一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統的制作方法
【專利摘要】一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統，其中毛細管網前端換熱系統包括鋪設于隧道表明的毛細管前端換熱器、循環水泵J；水源熱泵系統包括壓縮機，包含接口a、b、c、d、e的冷凝器，節流閥和包含接口f、g、h、k、m、n的蒸發器；站內毛細管末端換熱系統包括毛細管末端換熱器及循環水泵I；住宅用戶毛細管末端系統包括用戶毛細管末端換熱器及循環水泵K，整個系統通過管路和閥門連接，本實用新型克服了冷卻塔的設置及土壤源熱泵系統常規打孔困難的不足，具有造價低，換熱效率高、環保、經濟高效等優點，且能夏季對地下隧道車站供冷，冬季對地上建筑供暖。
【專利說明】—種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種毛細管土壤源熱泵系統，特別涉及一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統。
【背景技術】
[0002]隨著世界范圍內交通擁擠、環境污染和能源危機等問題的日益突出，發展城市軌道交通越來越引起世界各國的高度重視。地鐵因其安全、舒適、快速、準點、載客量大、低能耗及低污染的特點越來越受青睞。
[0003]伴隨著世界城市地鐵的大量興建和飛速發展，人們越來越關注地鐵環境的質量問題。由于地鐵隧洞內特有的活塞風，以及列車剎車、機車空調產熱及大量的機電設備、人員、照明等的產熱，使得地鐵站內在冬季和過渡季基本無需供熱，而夏季則需要供冷。地下隧道中(地鐵站內)傳統的供冷方式主要是通過制冷機及設于地面上的冷卻塔，將隧道中(站臺內)的熱量釋放到地面大氣中。這種系統型式存在的問題主要是冷卻塔的設置問題。由于地鐵線路所經過的區域多是城市繁華地帶，地面上設置冷卻塔的空間有限或根本沒有，而且將冷卻塔安裝在地面上不僅影響城市景觀和規劃，還給周圍環境帶來噪聲污染和衛生隱患。國內在廣州和上海等地對地鐵空調冷卻塔菌污染狀況的調查表明，部分地鐵站空調冷卻塔水軍團菌污染狀況較為嚴重，容易造成疾病的傳播。
[0004]為了解決地鐵車站冷卻塔的設置問題，減少對地面景觀、噪聲污染等的影響，土壤源熱泵技術受到了越來越多的關注。地下隧道和地鐵車站基本都處于地下恒溫層以下，地下土壤的溫度常年基本恒定，非常適合土壤源熱泵系統的應用，也可以減小冷卻塔的容量或避免設置冷卻塔，但地下隧道周圍有一系列的結構加固和保護措施，在這種情況下利用土壤源熱泵系統采用的常規打孔埋管方式將難以利用。針對地鐵環境研究新型的土壤換熱裝置，對地下隧道熱能的利用也有較大的實際意義。
【發明內容】
[0005]為解決上述現有技術的不足，本實用新型提出一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統，克服了冷卻塔的設置及土壤源熱泵系統常規打孔困難的不足，具有造價低，換熱效率高、環保、經濟高效等優點，且能夏季對地下隧道車站供冷，冬季對地上建筑供暖。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0007]—種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統，包括毛細管網前端換熱系統、水源熱泵系統、站內毛細管末端換熱系統，住宅用戶毛細管末端系統；其中毛細管網前端換熱系統包括鋪設于隧道表明的毛細管前端換熱器5、循環水泵J ;水源熱泵系統包括壓縮機I，包含接口 a、b、c、d、e的冷凝器2,節流閥3和包含接口 f、g、h、k、m、n的蒸發器4 ;站內毛細管末端換熱系統包括毛細管末端換熱器6及循環水泵I ;住宅用戶毛細管末端系統包括用戶毛細管末端換熱器7及循環水泵K ；
