一种液位差除垢换热器组合及其地源热泵系统技术方案

本发明专利技术提供了一种液位差除垢换热器组合及其地源热泵系统，第一热管、第二热管的下管箱内部分别设置液位感知元件，用于检测第一热管、第二热管下管箱内的流体的液位，所述液位感知元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取液位数据，通过相邻的时间段的液位数据的比较，获取其液位差或者液位差变化的累计，控制器根据检测的流体的液位差或者液位差变化的累计来控制热水是否对第一换热器、第二换热器进行换热器。本发明专利技术通过液位差，使得换热器根据温度不断的振动除垢和换热。热器根据温度不断的振动除垢和换热。热器根据温度不断的振动除垢和换热。

【技术实现步骤摘要】
一种液位差除垢换热器组合及其地源热泵系统


[0001]本专利技术属于换热领域，尤其涉及一种矿井地源热泵的利用系统。

技术介绍

[0002][0003]解决矿山深井热害问题的传统方法是矿山循环通风，但是这种方法存在着不少的问题。首先，随着矿井深度的增加，其冷却能力和通风极限不足的缺点越来越突出，从而导致其冷却效果逐渐降低，难以满足实际需要。其次，矿山循环通风的方式需要消耗大量电能来驱动机械设备产生强制对流的空气，并且机械设备的运行也会不可避免地产生噪音，即不经济又影响井下工人的作业条件。
[0004]地源热泵是以地源能土壤、地下水、地表水、低温地热水作为热泵空调系统冬季采暖供热的低温热源，它可用来替代传统的锅炉采暖供热模式，是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径。地源热泵一般由三个部分组成：室外地源热泵系统、热泵机组、室内采暖末端装置。地源热泵的运行原理如下：地热经室外地源热泵系统吸收后通过工质传递到热泵机组，而热泵机组的工质吸收这部分热量后传递给室内末端采暖装置的工作介质（水）。
[0005]热管一种高效的换热元件，它依靠封闭在管内的工作液的反复相变 (蒸发、冷凝) 来进行传热，它可以在没有外力的条件下达到较高的热流密度。热管具有以下优点：高效的导热性、优良的热响应性、良好的环境适应能力以及较低的安装及运行成本（体积小，结构简单，运行稳定，维修方便，使用寿命长）。典型的热管由管壳、吸液芯和端盖三部分组成，然后将管内抽成负压后充以适量工作液密封而成。位于热管蒸发段吸液芯中的工作液吸收热量后汽化为蒸汽，然后蒸汽在压差的作用下流向热管的冷凝段，与外界换热后冷凝为液体后回到蒸发段，在蒸发段在此再次受热汽化。上述过程不断循环，进而热量不断地从蒸发段流向冷凝段。
[0006]地热是矿山深井热害的主要来源，而采用热管地源热泵技术可以充分利用矿山深井的地热能。本专利技术通过热管地源热泵带走矿山深井的热量，来达到治理矿山深井热害的目的。
[0007]本专利技术基本思路如下：热管地源热泵用于吸收矿山深井的地热，吸收热量后，热管内的工作液发生液—气相变，相变后的蒸汽与流有冷冻水的管路进行换热，由冷冻水带走地热回到地面加以利用。基于以上思路，我们专利技术了一种利用矿山深井热害综合治理的地源热泵的技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的之一是提供一种利用的矿山深井热害治理地源热泵系统，该技术通过安装热管地源热泵，治理矿山深井热害的同时通过地源热泵利用深井的地热能。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
一种液位差除垢换热器组合，所述换热器包括热管、第一箱体和第二箱体，所述第一箱体设置在地下水网系统管路中，所述第一箱体具有入口和出口，供地下水网系统的水的流入和流出，所述第二箱体设置在地面热泵机组管路中，所述第二箱体具有入口和出口，供制冷剂流入和流出，所述热管包括蒸发段和冷凝段，所述蒸发段设置在第一管箱中，冷凝段设置在第二管箱中，所述系统包括串联的两个换热器，分别是第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器中设置的热管分别是第一热管和第二热管，地下水网系统管路包括两个旁通管路，第一旁通管路与第一换热器所在的地下水网系统管路并联，第二旁通管路与第二换热器所在的地下水网系统管路并联，其中第一旁通管路与上设置第一阀门，第一旁通管路并联的地下水网系统管路上设置第二阀门，其中第二旁通管路上设置第四阀门，第二旁通管路并联的地下水网系统管路上设置第三阀门；其特征在于，第一热管、第二热管的下管箱内部分别设置液位感知元件，用于检测第一热管、第二热管下管箱内的流体的液位，所述液位感知元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取液位数据，通过相邻的时间段的液位数据的比较，获取其液位差或者液位差变化的累计，控制器根据检测的流体的液位差或者液位差变化的累计来控制热水是否对第一换热器、第二换热器进行换热器；第一热管、第二热管进行换热步骤如下：1）第一阀门、第三阀门打开，第二阀门、第四阀门关闭，使得热水进入第二换热器中进行换热，不进入第一换热器中，使得第二热管内的管束振动；2）第二热管内的液位感知元件检测的液位差或者液位差变化的累计低于一定数值，此时控制器控制第二阀门、第四阀门打开，第一阀门、第三阀门关闭，使得热水进入第一换热器进行换热，不进入第二换热器中，使得第一热管内的管束振动；3）当第一热管内的液位感知元件检测的液位差或者液位差变化的累计低于一定数值，控制器控制第一阀门、第三阀门打开，第二阀门、第四阀门关闭，使得热水进入第二换热器进行换热，不进入第一换热器中，使得第二热管内的管束振动；然后不断的重复步骤2）和3），从而实现第一热管、第二热管的交替换热。
