一种混水换热储能地埋箱的制作方法

本申请属于地源热泵系统，尤其涉及一种混水换热储能地埋箱。

背景技术：

1、传统地源热泵地埋管为垂直设置于土壤内的管道，一般各地埋管之间的设置间距在四米左右，u型换热地埋管的设置深度在一百米左右，主要通过在管内填充水并通过水循环来利用土壤储存和进行热量的转移交换，冬季时交换地底土壤内的热能，夏季时交换地底土壤内的冷能，从而实现应用释放端供能。然而，每个u型管只能满足二十多平米的供能，还需要很多主配件，如集水器、分水器、阀门等，成本高投资大。并且，只依靠浅层地热能地埋u型管来承担储能换热功能，会由于地埋管与土壤换热慢且土壤的热容量小，因此不得不在土壤内埋设大量用于水循环的地埋管，进而导致地埋管管路长，最终存在施工困难、施工周期长、换热效率低等问题。

2、经检索，现有公告号为cn209196969u的中国实用新型申请文件公开了一种木屋地源热泵系统，“包括具有屋顶和屋檐的木屋主体、太阳能板、风力发电装置、地源热泵机组，还包括设于木屋主体内的风机，设于所述木屋主体地底的地下室，设于地下室外底部的u型换热管，设于屋顶的蓄电池，设于屋顶与所述蓄电池相连的太阳能逆变器；所述地源热泵机组设于所述地下室内，所述u型换热管与所述地源热泵机组相连；所述蓄电池通过电线与所述地源热泵机组相连；所述风机通过风机管道与所述地源热泵机组相连；所述太阳能板铺于所述木屋主体屋顶；所述太阳能板与所述太阳能逆变器相连；所述风力发电装置与所述蓄电池相连”，虽然该实用新型的系统中利用了地源热泵、太阳能、风能，但是，关于地源热泵的利用结构仍是采用了传统的u型换热地埋管的形式，仍然具有一定的局限性

技术实现思路

1、为解决以上所述现有技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种混水换热储能地埋箱，本申请的混水换热器储能地埋箱设计在管道布置、结构稳定性以及热容量方面均具有显著的有益效果，具有投资少、周期短、储能密度大、换热效率高、占地空间少等优点，为地源热泵系统的优化提供了有效的解决方案。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请采用以下技术方案：

3、本申请提供一种混水换热储能地埋箱，包括由保温防水板构成的密封箱体结构和气液交换管，所述气液交换管一端贯穿箱体结构顶部，另一端延伸至箱体结构内部，所述箱体结构内设有换热管网墙体，所述换热管网墙体包括若干横向隔墙和换热管网，所述横向隔墙横向分布于箱体结构内，相邻两横向隔墙与位于左右两侧的保温防水板形成隔仓，相邻两横向隔墙之间设有至少一层换热管网，所述换热管网贯穿横向隔墙墙体，所述换热管网包括换热管和定位线条，所述换热管呈蛇形盘绕并通过定位线条编织形成换热管网，所述定位线条交叉缠绕于换热管管道上，所述换热管网设有进液口和出液口，所述进液口和出液口贯穿箱体结构顶部并露出土壤，所述换热管网内填充有用于循环搬运能量的液体循环介质，所述箱体结构内填充有储能介质，所述储能介质包括固体填充物和相变材料，所述固体填充物包括土壤、石头和建筑固废。

4、作为优选的技术方案，所述横向隔墙的墙体表面开设有液体通道，所述液体通道为若干通孔，所述通孔靠近箱体结构底部。

5、作为优选的技术方案，当相邻两横向隔墙之间的换热管网为两层以上时，各换热管网之间互相平行且水平分布于横向隔墙上。

6、作为优选的技术方案，隔仓内铺设有防渗层、储液层和导热层，所述防渗层位于底层，防渗层上设置有储液层和导热层，储液层和导热层自下而上间隔铺设直至隔仓顶层；所述换热管网位于导热层内。

