專利名稱：地源熱泵用地下換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及空調換熱裝置，特別是地源熱泵空調地下換熱器。
在已有技術中，地源熱泵空調地下換熱器，通常是采用鍍鋅鋼管或鋁塑管，利用水通過埋在地下的換熱管子將熱量經過管壁與土壤進行熱交換。這類散熱器雖然簡單易行，但換熱效果不佳，這是由于土壤的熱阻很大，不能迅速地散去水管內的熱量，因此效率不高。
本實用新型的目的是提供一種換熱效率高的地下換熱器。
為了實現上述目的，本實用新型由換熱水管、換熱片、安裝片、相變材料、材料袋、水和換熱袋組成；換熱片和安裝片貼裝于換熱水管上，相變材料裝于材料袋中，材料袋和水一并裝入換熱袋中，換熱袋緊貼在換熱片上。材料袋外隔一定距離用繩子扎緊，形成間隙，便于水循環流動。
由于本實用新型利用了對流換熱和相變換熱的原理，改進了通常的地下換熱器，使換熱效率大幅度提高。
本實用新型高效地源熱泵有下列特點1.換熱水管、換熱片的熱量，通過換熱袋中的水對流迅速地把熱傳遞給土壤，利用了對流傳熱。
2.夏季利用相變材料袋中Na2SO4·10H2O的相變點32.23°使換熱袋溫度不會進一步升高，而且相對恒定，可實現白天制冷時，換熱片放熱，硫酸鈉溶化，晚間制冷負荷減少或消失，并由于氣溫下降，故硫酸鈉放熱而固化，第二天又可實現向換熱片吸熱，利用了硫酸鈉的相變換熱。
3.冬季利用換熱袋中H2O的相變點0℃，當水漸漸結成冰的時候，放出熱量，可用作冬季室內制熱，這里利用了水的相變換熱。并且由于冰的導熱系數是水的四倍，因此部分結冰后傳熱反而更好。
4.換熱袋內對流的水，把熱量迅速傳到換熱袋外表面，原來換熱片與土壤的熱阻較大，現因換熱袋外表面積遠大于換熱片外表面，使土壤對換熱片的換熱效率提高，總的熱阻得以減少。
5.整體上，這是利用地源的熱量，使用了換熱袋和相變材料袋有效地提高了熱交換效率，因此是高效地源熱泵地下換熱器。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1是地源熱泵用地下換熱器組成原理圖圖2是
圖1的A-A剖面圖
圖1中所示，本實用新型由換熱水管1、換熱片2、安裝片3、相變材料4、材料袋5、水6、換熱袋7組成。換熱片2和安裝片3貼裝于換熱水管1上，安裝換熱片2前先在換熱水管1上刮涂導熱硅脂以減少熱阻；相變材料4裝于材料袋5中，材料袋5和水6一并裝入換熱袋7中，換熱袋7緊貼在換熱片2上；材料袋5外隔一定距離用繩子8扎緊，形成間隙，便于水6循環流動。由聚乙烯或聚丙烯制成的兩個件7分別緊貼在件2的上下部，在每個件7的內部裝有兩個呈U形的件5(見圖2)。為了讓件7和件5中的液體對流，件7和件5的長度要遠大于與件2的接觸長度，使液體有冷熱差，形成自然對流。
其工作原理如下件2的溫度通過件7壁傳到件7中的件6里，由于件7中的件6是可以對流的，因此件2的熱量被件6的對流迅速傳到遠處。件7的表面積很大，與土壤接觸的熱阻小，使換熱效率提高。
在件2向件7傳熱過程中，件7中的件6溫度上升，于是件2與件7的溫差變小，漸漸地件2就不容易將熱量換出。為此，本實用新型又在件7中設置了U型的件5，在一個件7中放置2個件5，與件2緊貼的上下兩個件7中就有4個U型件5，件4是一種固態轉變為液態時要吸收熱量，液態轉變為固態時要放出熱量的物質。本實用新型使用的件4是廉價的硫酸鈉Na2SO4·10H2O，相變點溫度為32.23℃，價格每500克少于0.1元。
本實用新型的件7內部安裝的件5，使件7在很大程度上變成了在相變點附近的恒溫器。因為如果夏季空調器制冷，件2就要放出熱量(這個熱量是從空調房間里置換出來的)使件7溫度升高。但只要超過件4相變點溫度32.23℃，件7中的件4就會溶化，而要使件4在相變點升溫溶化，就必須使件4吸收大量的潛熱，因此件4使件7始終保持在32.23℃左右，不會進一步升高溫度，這使件2能夠繼續保持良好的換熱環境和高效率地換熱。到了冬季，室內要制熱，于是這個熱量要通過件2及件7吸取件6、件4的熱量，當件6溫度下降接近相變點時，件6逐漸固化成冰，釋放出大量的潛熱，因此件6使件7始終保持在0℃左右，不會進一步降低溫度，這也使件2能夠繼續保持良好的換熱環境和高效率地換熱。
使用相變材料的優點是利用相變點附近溫度恒定的特點，使空調換熱器的熱量交換不單純依靠向地源土壤交換而且可向相變材料交換，特別在要求迅速換熱的時候，以及在白天制冷，夜間利用土壤溫度下降，使相變材料復原成固態的優點，使第二天白天又可迅速重復利用相變材料溶化吸熱而換熱。達到空調器廉價的室外地源熱泵散熱效果。
此地源熱泵地下換熱器，最終是向大地交換熱量，它埋入地下，為了節省費用，建議在進行基本建設時，安排在建筑物中間的草坪下面，利用建筑的回填土埋入該換熱器，埋入后，上層的土壤厚度最好在0.5～1米左右，過淺效果差，過深費用太高。
權利要求1，一種地源熱泵用地下換熱器，由換熱水管、換熱片、安裝片組成，其特征在于它還有相變材料、材料袋、水和換熱袋；換熱片和安裝片貼裝于換熱水管上，相變材料裝于材料袋中，材料袋和水一并裝入換熱袋中，換熱袋緊貼在換熱片上。
2，根據權利要求1所述的地源熱泵用地下換熱器，其特征在于所述材料袋外隔一定距離用繩子扎緊，形成間隙。
3，根據權利要求1所述的地源熱泵用地下換熱器，其特征在于所述相變材料是硫酸鈉(Na2SO4·10H2O)。
專利摘要本實用新型公開了一種地源熱泵用地下換熱器，它由換熱水管、換熱片、安裝片、相變材料、材料袋、水和換熱袋組成；換熱片和安裝片貼裝于換熱水管上，相變材料裝于材料袋中，材料袋和水一并裝入換熱袋中，換熱袋緊貼在換熱片上。該方案利用了對流換熱和相變換熱的原理，使地源熱泵空調器的換熱效率大幅度提高。
文檔編號F28D15/00GK2569085SQ0227651
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月18日 優先權日2002年9月18日
發明者劉永言 申請人:成都希望電子研究所