水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水源熱泵中央空調(diào)的硬管式同井出、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。其中出水管外側(cè)套裝有出水管套管構(gòu)成復(fù)合出水管，出水管和出水管套管均有鋼管對接組成，并進(jìn)行防腐處理。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。在水源井內(nèi)設(shè)置多個回水空間通過環(huán)形滲水層及土壤層向外向下滲流和熱交換。本實(shí)用新型是在同一口井內(nèi)實(shí)現(xiàn)等量的出水、回水，并與土壤充分的熱交換后，可以大幅提高水源熱泵機(jī)組效率。對水本身沒有任何污染；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。從而避免水資源的浪費(fèi)，避免地下水位因移動而下降甚至枯竭，確保地下構(gòu)造穩(wěn)定及周邊建筑物的安全。
【專利說明】水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉到水源熱泵中央空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】的水源井回灌問題，尤其是一種水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水源熱泵中央空調(diào)，是以溫度長年恒定的地下水為介質(zhì)，通過熱泵機(jī)組，提高或降低水溫來達(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，同時達(dá)到了大多數(shù)的用戶的認(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，但存在排出的水無法及時全部回灌至地下的問題。首先，由于回水是在井口敞開式無壓力自然流淌，不僅回流速度慢，而且容易造成回水污染。而無法及時回到地下的水，會從井口溢出或由管道直接排放至地面。長期的排放，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，需占用的土地面積大，在占地面積較小的建筑群(物)中無法使用?！岸嗑毓唷狈绞降纳鲜鋈秉c(diǎn)，使得水源熱泵中央空調(diào)的節(jié)能優(yōu)勢被抵消，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)境的過程中的一個瓶頸問題，也是國家水利部門嚴(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，還“使用” 了地下水，造 成了寶貴的水資源極大的浪費(fèi)，同時使水源熱泵中央空調(diào)因無水可用而導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。因此。“多井回灌”方式的缺點(diǎn)成為水源熱泵中央空調(diào)推廣和發(fā)展的瓶頸。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了完全克服“多井回灌”的缺陷，解決熱源井淤塞、水位下降的問題，使回水能100%全部回灌至地下，同時能使出水溫度始終保持在合適的溫度。達(dá)到只“取用”地下水的溫度而不“使用”地下水資源，從而環(huán)保、節(jié)能循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置，包括水源井及井蓋，出水管、回水管和潛水泵等，在同一水源井的井口密封安裝井蓋，在井蓋上同時貫穿設(shè)置有出水管和回水管(或稱回水支管)，回水帶壓力被壓向回水管內(nèi)；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進(jìn)水口 ；出水管的外側(cè)套裝有出水管套管后構(gòu)成復(fù)合出水管，出水管與出水管套管間隙配合；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個密封的隔離層，n ^ I且為整數(shù)，從而組成共η個封閉的回水空間；所述各回水管分別伸入η個回水空間內(nèi)；各回水空間內(nèi)的回水在壓力和自重作用下分別通過側(cè)壁的透水段進(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]所述隔離層是在出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個平面擋板，同時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個環(huán)形擋臺；各平面擋板與相應(yīng)的環(huán)形擋臺匹配壓合并密封在一起形成η個隔離層。
[0007]或者，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個錐形活塞，同時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個隔離層。
[0008]或者，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個密封圈，同時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個隔離層。
[0009]所述出水管與出水管套管之間為空氣隔熱層，或者在出水管與出水管套管之間的夾層內(nèi)灌注隔熱材料形成隔熱層。在任意一對平面擋板和環(huán)形擋臺之間的對接面上分別設(shè)置有柔性密封層。所述回水管的數(shù)量為η個，每個回水管的出水口分別位于η個隔離層上側(cè)的回水空間中；或者，回水管的數(shù)量不大于η個，同一回水管在相鄰回水空間設(shè)置有出水口。所述潛水泵固定在出水管套管的下端。所述出水管、回水管和出水管套管分別由多段鋼管密封對接組成，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]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]1.本實(shí)用新型的同井出、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；同時使回水與出水管管壁接觸過程中，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。
[0012]2.此方式使地下水始終處于密閉狀態(tài)，第一，對水本身沒有任何污染；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、或熱量的回水通過空氣隔絕，徹底杜絕了彼此之間的接觸，使之不會因出、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]3.本實(shí)用新型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，且不會影響建筑物的基礎(chǔ)，使得面積狹小的場地也能采用節(jié)能的水源熱泵中央空調(diào)。
[0014]4.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，多對密封隔離層組成多層回水空間，實(shí)現(xiàn)多路同時回水的目的，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)的目的。從而避免水資源的浪費(fèi)，避免地下水位因移動而下降甚至枯竭，確保地下構(gòu)造穩(wěn)定及周邊建筑物的安全?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1中平板式密封隔離層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是錐形密封隔離層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是筒式密封隔離層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是圖1中環(huán)形滲水層的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中標(biāo)號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，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，13為隔熱層。A為地下水空間，BI為回水空間一，B2為回水空間二。