[0010]作为优选，所述热管包括下管箱、上管箱和冷凝管组，所述冷凝管组包括左冷凝管组和右冷凝管组，左冷凝管组与上管箱和下管箱相连通，右冷凝管组与上管箱和下管箱相连通，从而使得下管箱、上管箱和冷凝管组形成加热流体封闭循环，下管箱内填充相变流体，每个冷凝管组包括圆弧形的多根放热管，相邻放热管的端部连通，使多根放热管形成串联结构，并且使得放热管的端部形成放热管自由端；下管箱包括第一管口和第二管口，第一管口连接左冷凝管组的入口，第二管口连接右冷凝管组的入口，左冷凝管组的出口连接上管箱，右冷凝管组的出口连接上管箱。
[0011]一种地源热泵系统，包括地面热泵机组和地下水网系统，所述地下水网系统包括依次通过管路连接的热管换热器、热水坝、换热器、涡轮、冷水坝，所述冷水坝的水进入热管换热器，水在热管换热器吸收矿井地下的热能，然后进入热水坝，然后从热水坝进入地面热泵机组的换热器放热，然后再通过涡轮进入冷水坝，完成一个循环；所述地面热泵机组包括依次通过管路连接的换热器、压缩机、水冷冷凝器、储液器和节流阀组成的循环回路，制冷剂在换热器吸热，进入压缩机压缩后进入冷凝器中放热，放热后的制冷剂进入储液器，然后从储液器中通过节流阀进入换热器，形成循环；所述水冷冷凝器包括冷水进口、热水出口，
水通过冷水进口进入水冷冷凝器，然后吸热后通过热水出口流出。
[0012]作为优选，所述热水坝和换热器之间的管路上设置泵。
[0013]作为优选，热管换热器包括热管，所述热管蒸发段安装在土壤孔，所述土壤孔内壁与热管外壁的间隙填充有导热材料，地下水网的管路的吸热管设置在热管冷凝段。作为优选，所述热管的蒸发段位于热管的下端且置于土壤中，其冷凝段位于土壤上方。
[0014]作为优选，所述热管的材料为铜或者钢。
[0015]作为优选，所述制冷剂为相变材料。
[0016]作为优选，所述换热器包括热管、第一箱体和第二箱体，所述第一箱体设置在地下水网系统管路中，所述第一箱体具有入口和出口，供地下水网系统的水的流入和流出，所述第二箱体设置在地面热泵机组管路中，所述第二箱体具有入口和出口，供制冷剂流入和流出，所述热管包括蒸发段和冷凝段，所述蒸发段设置在第一管箱，冷凝段设置在第二管箱。
[0017]作为优选，所述换热器设置串联的多个。
[0018]与现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液位差除垢换热器组合，所述换热器包括热管、第一箱体和第二箱体，所述第一箱体设置在地下水网系统管路中，所述第一箱体具有入口和出口，供地下水网系统的水的流入和流出，所述第二箱体设置在地面热泵机组管路中，所述第二箱体具有入口和出口，供制冷剂流入和流出，所述热管包括蒸发段和冷凝段，所述蒸发段设置在第一管箱中，冷凝段设置在第二管箱中，所述系统包括串联的两个换热器，分别是第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器中设置的热管分别是第一热管和第二热管，地下水网系统管路包括两个旁通管路，第一旁通管路与第一换热器所在的地下水网系统管路并联，第二旁通管路与第二换热器所在的地下水网系统管路并联，其中第一旁通管路与上设置第一阀门，第一旁通管路并联的地下水网系统管路上设置第二阀门，其中第二旁通管路上设置第四阀门，第二旁通管路并联的地下水网系统管路上设置第三阀门；其特征在于，第一热管、第二热管的下管箱内部分别设置液位感知元件，用于检测第一热管、第二热管下管箱内的流体的液位，所述液位感知元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取液位数据，通过相邻的时间段的液位数据的比较，获取其液位差或者液位差变化的累计，控制器根据检测的流体的液位差或者液位差变化的累计来控制热水是否对第一换热器、第二换热器进行换热器；第一热管、第二热管进行换热步骤如下：1）第一阀门、第三阀门打开，第二阀门、第四阀门关闭，使得热水进入第二换热器中进行换热，不进入第一换热器中，使得第二热管内的管束振动；2）第二热管内的液位感知元件检测的液位差或者液位差变化的累计低于一定数值，此时控制器控制第二阀门、第四阀门打开，第一阀门、第三阀门关闭，使得热水进入第一换热器进行换热，不进入第二换热器中，使得第一热管内的管束振动；3）当第一热管内的液位感知元件检测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昱，崔峥，邵卫，邓高翔，郭春生，裴佃飞，朱幸福，
申请(专利权)人：山东黄金集团有限公司山东黄金矿业科技有限公司深井开采实验室分公司，
类型：发明
国别省市：