水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，在同一水源井的井口密封安裝井蓋，并設(shè)置出水管和回水管。其中出水管為軟管，其外側(cè)套裝有一根硬質(zhì)的出水管套管。出水管借助于潛水泵將地下水抽出給中央空調(diào)，而回水管內(nèi)也施加了壓力。水源井內(nèi)設(shè)置的多個(gè)回水空間在壓力作用下通過(guò)環(huán)形滲水層及土壤層向外向下滲流和熱交換。本發(fā)明是在同一口水源井內(nèi)實(shí)現(xiàn)等量的出水、回水，并與土壤充分的熱交換，節(jié)約空間和資源，容易實(shí)施。水資源全程密封循環(huán)，沒(méi)有任何污染，不浪費(fèi)地下水；徹底杜絕出水與回水之間的直接熱交換，保持了出水溫度的恒定，大幅提高水源熱泵機(jī)組效率。避免地下水位因移動(dòng)而下降甚至枯竭，確保地下構(gòu)造穩(wěn)定及周邊建筑物的安全。
【專(zhuān)利說(shuō)明】水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉到水源熱泵中央空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】的水源井回灌問(wèn)題，此發(fā)明是一種新型的水源熱泵中央空調(diào)的軟管式同井出、回水裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水源熱泵中央空調(diào)，是以溫度長(zhǎng)年恒定的地下水為介質(zhì)，通過(guò)熱泵機(jī)組，提高或降低水溫來(lái)達(dá)到制冷、制熱目的，為建筑物提供冷、熱源的中央空調(diào)。由于其能效比高，比傳統(tǒng)的其它形式中央空調(diào)節(jié)能40?60%，節(jié)能降耗效果顯著而逐步受到政府、機(jī)關(guān)、企業(yè)單位的青睞，同時(shí)達(dá)到了大多數(shù)的用戶(hù)的認(rèn)可。目前，已實(shí)施安裝水源熱泵中央空調(diào)的回水方式均采用“多井回灌”方式。即從一口水源井抽水，通過(guò)熱泵主機(jī)的換熱器將水中的冷量或熱量取走后將水排出，向二口或二口以上的水源井回灌。此方式優(yōu)點(diǎn)是能效比高，但存在排出的水無(wú)法及時(shí)全部回灌至地下的問(wèn)題。首先，由于回水是在井口敞開(kāi)式無(wú)壓力自然流淌，不僅回流速度慢，而且容易造成回水污染。而無(wú)法及時(shí)回到地下的水，會(huì)從井口溢出或由管道直接排放至地面。長(zhǎng)期的排放，不僅導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)，還可能導(dǎo)致地下水位下降甚至枯竭，進(jìn)而影響到周邊建筑物的安全；其次，需要打的井?dāng)?shù)較多，占用的土地面積大，在占地面積較小的建筑群(物)中無(wú)法使用。“多井回灌”方式的上述缺點(diǎn)，使得水源熱泵中央空調(diào)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)被抵消，是在水源熱泵中央空調(diào)推廣，實(shí)施節(jié)能降耗、改善環(huán)境的過(guò)程中的一個(gè)瓶頸問(wèn)題，也是國(guó)家水利部門(mén)嚴(yán)格禁止的行為。
[0003]由于其弊端已經(jīng)大面積顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在取用的地下水不能做到100%全部回灌至地下，轉(zhuǎn)而向地面排放，造成熱源井淤塞、水位下降。此方式在“取用”地下水溫度的同時(shí)，還“使用” 了地下水，造成了寶貴的水資源極大的浪費(fèi)，同時(shí)使水源熱泵中央空調(diào)因無(wú)水可用而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。因此?！岸嗑毓唷狈绞降娜秉c(diǎn)成為水源熱泵中央空調(diào)推廣和發(fā)展的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了完全克服“多井回灌”的缺陷，解決熱源井淤塞、水位下降的問(wèn)題，使回水能100%全部回灌至地下，同時(shí)能使出水溫度始終保持在合適的溫度。