水浸式PE翅片单程地埋换热系统的制作方法

水浸式pe翅片单程地埋换热系统
技术领域
1.本实用新型涉及地热工程领域，具体的说，涉及一种水浸式pe翅片单程地埋换热系统。


背景技术：

2.地热能是一种清洁且可再生循环利用的能源，地源热泵系统为一种利用地热能的暖通空调新技术，是国际上通用的高效节能技术。地源热泵系统又分为地埋管、地下水、地表水等地源热泵系统，地埋管地源热泵系统使用范围广，而且不受地下水、地表水资源限制，应用前景更为广泛。地埋管地源热泵系统一般是采用垂直埋管布置方式，垂直打井，然后将井下换热器下入井中与地热进行换热，井下换热器的换热管通常为pe管，然而现有的普通pe管单位管长换热能力较低，经济效益差,而且地埋方式通常采用土和沙石回填到井中，透水性差，导致pe管与井内地热水接触不充分，换热效果差，并且井下换热器在下入井中的过程容易与井壁发生摩擦，导致换热管磨损而结构破坏。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种水浸式pe翅片单程地埋换热系统，本实用新型将pe翅片管替换普通的pe管，有效增大了换热面积，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大并保持静态，经济效益得到大大提高，并能够使地热水与pe翅片管充分接触。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.水浸式pe翅片单程地埋换热系统，包括空调井、进水管和翅片式换热器，进水管和翅片式换热器均竖向设置在空调井内，空调井内填充有掩埋进水管和翅片式换热器的二氧化硅，进水管的上端进水端与地上水源热泵连接，进水管的下端出水端与翅片式换热器的下端进水端连接，翅片式换热器的上端出水端通过出水管连接有循环泵，循环泵的出水端与地上水源热泵的进水端连接，进水管、翅片式换热器、循环泵和地上水源热泵构成循环换热系统。
6.翅片式换热器包括上封头和下封头，上封头和下封头结构相同且上下对称设置，上封头为圆筒结构，上封头的顶板中心和下封头的底板中心均连接有通水管，进水管的下端通过法兰与下侧的通水管的下端连接，上侧的通水管的上端通过法兰与出水管的下端连接，上封头的底板与下封头的顶板之间固定连接有若干根第一pe换热管，上封头的下侧部外圆周和下封头的上侧部外圆周之间固定连接有若干根圆周阵列设置的第二pe换热管，上封头的上侧部外圆周和下封头的下侧部外圆周之间固定连接有若干根圆周阵列设置的第三pe换热管，第一pe换热管、第二pe换热管和第三pe换热管结构相同且均为pe翅片管，其中一根第一pe换热管的两端分别固定连接在上封头的底板中心和下封头的顶板中心，其余各根第一pe换热管围绕位于中心的第一pe换热管圆周阵列设置，第二pe换热管的两端和第三pe换热管的两端均水平朝向位于中心的第一pe换热管的中心线水平弯折成c型管，第二pe换热管和第三pe换热管的数量量相同且在圆周方向交错间隔布置，圆周阵列设置的各根第
一pe换热管垂直投影所在圆周直径、各根第二pe换热管垂直投影所在圆周直径和各根第三pe换热管垂直投影所在圆周直径依次增大，上封头和下封头的中部外圆周均固定设置有导向防磨损装置。
7.第一pe换热管包括pe管主体，pe管主体的外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片，长翅片的横截面为内宽外窄的梯形结构。
8.pe管主体的外径为25mm，pe管主体的管壁厚度为1.7mm，长翅片的翅高为7mm，长翅片的最大翅厚与pe管主体的管壁厚度相同，进水管和出水管均为直径为50mm的pe管。
9.上侧的导向防磨损装置包括抱箍和导向圆环，抱箍的两个半圆环箍片对接并通过螺栓组件紧固卡箍在上封头的中部外圆周上，导向圆环同中心套在抱箍的外部并套在各根第三pe换热管外侧，导向圆环的内圆与抱箍的外圆之间焊接有若干块圆周阵列设置的连接板，导向圆环上设置有若干个圆周阵列的导向滚轮，导向滚轮转动连接在导向圆环上，各个导向滚轮的外侧所在圆周直径略小于空调井的内径。
