1002、1003，蓄能管1001從下至上依次是集水腔1004、分流室1010、換熱腔1005和蓄水腔1006，各腔室的周邊與蓄能管1001的內壁之間密封連接，集水腔1004中設有潛水泵1007，通過管路與分流室1010的下部相通，換熱腔1005中設有若干軸向布置的與分流室1010和蓄水腔1006分別相通的換熱管1008和套在換熱管上的若干導流板1009，導流板1009的周邊與蓄能管1001的內壁固定，導流板1009與換熱管1008之間留有間隙1011，在換熱腔1005的上部通入回液管100，下部與出液管101相通，回液管100和出液管101的伸出蓄能器外的部分應距地平面至少1米。集水腔1004和蓄水腔1006的側壁上分別設有進水孔1002′和排水孔1003′，在井管1000和蓄能管1001之間，位於集水腔1004和換熱腔1005結合處設有隔離環1111，以分隔井管1000的進出水。
工作原理為在地下挖一豎孔，將井管1000和蓄能管1001一起埋入所挖豎孔中，潛水泵1007把集水腔1004的水送入換熱管1008中，水在換熱管1008中釋放熱量後進入蓄水腔1006，然後通過蓄水腔1006和蓄能管1001的排水孔1003′和井管1000的出水孔1003排入地層，水在地層與土壤換熱升溫後，再次通過井管1000和蓄能管1001的進水孔1002和1002′返回集水腔1004進行熱交換。如此循環反覆。另一方面，熱交換介質從回液管100進入蓄熱腔1005中，通過導流板1009與換熱管1008之間的間隙1011緩慢流動，與換熱管1008中的地下水進行熱交換，然後經出液管101流出。
圖3是豎式地熱蓄能器空調系統的結構原理圖。如圖所示，地熱蓄能器1、換熱器2、能量提升器3、出液泵4、回液泵5和空調器6。地熱蓄能器1的出液管101上裝有蓄能器出液泵12，以提高蓄能器1內的液體流動速度，提高熱交換效率。換熱器2可以採用普通的板式熱交換器，蓄能器1的出液管101與換熱器2的輸入側2a相連接。
能量提升器3包括制熱迴路30和熱交換迴路38，制熱迴路30與普通空調機、冰箱上採用的制熱(冷)迴路相同。在制熱迴路30中填充有用於制熱循環的介質R22。能量提升器3包括由壓縮機31、冷凝器32、貯液器33、乾燥過濾器34、節流器35、蒸發器36和氣液分離器37通過管道依次連接而組成的制熱迴路30。熱交換迴路38中的與冷凝器32相耦合的熱交換迴路的出液管32a與第一二位四通閥8的第一接口8a相連；熱交換迴路38中的與冷凝器32相耦合的熱交換迴路的進液管32b與第二二位四通閥9的第一接口9a相連，熱交換迴路38中的與蒸發器36相耦合的熱交換迴路的出液管36a與第一二位四通閥8的第三接口8c相連；熱交換迴路38中的與蒸發器36相耦合的熱交換迴路的進液管36b經與下文將要闡述的餘熱加熱器82的連接管路821與第二二位四通閥9的第三接口9c相連。
空調器6可採用普通的風機盤管組。空調器6的進液管102經出液泵4與第一二位四通閥8的第二接口8b相連；空調器6的回液管103與第二二位四通閥9的第四接口9d相連。在空調器6的回液管103上裝有膨脹罐103a，膨脹罐103a的作用在於儲存熱交換迴路38中的液體因熱膨脹而增加的液體體積。
換熱器2的輸出側2b的進液管22b通過回液泵5與第一二位四通閥8的第四接口8d相連接；換熱器2的輸出側2b的出液管22a經安裝在出液管22a上的節止閥22c，與第二二位四通閥9的第二接口9b相連。