由于地下水在全過(guò)程中封閉、循環(huán)使用，對(duì)地下水不會(huì)造成任何污染，真正做到了只“取用”地下水的溫度而不“使用”地下水資源，使得環(huán)保、節(jié)能循環(huán)經(jīng)濟(jì)得以實(shí)現(xiàn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，包括水源井及井蓋，出水管、出水管套管、回水管和潛水泵等。在同一水源井的井口密封安裝井蓋，在井蓋上同時(shí)貫穿設(shè)置有出水管和回水管(或稱(chēng)回水支管)，回水帶壓力被壓向回水管內(nèi)；所述出水管為軟管，在該軟管的外側(cè)套裝有一根硬質(zhì)的出水管套管，該出水管套管上端固定在井蓋下表面；所述出水管深入井底與地下水連通，潛水泵安裝在出水管的下端口，所述出水管套管的內(nèi)徑大于潛水泵外徑；在水源井內(nèi)匹配套裝有支撐透水管，該支撐透水管包括透水段和支撐段，在支撐透水管與水源井壁的土壤層之間設(shè)置有環(huán)形滲水層；在所述出水管套管的外側(cè)壁與支持透水管內(nèi)側(cè)壁的支撐段之間，設(shè)置有η個(gè)密封的隔離層，n ^ I且為整數(shù)，從而組成共η個(gè)封閉的回水空間；所述各回水管的出水口分別伸入η個(gè)回水空間內(nèi)；各回水空間內(nèi)的回水在壓力和自重作用下分別通過(guò)所述透水段進(jìn)入環(huán)形滲水層或土壤層中，充分熱交換后與同井地下水匯合實(shí)現(xiàn)全封閉水循環(huán)。
[0006]所述隔離層是自上而下設(shè)置在出水管套管外側(cè)壁的η個(gè)平面擋板，同時(shí)在所述支撐透水管的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)環(huán)形擋臺(tái)；各平面擋板與相應(yīng)的環(huán)形擋臺(tái)匹配壓合并密封在一起形成η個(gè)隔離層。
[0007]或者，所述隔離層是在硬質(zhì)的出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個(gè)錐形活塞，同時(shí)在所述支撐透水管的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)錐形孔；各錐形活塞與相應(yīng)的錐形孔匹配壓合并密封在一起形成η個(gè)隔離層。
[0008]或者，所述隔離層是在硬質(zhì)的出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個(gè)密封圈，同時(shí)在所述支撐透水管的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)凹陷柱段；各密封圈與相應(yīng)的凹陷柱段匹配擠壓并密封在一起形成η個(gè)隔離層。
[0009]在任意一對(duì)平面擋板和環(huán)形擋臺(tái)之間的對(duì)接面上分別設(shè)置有柔性密封層。所述回水管的數(shù)量為η個(gè)，每個(gè)回水管的出水口分別位于η個(gè)隔離層上側(cè)的回水空間中；或者，回水管的數(shù)量不大于η 個(gè)，同一回水管在相鄰回水空間設(shè)置有出水口。所述硬質(zhì)的出水管套管分別由多段鋼管密封對(duì)接組成，并進(jìn)行防腐處理。所述環(huán)形滲水層為整體式環(huán)形滲水材料，或者環(huán)形滲水層設(shè)置了內(nèi)、外支撐網(wǎng)并在內(nèi)、外支撐網(wǎng)夾層中填充滲水材料，或者環(huán)形滲水層是填充于支撐透水管與土壤層之間的礫石料。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明的同井出、回水熱交換裝置，是在同一口井內(nèi)實(shí)現(xiàn)等量的出水、回水，并使回水在與土壤進(jìn)行充分的熱交換后，溫度達(dá)到初始階段的出水溫度；同時(shí)使回水與出水管管壁接觸過(guò)程中，不與已達(dá)到初始出水溫度的出水產(chǎn)生新的熱交換，從而可以大幅提高水源熱泵機(jī)組效率。
[0011]2.出水管為軟管，重量輕，可隨潛水泵一起沿硬質(zhì)的出水管套管進(jìn)或出，從而安裝和拆卸維修都非常方便。而且成本低廉，便于更換。更換或維修軟管時(shí)，硬質(zhì)的出水管套管與支撐透水管之間形成的多個(gè)密封隔離層，基本上不用移動(dòng)，降低維護(hù)成本和操作難度，提高使用壽命。