10.本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，本实用新型安装使用过程为：打好空调井后，将空调井内泥沙迅速冲净，再使用吊绳绑住各块连接板进而吊住翅片式换热器，将进水管和翅片式换热器均竖向下入空调井内，其中导向圆环上的各个导向滚轮再下入过程能够与井壁滚动接触，避免各根第三pe换热管与井壁发生摩擦而受损，当进水管和翅片式换热器下入到指定位置后，填充二氧化硅，使进水管、各根第一pe换热管、各根第二pe换热管和各根第三pe换热管均埋入空调井内，由于二氧化硅具有较高的透水性，从而地热水便能浸透二氧化硅与进水管、各根第一pe换热管、各根第二pe换热管和各根第三pe换热管接触充分，实现进水管、各根第一pe换热管、各根第二pe换热管和各根第三pe换热管浸入地热水中的效果，提高换热效果，由于特定深度的地热水的温度常年温度基本恒定，这里用到的地热水温度假定为15℃-20℃，那么冬季时地表水的温度往往较低，相对地热水为冷水，而在夏季时地表水的温度较高，相对地热水为热水，所以冬季使用时，地上水源热泵内的冷水（地表水）在循环泵的泵送作用下泵入进水管，冷水通过进水管的下端和下侧的通水管进入下封头中，冷水再向上进入各根第一pe换热管、各根第二pe换热管和各根第三pe换热管并向上流动，在此过程中各根第一pe换热管、各根第二pe换热管和各根第三pe换热管中的冷水与空调井内的地热水进行换热，从而冷水在流动过程中被加热成热水并进入上封头内，再通过上侧的通水管和出水管流出并经循环泵进入地上水源热泵，热水在地上水源热泵中将热量传给采暖用水，采暖用水再通过一套采暖循环输送系统供给各个用户使用，则夏季使用时，地上水源热泵内的热水（地表水）在循环泵的泵送作用下泵入进水管，同上述原理，热水进入各根第一pe换热管、各根第二pe换热管和各根第三pe换热管并在向上流动过程中与空调井内的地热水进行换热，热水被冷却为冷水并进入上封头内，再通过上侧的通水管和出水管流出并经循环泵进入地上水源热泵，地上水源热泵中的制冷用水将热量传给冷水，冷水升温，而制冷用水温度降低再通过一套制冷循环输送系统供给各个用户使用，实现冬季冷水进热水出、夏季热水进冷水处的效果，其中第一pe换热管、第二pe换热管和第三pe换热管的结构相同且均为pe翅片管，第一pe换热管包括pe管主体，pe管主体外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片，如此，可有效增大pe管主体的换热面积，与同直径的普通pe管相比换热面积提高1.5倍，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大并保持静态，经济效益得到大大提高。
11.其中，空调井内地热水与翅片式换热器中的水换热原理为：当空调井内地热水水温降低后水的密度就会加大，密度加大后高密度的水就会下沉，沉入井底后就会通过透水层向四周扩散，温度高密度小的水就会上升，这样空调井内就形成了一个与翅片式换热器进行水水换热系统。本系统可以利用现有的空调用井改造，也可用于新建空调系统，本系统效率高成本低，可真正做到不抽取地下水，并且维修保养方便。
12.本实用新型将pe翅片管替换普通的pe管，有效增大了换热面积，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大并保持静态，经济效益得到大大提高，并能够使地热水与pe翅片管充分接触。
附图说明
13.图1是本实用新型的安装结构图。
14.图2是本实用新型的进水管和翅片式换热器的连接结构示意图
15.图3是图2中a-a向剖视图。
16.图4是第一pe换热管的横截面示意图。
具体实施方式
17.以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
18.如图1-4所示，水浸式pe翅片单程地埋换热系统，包括空调井12、进水管1和翅片式换热器13，进水管1和翅片式换热器13均竖向设置在空调井内12，空调井12内填充有掩埋进水管和翅片式换热器的二氧化硅14，进水管1的上端进水端与地上水源热泵连接，进水管1的下端出水端与翅片式换热器13的下端进水端连接，翅片式换热器13的上端出水端通过出水管2连接有循环泵，循环泵的出水端与地上水源热泵的进水端连接，进水管1、翅片式换热器13、循环泵和地上水源热泵构成循环换热系统。
19.翅片式换热器13包括上封头3和下封头4，上封头3和下封头4结构相同且上下对称设置，上封头3为圆筒结构，上封头3的顶板中心和下封头4的底板中心均连接有通水管5，进水管1的下端通过法兰6与下侧的通水管5的下端连接，上侧的通水管5的上端通过法兰6与出水管2的下端连接，上封头3的底板与下封头4的顶板之间固定连接有九根第一pe换热管7，上封头3的下侧部外圆周和下封头4的上侧部外圆周之间固定连接有十二根圆周阵列设置的第二pe换热管8，上封头3的上侧部外圆周和下封头4的下侧部外圆周之间固定连接有十二根圆周阵列设置的第三pe换热管9，第一pe换热管7、第二pe换热管8和第三pe换热管9结构相同且均为pe翅片管，其中一根第一pe换热管7的两端分别固定连接在上封头3的底板中心和下封头4的顶板中心，其余八根第一pe换热管7围绕位于中心的第一pe换热管7圆周阵列设置，第二pe换热管8的两端和第三pe换热管9的两端均水平朝向位于中心的第一pe换热管7的中心线水平弯折成c型管，第二pe换热管8和第三pe换热管9在圆周方向交错间隔布置，圆周阵列设置的八根第一pe换热管7垂直投影所在圆周直径、十二根第二pe换热管8垂直投影所在圆周直径和十二根第三pe换热管9垂直投影所在圆周直径依次增大，上封头3和下封头4的中部外圆周均固定设置有导向防磨损装置19。