設置上述二個二位四通閥的目的在於使地熱式液體空調裝置適用於冬夏二季使用，如果只作為冬季取暖，則可不安裝二位四通閥。此時，可將熱交換迴路38中的與冷凝器32相耦合的熱交換迴路的出液管32a經出液泵4直接與空調器6的進液管102相連；空調器6的回液管103和與冷凝器32相耦合的熱交換迴路38的進液管32b相連，與蒸發器36相耦合的熱交換迴路38的出液管36a通過回液泵5直接與換熱器2的輸出側2b的回液管22b相連，換熱器2的輸出側2b的出液管22a直接和與蒸發器36相耦合的熱交換迴路38的進液管36b相連。
顯然，每個二位四通閥均可用4個普通的節止閥按圖示的連接方式來代替。
當天氣寒冷，由地熱蓄能器提供的熱量不足時，可在地熱式液體空調裝置上加裝太陽能集熱器7。太陽能集熱器既可為地熱蓄能器1提供輔助熱源，又可為居民提供生活熱水。太陽能集熱器7由太陽能熱水器71、太陽能蓄能器72、循環水泵73用管路連接而成。在太陽能蓄能器72的進、出口管路上裝有進口節止閥74和出口節止閥75。在太陽能蓄能器72上裝有熱交換器76。熱交換器76的進、出口管路761、762並連在換熱器2的輸出側2b的出液管22a上。在進口管路761上裝有熱交換器進口節止閥763，可根據天氣狀況將熱交換器76並連在出液管22a上，作為輔助熱源。
在太陽能熱水器71上連接有自來水冷水進水管77和生活熱水出水管78，並在上面分別安裝有自來水管節止閥771和生活熱水出水管節止閥781。
在寒冷地區，天氣特別寒冷時，當由地熱蓄能器1和太陽能集熱器7提供的熱量仍然不足時還可在地熱式液體空調裝置上加裝電熱器80作為輔助能源。電熱水器80內裝有換能器81，換能器81同樣可以採用板式熱交換器結構，換能器81的進、出口管路811、812並連在換熱器2的輸出側2b的出液管22a上。在換能器81的進口管路811上裝有換能器進口節止閥813。在使用換能器81時，也可將出液管節止閥22c關閉。在春秋二季地熱式液體空調裝置不運行時，可利用電加熱器加熱生活熱水。電加熱器80上裝有自來水進水管83和生活熱水出水管84。在電熱水器80內還可裝有餘熱加熱器82。餘熱加熱器82的作用在於冬夏二季可利用地熱式液體空調裝置的餘熱加熱電熱水器中的水，達到省電並提供生活熱水的目的，在餘熱加熱器82的進口管路821上裝有節止閥823，不使用餘熱加熱器82時，可關閉節止閥821。
在上述現有的空調系統中，為了給人們提供生活用熱水附加了太陽能熱水器或者電熱水器，這樣勢必增加整個系統的成本，而且熱水供給量也不能滿足需求，使整體結構非常複雜。

發明內容
本發明為上述專利申請的後續申請，是為解決上述熱水供給問題，提供一種成本低、結構簡單、能夠隨時供應熱水、開水的地熱蓄能空調系統。
一種能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統，包括置於井下的地熱蓄能器，換熱器，能量提升器，出液泵，回液泵，空調器，所述地熱蓄能器，包括井管和同軸地套在所述井管中的蓄能管，所述井管的下部和上部分別設有地下水進、出水孔，所述蓄能管從下至上依次是集水腔、分流室、換熱腔和蓄水腔，集水腔中設有潛水泵，並通過管路與分流室的下部相通，換熱腔中設有若干軸向布置與分流室和蓄水腔分別相通的換熱管和套在換熱管上的若干導流板，所述導流板的周邊與蓄能管的內壁固定，導流板與換熱管之間留有間隙，在所述換熱腔的上部通入回液管，下部與出液管相通，集水腔和蓄水腔的側壁上分別設有進水孔和排水孔，在所述井管和蓄能管之間、位於集水腔和換熱腔結合處設有隔離環，所述地熱蓄能器的出液管上裝有蓄能器出液泵，所述出液管與換熱器的輸入側相連接，所述能量提升器包括由壓縮機、冷凝器、貯液器、乾燥過濾器、節流器、蒸發器和氣液分離器通過管道依次連接而組成的制熱迴路、熱交換迴路，所述熱交換迴路中的與所述冷凝器相耦合的熱交換迴路的出液管通過空調器進液管和出液泵與空調器相連，所述空調器的回液管和與所述冷凝器相耦合的熱交換迴路的進液管相連，與所述蒸發器相耦合的熱交換迴路的出液管通過回液泵與所述換熱器的輸出側的回液管相連，所述換熱器的輸出側的出液管和與所述蒸發器相耦合的熱交換迴路的進液管相連接，所述能量提升器中還包括熱水器，所述熱水器的進液管與壓縮機的出液管相連，熱水器的出液管與冷凝器的進液管相連，所述熱水器置於保溫的殼體中，在所述殼體上還設有自來水進水管和熱水出水管。
