一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统，包括热泵主机、地埋管、补水管路，沼气罐的内部铺设有换热管，地埋管包括两根竖管和弧形管，竖管包括弹性管体，弹性管体嵌入有多根金属丝，弹性管体的内壁一体连接有圆柱螺旋弹簧；竖管的外部套设有多组换热组件，相邻两组换热组件之间设置有挡架。本实用新型专利技术利用热泵主机和地埋管将深井处大量的低温热能进行热交换，变为高温热能，最终对沼气罐的内部进行加热、补热，从而加速沼气罐内部物料的发酵进程；通过地埋管、换热组件与挡架，解决现有PE管本身受压易发生蠕变和应力松弛的缺陷，同时提高换热效率和效果。同时提高换热效率和效果。同时提高换热效率和效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统


[0001]本技术涉及一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统，属于热泵


技术介绍

[0002]热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。
[0003]地源热泵是以岩土体、地层土壤、地下水或地表水为低温热源，由水/地源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热中央空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。低温热源为地下水或地表水时，该热泵即称为水源热泵。通常热泵消耗1kwh的能量，用户可以得到4kwh以上的热量或冷量。
[0004]以地源热泵为例，现有的地源热泵其运行参数如下：
[0005]冬季运行，地下埋管，进水温度5
‑
7.5℃(平均7.15℃)，出水温度11
‑
13℃(平均12.13℃，温差5℃左右)，热泵压缩机吸气压力0.45～0.5Mpa(t0在3～6℃)；水
‑
空气热泵排气压力1.1.65Mpa(t
k
在40～45℃)；水
‑
水热泵排气压力1.60～1.80Mpa(t
k
在45～50℃)。热泵运行7～10天后，进出水温度趋于稳定。
[0006]在冬季使用地源热泵用来取暖，无论是用于地暖取暖还是用于生活用水(55℃)，地源热泵都是正常运行。
[0007]沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。适宜的温度是沼气发酵的重要外部条件。根据反应所处的温度不同，沼气发酵可分为常温发酵、中温发酵和高温发酵，研究表明，在15～40℃范围内，随着温度的升高产气率相应地增高，温度每上升10℃，反应速率约增加2～3倍。通常肠胃发酵温度为10～25℃，中温发酵温度为30～45℃，高温发酵温度为50～65℃。
[0008]因此，以地源热泵给沼气罐/池来补热，来提高发酵效率是一种可行的方案。目前使用地/水源热泵来给沼气罐/池来补热时，通常热泵主机包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀、控制系统等。在制热时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向供给的热水中放出热量而冷却成高压液体，并使供热水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收低温热源水中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使低温热源水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在冷凝器中获得冷却水。
[0009]地/水源热泵主机根据逆卡诺循环原理，通过吸收地下水中大量的低温热能，经过压缩机的压缩变为高温热能，传递给沼气罐(利用换热管)，把沼气罐内部的物料加热起来，为沼气罐/池提供发酵所需的热能。
[0010]但是，现有的地埋管(以水源热泵为例)通常是采用PE管，然后安装在深井内部，聚
乙烯(PE)管与钢管材料不同，PE管本身具有受压发生蠕变和应力松弛的特性。由于在深井处安装施工地埋管，PE管可以弯曲以及无需分段安装的优势，取代金属管；但是，PE管的导热性能远低于钢管，因此，易使得水源热泵主机在启动时，需要运行较长时间(如需要运行3～4天以上)才能使得进/出水温度趋于稳定(温差不超过1℃)。