7、作为优选的技术方案，所述隔仓内还设有将隔仓分隔成若干空仓的纵向隔墙，所述纵向隔墙垂直于横向隔墙，且纵向隔墙的两端端面分别与相邻两横向隔墙墙面贴合，所述空仓内还填充有预埋相变介质。

8、作为优选的技术方案，所述预埋相变介质包括液体相变材料、固体相变材料或标准相变模块中的任意一种或多种的组合。

9、作为进一步优选的技术方案，所述防渗层内填充有用于吸收液体防止渗漏的颗粒状固体填充物中的任意一种或多种的组合，所述储液层内填充有直径在5cm以上的固体填充物中的任意一种或多种的组合，所述导热层内填充有直径在3cm以下的固体填充物中的任意一种或多种的组合，导热层内的固体填充物包裹于换热管四周。

10、作为优选的技术方案，所述颗粒状固体填充物包括矿渣粉或土壤，直径在5cm以上的固体填充物包括石块、砖块或水泥块，直径在3cm以下的固体填充物包括碎石块、碎砖块、碎水泥块、大颗粒砂子或金属纤维丝。

11、作为优选的技术方案，所述气液交换管贯穿箱体结构顶部的管道端口上设有通风帽。

12、作为优选的技术方案，所述箱体结构的底部还设有集水底槽。

13、如上所述，本申请具有以下有益效果：

14、(1)本申请的一种混水换热储能地埋箱，通过在储能地埋箱内设置隔墙，有利于换热管道的合理布置，这不仅增强了地埋箱内的热量传导效率，还确保了热量储存和分布的均衡性；同时，通过隔墙起到了支撑和增强箱体结构稳定性的作用，提高了储能地埋箱的整体结构强度，使其在各种环境条件下都能保持稳定的性能，延长了使用寿命；此外，通过隔墙分隔出的隔仓和空仓，还能在储能地埋箱内提供更多用于填充储能介质的空间，从而增加储能地埋箱的储能容量，提高了能源利用效率，满足了更广泛的应用需求。

15、(2)本申请的一种混水换热储能地埋箱，通过定位线条将传统单根成卷的换热管编织形成换热管网，使换热管更容易施工并架设固定在隔墙上，同时可以根据需要调整换热管网的形状、分布间距以及换热管网在隔墙上的高低位置，相比传统地源热泵地埋管中管与管之间的大间距，本申请中的换热管网的管间间距更小、更合理，并且通过调整可以使换热管网能够更均衡地布置于整个箱体空间内；此外，通过缠绕于换热管上的定位线条，尤其是当定位线条采用导热系数较大的金属线条时，能够进一步增加换热管与储能介质的接触面积，同时也能提高换热管的导热交换效率。

16、(3)本申请的一种混水换热储能地埋箱，通过设置纵向隔墙将隔仓进一步分隔成若干空仓，通过纵横交错的横向隔墙和纵向隔墙形成储能地埋箱箱体结构内的箱体骨架，从而为箱体结构提供加强支撑，能够有效避免形成箱体结构的保温防水板的挤压变形；同时，各个空仓均可以作为独立储存仓来放置储存更多大比热容的预埋相变介质，并且通过调整组合多样的预埋相变介质可以实现更优化的储能地埋箱组合，具有更广泛的应用。

17、(4)本申请的一种混水换热储能地埋箱，通过气液交换管的设计，提高了箱体结构内部与外界的气体和液体的交换速率；此外，气液交换管还具备快速填充和压力稳定的功能，通过设置至少两根气液交换管，能够实现注液抽液和排气抽气的同时操作，从而实现相变材料在箱体内的均匀填充并维持了箱体内部压力的平衡；进一步地，气液交换管管道端口顶部的伞形通风帽设计有效防止了异物进入，同时确保了换气和注液通道的畅通，这种设计降低了堵塞风险，提高了地埋箱的运行效率和稳定性。