一種能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統，其中還包括兩個兩位四通閥，與所述冷凝器相耦合的熱交換迴路的出液管與第一二位四通閥的第一接口相連，其進液管與第二二位四通閥的第一接口相連；空調器的進液管與第一二位四通閥的第二接口相連，空調器的回液管與第二二位四通閥的第四接口相連；與所述蒸發器相耦合的熱交換迴路的出液管與所述第一二位四通閥的第三接口相連，其進液管與第二二位四通閥的第三接口相連；所述換熱器的輸出側進液管與第一二位四通閥的第四接口相連，其出液管與第二二位四通閥的第二接口相連。
一種能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統，其中所述熱水器的進液管在熱水器中有一段為螺旋形圍繞一帶有進出水管的自循環的開水器設置。
本發明的優點和積極效果在於由於將生活用熱水器連接在能量提升器中，使生活用熱水不斷被加熱，以滿足人們一天生活使用熱水的需要，而又不影響系統的工作。除去外接的太陽能熱水器或者電熱水器，降低了成本，節約了能源，而且結構簡單，無汙染，無公害。
本發明的其他細節和特點可通過閱讀下文結合附圖詳加描述的實施例即可清楚明了。圖中相同裝置由同一標號表示。


圖1是本發明能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統的原理圖；圖2是地熱蓄能器的結構示意圖；圖3是豎式地熱蓄能空調系統的示意圖。
具體實施例方式
圖1所示的本發明能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統與圖3所示的豎式地熱蓄能空調系統的區別在於取消了其中的太陽能熱水器71，太陽能蓄能器72和電熱器80，並在能量提升器3的壓縮機31的後面加裝一熱水器40。其同樣包括置於地下的地熱蓄能器1，該地熱蓄能器與圖2所示的相同，能量提升器3，出液泵4和回液泵5，空調器6，其中能量提升器3包括由壓縮機31、冷凝器32、貯液器33和乾燥過濾器34、節流器35、蒸發器36和氣液分離器37(圖1中未示出)通過管道依次連接而組成的制熱迴路30、熱交換迴路38，能量提升器3的冷凝器32和蒸發器36分別通過兩個二位四通閥8，9與地熱蓄能器和空調器連接，組成空調系統。
熱交換迴路38中的與冷凝器32相耦合的熱交換迴路的出液管32a與第一二位四通閥8的第一接口8a相連；熱交換迴路38中的與冷凝器32相耦合的熱交換迴路的進液管32b與第二二位四通閥9的第一接口9a相連，熱交換迴路38中的與蒸發器36相耦合的熱交換迴路的出液管36a與第一二位四通閥8的第三接口8c相連；熱交換迴路38中的與蒸發器36相耦合的熱交換迴路的進液管36b與第二二位四通閥9的第三接口9c相連。
空調器6可採用與圖3所示完全相同的普通的風機盤管組。空調器6的進液管102經出液泵4與第一二位四通閥8的第二接口8b相連；空調器的回液管103與第二二位四通閥9的第四接口9d相連。
換熱器2的輸出側2b的回液管22b通過回液泵5與第一二位四通閥8的第四接口8d相連接；換熱器2的輸出側2b的出液管22a與第二二位四通閥9的第二接口9b相連。
上述技術同容與圖3所示的豎式地熱蓄能空調系統相同，不同之處僅在於圖1中所示的蒸發器和冷凝器與圖3所示的冷凝器和蒸發器在圖中繪製的位置相反。
