一种用于土壤过渡季补热的透光式可调风水比补热塔

技术领域

本发明涉及供热装置技术领域，尤其涉及一种用于土壤过渡季补热的透光式可调风水比补热塔。

背景技术

土壤源热泵系统不受地理位置与气象参数的影响，与空气源热泵系统和太阳能辅助热泵系统相比，其所采用的浅层土壤热能的热物性更稳定。地源热泵在运行中也存在一些局限性问题，在全年建筑能耗较大且土壤温度平均温度较低的严寒地区，既需要夏季供冷，也需要冬季供热，由于冬夏季建筑的能耗不同，导致冷热负荷不均衡。建筑物累计供热量大于累计制冷量，造成从地下土壤取放热量差别很大，运行多年后，会引发浅层土壤“冷堆积”现象的产生，形成地下土壤热失衡的问题。热泵系统长期不间断运行不仅会导致浅层土壤温度降低，还会导致地埋管中冷凝水及防冻溶液的温度降低，热泵机组的运行效率也会因此下降，从而对浅层地热能源的利用率逐渐降低。因此，现亟需一种能够对浅层土壤进行补热，同时采用空气源和土壤源耦合供热方式的透光式补热塔。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种能够对浅层土壤进行补热，同时采用空气源和土壤源耦合供热方式的透光式补热塔。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的：

一种用于土壤过渡季补热的透光式可调风水比补热塔，包括塔体、淋喷装置、波纹填料、水循环系统和板式换热器，所述塔体由透光材料构成，塔体顶部的排气口处设置有排气风机，塔体的底部外壁设置有呈网孔状分布的进气口，塔体内部在进气口下侧设置有集水盘；所述淋喷装置位于排气风机下侧，所述波纹填料设置在进气口与淋喷装置之间，波纹填料为多层卷筒状并由黑色PVC材料构成；所述水循环系统包括入水管、出水管和排水管，入水管由塔体外穿入并经过集水盘向上与淋喷装置连接，入水管上设置有循环水泵，出水管和排水管均由塔体外穿入与集水盘底部相连通，出水管上设置有加药装置；所述板式换热器顶侧与入水管、出水管相连接，板式换热器底侧通过换热管道与地层内的地埋管相连通，换热管道上设置有换热水泵，地埋管通过供热管道与用户侧的地源热泵相连通。

进一步的，所述塔体的主体框架由玻璃钢构成，塔体对应波纹填料和淋喷装置处的外壁为透光薄膜，透光薄膜由TPU材料制成。

进一步的，所述进气口呈网孔状周向设置在塔体的外壁。

进一步的，所述塔体的顶部设置有用于调节排气风机的控制器。

进一步的，所述波纹填料在塔体内至少设置有两层，上部填料的波纹与下部填料的波纹相错开布置。

进一步的，所述淋喷装置包括布水器和喷头，喷头均布设置在水平的布水器上，布水器与入水管相连通。

进一步的，所述布水器、喷头、集水盘以及各管道均由不锈钢构成。

进一步的，所述入水管上设置有入水阀门和第一压力流量计，所述出水管上设置有出水阀门、第二压力流量计和Y型过滤器，所述排水管上设置有排水阀门。

进一步的，所述换热管道上设置由第三压力流量计和换热阀门。

进一步的，所述集水盘的侧部设置有接通至塔体外部的补水管。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明内部的波纹填料为黑色PVC填料制成，吸热和环保效果好，波纹填料在塔体内至少设置两层，各层波纹填料均由内向外卷曲为多层卷筒状，提高了填料的密度，上部填料的波纹与下部填料的波纹相错开，从而进一步提高了循环水和空气与填料的热交换面积和热交换时间，提升了补热塔对浅层土壤的补热能力。塔体主体由玻璃钢制成，使塔体同时具有结构强度高和透光的双重效果，而且对应淋喷装置和波纹填料处的塔体外壁为透光薄膜，具有较高的透光率和气密性，既能够充分利用太阳照射对波纹填料、循环水和空气进行加热，还能避免塔体外部的空气对内部的热交换造成影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中各管道的分布示意图；

图3为本发明中波纹填料的俯视图；

图4为本发明对板式换热器和地源热泵供热的示意图。

附图标记：

1-控制器，2-塔体，3-排气风机，4-布水器，5-喷头，6-波纹填料，7-透光薄膜，8-进气口，9-集水盘，10-补水阀门，11-补水管，12-排水阀门，13-排水管，14-加药装置，15-出水阀门，16-出水管，17-循环水泵，18-第一压力流量计，19-Y型过滤器，20-入水阀门，21-第二压力流量计，22-入水管，23-板式换热器，24-第三压力流量计，25-换热阀门，26-地埋管，27-换热水泵，28-供热阀门，29-地源热泵，30-用户侧水泵。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，一种用于土壤过渡季补热的透光式可调风水比补热塔，包括塔体2、淋喷装置、波纹填料6、水循环系统和板式换热器23，所述塔体2由透光材料构成，塔体2顶部的排气口处设置有排气风机3，塔体2的底部外壁设置有呈网孔状分布的进气口8，塔体2内部在进气口8下侧设置有集水盘9；所述淋喷装置位于排气风机3下侧，所述波纹填料6设置在进气口8与淋喷装置之间，波纹填料6为多层卷筒状并由黑色PVC材料构成；所述水循环系统包括入水管22、出水管16和排水管13，入水管22由塔体2外穿入并经过集水盘9向上与淋喷装置连接，入水管22上设置有循环水泵17，出水管16和排水管13均由塔体2外穿入与集水盘9底部相连通，出水管16上设置有加药装置14；所述板式换热器23顶侧与入水管22、出水管16相连接，板式换热器23底侧通过换热管道与地层内的地埋管26相连通，换热管道上设置有换热水泵27，地埋管26通过供热管道与用户侧的地源热泵29相连通。

