一种地源热泵的室外地埋管网结构、控制方法及施工方法与流程

本发明涉及地源热泵，尤其是涉及一种地源热泵的室外地埋管网结构、控制方法及施工方法。

背景技术：

1、地源热泵系统是以地源能作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源，同时是实现采暖、制冷和生活用热水的一种系统（如申请号为cn201410121757.6的中国发明专利）。

2、地源热泵系统安装具体流程如下：（1）地温热物性测试、（2）地面打孔、（3）双u型换热管下井、（4）原浆回灌、（5）开挖水平管沟槽、（6）细沙回灌井孔、（7）pv水平管连接、（8）水力平衡器安装、（9）水平pe管细沙回填、（10）地源热泵机房安装。

3、其中，地源热泵系统地面钻孔在开孔完成后，将地源热泵的地埋管路安放进去，再进行钻孔回填，在钻孔回填以后，这些钻孔便成为了永久性的设施，与大地融为了一体，后期如果想对钻孔及钻孔内的换热管进行改动、维护，基本上是不可能实现的。

4、然而，地源热泵系统在运行较长年限后，部分换热井的换热效率会大大降低，由于换热井施工完成后即被原浆回灌，难以对换热井内的换热管进行故障检测，导致现有的地源热泵的室外地埋管网结构检修困难。

5、同时，地源热泵系统在运行较长年限后，部分换热井的换热效率会大大降低，但是现有的地源热泵系统中，进入各个换热井的水的流量都是相等的，而进入换热效率较低的换热井的循环水起到的换热效果较差，导致不得不增大循环泵的循环流量来满足使用需求，增大了地源热泵系统的运行功耗。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种地源热泵的室外地埋管网结构、控制方法及施工方法，用以解决现有的地源热泵的室外地埋管网结构检修困难以及运行功耗较大的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种地源热泵的室外地埋管网结构，包括进水总管、出水总管、若干个换热机构、若干个管外土壤温度检测机构及控制器；

3、各个所述换热机构均包括进水阀、换热管、进水温度检测件及出水温度检测件，所述进水阀的一端与所述进水总管连通，所述进水阀的另一端与所述换热管的进水端连通，所述换热管的出水端与所述出水总管连通，所述进水温度检测件用于检测所述换热管的进水端内的水的温度，所述出水温度检测件用于检测所述换热管的出水端内的水的温度；

4、所述管外土壤温度检测机构的数量与所述换热机构的数量相等、并一一对应，各个所述管外土壤温度检测机构分别用于检测对应的所述换热机构的换热管外的土壤的温度；

5、所述控制器与各个所述管外土壤温度检测机构、各个所述进水温度检测件及各个所述出水温度检测件、各个所述进水阀均连接、并用于根据各个所述管外土壤温度检测机构、各个所述进水温度检测件及各个所述出水温度检测件的测量数据，控制各个所述换热机构的进水阀的开度以及在换热管出现故障时、判断并输出换热管的故障类型。

6、在一些实施例中，各个所述管外土壤温度检测机构均包括若干个管外土壤温度检测件及固定件，各个所述管外土壤温度检测件均通过对应的固定件固定于对应的所述换热机构的换热管上。

7、在一些实施例中，所述固定件包括第一卡箍、第二卡箍及若干个固定螺栓，所述第一卡箍及所述第二卡箍分别套设于所述换热管的两侧，所述管外土壤温度检测件固定于所述第一卡箍上，所述固定螺栓用于固定对应的所述第一卡箍及对应的所述第二卡箍。

8、在一些实施例中，所述固定件还包括隔热块，所述管外土壤温度检测件经由所述隔热块固定于所述第一卡箍上。

9、在一些实施例中，所述固定件还包括遮挡块，所述遮挡块固定于所述隔热块上、并位于所述管外土壤温度检测件的上方。

10、在一些实施例中，所述换热管为u形换热管。

11、本发明还提供了一种地源热泵的室外地埋管网控制方法，适用于所述的地源热泵的室外地埋管网结构，且包括如下步骤：

12、持续获取各个所述管外土壤温度检测机构、各个所述进水温度检测件及各个所述出水温度检测件检测的对应的换热管外的土壤的温度以及对应的换热管的进水端和出水端的温度；

13、根据获取的各个换热管的出水端的温度，控制各个进水阀的开度；

14、根据获取的各个换热管外的土壤的温度、各个换热管的进水端和出水端的温度，检测换热管是否发生换热故障，并在发生换热故障时，判断换热管的故障类型并输出。

15、在一些实施例中，根据获取的各个换热管的出水端的温度，控制各个进水阀的开度，具体包括：

16、获取各个换热管的出水端的温度；

17、根据各个换热管的出水端的温度，增大出水端的温度较高的换热管对应的进水阀的开度、或减小出水端的温度较低的换热管对应的进水阀的开度。

18、在一些实施例中，根据获取的各个换热管外的土壤的温度、各个换热管的进水端和出水端的温度，检测换热管是否发生换热故障，并在发生换热故障时，判断换热管的故障类型并输出，具体包括：

