一种基于能源地下管廊的建筑温控系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种浅层地热能开发与利用技术，主要适用于地下管廊工程、建筑节能技术领域，尤其是涉及一种基于能源地下管廊的建筑温控系统。


背景技术：

2.传统地源热泵系统通常需要足够大的土地空间来设置地埋管换热器。在土壤、地表水或地下水中布置地埋管换热系统，前期投入成本相对较高，与传统制冷制热方式相比其优势大打折扣，因而成为制约地源热泵技术进一步发展应用的主要障碍之一。
3.城镇化伴随的大规模基础设施集群运营需要配套大量的通信、交通、电力、燃气、给排水等“生命线”市政工程，传统的明挖埋地铺设或架空铺设的方法均会对地面上社会正常生产活动带来不便且不利于城市的可持续发展。城市地下管廊作为空间高度集中的现代基础设施，对城市未来地下空间的开发利用具有积极的作用，国内多座城市已将其提升至与道路、铁路同等地位，作为城市中长期规划布局的重要内容。
4.中国发明专利“一种用于新型能源地下综合管廊结构与施工方法”，(申请号： zl201711084948.x)提供一种在管廊结构中埋设无缝钢管的能源地下综合管廊结构，可以利用地源热泵系统提取浅层岩土体中热能，通过管廊结构中的无缝钢管为结构内进行温度调节；然而，无缝钢管的刚性较大，限制了换热管的布管形式，进而影响换热能力。中国发明专利“一种集成管廊系统”，(专利号： zl202010704920.7)提供一种由包括热泵机组、控制管、埋地换热管以及非埋地换热管构成的管廊系统，是一种集排水、能量回收、能量利用于一体的系统；其中埋管换热管是以螺旋形缠绕在管体外侧，操作性相对较差。中国实用新型专利“适用于综合管廊的污水废热和浅地层热能综合利用系统”，(专利号： zl201721193671.x)提供了一种由管廊本体、污水管道、能源站、地埋管、污水换热器、热泵机组、分水器和集水器构成的综合管廊的污水废热和浅层地热能综合利用系统；然而，能源站的设计需要占用管廊空间，或额外开挖地下空间设置能源站以安装控制机组。
5.既有相关研究，主要关注点在于能源地下管廊的构成及施工方法，缺少完整系统的设计，同时在布管形式、空间利用率、操作性等方面仍有待改进。因此，有待提出一种基于能源地下管廊的建筑温控系统。


技术实现要素：

6.发明目的：为了克服现有技术存在的以下不足和问题：(1)受限于施工操作难度，管廊埋管形式单一，空间利用率低，可操作性差；(2)仅关注地下管廊埋管模块，缺少建筑温控系统中热泵机组循环模块和用户端空调水循环模块的设计。因此，本实用新型专利提供一种基于能源地下管廊的建筑温控系统，以达到提高现有技术的科学合理性和可实施性。
7.技术方案：为实现上述目的，本实用新型提供一种基于能源地下管廊的建筑温控系统，包括能源地下管廊埋管循环模块、热泵机组循环模块和用户端空调水循环模块，其中，
8.所述能源地下管廊埋管循环模块包括管廊结构和设置于管廊结构上的换热管或能源土工布，所述能源地下管廊埋管循环模块埋设于建筑物水平面下方，所述管廊结构为矩形的单层钢筋网片混凝土结构，包括管廊顶板、底板、侧板以及管廊支护桩，所述换热管或能源土工布引出能源地下管廊换热管供水管和能源地下管廊换热管回水管作为能源地下管廊循环模块的进口和出口；
9.所述热泵机组循环模块包括热泵机组、能源管廊端循环泵和用户端循环泵，所述用户端空调水循环模块包括用户端空调设备、用户端循环回水管和用户端循环供水管，热泵机组的冷凝器进口与能源地下管廊换热管供水管相连，冷凝器出口与能源地下管廊换热管回水管相连；热泵机组的蒸发器进口与用户端循环供水管连接，蒸发器的出口与用户端循环回水管连接，所述用户端循环回水管上串联用户端循环泵；
10.来自用户端循环供水管的换热液体经用户端循环泵输送至用户端空调设备的风机盘管并与室内空气发生热交换，完成热交换后的循环水通过用户端循环回水管返回至热泵机组的蒸发器，将热量交换给冷凝器；在管廊本体提取的地热能经过能源地下管廊端循环传输至热泵机组的冷凝器，冷凝器与蒸发器之间换热做功，将低品位地热能提升为满足室内供暖制冷需求的热能，并经过室内用户端循环传输至各种末端用户端盘管，进行室内温控调节。通过盘管设备将水循环中的冷量释放，并将室内的热量通过水循环管道送至机房。按照房间特点设置各种末端用户端设备，实现每个房间舒适度的最优化和节能化。