其中，所述塔体2的主体框架由玻璃钢构成，玻璃钢塔体具有结构强度高和透光的双重效果，塔体2对应波纹填料6和淋喷装置处的外壁为透光薄膜7，透光薄膜7由TPU材料制成。透光率可达91％，具有较高的透光率和气密性，既能够充分利用太阳照射对波纹填料6、循环水和空气进行加热，还能避免塔体2外部的空气对内部的热交换造成影响，而且TPU材料极佳的耐低温性能使其不会出现因低温下脆化而无法长期使用的现象。其中，所述进气口8呈网孔状周向设置在塔体2的外壁，周向布置的进气口8既能让外部的空气更好的流通入塔体2内部，还能在塔体2的玻璃钢部分与透光薄膜部分起到连接作用。

其中，所述塔体2的顶部设置有用于调节排气风机3的控制器1。控制器1可根据监测出的室外温度和太阳辐射强度，对应排气风机3的运行状态进行调节，改变风水比。例如当循环水的流量不变时，室外温度较高或太阳辐射强度较大时，增加排气风机3的运行风量，提高风量即提高风水比，这时空气质量流量的增加意味着循环水都可以更有效地与空气交换热量，使出水温度提高且能够增加对土壤的蓄热量。

如图2和图3所示，所述波纹填料6在塔体2内至少设置有两层，上部填料的波纹与下部填料的波纹相错开布置。波纹填料6为黑色PVC填料制成，吸热和环保效果好，填料波纹状的表面能够让循环水在填料上呈膜状流动，提升循环水与填料表面的接触面积和接触时间，增加传热效。波纹填料6在塔体2内至少设置两层，各层波纹填料6均由内向外卷曲为多层卷筒状，提高了填料的密度。上部填料的波纹与下部填料的波纹相错开，如上部填料向左下方倾斜，下部填料向右下方倾斜，从而使朝向左下方流动的循环水流下上部填料后，必定会被一层朝右下方倾斜的下部填料接住，循环水需要再次流过波纹填料6才能够进入集水盘9，从而进一步提高了循环水和空气与填料的热交换面积和热交换时间，提升了补热塔对浅层土壤的补热能力。

其中，所述淋喷装置包括布水器4和喷头5，喷头5均布设置在水平的布水器4上，布水器4与入水管22相连通。布水器4和喷头5用于均匀的将循环水喷洒至波纹填料6上，保证循环水能够与波纹填料6充分接触。

其中，所述入水管22上设置有入水阀门20和第一压力流量计18，所述出水管16上设置有出水阀门15、第二压力流量计21和Y型过滤器19，所述排水管13上设置有排水阀门12。入水阀门20、出水阀门15和排水阀门12用于控制水循环系统的流通，同时采用流量计对循环水的流量进行监测。

本发明的补热工作方式为：

如图4所示，在太阳能资源丰富地区的过渡季节，与板式换热器23换热后的低温循环水经入水管22通过循环水泵17，依次穿过集水盘9并垂直向上经过填料区的波纹填料6，流动至布水器4的喷头5处进行喷淋，低温循环水通过喷头5均匀地分布到位于上部的波纹填料6中，向下流动后继续经过位于下部的波纹填料6。在此过程中，太阳辐射经透光薄膜7辐射到补热塔内，使塔内空气及波纹填料6得热，经排气风机3使温度较高的室外空气也被从进气口8逆流吸入塔体2内，与低温循环水充分混合，由于空气与水的温差以及水蒸气压力差，空气中的水蒸气在循环水温度低于水蒸气温度时凝结散热。布水器4喷淋的循环水作为传热介质，低温循环水在波形填料6上成膜状流动进行换热，同时太阳辐射仍经TPU透光薄膜7持续辐射到补热塔内，对塔内空气和波纹填料6进行加热。

塔体2内循环水经过加热后升温，高温循环水在集水盘9处进行收集，由出水管16输送依次经过加药装置14、第二压力流量计21、出水阀门15、Y型过滤器19，最后到达板式换热器23，与其进行换热。当循环水温降低后再次输送至布水器4，循环换热。Y型过滤器19用于对与外部空气接触后的循环水过滤杂质，加药装置14用于添加缓冲剂、阻垢剂、消毒剂和防腐剂，减少循环水对管路以及换热器造成不同程度的伤害。

地埋管26的低温介质由换热水泵27输送，依次经过换热阀门25、第三压力流量计24至板式换热器23换热升温，再输送到地埋管26，与浅层土壤进行换热，将该部分热能传递给岩土层，浅层土壤温度得以提升，当水温降低后再次输送至板式换热器23，循环换热。

地埋管26的低温介质经板式换热器23换热升温后，高温介质会输送到地源热泵29进行换热，在用户侧水泵30和供热阀门28的作用下，以对流传热为主导将浅层土壤中的热量传递到室内负荷侧进行供热。

其中，所述换热管道上设置由第三压力流量计24和换热阀门25，用于控制板式换热器23与地埋管26之间的通断。

其中，所述集水盘9的侧部设置有接通至塔体2外部的补水管11，便于补充系统内热质交换介质。排水管13则用于排出循环水或防冻溶剂液。

其中，所述布水器4、喷头5、集水盘9以及各管道均由不锈钢构成，以确保塔体2内的循环水不会导致部件的腐蚀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。