在能量提升器3中還包括熱水器40，熱水器40的進液管41與壓縮機31的出液管相連，熱水器40的出液管42與冷凝器32的進液管相連，熱水器40置於保溫的殼體43中，在所述殼體43上還設有自來水進水管44和熱水出水管45。本實施例中，熱水器40的進液管41在熱水器40中有一段製成螺旋形46，螺旋形進液管46圍繞一帶有進出水管44、47的自循環的開水器48設置。
下面結合附圖描述一下本發明能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統的工作過程。參照圖1和圖3。圖中第一二位四通閥8和第二二位四通閥9中塗黑的部分表示關閉的流道。空白的部分表示開啟的流道。在冬季，如上文所述，地熱蓄能器1將蓄能器內的水升溫，出液泵12通過閥13、14將升溫的水送到換熱器2的輸入側2a，通過換熱器2將熱量傳遞給換熱器輸出側2b。輸出側2b內的水經第二二位四通閥9、管道821、36b送入與蒸發器36相耦合的熱交換迴路38。在蒸發器36內進行熱交換，將熱量傳遞給蒸發器36。經熱交換後的液體經出液管36a，第一二位四通閥8、回液泵5、換熱器2的回液管22b流回至換熱器2。與此同時，蒸發器36中的工質R22通過蒸發器36的作用被轉換為低溫低壓氣體送入分離器37，在氣液分離器37中經氣液分離後被送入壓縮機31。低壓低溫氣體通過壓縮機變為高溫高壓氣體經熱水器40中的螺旋形進液管46被送至冷凝器32。在冷凝器32中，由壓縮機31送出的高溫高壓氣體和與冷凝器32相耦合的熱交換迴路38內的工作介質進行熱交換，熱交換後，被加熱的液體工作介質經出液管32a，第一二位四通閥8，出液泵4及空調器6的進液管102流入空調器給室內空氣升溫。經空調器散熱後的液體工作介質通過空調器的回液管103，第二二位四通閥9、進液管32b流回至與冷凝器32相耦合的熱交換迴路38，完成工作循環。
在夏季製冷時，應將該圖中第一二位四通閥8和第二二位四通閥9換向。即將第一、第二二位四通閥塗黑的流道與空白的流道交換，啟閉部分正好與圖中所示的部分相反。其中，第一二位四通閥8接通與蒸發器36相耦合的熱交換迴路38的出液管36a和空調器的進液管102，並接通與冷凝器32相耦合的熱交換迴路38的出液管32a和換熱器2的回液管22b；同時，第二二位四通閥9接通與蒸發器36相耦合的熱交換迴路38的進液管36b和空調器6的回液管103，並接通與冷凝器32相耦合的熱交換迴路38的進液管32b和換熱器2的出液管22a，使與蒸發器36相耦合的熱交換迴路38內的低溫工作介質與空調器相連，從而實現向室內提供冷氣。
在本發明的地熱蓄能空調系統向室內供熱或供冷的同時，壓縮機31的出液管中的高溫高壓液體經熱水器40的螺旋形進液管46不斷加熱開水器48和熱水器40中的水，使之不斷升溫。以便向用戶提供飲用開水或洗漱用熱水。
顯然，地熱蓄能器1也可採用本申請人申請的已獲得專利權的中國專利00245406號蓄能器和01201098號地熱式液體空調裝置中的集熱管組。
權利要求
1.一種能夠提供熱水的地熱蓄能空調系統，其特徵在於包括置於井下的地熱蓄能器(1)，換熱器(2)，能量提升器(3)，出液泵(4)，回液泵(5)，空調器(6)，所述地熱蓄能器(1)，包括井管(1000)和同軸地套在所述井管(1000)中的蓄能管(1001)，所述井管(1000)的下部和上部分別設有地下水進、出水孔(1002)、(1003)，所述蓄能管(1001)從下至上依次是集水腔(1004)、分流室(1010)、換熱腔(1005)和蓄水腔(1006)，集水腔(1004)中設有潛水泵(1007)，並通過管路與分流室(1010)的下部相通，換熱腔(1005)中設有若干軸