专利名称：热管式埋管换热装置的制作方法
技术领域：
本发明属于热交换设备，具体涉及一种热管式埋管换热装置，适用于地源热泵的地下埋管换热系统、地下建筑空气调节系统等可利用地热资源的领域。
背景技术：
热泵是通过制冷循环使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。地源热泵则是利用地球表面浅层水源和土壤中吸收的太阳能和地热能，并采用热泵原理，即可供热又可制冷的高效节能空调系统。地表土壤和水体是个巨大的太阳能集热器，收集了 47%的太阳能辐射能量，比人类每年利用的500倍还多；同时它又是个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的平衡，因此土壤源的温度特性要比空气源的温度特性优越，节能性更好。作为地源热泵的主要设备之一就是埋管式热交换器，通常采用塑料管或水管盘圈，而管路布置方式又以竖直式埋管居多。由于热泵系统需要的低品位冷、热源负荷较大， 而常用水等循环相变工质的显热来传热，受埋地塑料管道导热系数低，相变工质显热传热效率低，相变工质单位循环量大等因素的影响，地下埋管长度一般较长，很大程度上增加了循环流体的流阻，流体泵系统循环的功耗相应增加。现有热管技术主要是利用重力式热管与地源热泵水平埋管相结合，由重力式热管优良的等温导热性使得水平管附近的土壤保持一定的温度，满足热泵系统冬季在土壤热源处吸收热量持续工作的要求。但在夏季，地表温度高于土壤深处温度，重力式热管无法正常工作，热泵系统在土壤冷源处放热，造成水平管附近的地表土壤热量累积，温度不断升高。 当温度高于系统排放温度时，热泵系统无法继续循环制冷。因此该装置只能用于热泵的冬季供暖，不能适用于夏季制冷。在上述技术的基础上又存在一种既能在夏季为空调提供冷源，又能在冬季为热泵系统提供热源的利用热管提供冷、热源的热泵系统。其热管内壁设有吸液芯，并位于水平位置，一段插入热管换热器中，与热管换热器中的流体介质进行热交换。该发明利用热管的优良导热性达到与土壤换热的目的，从而减少埋管长度，减小泵系统功耗。其中吸液芯的应用成功克服了上述发明专利的夏季制冷问题，但同时也增加了制造难度，并提高了制造成本， 在传热方面还受到毛细储热极限的影响，不能满足较大冷、热源负荷的热泵系统要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种热管式埋管换热装置，用以克服现有的软换热装置埋管长度较长、循环流体流阻大和泵功耗较大的问题。为了实现上述目的，本发明一种热管式埋管换热装置，包括第一管路，采用塑料材质作为热管管材，所述第一管路埋入土壤中，与土壤进行换热；第二管路，采用金属材质作为热管管材，所述第二管路两端和所述第一管路的两端相连，所述第二管路暴露于空气中；驱动装置，设置于所述第二管路内。
可选的，所述第一管路和第二管路内放置有相变工质。可选的，所述相变工质为水、四氟乙烷或丁烷。可选的，所述塑料材质为聚乙烯或聚丁烯。可选的，所述金属材质为低碳钢、不锈钢或铜。与现有技术相比较，本发明热管式埋管换热装置的有益效果在于应用热管技术， 利用相变传热强化了普通塑料管与土壤之间的换热效能，减少埋管长度，减小流体流阻，从而有效减少换热系统泵的功耗，具有换热效率高、结构简单、性能稳定、成本低、功耗小等优
点ο
图1为本发明热管式埋管换热装置的第一实施例的结构示意图。图2为本发明热管式埋管换热装置的第二实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。首先，请参考图1，图1为本发明热管式埋管换热装置的第一实施例的结构示意图，如附图1所示，本发明包括液态相变工质1 (气态相变工质幻、液相驱动装置2 (气相驱动装置8)、金属翅片3、金属管路4、塑料管路6。塑料管路6位于竖直方向，埋于土壤中。金属管路4与流体介质换热部分设有金属翅片3，以增加换热面积。液相驱动装置2设于金属管路4液态相变工质1部分。气相驱动装置8设于金属管路4气态相变工质5部分。本发明在应用之前先将金属管路4、塑料管路6内部抽正压，然后注入一定量的液态相变工质1。如图1所示，当土壤7温度高于金属翅片3处换热流体介质温度时，液体相变工质1在吸收土壤7热量发生气化形成气态相变工质5，通过塑料管路6、金属管路4上升，在金属翅片3处受冷冷凝放热形成液体相变工质1，加热换热流体介质，由重力作用回流继续参与循环。此时，液相驱动装置2可关闭。当土壤7温度低于金属翅片3处换热流体介质温度时，液相驱动装置2将液体相变工质1抽到金属翅片3处，受热气化形成气态相变工质5，再在液相驱动装置2的驱动下通过金属管路4、塑料管路6下降到土壤7深处，受冷冷凝放热形成液体相变工质1，继续参与循环。相变工质为水、四氟乙烷或丁烷上述实施例中，液相驱动装置2可以改用气相驱动装置8，如图2所示，图2为本发明热管式埋管换热装置的第二实施例的结构示意图。当土壤7温度高于金属翅片3处换热流体介质温度时，液体相变工质1在吸收土壤7热量发生气化形成气态相变工质5，通过塑料管路6、金属管路4上升，在金属翅片3处受冷冷凝放热形成液体相变工质1，加热换热流体介质，由重力作用回流继续参与循环。此时，气相驱动装置8可关闭。当土壤7温度低于金属翅片3处换热流体介质温度时，气相驱动装置8将气态相变工质5压到塑料管路6处， 受冷冷凝放热形成液体相变工质1，再在气相驱动装置8的驱动上升通过塑料管路6、金属管路4上升到金属翅片3处，受热气化形成气态相变工质5，继续在气相驱动装置8的驱动下参与循环。该热管装置同样适用于地下建筑空气调节系统等可利用地热资源的领域。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术
4人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种热管式埋管换热装置，其特征在于，包括第一管路，采用塑料材质作为热管管材，所述第一管路埋入土壤中，与土壤进行换热； 第二管路，采用金属材质作为热管管材，所述第二管路两端和所述第一管路的两端相连，所述第二管路暴露于空气中；驱动装置，设置于所述第二管路内。
2.根据权利要求1所述的热管式埋管换热装置，其特征在于所述第一管路和第二管路内放置有相变工质。
3.根据权利要求2所述的热管式埋管换热装置，其特征在于所述相变工质为水、四氟乙烷或丁烷。
4.根据权利要求1所述的热管式埋管换热装置，其特征在于所述塑料材质为聚乙烯或聚丁烯。
5.根据权利要求1所述的热管式埋管换热装置，其特征在于所述金属材质为低碳钢、 不锈钢或铜。
全文摘要
本发明提供一种热管式埋管换热装置，包括第一管路，采用塑料材质作为热管管材，所述第一管路埋入土壤中，与土壤进行换热；第二管路，采用金属材质作为热管管材，所述第二管路两端和所述第一管路的两端相连，所述第二管路暴露于空气中；驱动装置，设置于所述第二管路内。本发明热管式埋管换热装置利用相变传热强化了普通塑料管与土壤之间的换热效能，减少埋管长度，减小流体流阻，从而有效减少换热系统泵的功耗。
文档编号F28F21/08GK102538523SQ20101059945
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者张琛, 项晓东 申请人:益科博能源科技(上海)有限公司