[0008]整個系統通過管路和閥門連接，壓縮機I的出口與冷凝器2的c端相連，冷凝器2的e端通過節流閥3與蒸發器4的f端相連，蒸發器4的k端與壓縮機I相連；冷凝器2的a端通過閥門F及循環水泵J與毛細管前端換熱器5相連，毛細管前端換熱器5的另一端通過閥門E與冷凝器的d端相連；蒸發器4的g端通過閥門C及循環水泵J與毛細管前端換熱器5的一端相連，毛細管網前端換熱器5的另一端通過閥門D與蒸發器4的h端相連；冷凝器2的a端通過閥門G及循環水泵K與用戶毛細管末端換熱器7相連，用戶毛細管末端換熱器7的另一端通過閥門B與冷凝器2的b端相連；蒸發器3的η端通過閥門H及循環水泵I與地鐵車站內的毛細管末端換熱器6相連，毛細管末端換熱器6的另一端通過閥門A與蒸發器的m端相連。
[0009]所述的毛細管網前端換熱系統、站內毛細管末端換熱系統及住宅用戶毛細管末端系統中毛細管間距為10mm、20mm或40mm,管材為ppr管材或pe_rt管材。
[0010]所述的毛細管網前端換熱系統置于地下隧道巖壁上，距離隧道壁外表面10-50cm。
[0011]相對于現有技術，本實用新型的有益效果為:克服了冷卻塔的設置及土壤源熱泵系統常規打孔困難的不足，具有造價低，換熱效率高、環保、經濟高效等優點，且能夏季對地下隧道車站供冷，冬季對地上建筑供暖。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]附圖為本實用新型的結構示意圖。
[0013]其中:1-壓縮機，2-冷凝器，3-節流閥，4-蒸發器，5-毛細管前端換熱器，6_毛細管末端換熱器，7-用戶毛細管末端換熱器，A、B、C、D、E、F、G、H-閥門，1、J、K-循環水泵。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型的結構及工作原理做進一步詳細描述。
[0015]一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統，包括毛細管網前端換熱系統、水源熱泵系統、站內毛細管末端換熱系統，住宅用戶毛細管末端系統；其中毛細管網前端換熱系統包括鋪設于隧道表明的毛細管前端換熱器5、循環水泵J ;水源熱泵系統包括壓縮機I，包含接口 a、b、c、d、e的冷凝器2,節流閥3和包含接口 f、g、h、k、m、n的蒸發器4 ;站內毛細管末端換熱系統包括毛細管末端換熱器6及循環水泵I ;住宅用戶毛細管末端系統包括用戶毛細管末端換熱器7及循環水泵K ；
[0016]整個系統通過管路和閥門連接，壓縮機I的出口與冷凝器2的c端相連，冷凝器2的e端通過節流閥3與蒸發器4的f端相連，蒸發器4的k端與壓縮機I相連；冷凝器2的a端通過閥門F及循環水泵J與毛細管前端換熱器5相連，毛細管前端換熱器5的另一端通過閥門E與冷凝器的d端相連；蒸發器4的g端通過閥門C及循環水泵J與毛細管前端換熱器5的一端相連，毛細管網前端換熱器5的另一端通過閥門D與蒸發器4的h端相連；冷凝器2的a端通過閥門G及循環水泵K與用戶毛細管末端換熱器7相連，用戶毛細管末端換熱器7的另一端通過閥門B與冷凝器2的b端相連；蒸發器3的η端通過閥門H及循環水泵I與地鐵車站內的毛細管末端換熱器6相連，毛細管末端換熱器6的另一端通過閥門A與蒸發器的m端相連。
[0017]所述的毛細管網前端換熱系統、站內毛細管末端換熱系統及住宅用戶毛細管末端系統中毛細管間距為10mm、20mm或40mm,管材為ppr管材或pe_rt管材。[0018]所述的毛細管網前端換熱系統置于地下隧道巖壁上，距離隧道壁外表面10-50cm。
[0019]本實用新型的工作原理為:
[0020]在夏季供冷時，閥門B、C、D、G關閉，閥門A、E、F、H開啟，循環水泵K關閉，循環水