[0012]3.此方式使地下水始終處于密閉狀態(tài)，第一，對(duì)水本身沒(méi)有任何污染；第二，絲毫不浪費(fèi)地下水；第三，由于采用復(fù)合式出水源井管，將已取走的冷量、或熱量的回水通過(guò)空氣隔絕，徹底杜絕了彼此之間的接觸，使之不會(huì)因出、回水的溫差而產(chǎn)生新的熱交換，保持了出水溫度的恒定。
[0013]4.本發(fā)明將抽出的水被全部回灌至地下，真正地做到了只“利用”地下水的熱量和冷量而不浪費(fèi)寶貴的地下水資源。相對(duì)于“地埋管”、“多井回灌”等方式，大大減少了占地面積，保證了地下水位正常，且不會(huì)影響建筑物的基礎(chǔ)，使得面積狹小的場(chǎng)地也能采用節(jié)能的水源熱泵中央空調(diào)。
[0014]5.本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，多對(duì)密封隔離層組成多層回水空間，實(shí)現(xiàn)多路同時(shí)回水的目的，在借助于高壓回水，確保單井即可完成全部回水任務(wù)。借助于環(huán)形滲水層及土壤層，降低回水流動(dòng)速度，以便溫度高的回水與地層充分進(jìn)行熱交換后在將回水匯總于地下水，最終達(dá)到同井水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。從而避免水資源的浪費(fèi)，避免地下水位因移動(dòng)而下降甚至枯竭，確保地下構(gòu)造穩(wěn)定及周邊建筑物的安全。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中平板式密封隔離層的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是錐形密封隔離層的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是筒式密封隔離層的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖1中環(huán)形滲水層的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中標(biāo)號(hào)I為井蓋，2為出水管，3為回水管，31為回水支管一，32為回水支管二，4為出水管套管,5為支撐透水管,61為環(huán)形擋臺(tái)，71為平面擋板,62為錐形孔,62為錐形活塞，63為凹陷柱段，73為密封圈，8為透水段，9為環(huán)形滲水層，10為潛水泵，11為土壤層，12為回水支管安裝孔。A為地下水空間，BI為回水空間一，B2為回水空間二。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1:第一種水源熱泵中央空調(diào)的軟管式同井出、回水裝置，參見(jiàn)圖1，在同一水源井的井口密封安裝井蓋1，可以在井蓋I周?chē)O(shè)置密封層，以便井內(nèi)能夠承受高壓回水壓力。
[0019]在井蓋I上同時(shí)貫穿設(shè)置有一根出水管2和兩根(或多根)回水支管31和32。出水管2為軟管，在該軟管的外側(cè)套裝有一根硬質(zhì)的出水管套管4構(gòu)成復(fù)合出水管，該出水管套管4由鋼管逐段密封對(duì)接組成，并進(jìn)行防腐處理。出水管套管4的上端固定在井蓋I的下表面。出水管2與硬質(zhì)的出水管套管4間隙配合，形成空氣隔熱的夾層，防止高溫回水與低溫抽水管2發(fā)生熱交換?？梢?jiàn)，出水套管4不僅可以保護(hù)出水管2，更重要的作用是保持出水與回水的隔熱。
[0020]所述出水管2深入井底的地下水空間A中與地下水連通，潛水泵10安裝在出水管2的進(jìn)水口，形成高壓出水通路。出水管套管4的內(nèi)徑大于潛水泵10外徑，以便出水管2與潛水泵10 —起可以從出水管套管4內(nèi)拉出或插入，便于維修和裝配處理?；厮?同時(shí)與兩根回水支管31和32連通，并向回水管內(nèi)施加壓力，形成高壓回水通路。較長(zhǎng)的回水支管由多段鋼管密封對(duì)接組成，并進(jìn)行防腐處理。
[0021]在水源井內(nèi)匹配套裝有支撐透水管5，該支撐透水管5包括透水段8和支撐段，透水段8和支撐段交替分布。在支撐透水管5與水源井壁的土壤層之間設(shè)置有環(huán)形滲水層9，該環(huán)形滲水層9與水源井壁的土壤層11接觸。環(huán)形滲水層9的結(jié)構(gòu)方式多樣，例如可以參加圖5的整體式環(huán)形滲水材料。環(huán)形滲水層9也可以設(shè)置內(nèi)、外支撐網(wǎng)并在內(nèi)、外支撐網(wǎng)夾層中填充滲水材料。環(huán)形滲水層9也可以是填充于支撐透水管5與土壤層之間的礫石料。