20.第一pe换热管7包括pe管主体10，pe管主体10的外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片11，长翅片11的横截面为内宽外窄的梯形结构。
21.pe管主体10的外径为25mm，pe管主体10的管壁厚度为1.7mm，长翅片11的翅高为7mm，长翅片11的最大翅厚与pe管主体10的管壁厚度相同，进水管1和出水管2均为直径为50mm的pe管。
22.上侧的导向防磨损装置19包括抱箍15和导向圆环16，抱箍15的两个半圆环箍片对接并通过螺栓组件紧固卡箍在上封头3的中部外圆周上，导向圆环16同中心套在抱箍15的外部并套在各根第三pe换热管9外侧，导向圆环16的内圆与抱箍15的外圆之间焊接有若干块圆周阵列设置的连接板17，导向圆环16上设置有若干个圆周阵列的导向滚轮18，导向滚轮18转动连接在导向圆环16上，各个导向滚轮18的外侧所在圆周直径略小于空调井12的内径。
23.地上水源热泵和循环泵均为常规设计，具体构造和工作原理不再赘述。
24.本实用新型安装使用过程为：打好空调井12后，将空调井12内泥沙迅速冲净，再使用吊绳绑住各块连接板17进而吊住翅片式换热器13，将进水管1和翅片式换热器13均竖向下入空调井12内，其中导向圆环16上的各个导向滚轮18在下入过程能够与井壁滚动接触，避免各根第三pe换热管9与井壁发生摩擦而受损，当进水管1和翅片式换热器13下入到指定位置后，填充二氧化硅14，使进水管1、各根第一pe换热管7、各根第二pe换热管8和各根第三pe换热管9均埋入空调井12内，由于二氧化硅14具有较高的透水性，从而地热水便能浸透二氧化硅14与进水管1、各根第一pe换热管7、各根第二pe换热管8和各根第三pe换热管9接触充分，实现进水管1、各根第一pe换热管7、各根第二pe换热管8和各根第三pe换热管9浸入地热水中的效果，提高换热效果，由于特定深度的地热水的温度常年温度基本恒定，这里用到的地热水温度假定为15℃-20℃，那么冬季时地表水的温度往往较低，相对地热水为冷水，而在夏季时地表水的温度较高，相对地热水为热水，所以冬季使用时，地上水源热泵内的冷水（地表水）在循环泵的泵送作用下泵入进水管1，冷水通过进水管1的下端和下侧的通水管5进入下封头4中，冷水再向上进入各根第一pe换热管7、各根第二pe换热管8和各根第三pe换热管9并向上流动，在此过程中各根第一pe换热管7、各根第二pe换热管8和各根第三pe换热管9中的冷水与空调井12内的地热水进行换热，从而冷水在流动过程中被加热成热水并进入上封头3内，再通过上侧的通水管5和出水管2流出并经循环泵进入地上水源热泵，热水在地上水源热泵中将热量传给采暖用水，采暖用水再通过一套采暖循环输送系统供给各个用户使用，则夏季使用时，地上水源热泵内的热水（地表水）在循环泵的泵送作用下泵入进水管1，同上述原理，热水进入各根第一pe换热管7、各根第二pe换热管8和各根第三pe换热管9并在向上流动过程中与空调井12内的地热水进行换热，热水被冷却为冷水并进入上封头3内，再通过上侧的通水管5和出水管2流出并经循环泵进入地上水源热泵，地上水源热泵中的制冷用水将热量传给冷水，冷水升温，而制冷用水温度降低再通过一套制冷循环输送系统供给各个用户使用，实现冬季冷水进热水出、夏季热水进冷水处的效果，其中第一pe换热管7、第二pe换热管8和第三pe换热管9的结构相同且均为pe翅片管，第一pe换热管7包括pe管主体10，pe管主体10外圆周侧壁上一体成型有若干个沿轴向且圆周阵列设置的长翅片11，如此，可有效增大pe管主体10的换热面积，与同直径的普通pe管相比换热面积提高1.5倍，大大提高单位管长换热能力，整体换热功率增大并保持静态，经济效益得到大大提高。
25.其中，空调井内地热水与翅片式换热器中的水换热原理为：当空调井内地热水水温降低后水的密度就会加大，密度加大后高密度的水就会下沉，沉入井底后就会通过透水
层向四周扩散，温度高密度小的水就会上升，这样空调井内就形成了一个与翅片式换热器进行水水换热系统。本系统可以利用现有的空调用井改造，也可用于新建空调系统，本系统效率高成本低，可真正做到不抽取地下水，并且维修保养方便。
26.以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。