11.其中，对于新建管廊可埋设换热管，换热管可选用pe管、hdpe管、pex 管或pe-rt管，布置形式采用串联或并联(当并联时，可将并联的换热管分别在两端进行合并，引出能源地下管廊换热管供水管和能源地下管廊换热管回水管作为能源地下管廊循环模块的进口和出口)，利用尼龙扎带或铁丝将换热管均匀布置在管廊结构的纵筋上，分别绑扎在管廊顶板、底板及侧板上，换热管布设形式为s型或螺旋形。通过将能源地下管廊结构按照方向分别绑扎形成能源底板、能源侧壁、能源顶板、能源支护桩进行分区分段布设，以便检修和管理，同时可根据实际情况进行选择串联或并联，组成不同大小的分区。
12.优选地，管廊结构中的换热管沿纵深方向根据施工缝的设置进行分段，底板内换热管以25-35cm的管间距，采用螺旋型均匀布管，每段之间采用串联的形式；在管廊的侧壁及顶部上按照相同管间距布置s型的换热管，并从管廊侧壁底部伸出管廊结构引出能源地下管廊换热管供水管和能源地下管廊换热管回水管。
13.对于既有管廊，可以在管廊内壁铺设能源土工布。所述能源土工布自内向外依次由镀锌钢丝网层、pe换热管层、挤塑聚苯保温板层和无纺布铝箔反射膜层组成。在施工时，首先在管廊本体固定镀锌钢丝网，然后将换热管按照设计形式和间距绑扎于钢丝网，最后依次布设反射膜、保温板。
14.所述能源地下管廊换热管回水管上串联能源管廊端循环泵、能源地下管廊端水循环的压力表、能源地下管廊端水循环的温度计和调节阀；所述用户端回水管上串联用户端循环泵、用户端水循环的压力表、用户端水循环的温度计和调节阀；能源地下管廊换热管回水管和能源地下管廊换热管供水管之间、以及用户端回水管和用户端供水管之间设置有旁通阀；热泵机组循环模块设置在地表建筑旁
15.所述能源地下管廊端水循环的压力表、能源地下管廊端水循环的温度计、用户端水循环的压力表、用户端水循环的温度计、调节阀和旁通阀分别与一矩阵式变频智能控制
器连接。所述矩阵式变频智能控制器可以对压力、温度等进行调节。
16.具体地，所述用户端空调设备包括柜式风机盘管、壁挂式风机盘管、卧式风机盘管，按照房间特点设置各种空调设备，实现每个房间舒适度的最优化和节能化。
17.为了便于维修和控制机组设备，同时减少地下空间的占有率，在地表建筑物旁设置专用的控制房，将其设置在地表建筑旁，控制房内设置一矩阵式变频智能控制器连接，其可以分别控制能源管廊段回水管端的温度计、压力表、调节阀、旁通阀和用户端回水管端的温度计、压力表、调节阀、旁通阀旁通阀。可以根据能源管廊埋管端的温度、压力以及室内用户端的末端用户端设备运行状态，实时控制机房内的各循环模块的旁压阀、调节阀，得到最佳运行性能。
18.有益效果：相较现有技术，本实用新型存在以下技术优势：
19.(1)可以根据地下管廊结构尺寸变化的多种埋管形式，不同埋管形式的取热效率不同，可以根据结构的形式灵活选取最佳的埋管形式达到换热效率和空间利用率的最大化；
20.(2)由三个子模块构成的基于能源地下管廊的建筑温控系统，提高该项技术的操作性。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步解释和理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
22.图1是本实用新型实施例的一种基于能源地下管廊结构的建筑温控装置示意图；
23.图2是本实用新型实施例的一种能源地下管廊埋管示意图；
24.图3是本实用新型实施例的一种可选的热泵机房结构示意图；
25.其中，1为能源地下管廊本体；2为能源地下管廊换热管回水管；3为能源地下管廊换热管供水管；4为热泵机房；5为柜式风机盘管；6为卧式风机盘管； 7为壁挂式风机盘管；8为用户端循环供水管；9为建筑；10为用户端循环回水管；11为能源管廊端循环泵；12为用户端循环泵；13为旁通阀；14为用户端水循环的压力表；15为用户端水循环的温度计；16为调节阀；17为能源地下管廊端水循环的压力表；18为能源地下管廊端水循环的温度计；19为矩阵式变频智能控制器。
具体实施方式