[0022]參加圖1或圖2，在出水管套管4的外側(cè)壁上自上而下固定有兩個(gè)平面擋板7，同時(shí)在所述支撐透水管5的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有兩個(gè)環(huán)形擋臺(tái)6 ;每個(gè)平面擋板7與對(duì)應(yīng)環(huán)形擋臺(tái)6壓合并密封在一起，組成共兩個(gè)個(gè)封閉的回水空間BI和B2。為了提高密封效果，可以在任意一對(duì)平面擋板7和環(huán)形擋臺(tái)6之間的對(duì)接面上分別設(shè)置有柔性密封層。
[0023]回流支管31伸入回水空間一 BI中，回流支管32伸入回水空間二 B2中。各回水空間內(nèi)的回水在壓力和自重作用下分別通過(guò)側(cè)壁的透水段8進(jìn)入環(huán)形滲水層9或土壤層10中，充分熱交換后與同井地下水匯合。
[0024]在本實(shí)施例中，“同井回灌”方式水源熱泵中央空調(diào)，熱源來(lái)自于地下水。即從一口水源井抽水，通過(guò)主機(jī)的換熱器將水中的冷量或熱量取走后，將水排向同一口水源井，回水通過(guò)與滲水層和大地土壤層進(jìn)行熱交換，使得回水在被重新抽取之前的溫度回落到與初始溫度相差無(wú)幾的狀況下循環(huán)利用。其優(yōu)點(diǎn)在于:(1)、由于抽出的水被全部回灌至地下，真正地做到了只“利用”地下水的熱量和冷量而不浪費(fèi)寶貴的地下水資源；(2)、整個(gè)過(guò)程地下水在密閉循環(huán)使用，絲毫不會(huì)污染地下水。(3)、相對(duì)于“地埋管”、“多井回灌”等方式，大大減少了占地面積，保證了地下水位正常，且不會(huì)影響建筑物的基礎(chǔ)，使得面積狹小的場(chǎng)地也能采用節(jié)能的水源熱泵中央空調(diào)。
[0025]本實(shí)施例的工作流程:潛水泵10工作后開(kāi)始將最底處水通過(guò)出水管道送至中央空調(diào)主機(jī)，在主機(jī)交換器內(nèi)將井水中所需的熱量或冷量取走。通過(guò)二至三個(gè)密閉的回水支管，將水逐次回灌至井內(nèi)的各個(gè)回水空間內(nèi)。各個(gè)回水空間的回水，在壓力作用下通過(guò)支撐透水管5快速地向井管外滲流，并繼續(xù)通過(guò)填充于支撐透水管5與土壤層之間的礫石料向夕卜、向下滲流。在這個(gè)過(guò)程中，回流的水與土壤及地下水層進(jìn)行充分的冷、熱量交換后，重新達(dá)到或接近出水時(shí)的溫度，流向出水處，從而完成一個(gè)完整的冷熱交換周期，周而復(fù)始地輸送來(lái)自土壤的冷熱量供中央空調(diào)主機(jī)使用。
[0026]由于此方式使地下水始終處于密閉狀態(tài)，第一，對(duì)水本身沒(méi)有任何污染；第二，絲毫不浪費(fèi)地下水；第三，由于采用復(fù)合式出水源井管，將已取走的冷量、或熱量的回水通過(guò)空氣隔絕，徹底杜絕了彼此之間的接觸，使之不會(huì)因出、回水的溫差而產(chǎn)生新的熱交換，保持了出水溫度的恒定，從而提高了機(jī)組的效率。
[0027]實(shí)施例2:參加圖1和圖3，內(nèi)容與實(shí)施例1基本相同，相同之處不重述，不同的是:所述隔離層是在硬質(zhì)的出水管套管4的外側(cè)壁上自上而下固定有η個(gè)錐形活塞72，同時(shí)在所述支撐透水管5的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)錐形孔62 ;各錐形活塞72與相應(yīng)的錐形孔62匹配壓合并密封在一起形成η個(gè)隔離層，η為大于I的整數(shù)。
[0028]實(shí)施例3:參加圖1和圖4，內(nèi)容與實(shí)施例1基本相同，相同之處不重述，不同的是:所述隔離層是在硬質(zhì)的出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個(gè)密封圈，同時(shí)在所述支撐透水管的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)凹陷柱段；各密封圈與相應(yīng)的凹陷柱段匹配擠壓并密封在一起形成η個(gè)隔離層。
【權(quán)利要求】
