一种高效地源热泵地埋管换热器制造技术

本发明专利技术提供一种高效地源热泵地埋管换热器，包括工质循环装置、磁力发生装置，以及保温层；所述工质循环装置包括U型管，管内设有循环工质，所述U型管分为两个直管段，以及连接两个直管段的弯管段，直管段的两个端头分别为循环工质入、出口；所述磁力发生装置包括磁体及设置在磁体外侧的屏磁罩，所述磁力发生装置设置在U型管的直管段上；所述保温层设置在U型管的入、出口处。本发明专利技术的换热系统解决了地源热泵系统在寒冷气候条件下地表土壤温度低、室内环境与室外环境温差大、室内环境需要供暖热量大情况下循环效率低、提供热量不足、室内温度低等问题。等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高效地源热泵地埋管换热器


[0001]本专利技术涉及地源热泵
，具体为一种高效地源热泵地埋管换热器。

技术介绍

[0002]随着社会发展，文明的进步，能源问题被越来越多的关注起来，地埋管地源热泵技术作为节约能源的一种措施应用较多，遍布广泛，地埋管换热器是地源热泵系统与土壤换热的重要部件，换热能力的高低直接影响地源热泵系统效率高低和室内供暖效果。
[0003]我国北方处于寒冷地区，热泵系统在冬季制热运行时，地埋管从土壤中连续的换热造成土壤温度降低；受到钻孔尺寸的限制，换热器出口处循环液温度高于入口循环液温度、出口临近土壤温度、回填材料温度，会发生不同程度的热短路现象，而且越靠近出口附近，热短路现象越严重，从而对地埋管换热器的性能产生了影响；地埋管循环液流速低时管内循环液呈现层流状态，仅在入口、换热器管转折处、出口呈现紊流状态，导致换热量降低；地埋管内循环液横截面温度分布不均，管壁温度较高，中心温度较低，靠近管壁的一薄层流体始终保持着层流，换热效率长期以来未能有所突破，传热系数较小，换热效率较低。因此，开发一种高效地源热泵地埋管换热器换热系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种高效地源热泵地埋管换热器，特别是一种寒冷气候条件下地表土壤温度低、室内环境与室外环境温差大、室内环境需要供暖热量大的地源热泵地埋管换热器，解决地源热泵系统在寒冷气候条件下地表土壤温度低、室内环境与室外环境温差大、室内环境需要供暖热量大情况下循环效率低、提供热量不足、室内温度低等问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效地源热泵地埋管换热器，包括工质循环装置、磁力发生装置，以及保温层；所述工质循环装置包括U型管，管内设有循环工质，所述U型管分为两个直管段，以及连接两个直管段的弯管段，直管段的两个端头分别为循环工质入、出口；所述磁力发生装置包括磁体及设置在磁体外侧的屏磁罩，所述磁力发生装置设置在U型管的直管段上；所述保温层设置在U型管的入、出口处。
[0006]进一步地，以体积分数计，所述循环工质组分含量为：0.45％～0.53％Fe2O3粒子，37％～47％乙二醇，余量为水；该循环工质的流速为0.2～1.2m/s；其中，循环工质的流速与Fe2O3粒子的体积分数呈负相关。
[0007]进一步地，所述Fe2O3粒子直径为90nm～110nm，优选为100nm。
[0008]进一步地，所述U型管的直管段以6.18m为一个循环工质变化波段，每个循环工质变化波段内设有三个磁力发生装置，三个磁力发生装置中第二个与第一个距为1.55m，第三个与第二个间距为1.91m；第一个磁力发生装置的磁感应强度为0.5T，第二个磁感应强度为0.48T，第三个磁感应强度为0.46T；每个循环工质变化波段内的磁力发生装置固定在直管段同侧，相邻循环工质变化波段内的磁力发生装置固定在该直管段的对侧。
[0009]进一步地，入口侧直管段内，第一个磁力发生装置距入口距离为16.18m，最后一个磁力发生装置距弯管段距离小于6.18m；出口侧直管段内，第一个磁力发生装置距弯管段距离为16.18m，最后一个磁力发生装置距出口距离小于6.18m。
[0010]进一步地，每个磁力发生装置内包括三个磁体，所述磁体为扇环形，且磁化方向相同的永磁体，扇环形的圆心角为60
°
。
[0011]进一步地，每个磁力发生装置内三个磁体间粘接或者机械固定后通过弹性结构胶粘接在U型管的直管段外壁上，所述屏磁罩吸附在磁体上。
[0012]进一步地，所述屏磁罩材质为坡莫合金。
[0013]进一步地，所述直管段外直径32mm，所述磁体扇环形的小半径16.5mm，大半径26.5mm，高100mm；屏磁罩形状为半圆形，外直径54mm，内直径53mm，垂直方向长度为102mm。