泵I，J開啟。即冷凝器2的a端通過閥門F及循環水泵J與毛細管前端換熱器5相連，毛細管前端換熱器5的另一端通過閥門E與冷凝器2的d端相連。蒸發器4的η端通過閥門H及循環水泵I與地鐵車站內的毛細管末端換熱器6相連，毛細管末端換熱器6通過閥門A與蒸發器4的m端相連。壓縮機I排出的高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器2，在冷凝器2中冷卻放熱后將熱量釋放給毛細管前端換熱器5中的換熱介質，毛細管前端換熱器5又與隧道壁土壤進行換熱，最終將熱量釋放到地鐵隧道內，其中，一部分熱量排放到隧道壁土壤中，另一部分則通過地下隧道的活塞風被帶走。同時，冷凝器2內的制冷劑氣體冷凝變成制冷劑液體，制冷劑液體通過節流閥3，進入蒸發器4后，在蒸發器4內蒸發吸收熱量，制取冷凍水，冷凍水通過循環泵I輸送到地鐵車站內的毛細管末端換熱器6，為站內供冷。
[0021]在冬季供熱時，閥門A、E、F、H關閉，閥門B、C、D、G開啟，循環水泵I關閉，水泵J、K開啟。即冷凝器2的a端通過閥門G及循環水泵K與用戶毛細管末端換熱器7相連，用戶毛細管末端換熱器7的另一端通過閥門B與冷凝器2的b端相連。蒸發器4的g端通過閥門C及循環水泵J與地鐵隧道中的毛細管前端換熱器5相連，毛細管前端換熱器5的另一端通過閥門D與蒸發器4的h端相連。壓縮機I排出的高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器2中，釋放熱量，制取熱水或熱風，熱水或熱風到用戶毛細管末端換熱器7釋放熱量，為地上建筑供暖，同時制冷劑氣體冷凝成為液體，制冷劑液體通過節流閥3進入蒸發器4蒸發吸熱，在蒸發器4中與毛細管網前端換熱系統換熱，吸收毛細管網前端換熱系統中水的熱量，毛細管網前端換熱系統中的水和隧道土壤通過毛細管前端換熱器5進行換熱,吸收土壤中的熱量，同時，制冷劑液體吸熱變成制冷劑氣體，制冷劑氣體進入壓縮機I完成制熱循環。
【權利要求】
1.一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統，其特征在于，包括毛細管網前端換熱系統、水源熱泵系統、站內毛細管末端換熱系統，住宅用戶毛細管末端系統；其中毛細管網前端換熱系統包括鋪設于隧道表明的毛細管前端換熱器(5)、循環水泵J ;水源熱泵系統包括壓縮機⑴，包含接口 a、b、C、d、e的冷凝器⑵，節流閥(3)和包含接口 f、g、h、k、m、n的蒸發器(4);站內毛細管末端換熱系統包括毛細管末端換熱器(6)及循環水泵I ;住宅用戶毛細管末端系統包括用戶毛細管末端換熱器(7)及循環水泵K; 整個系統通過管路和閥門連接，壓縮機(I)的出口與冷凝器(2)的c端相連，冷凝器(2)的e端通過節流閥(3)與蒸發器⑷的f端相連，蒸發器⑷的k端與壓縮機⑴相連；冷凝器(2)的a端通過閥門F及循環水泵J與毛細管前端換熱器(5)相連，毛細管前端換熱器(5)的另一端通過閥門E與冷凝器的d端相連；蒸發器(4)的g端通過閥門C及循環水泵J與毛細管前端換熱器(5)的一端相連，毛細管網前端換熱器(5)的另一端通過閥門D與蒸發器⑷的h端相連；冷凝器⑵的a端通過閥門G及循環水泵K與用戶毛細管末端換熱器(7)相連，用戶毛細管末端換熱器(7)的另一端通過閥門B與冷凝器(2)的b端相連；蒸發器(3)的η端通過閥門H及循環水泵I與地鐵車站內的毛細管末端換熱器(6)相連，毛細管末端換熱器(6)的另一端通過閥門A與蒸發器的m端相連。
2.如權利要求1所述的一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統，其特征在于，所述的毛細管網前端換熱系統、站內毛細管末端換熱系統及住宅用戶毛細管末端系統中毛細管間距為10mm、20mm或40mm,管材為ppr管材或pe_rt管材。
3.如權利要求1所述的一種應用于地鐵隧道中的毛細管土壤源熱泵系統，其特征在于，所述的毛細管網前端換熱系統置于地下隧道巖壁上，距離隧道壁外表面10-50cm。
【文檔編號】F25B30/06GK203615650SQ201320783584
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】王海英, 胡松濤, 常忠, 劉國丹, 施志鋼, 王剛, 李緒泉, 于慧俐 申請人:青島理工大學