26.以下结合附图详细叙述本实用新型专利的具体实施方式，本实用新型专利的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.图1为本实用新型实施例提供的一种可选的基于能源地下管廊结构的建筑温控装置示意图，其特征在于主要包括能源地下管廊埋管循环、热泵机组循环和用户端空调水循环三个子模块构成。按照图1所述，在建筑旁边设置用于安装热泵机组、循环水泵以及相关调节设备的热泵机房。
28.能源地下管廊埋管循环模块包括管廊结构和设置于管廊结构上的换热管或能源土工布，其中，对于新建管廊，采用直接埋设换热管，对于已有管廊可以采用能源土工布的形式。能源地下管廊埋管循环模块埋设于建筑物水平面下方，管廊结构为矩形的单层钢筋网片混凝土结构，包括管廊顶板、底板、侧板以及管廊支护桩，从所述换热管或能源土工布引出能源地下管廊换热管供水管和能源地下管廊换热管回水管作为能源地下管廊循环模块的进口和出口。
29.对于既有管廊，可以在管廊内壁铺设能源土工布。所述能源土工布自内向外依次由镀锌钢丝网层、pe换热管层、挤塑聚苯保温板层和无纺布铝箔反射膜层组成。在施工时，首先在管廊本体固定镀锌钢丝网，然后将换热管按照设计形式和间距绑扎于钢丝网，最后依次布设反射膜、保温板。
30.图2提供了一种可选的针对新建管廊的能源地下管廊埋管形式。在本实施例中，管廊结构净高2.3m，净宽3.1m，壁厚35cm。混凝土结构为单层钢筋网，换热管绑扎在钢筋网临土侧以减少管廊内空气温度对地热能提取性能的干扰，位于临土侧15cm处。能源地下管廊中的换热管材料采用pe25管，布置形式采用串联。采用尼龙扎带或铁丝把换热管均匀布置在钢筋网片的纵筋上，分别绑扎与管廊顶板、底板及侧板上。换热管直接浇筑在管廊结构的混凝土结构中。
31.根据施工缝的设置位置差异，能源地下管廊中的换热管沿纵深方向，在先进行浇筑的底板中绑扎pe25换热管，底板内换热管以35cm的管间距，采用螺旋型均匀布管，每段之间采用串联的形式；在管廊的侧壁及顶部上按照相同管间距布置s型的换热管从管廊侧壁底部伸出结构，伸出的换热管即为能源地下管廊循环模块的能源地下管廊换热管供水管和能源地下管廊换热管回水管，作为能源地下管廊循环模块的进口和出口以备与地面机组连接。
32.图3提供了一种可选的热泵机房结构示意图，包括热泵机组、能源地下管廊端循环泵11、用户端循环泵12、用户端水循环回水管10、用户端水循环供水管 8、用户端水循环压力表17、用户端水循环温度计18、调节阀16、旁通阀13、矩阵式变频智能控制器19、能源地下管廊端水循环压力表17、能源地下管廊端水循环温度计18、能源地下管廊水循环回水管2和能源地下管廊端水循环供水管3。
33.用户端空调水循环模块包括用户端空调设备、用户端循环回水管和用户端循环供水管。用户端空调设备主要包括柜式风机盘管5、卧式风机盘管6、壁挂式风机盘管7。按照房间特点设置不同的用户端设备，实现每个房间的单独控制，达到房间舒适度的最优化和整体建筑的节能化。热泵机组的冷凝器进口与能源地下管廊换热管供水管相连，冷凝器出口与能源地下管廊换热管回水管相连；热泵机组的蒸发器进口与用户端循环供水管连接，蒸发器的出口与用户端循环回水管连接，所述用户端循环回水管上串联用户端循环泵；来自用户端循环供水管的换热液体经用户端循环泵输送至用户端空调设备的风机盘管并与室内空气发生热交换，完成热交换后的循环水通过用户端循环回水管返回至热泵机组的蒸发器，将热量交换给冷凝器。
34.本实用新型的原理为：能源地下管廊端的换热液体在循环泵的作用下，管廊本体内换热管中的换热液体与土体发生热交换提取地热能，通过能源地下管廊端回水管2在能源地下管廊端循环泵11的作用下输入热泵机组内的冷凝器中，在热泵机组内冷凝器与蒸发
器之间发生热交换后通过能源地下管廊端供水管3返回管廊本体1，如此反复提取地热能。同时，热泵机组内蒸发器端的进口与用户端水循环的供水管8连接，将热泵提升处理后通过换热液体在用户端循环泵12 的作用下，输送至各房间内的各种风机盘管(5、6、7)并与室内空气发生热交换实现建筑内供暖或制冷。完成与室内空气热交换后的循环水通过用户端水循环的回水管10返回热泵机组的蒸发器，将建筑内部的热量交换给冷凝器。此外，热泵机房内的矩阵式变频智能控制器19连接能源地下管廊端的压力表17、温度计18和用户端水循环的压力表14、温度计15实时监测各自的温度和压力，并控制各自的调节阀16或旁通阀13。
35.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。