[0014]进一步地，所述保温层为0.05m厚聚氨酯保温层，入口段长度0.57m，出口段长度2.57m。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术以水和乙二醇作为循环工质的基本载体，乙二醇溶液凝固点较低，能够改变循环工质凝固点，以利于严寒地区循环工质呈现液态，防止凝固，且乙二醇溶液溶于水，能够形成乙二醇水溶液，有利于Fe2O3粒子悬浮于乙二醇水溶液中，Fe2O3粒子在磁力作用下能被控制在管中流动位置，带动流体改变循环工质流动状态，且使地埋管内循环液横截面温度趋于平均，打破靠近管壁的层流底层，增强与土壤间换热能力，Fe2O3密度较大，单位体积内携带热量得到增加。
附图说明
[0017]图1为本专利技术磁体在左侧时直管段剖面图；
[0018]图2为本专利技术的一个磁力发生装置；
[0019]图3为为本专利技术的磁体立体图；
[0020]图4为为本专利技术的保温层剖面图；
[0021]图5为本专利技术的地埋管换热器剖面图；
[0022]图6为本专利技术的地埋管换热器磁力发生装置布设剖面图；
[0023]附图标记：1、U型管；2、循环工质；3、磁体；4、屏磁罩；5、保温层。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]如图1～6所示，本专利技术提供一种高效地源热泵地埋管换热器，包括工质循环装置、磁力发生装置，以及防止热短路的保温层；所述工质循环装置包括U型管1，管内设有循环工质2，所述U型管分为两个直管段，以及连接两个直管段的弯管段，直管段的两个端头分别为循环工质入、出口(图5、6中右侧为入口，左侧为出口)；所述磁力发生装置包括磁体3及设置在磁体外侧的屏磁罩4，所述磁力发生装置设置在U型管的直管段上；所述保温层5设置在U型管的入、出口处。
[0026]其中，以体积分数计，所述循环工质为0.5％Fe2O3粒子、40％乙二醇以及59.5％水；所述Fe2O3粒子直径为100nm。
[0027]其中，直管段长度为150米，材料为高密度聚乙烯管，外直径32mm，壁厚3mm，管腿中心距160mm；管内循环工质流速为0.8m/s。
[0028]其中，所述U型管的直管段以6.18m为一个循环工质变化波段，每个循环工质变化波段内设有一组磁力发生装置，一组为三个磁力发生装置，三个磁力发生装置中第二个与第一个距为1.55m，第三个与第二个间距为1.91m；第一个磁力发生装置的磁感应强度为0.5T，第二个磁感应强度为0.48T，第三个磁感应强度为0.46T；每个循环工质变化波段内的磁力发生装置固定在直管段同侧，相邻循环工质变化波段内的磁力发生装置固定在该直管段的对侧。
[0029]其中，入口侧直管段内，第一个磁力发生装置距入口距离为16.18m，最后一个磁力发生装置距弯管段距离小于6.18m；出口侧直管段内，第一个磁力发生装置(出口侧靠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效地源热泵地埋管换热器，其特征在于：一种高效地源热泵地埋管换热器，包括工质循环装置、磁力发生装置，以及保温层；所述工质循环装置包括U型管，管内设有循环工质，所述U型管分为两个直管段，以及连接两个直管段的弯管段，直管段的两个端头分别为循环工质入、出口；所述磁力发生装置包括磁体及设置在磁体外侧的屏磁罩，所述磁力发生装置设置在U型管的直管段上；所述保温层设置在U型管的入、出口处。2.根据权利要求1所述的一种高效地源热泵地埋管换热器，其特征在于：以体积分数计，所述循环工质组分含量为：0.45％～0.53％Fe2O3粒子，37％～47％乙二醇，余量为水；该循环工质的流速为0.2～1.2m/s。3.根据权利要求1所述的一种高效地源热泵地埋管换热器，其特征在于：所述Fe2O3粒子直径为90nm～110nm。4.根据权利要求1所述的一种高效地源热泵地埋管换热器，其特征在于：所述U型管的直管段以6.18m为一个循环工质变化波段，每个循环工质变化波段内设有三个磁力发生装置，三个磁力发生装置中第二个与第一个距为1.55m，第三个与第二个间距为1.91m；第一个磁力发生装置的磁感应强度为0.5T，第二个磁感应强度为0.48T，第三个磁感应强度为0.46T；每个循环工质变化波段内的磁力发生装置固定在直管段同侧，相邻循环工质变化波段内的磁力发生装置固定在该直管...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，王孟柔，田劲夫，刘伟摇，徐严，韩蕊，韩树国，杨国忠，赵大春，吴静宜，张树光，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：