19、当换热管的进水端和出水端的温度差小于第一预设值且换热管的进水端与理想的恒温层的温度差大于第二预设值时，则判断该换热管出现换热故障；

20、当检测到换热管出现故障后，若换热管外的土壤的温度与理想的恒温层的温度的差值大于第三预设值时，则判断换热管的换热故障为土壤能量补充故障；若换热管外的土壤的温度与理想的恒温层的差值小于第三预设值时，则判定换热管的换热故障为换热管传热失效。

21、本发明还提供了一种地源热泵的室外地埋管网施工方法，适用于所述的地源热泵的室外地埋管网结构，且包括如下步骤：

22、于室外地面上钻孔形成若干个换热井；

23、提供若干个换热管，并将换热管竖向设于对应的换热井内，再回填各个换热井；

24、于室外地面上开挖形成连接各个换热井的井口的安装槽；

25、提供进水总管及出水总管，将进水总管及出水总管设于安装槽内并延伸至安装槽的上方、并分别与各个换热管的进水端和出水端连接；

26、对安装槽进行回填。

27、与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：在使用时，控制器持续获取各个所述管外土壤温度检测机构、各个所述进水温度检测件及各个所述出水温度检测件检测的对应的换热管外的土壤的温度以及对应的换热管的进水端和出水端的温度；控制器根据获取的各个换热管的出水端的温度，控制各个进水阀的开度，即增大出水端的温度较高的换热管对应的进水阀的开度、或减小出水端的温度较低的换热管对应的进水阀的开度，从而可在水循环速度不变的情况下获得更高的换热效率，降低了地源热泵系统的运行功耗；此外，控制器还可以根据获取的各个换热管外的土壤的温度、各个换热管的进水端和出水端的温度，检测换热管是否发生换热故障，并在发生换热故障时，判断换热管的故障类型并输出，从而方便检修人员采用相应的维修方案，降低了地源热泵室外地埋管网维修难度。

技术特征：

1.一种地源热泵的室外地埋管网结构，其特征在于，包括进水总管、出水总管、若干个换热机构、若干个管外土壤温度检测机构及控制器；

2.根据权利要求1所述的地源热泵的室外地埋管网结构，其特征在于，各个所述管外土壤温度检测机构均包括若干个管外土壤温度检测件及固定件，各个所述管外土壤温度检测件均通过对应的固定件固定于对应的所述换热机构的换热管上。

3.根据权利要求2所述的地源热泵的室外地埋管网结构，其特征在于，所述固定件包括第一卡箍、第二卡箍及若干个固定螺栓，所述第一卡箍及所述第二卡箍分别套设于所述换热管的两侧，所述管外土壤温度检测件固定于所述第一卡箍上，所述固定螺栓用于固定对应的所述第一卡箍及对应的所述第二卡箍。

4.根据权利要求3所述的地源热泵的室外地埋管网结构，其特征在于，所述固定件还包括隔热块，所述管外土壤温度检测件经由所述隔热块固定于所述第一卡箍上。

5.根据权利要求4所述的地源热泵的室外地埋管网结构，其特征在于，所述固定件还包括遮挡块，所述遮挡块固定于所述隔热块上、并位于所述管外土壤温度检测件的上方。

6.根据权利要求1所述的地源热泵的室外地埋管网结构，其特征在于，所述换热管为u形换热管。

7.一种地源热泵的室外地埋管网控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1-6中任意一项所述的地源热泵的室外地埋管网结构，且包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的地源热泵的室外地埋管网控制方法，其特征在于，根据获取的各个换热管的出水端的温度，控制各个进水阀的开度，具体包括：

9.根据权利要求7所述的地源热泵的室外地埋管网控制方法，其特征在于，根据获取的各个换热管外的土壤的温度、各个换热管的进水端和出水端的温度，检测换热管是否发生换热故障，并在发生换热故障时，判断换热管的故障类型并输出，具体包括：

10.一种地源热泵的室外地埋管网施工方法，其特征在于，适用于如权利要求1-6中任意一项所述的地源热泵的室外地埋管网结构，且包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种地源热泵的室外地埋管网结构、控制方法及施工方法，室外地埋管网结构包括进水总管、出水总管、若干个换热机构、若干个管外土壤温度检测机构及控制器；各个换热机构均包括进水阀、换热管、进水温度检测件及出水温度检测件；管外土壤温度检测机构分别用于检测对应的换热机构的换热管外的土壤的温度。本发明的有益效果是：控制器根据获取的各个换热管的出水端的温度，控制各个进水阀的开度，从而可在水循环速度不变的情况下获得更高的换热效率，降低了地源热泵系统的运行功耗；此外，控制器在发生换热故障时，可判断换热管的故障类型并输出，从而方便检修人员采用相应的维修方案，降低了地源热泵室外地埋管网维修难度。

技术研发人员：郑永清,吴全涛,刘静静
受保护的技术使用者：武汉卓成节能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15