向布置與分流室(1010)和蓄水腔(1006)分別相通的換熱管(1008)和套在換熱管上的若干導流板(1009)，所述導流板(1009)的周邊與蓄能管(1001)的內壁固定，導流板(1009)與換熱管(1008)之間留有間隙(1011)，在所述換熱腔(1005)的上部通入回液管(100)，下部與出液管(101)相通，集水腔(1004)和蓄水腔(1006)的側壁上分別設有進水孔(1002′)和排水孔(1003′)，在所述井管(1000)和蓄能管(1001)之間、位於集水腔(1004)和換熱腔(1005)結合處設有隔離環(1111)，所述地熱蓄能器的出液管(101)上裝有蓄能器出液泵(12)，所述出液管(101)與換熱器(2)的輸入側(2a)相連接，所述能量提升器(3)包括由壓縮機(31)、冷凝器(32)、貯液器(33)、乾燥過濾器(34)、節流器(35)、蒸發器(36)和氣液分離器(37)通過管道依次連接而組成的制熱迴路(30)、熱交換迴路(38)，所述熱交換迴路(38)中的與所述冷凝器(32)相耦合的熱交換迴路的出液管(32a)通過空調器進液管(102)和出液泵(4)與空調器(6)相連，所述空調器(6)的回液管(103)和與所述冷凝器相耦合的熱交換迴路(38)的進液管(32b)相連，與所述蒸發器(36)相耦合的熱交換迴路(38)的出液管(36a)通過回液泵(5)與所述換熱器(2)的輸出側(2b)的回液管(22b)相連，所述換熱器(2)的輸出側(2b)的出液管(22a)和與所述蒸發器(36)相耦合的熱交換迴路(38)的進液管(36b)相連接，所述能量提升器中還包括熱水器(40)，所述熱水器(40)的進液管(41)與壓縮機的出液管相連，熱水器的出液管(42)與冷凝器(32)的進液管相連，所述熱水器置於保溫的殼體中，在所述殼體上還設有自來水進水管和熱水出水管。
2.按照權利要求1所述的地熱式蓄能空調系統，其特徵在於還包括兩個兩位四通閥(8、9)，與所述冷凝器(32)相耦合的熱交換迴路(38)的出液管(32a)與第一二位四通閥(8)的第一接口(8a)相連，其進液管(32b)與第二二位四通閥(9)的第一接口(9a)相連；空調器(6)的進液管(102)與第一二位四通閥(8)的第二接口(8b)相連，空調器(6)的回液管(103)與第二二位四通閥(9)的第四接口(9d)相連；與所述蒸發器(36)相耦合的熱交換迴路(38)的出液管(36a)與所述第一二位四通閥(8)的第三接口(8c)相連，其進液管(36b)與第二二位四通閥(9)的第三接口(9c)相連；所述換熱器的輸出側(2b)進液管(22b)與第一二位四通閥(8)的第四接口(8d)相連，其出液管(22a)與第二二位四通閥(9)的第二接口(9b)相連。
3.按照權利要求1或2所述的地熱蓄能空調系統，其特徵在於所述熱水器(40)的進液管(41)在熱水器中有一段為螺旋形(46)圍繞一帶有進出水管的自循環的開水器(48)設置。
全文摘要
一種蓄能式空調系統，尤其是，利用收集地熱能量的蓄能裝置進行空氣調節，並且為人們提供生活用熱開水的空調系統。為解決現有熱水供給問題，本系統包括置於井下的地熱蓄能器，能量提升器，出液泵，回液泵，空調器，其中所述能量提升器包括由壓縮機、冷凝器、蒸發器等通過管道依次連接而組成的制熱迴路、熱交換迴路，還包括熱水器，熱水器的進液管與壓縮機的出液管相連，熱水器的出液管與冷凝器的進液管相連，熱水器置於保溫的殼體中，以使生活用熱水不斷被加熱，滿足人們使用熱水的需要。其結構簡單，無汙染，無公害。
文檔編號F24J3/08GK1442657SQ0210403
公開日2003年9月17日 申請日期2002年3月6日 優先權日2002年3月6日
發明者徐生恆 申請人:徐生恆