[发明专利]地源热泵多层次分集水器及其串并联地埋管技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种地源热泵多层次分集水器及其串并联地埋管技术。具体地说，是涉及一种用于地源热泵的分集水器及其地埋管应用系统装置。

背景技术

在地源热泵系统中，分集水器是水系统中用于连接地下埋管供、回水的配、集水装置。按进回水分为分水器、集水器。分水器把换热器主管道的水平均分配到每个支路，再由集水器收集每个支路的回水，分集水器在地源热泵系统中具有重要的作用。对于大型地源热泵系统，由于地埋管环路过多且各个环路阻力相差过大，比较容易造成水力失调现象，造成地埋管换热效果不佳。另外一方面，地源热泵中的地埋管换热器中流体的流动状态主要是层流，流体流动的环路形式有串联和并联两种。串联方式一般需采用较大直径的埋管，因此单位长度埋管换热量略高于并联方式，且管内积存的空气容易排出；由于系统管径大，在冬季气温低地区需充注的防冻液多，因而成本较高；管路系统不能太长，否则系统阻力损失太大。并联方式一般用较小管径的埋管，管内流体流动状态主要为紊流，换热效率高，所需防冻液少、成本低。但设计安装中必须注意确保管内流体流速较高，以充分排出空气，各并联管道的长度尽量一致，以保证每个并联回路有相同的流量，确保每个并联回路的进口与出口有相同的压力。本发明就提出一种采用多层次分集水器及其串并联地埋管技术，则可以有效地分配管路水量，调节环路中的水力平衡，保证系统的水流量平衡，增强换热器的换热效果，并可以发挥串并联系统的综合优势。

发明内容

本发明需解决的技术问题：本发明主要针对大型地源热泵系统，采用多层次分集水器技术，能够避免系统由于系统冷热负荷变化、环路过多且各个环路阻力相差过大造成的水力失调现象，保证系统的水流量平衡，增强换热器的换热效果。本发明采用的地埋管串并联相结合的布置方式，能够保证地埋管换热器内水流量平衡，并使埋管内水流处于紊流状态，取消平衡阀，提高系统的综合换热效果，减少防冻循环液流量，降低系统成本。

本发明的工作原理：本发明采用两级分集水器，一级分集水器置于地源热泵机房内，二级分集水器置于各栋楼专设的窗井内。分组的地埋管环路首先接入相应的二级分集水器，为了合理分配各栋楼的水量，在二级集水器总管上加装平衡阀；各栋楼地埋管二级分集水总管再接入机房内一级分集水器。这就避免了环路过多且各个环路阻力相差过大造成的水力失调现象。

一般来说，中、深埋管采用并联方式较多，浅埋管采用串联方式的多。串联方式一般需采用较大直径的埋管，管路系统不能太长，否则系统阻力损失太大；并联方式一般用较小直径的埋管，管内流体流速较大，换热效果较好，但相应的流体损失也会更大一些。故本发明就提出一种采用串并联相结合的方式，则可以充分利用两者的优点，能够保证管路系统水流量的平衡，取得更好的换热效果，降低系统的成本。

本发明的技术方案：本发明是一种多层次分集水器应用新技术，采用两级分集水器，其中一级分集水器无需安装水量平衡调节阀调节，二级分集水器也无需安装水量平衡调节阀。

该技术采用多层次分集水器技术，能够避免系统由于系统冷热负荷变化、环路过多且各个环路阻力相差过大造成的水力失调现象，保证系统的水流量平衡，增强换热器的换热效果。

本发明的串并联地埋管换热器布置新技术，采用串并联相结合的方式，供、回水集管采用DN40～DN100管子，支管采用DN15～DN40的HDPE埋管，埋管深度H为50m～120m，U型管竖井的水平间距L1为4.5m～7m，U型管竖井的纵向间距L2为4m～7m。

所述地埋管换热器的串联连接方式为相邻纵向布置或横向布置的2个～4个井中的U型地埋管采用串联连接，相邻横向布置或纵向布置的串联地埋管之间采用并联连接。

所述纵向布置的地埋管井之间的水平间距L1为4.5m～7m，U型管竖井的纵向间距L2为4m～7m。

所述串联的地埋管中的U型管的直径为40mm～60mm，并联系统的地埋管中的U型管的直径为20mm～50mm。

所述供、回水集管采用DN50～DN100的管子，支管采用DN20～DN40的HDPE埋管。

所述的相邻横向环路(4)和U形管(5)可组合成支管串联。

所述的相邻纵向环路(4)和U形管(5)可组合成支管并联。

所述的相邻横向环路(4)和U形管(5)组合成支管之间的水平距离4.5m～7m。相邻纵向环路(4)和U形管(5)组合成支管距离4.0m～7.0m。

所述的放置环路(4)和U形管(5)组合成支管的竖井深度为30m～120m。

所述地埋管串联与并联节数的选择方式需要根据地质勘探测试数据来确定。