1.一種水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，包括水源井及井蓋，出水管、回水管和潛水泵；其特征在于，在同一水源井的井口密封安裝井蓋，在井蓋上同時(shí)貫穿設(shè)置有出水管和回水管，回水帶壓力被壓向回水管內(nèi)；所述出水管為軟管，在該軟管的外側(cè)套裝有一根硬質(zhì)的出水管套管，該出水管套管上端固定在井蓋下表面；所述出水管深入井底與地下水連通，潛水泵安裝在出水管的下端口，所述出水管套管的內(nèi)徑大于潛水泵外徑；在水源井內(nèi)匹配套裝有支撐透水管，該支撐透水管包括透水段和支撐段，在支撐透水管與水源井壁的土壤層之間設(shè)置有環(huán)形滲水層；在所述出水管套管的外側(cè)壁與支持透水管內(nèi)側(cè)壁的支撐段之間，設(shè)置有η個(gè)密封的隔離層，n ^ I且為整數(shù)，從而組成共η個(gè)封閉的回水空間；所述各回水管的出水口分別伸入η個(gè)回水空間內(nèi)；各回水空間內(nèi)的回水在壓力和自重作用下分別通過(guò)所述透水段進(jìn)入環(huán)形滲水層或土壤層中，充分熱交換后與同井地下水匯合實(shí)現(xiàn)全封閉水循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，其特征在于，所述隔離層是在出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個(gè)平面擋板，同時(shí)在所述支撐透水管的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)環(huán)形擋臺(tái)；各平面擋板與相應(yīng)的環(huán)形擋臺(tái)匹配壓合并密封在一起形成η個(gè)隔離層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，其特征在于，所述隔離層是在出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個(gè)錐形活塞，同時(shí)在所述支撐透水管的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)錐形孔；各錐形活塞與相應(yīng)的錐形孔匹配壓合并密封在一起形成η個(gè)隔離層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，其特征在于，所述隔離層是在出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個(gè)密封圈，同時(shí)在所述支撐透水管的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有η個(gè)凹陷柱段；各密封圈與相應(yīng)的凹陷柱段匹配擠壓并密封在一起形成η個(gè)隔離層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，其特征在于，在任意一對(duì)平面擋板和環(huán)形擋臺(tái)之間的對(duì)接面上分別設(shè)置有柔性密封層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，其特征在于，回水管的數(shù)量為η個(gè)，每個(gè)回水管的出水口分別位于η個(gè)隔離層上側(cè)的回水空間中；或者，回水管的數(shù)量不大于η個(gè)，同一回水管在相鄰回水空間設(shè)置有出水口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，其特征在于，出水管套管分別由多段鋼管密封對(duì)接組成，并進(jìn)行防腐處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述水源熱泵中央空調(diào)的水源井軟管式同井出、回水裝置，其特征在于，環(huán)形滲水層為整體式環(huán)形滲水材料，或者環(huán)形滲水層設(shè)置了內(nèi)、外支撐網(wǎng)并在內(nèi)、外支撐網(wǎng)夾層中填充滲水材料，或者環(huán)形滲水層是填充于支撐透水管與土壤層之間的礫石料。
【文檔編號(hào)】F24F13/00GK103982961SQ201410113191
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】牛青鋒, 索鳳, 李玉軍, 劉進(jìn), 王躍慶, 管其燭, 王紅宇 申請(qǐng)人:河南潤(rùn)恒節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司