[发明专利]一种相变储能套管式地热换热器

说明书

一种相变储能套管式地热换热器，属于地源热泵空调技术领域，由中心管、第一套管、第二套管、第三套管、第一环形通道、第二环形通道、顶部盖板、底部盖板、夏季和冬季工况相变材料、进水管及出水管构成。第一套管、第二套管、第三套管以中心管为圆心，沿半径增大方向分别置于中心管的外侧。夏季工况与冬季工况相变材料分别封装于中心管及第二套管与第三套管围成的环状封闭空间。本发明解决了现有地热换热器运行中土壤温度波动大、热影响区域远、进出水管热短路大的缺陷，通过相变材料的相变吸热与放热，可以在削弱进出水管热短路、缓解土壤温度热影响程度、减小热干扰半径、缩短埋管面积的同时，增大地热换热器的换热量，从而提高其换热效率。

技术领域

本发明属于地源热泵空调利用技术领域，涉及一种相变储能套管式地热换热器，具体的说是涉及一种将两种具有不同熔点温度范围的相变材料封装于套管中的相变储能套管式地热换热器。

背景技术

地源热泵作为一种节能环保型可再生能源利用技术，被认为是当前最具发展潜力的采暖空调技术之一。地热换热器作为地源热泵与土壤进行热交换的唯一装置，其蓄能传热性能及其所导致的对周围土壤温度的热响应特性对于地源热泵系统长期高效稳定运行至关重要。地热换热器与周围土壤间的传热是非稳态的，随着机组运行，热量持续不断地蓄存于地下或从地下取出而释放，连续运行时间越长，土壤温度变化幅度越大，这将会影响机组的效能。

目前，传统地热换热器工作时，周围土壤温度由于受到地热换热器的热响应而持续升高或降低，地埋管换热器的蓄能性能开始衰减，并明显出现明显地下滑趋势，这会使换热器内循环水温度相应变化，直接导致热泵机组运行工况恶化；同时，传统地热换热器由于进出口支管流体温度相差较大，容易产生热短路，从而进一步降低其换热效率；此外，传统地热换热器工作时热影响半径大、埋管占地面积多，对于土地紧张的城市来说在某种程度上限制了地源热泵的推广应用。因此，有必要提出一种地热换热器，在减小进出口管路热短路、强化其蓄能传热性能的同时，通过改变其热响应特性以降低其对周围土壤温度的影响程度、缩短热影响半径、节省埋管面积。

发明内容

本发明的目的就是针对目前传统地热换热器热影响半径大、占地面积多、进出管路热短路严重、且换热效率低的缺陷，提出一种相变储能套管式地热换热器，使之既能够减小进出管路热短路、缩短热影响半径、节省占地面积，又能提高其蓄能传热性能的相变储能套管式地热换热器。

本发明的技术方案是：一种相变储能套管式地热换热器，其特征在于：所述地热换热器由中心管、第一套管、第二套管、第三套管、第一环形通道、第二环形通道、顶部盖板、底部盖板、夏季工况相变材料、冬季工况相变材料、进水管和出水管构成；所述中心管置于地热换热器的中心，所述第一套管、第二套管和第三套管以中心管的中心为圆心，并沿半径增大方向依次套设在中心管的外侧；所述第一环形通道由中心管与第一套管所围空间构成；所述第二环形通道由第二套管与第三套管所围空间构成；所述夏季工况相变材料封装于中心管内；所述冬季工况相变材料封装于第一套管与第二套管围成的环状空间内；所述顶部盖板与底部盖板分别与所述地热换热器的顶部与底部热熔连接；所述顶部盖板上设有盖板第一开口、盖板第二开口、盖板第三开口、盖板第四开口、盖板第五开口、盖板第六开口和连接板筋；所述第一套管与第二套管形成的环状封闭空间与底部盖板连接处设有底部第一开口、底部第二开口、底部第三开口和底部第四开口，所述第一环形通道通过底部第一开口、底部第二开口、底部第三开口和底部第四开口与第二环形通道连接相通，所述进水管与第一环形通道连通，所述出水管与第二环形通道连通。

所述盖板第一开口、盖板第二开口、盖板第三开口、盖板第四开口为扇环形开口，盖板第五开口、盖板第六开口为弓形开口；盖板第一开口、盖板第二开口、盖板第三开口和盖板第四开口关于圆形盖板呈对称布置；盖板第五开口、盖板第六开口置于盖板第一开口、盖板第二开口、盖板第三开口和盖板第四开口的内侧，且关于连接板筋呈对称布置，开口大小依据地热换热器循环流量确定。

所述底部第一开口、底部第二开口、底部第三开口和底部第四开口关于圆心呈对称布置，开口大小依据地热换热器循环流量确定。