[0021]【具體實(shí)施方式】:
[0022]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0023]實(shí)施例1:第一種水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置，參見圖1，在同一水源井的井口密封安裝井蓋1，可以在井蓋I周圍設(shè)置密封層，以便井內(nèi)能夠承受高壓回水壓力。
[0024]在井蓋I上同時貫穿設(shè)置有一根出水管2和兩根回水支管31和32。出水管2深入井底的地下水空間A中與地下水連通，出水管2下端的進(jìn)水口與潛水泵10連接，形成高壓出水通路?；厮?同時與兩根回水支管31和32連通，并向回水管內(nèi)施加壓力，形成高壓回水通路。
[0025]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。
[0026]所述出水管2的外側(cè)套裝有出水管套管4構(gòu)成復(fù)合出水管，出水管2與出水管套管4均有鋼管逐段密封對接組成，并進(jìn)行防腐處理。出水管2與出水管套管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。另外，回水支管31和回水支管32分別由多段鋼管密封對接組成。
[0027]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平面擋板7，同時在所述支撐透水管5的支撐段的內(nèi)壁上自上而下固定有兩個環(huán)形擋臺6 ;每個平面擋板7與對應(yīng)環(huán)形擋臺6壓合并密封在一起，組成共兩個個封閉的回水空間BI和B2。為了提高密封效果，可以在任意一對平面擋板7和環(huán)形擋臺6之間的對接面上分別設(shè)置有柔性密封層。
[0028]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。
[0029]在本實(shí)施例中，“同井回灌”方式水源熱泵中央空調(diào)，熱源來自于地下水。即從一口水源井抽水，通過主機(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)、整個過程地下水在密閉循環(huán)使用，絲毫不會污染地下水。(3)、相對于“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，且不會影響建筑物的基礎(chǔ)，使得面積狹小的場地也能采用節(jié)能的水源熱泵中央空調(diào)。
[0030]本實(shí)施例的工作流程:潛水泵10工作后開始將最底處水通過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。通過二至三個密閉的回水支管，將水逐次回灌至井內(nèi)的各個回水空間內(nèi)。各個回水空間的回水，在壓力作用下通過支撐透水管5快速地向井管外滲流，并繼續(xù)通過填充于支撐透水管5與土壤層之間的礫石料向夕卜、向下滲流。在這個過程中，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)到或接近出水時的溫度，流向出水處，從而完成一個完整的冷熱交換周期，周而復(fù)始地輸送來自土壤的冷熱量供中央空調(diào)主機(jī)使用。
[0031]由于此方式使地下水始終處于密閉狀態(tài)，第一，對水本身沒有任何污染；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、或熱量的回水通過空氣隔絕，徹底杜絕了彼此之間的接觸，使之不會因出、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。
[0032]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:所述隔離層是在出水管套管4的外側(cè)壁上自上而下固定有η個錐形活塞72，同時在所述支撐透水管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個隔離層。
[0033]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:所述隔離層是在出水管套管的外側(cè)壁上自上而下固定有η個密封圈，同時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個隔離層。
【權(quán)利要求】
1.一種水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、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)；所述出水管深入井底與地下水連通，潛水泵安裝在出水管的進(jìn)水口 ；出水管的外側(cè)套裝有出水管套管后構(gòu)成復(fù)合出水管，出水管與出水管套管間隙配合；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個密封的隔離層，n ^ I且為整數(shù)，從而組成共η個封閉的回水空間；所述各回水管分別伸入η個回水空間內(nèi)；各回水空間內(nèi)的回水在壓力和自重作用下分別通過側(cè)壁的透水段進(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所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、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個平面擋板，同時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個環(huán)形擋臺；各平面擋板與相應(yīng)的環(huán)形擋臺匹配壓合并密封在一起形成η個隔離層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、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個錐形活塞，同時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個隔離層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、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個密封圈，同時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個隔離層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置，其特征在于，出水管與出水管套管之間為空氣隔熱層，或者在出水管與出水管套管之間的夾層內(nèi)灌注隔熱材料形成隔熱層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置，其特征在于，在任意一對平面擋板和環(huán)形擋臺之間的對接面上分別設(shè)置有柔性密封層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置，其特征在于，回水管的數(shù)量為η個，每個回水管的出水口分別位于η個隔離層上側(cè)的回水空間中；或者，回水管的數(shù)量不大于η個，同一回水管在相鄰回水空間設(shè)置有出水口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置，其特征在于，潛水泵固定在出水管套管的下端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、回水裝置，其特征在于，所述出水管、回水管和出水管套管分別由多段鋼管密封對接組成，并進(jìn)行防腐處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水源熱泵中央空調(diào)的水源井硬管式同井出、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】F25B30/06GK203758086SQ201420136794
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】索鳳, 李玉軍, 牛青鋒, 劉進(jìn), 王躍慶, 管其燭, 王紅宇 申請人:河南潤恒節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司