[发明专利]一种岩土源换热器

说明书

技术领域

本发明属于加热工程技术领域，特别公开了一种岩土源换热器。

背景技术

人类进入21世纪，世界经济飞速发展，社会高度发达，现代化进程突飞猛进，对能源的需求与日俱增。与此同时，传统常规能源的加速枯竭以及获得和利用这些能源造成的日趋严重的环境污染，使人类面临着越来越严重的能源危机。人类自身的生存环境受到相当严重的破坏，人类的可持续发展面临着严峻的挑战。能源危机和生态环境破坏问题迫使世界各国积极开发可再生能源。专家预测在今后的20-30年里，全球能源结构必然发生根本性变化。在21世纪50年代，新能源与可再生能源在整个能源构成中会占据半壁江山。

我国人口众多，同时又是一个经济迅速发展的国家，能源供需矛盾日渐突出，人均资源占有量低于世界均值，而且已探明的常规能源剩余储量及可开采年限不足130年，我国能源的潜在危机比世界总的形势更为严重，我国的发展面临着能源瓶颈的制约和环境污染、生态破坏的威胁，中国要满足急速增长的能源需求，必须加强对可再生能源的开发利用。可再生能源主要包括太阳能、地热能、风能、生物质能、潮汐能等，其中地热能的应用与其它可再生能源相比具有更加广泛的应用前景和范围。

岩土源换热器是土壤源和浅层地热能利用的关键设备和技术，其换热性能的优劣直接影响岩土源利用的效率。目前常用的岩土换热器分为水平换热器和垂直换热器两种。水平换热器投资少，成本低，钻机可使用普通承压(0.6～1.0MPa)的塑料管，由于受地面温度影响，一般地下岩土冬夏热平衡性较好，其缺点是占用场地面积大，管路接头多，埋管换热效率较低；垂直换热器优点是占用场地面积小，地下岩土温度稳定，换热效率高，单位管长换热量大，管路接头少，其缺点是投资大且必须注意冬季吸热量和夏季排热量的平衡。垂直岩土换热器以其强大的优势在工程中使用较多，它主要包括垂直单U换热器(每个换热孔内有一根下行换热器和一根回水管)和垂直双U换热器(每个换热孔内有两根下行换热器和两根回水管，换热器在孔底部用一个四通连接)。垂直单U换热器只有一根下行换热器，因此换热能力不如垂直双U换热器强；垂直双U换热器虽然增加了传热介质(水)与岩土的换热能力，但由于存在两根上行回水管，所以换热介质与岩土源的冷热损失较垂直单U有所增加，即目前存在的垂直岩土换热器不能很好的解决换热能力的增加和冷(热)损失的减小之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩土源换热器，地下换热器供水管经均水器与两根以上下行换热管相连，再经汇水器与一根上行回水管相连，构成岩土源换热器，竖向埋于岩土中。本发明应用于任何岩土源热泵系统，可大大提高系统运行能效，提高可再生能源的利用效率。

本发明能很好的兼顾换热性能的增加和冬(夏)热(冷)损失的减小两个重要问题，提高单位换热孔深(单位管长)的换热能力，达到加强室外换热器换热性能、降低冬夏热冷损失、提高可再生能源利用效率的目的。

附图说明

图1是本发明的主视图

图2是本发明的三合一汇水器大样图

图中，件1为地下换热器供水管；，件2为一分三均水器，件3为下行换热管，件4为三合一汇水器，件5为上行回水管，件6为水平回水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步说明：

来自岩土源热泵的地下换热器供水管1在进入换热器前，经由一分三均水器2将供水管分成三根下行换热管3，再经三合一汇水器4与经保温绝热的一根上行回水管5相连，构成岩土源换热器，竖向埋于岩土中。

来自岩土源热泵的地下换热器供水管1在进入换热器前，经由一分三均水器2将供水管分成三部分，分别沿着三根下行换热管3与岩土进行充分的换热，换热管内水温度升高(冬季)或降低(夏季)后，通过三合一汇水器4汇合，并由保温上行回水管5和水平回水干管6为岩土源热泵机组提供夏、冬所需的冷、热水。

本发明三下一上岩土源换热器与岩土源的换热面积和换热介质流量均有显著增加，在岩土性能相同情况下，三下一上岩土源换热器的换热能力大大加强。三下一上岩土源换热器增加了一根下行换热管，即增加了与岩土的换热面积，提高了换热性能；同时减少了一根上行回水管，即降低了换热损失。

一分三均水器2的乙字弯可以减小管道阻力，三个乙字弯互成120度，各占1/3的圆周角，保证无论水平直管段在哪个方向，管内介质经过竖直管段后，进入三个乙字弯的阻力相同，且流量均匀；另外，三个乙字弯保证三根下行换热管与孔壁有很好的接触，大大增强了管内介质与岩土的换热效果。