技术实现思路

[0011]本技术针对现有技术存在的不足，提供了一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统，具体技术方案如下：
[0012]一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统，用来给沼气罐补热，所述用于给沼气罐补热的水源热泵系统包括热泵主机、多组呈U形设置的地埋管、用来给热泵主机补水的补水管路，所述热泵主机与地埋管的输入端之间设置有地埋管进水管路，所述热泵主机与地埋管的输出端之间设置有地埋管回水管路，所述沼气罐的内部铺设有换热管，所述换热管的输入端与热泵主机之间设置有换热介质输入管道，所述换热管的输出端与热泵主机之间设置有换热介质输出管道，所述地埋管包括两根竖管和用来连通两根竖管的弧形管，所述竖管包括弹性管体，所述弹性管体嵌入有多根金属丝，所述金属丝与弹性管体连接为一体，所述弹性管体的内壁一体连接有圆柱螺旋弹簧。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述竖管的外部套设有多组换热组件，所述换热组件包括套设在弹性管体外部的内套管、套设在内套管外部的外套管，所述内套管与弹性管体胶接，所述内套管与外套管之间安装有多组换热片组。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述换热片组包括U形第一金属片、V形第二金属片和等腰三角形状的第三金属片，所述第一金属片包括弧形段和位于弧形段两侧的侧边段，所述弧形段与外套管的内壁固定连接，所述侧边段与内套管的外壁固定连接；所述第二金属片设置在第一金属片的内部，所述第二金属片的底端与内套管的外壁固定连接，所述第二金属片的顶端与弧形段之间设置有间距；所述第三金属片设置在第二金属片的内部，所述第三金属片的底部与内套管的外壁固定连接。
[0015]作为上述技术方案的改进，两个侧边段之间的夹角为锐角。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述换热组件在竖管的外部呈等间距设置，相邻两组换热组件之间设置有挡架，所述挡架包括两个套设在竖管外部的挡圈，两个挡圈之间固定安装有最少三根竖杆，所述竖杆的端部与挡圈固定连接。
[0017]本技术所述用于给沼气罐补热的水源热泵系统利用热泵主机和地埋管将深井处大量的低温热能进行热交换，变为高温热能，高温热能对换热介质进行加热，加热后的换热介质通过换热管对沼气罐的内部进行加热、补热，从而加速沼气罐内部物料的发酵进程，提高发酵效果。
[0018]通过对地埋管的结构进行优化设计，并加装换热组件与挡架，解决现有PE管本身受压易发生蠕变和应力松弛的缺陷，同时提高换热效率；最终沼气罐内部的换热管的温度在运行1～2天左右即可保持稳定，换热效果好，使得沼气罐的内部在冬季仍能保持长时间的中温发酵。
附图说明
[0019]图1为本技术所述用于给沼气罐补热的水源热泵系统的结构示意图；
[0020]图2为本技术所述地埋管的结构示意图；
[0021]图3为本技术所述地埋管、换热组件在深坑内的示意图；
[0022]图4为本技术所述竖管、换热组件的连接示意图；
[0023]图5为本技术所述竖管、换热组件、挡架的连接示意图；
[0024]图6为本技术所述挡圈、竖杆的连接示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统，用来给沼气罐(10)补热，所述用于给沼气罐补热的水源热泵系统包括热泵主机(20)、多组呈U形设置的地埋管(50)、用来给热泵主机(20)补水的补水管路(31)，所述热泵主机(20)与地埋管(50)的输入端之间设置有地埋管进水管路(21)，所述热泵主机(20)与地埋管(50)的输出端之间设置有地埋管回水管路(23)，所述沼气罐(10)的内部铺设有换热管(11)，所述换热管(11)的输入端与热泵主机(20)之间设置有换热介质输入管道(12)，所述换热管(11)的输出端与热泵主机(20)之间设置有换热介质输出管道(16)，其特征在于：所述地埋管(50)包括两根竖管(51)和用来连通两根竖管(51)的弧形管(52)，所述竖管(51)包括弹性管体(511)，所述弹性管体(511)嵌入有多根金属丝(512)，所述金属丝(512)与弹性管体(511)连接为一体，所述弹性管体(511)的内壁一体连接有圆柱螺旋弹簧(513)。2.根据权利要求1所述的一种用于给沼气罐补热的水源热泵系统，其特征在于：所述竖管(51)的外部套设有多组换热组件(60)，所述换热组件(60)包括套设在弹性管体(511)外部的内套管(61)、套设在内套管(61)外部的外套管(62)，所述内套管(61)与弹性管体(511)胶接，所述内套管(61)与外套管(62...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘心一，
申请(专利权)人：北京维源泰德机电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：