技术特征：

1.一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，包括由保温防水板构成的密封箱体结构(1)和气液交换管(2)，所述气液交换管(2)一端贯穿箱体结构(1)顶部，另一端延伸至箱体结构(1)内部，所述箱体结构(1)内设有换热管网墙体(3)，所述换热管网墙体(3)包括若干横向隔墙(31)和换热管网(32)，所述横向隔墙(31)横向分布于箱体结构(1)内，相邻两横向隔墙(31)与位于左右两侧的保温防水板形成隔仓(4)，相邻两横向隔墙(31)之间设有至少一层换热管网(32)，所述换热管网(32)贯穿横向隔墙(31)墙体，所述换热管网(32)包括换热管(321)和定位线条(322)，所述换热管(321)呈蛇形盘绕并通过定位线条(322)编织形成换热管网(32)，所述定位线条(322)交叉缠绕于换热管(321)管道上，所述换热管网(32)设有进液口(323)和出液口(324)，所述进液口(323)和出液口(324)贯穿箱体结构(1)顶部并露出土壤，所述换热管网(32)内填充有用于循环搬运能量的液体循环介质，所述箱体结构(1)内填充有储能介质，所述储能介质包括固体填充物和相变材料，所述固体填充物包括土壤、石头和建筑固废。

2.根据权利要求1所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述横向隔墙(31)的墙体表面开设有液体通道(33)，所述液体通道(33)为若干通孔，所述通孔靠近箱体结构(1)底部。

3.根据权利要求2所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，当相邻两横向隔墙(31)之间的换热管网(32)为两层以上时，各换热管网(32)之间互相平行且水平分布于横向隔墙(31)上。

4.根据权利要求3所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述隔仓(4)内铺设有防渗层(41)、储液层(42)和导热层(43)，所述防渗层(41)位于底层，防渗层(41)上设置有储液层(42)和导热层(43)，储液层(42)和导热层(43)自下而上间隔铺设直至隔仓(4)顶层；所述换热管网(32)位于导热层(43)内。

5.根据权利要求4所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述隔仓(4)内还设有将隔仓(4)分隔成若干空仓(45)的纵向隔墙(44)，所述纵向隔墙(44)垂直于横向隔墙(31)，且纵向隔墙(44)的两端端面分别与相邻两横向隔墙(31)墙面贴合，所述空仓(45)内还填充有预埋相变介质。

6.根据权利要求5所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述预埋相变介质包括液体相变材料、固体相变材料或标准相变模块中的任意一种或多种的组合。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述防渗层(41)内填充有用于吸收液体防止渗漏的颗粒状固体填充物中的任意一种或多种的组合，所述储液层(42)内填充有直径在5cm以上的固体填充物中的任意一种或多种的组合，所述导热层(43)内填充有直径在3cm以下的固体填充物中的任意一种或多种的组合，导热层(43)内的固体填充物包裹于换热管(321)四周。

8.根据权利要求7所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述颗粒状固体填充物包括矿渣粉或土壤，直径在5cm以上的固体填充物包括石块、砖块或水泥块，直径在3cm以下的固体填充物包括碎石块、碎砖块、碎水泥块、大颗粒砂子或金属纤维丝。

9.根据权利要求8所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述气液交换管(2)贯穿箱体结构(1)顶部的管道端口上设有通风帽。

10.根据权利要求9所述的一种混水换热储能地埋箱，其特征在于，所述箱体结构(1)的底部还设有集水底槽。

技术总结本申请公开了一种混水换热储能地埋箱，包括由保温防水板构成的密封箱体结构，并设有气液交换管和换热管网墙体，换热管网墙体包括横向隔墙和贯穿相邻两横向隔墙墙体的换热管网，相邻横向隔墙与左右保温防水板形成隔仓，管网由蛇形换热管通过定位线条缠绕编织形成，管网的进出液口和气液交换管均贯穿箱体结构顶部，换热管网内填充液体循环介质，箱体结构内填充固体填充物和相变材料。本申请通过隔墙优化换热管道布置，提高热量传导效率和储能容量，定位线条使管网更易施工固定，增加了接触面积和导热效率；还设有增强箱体结构稳定的纵向隔墙和便于储存大比热容介质的空仓；气液交换管提高交换速率，实现快速填充和压力稳定，通风帽降低堵塞风险。技术研发人员：曹继生,曹正受保护的技术使用者：苏州正乙丙纳米环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9