一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置

摘要

本发明公开了一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，属于地源热泵技术领域，本方案通过启动柱塞泵，使得柱塞泵将地热管道中的水抽入至第一储水箱内，使得水流对接触环进行冲击，使得活动环沿着地热管道左移，从而使得环形刮刀对地热管道内壁上的水垢进行刮拭，通过水流对第一清洗球的冲击，使得第一清洗球内部的柠檬酸溶液通过运动喷射瓶嘴释放，对水垢进行分解，并通过过滤板对水垢进行过滤，从而提高对水垢的分解效率，通过第二清洗球反复运动，以及活性炭层和筛分叉的吸附作用，可以对进入到第一清洗球内的残余水垢进行进一步的收集，通过二氧化碳受热膨胀性，可以使得第二清洗球逐渐膨胀，从而提高其过滤效果。

权利要求

1.一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，包括地热管道（1），所述地热管道（1）左上端固定连接有柱塞泵（2），所述柱塞泵（2）的动力输出端安装有第一储水箱（3），所述地热管道（1）右上端固定连接第二储水箱（4），所述第一储水箱（3）和第二储水箱（4）之间固定连接有释热管道（5），所述地热管道（1）、柱塞泵（2）、第一储水箱（3）、第二储水箱（4）和释热管道（5）相互连通形成闭合回路，其特征在于：所述地热管道（1）内壁设有活动环（6），所述活动环（6）内壁固定连接有上封板（7）和下封板（8），所述上封板（7）位于下封板（8）上侧，所述上封板（7）靠近下封板（8）的一端开凿有圆头卡槽（9），所述下封板（8）靠近上封板（7）的一端固定连接有圆头卡块（10），所述圆头卡块（10）位于圆头卡槽（9）内，所述活动环（6）左右两端均固定连接有接触环（11）和环形刮刀（12），所述环形刮刀（12）位于接触环（11）外侧且与地热管道（1）内壁相抵，所述地热管道（1）内壁固定连接有两个固定推杆（13），两个所述固定推杆（13）分别位于活动环（6）两侧，两个所述固定推杆（13）上下分布且分别与上封板（7）和下封板（8）相对应。

2.根据权利要求1所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述第一储水箱（3）和第二储水箱（4）内底端均固定连接有多个均匀分布的连接线（14），所述第一储水箱（3）和第二储水箱（4）左右内壁之间均固定连接有隔板（15）和过滤板（16），所述隔板（15）上端开凿有多个均匀分布且数量与连接线（14）相同的通孔，所述连接线（14）位于通孔内，所述过滤板（16）位于隔板（15）上侧，所述连接线（14）上端固定连接有第一清洗球（17），所述第一清洗球（17）位于隔板（15）和过滤板（16）之间。

3.根据权利要求2所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述第一清洗球（17）内设有多个均匀分布的第二清洗球（18），所述第一清洗球（17）外端安装有多个均匀分布的运动喷射瓶嘴（19），所述第二清洗球（18）包括气囊（22），所述气囊（22）外端固定连接有活性碳层（23），所述活性碳层（23）外端固定连接有多个均匀分布的筛分叉（24）。

4.根据权利要求1所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述第一储水箱（3）和第二储水箱（4）底端均固定连接有一对支撑柱（25），两个所述支撑柱（25）关于地热管道（1）对称。

5.根据权利要求1所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述第一储水箱（3）和第二储水箱（4）的左右两端均开凿有安装孔（26），所述安装孔（26）内安装有单开门（27）。

6.根据权利要求1所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述圆头卡块（10）和上封板（7）内部均固定连接有磁铁块（28），两个所述磁铁块（28）相互吸引。

7.根据权利要求1所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述上封板（7）、下封板（8）和圆头卡块（10）均由橡胶材质制成，所述圆头卡块（10）的尺寸略大于圆头卡槽（9）的尺寸。

8.根据权利要求2所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述第一清洗球（17）上端开凿有添加孔（20），所述添加孔（20）位于运动喷射瓶嘴（19）上侧，所述添加孔（20）内螺纹连接有密封塞（21）。

9.根据权利要求3所 述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：所述第一清洗球（17）内填充有柠檬酸溶液，所述第二清洗球（18）内填充有气态二氧化碳。

10.根据权利要求1‑9任意一项所述的一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，其特征在于：包括以下步骤：

S1、启动柱塞泵（2），使得柱塞泵（2）将地热管道（1）中的水抽入至第一储水箱（3）内，通过水流对活动环（6）右侧的接触环（11）进行冲击，使得活动环（6）沿着地热管道（1）左移，从而使得环形刮刀（12）对地热管道（1）内壁进行刮拭，从而将地热管道（1）内壁黏着的水垢刮落，并随着水流进入到第一储水箱（3）内；

S2、含有水垢的水流进入到第一储水箱（3）内后，通过第一清洗球（17）对其进行过滤，并通过水流对第一清洗球（17）的冲击，使得第一清洗球（17）被挤压，从而使得第一清洗球（17）内部的柠檬酸溶液通过运动喷射瓶嘴（19）释放，通过柠檬酸对水垢进行分解，并通过过滤板（16）对水垢进行过滤，从而提高柠檬酸对水垢的分解效率；

S3、当部分水垢通过运动喷射瓶嘴（19）进入到第一清洗球（17）内时，通过第二清洗球（18）反复运动，以及其外侧的活性碳层（23）和筛分叉（24）的吸附作用，可以对残余的水垢进行进一步的收集，通过二氧化碳受热膨胀性，可以使得第二清洗球（18）逐渐膨胀，从而提高其过滤效果。

说明书

一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置

技术领域

[0001] 本发明涉及地源热泵技术领域，更具体地说，涉及一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置。

背景技术

[0002] 地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量，地球内部的温度高达7000℃，而在80至100公英里的
深度处，温度会降至650至1200℃，透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，
热力得以被转送至较接近地面的地方，高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水
最终会渗出地面，运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并
抽取其能量。

[0003] 地源热泵是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源（如电能等）实现由低品位热能向高品位热能转移的装置，通常地源热泵消耗1kw/h的能量，用户可以得到4kw/h以上
的热量或冷量，地源热泵是以岩土体、地层土壤、地下水或地表水为低温热源，由水地源热
泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热中央空调系统，根据地热能交换系统形
式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热
泵系统。

[0004] 目前地源热泵系统的取热系统，一般埋于土壤中，采用闭式系统，管中走水，通过水的循环，将土壤中热量/冷量进行传递，在施工过程中和系统冲洗过程中，地埋管中经常
会有杂质进入地埋管，有的地区水质较硬，地埋管内产生容易产生水垢现象，然而由于水管
深埋于地下，因此在对其管道内壁的黏着的水垢进行清除时较为不变，长此以往，随着水垢
在水管内壁长期的积累，降低热量传递效率的同时，也极大的减小的水流量，因此降低了地
埋管系统的换热性能。

发明内容

[0005] 1．要解决的技术问题

[0006] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，它可以实现通过启动柱塞泵，使得柱塞泵将地热管道中的水抽入至第
一储水箱内，使得水流对接触环进行冲击，使得活动环沿着地热管道左移，从而使得环形刮
刀对地热管道内壁上的水垢进行刮拭，含有水垢的水流进入到第一储水箱内后，通过水流
对第一清洗球的冲击，从而使得第一清洗球内部的柠檬酸溶液通过运动喷射瓶嘴释放，通
过柠檬酸对水垢进行分解，并通过过滤板对水垢进行过滤，从而提高柠檬酸对水垢的分解
效率，通过第二清洗球反复运动，以及其外侧的活性炭层和筛分叉的吸附作用，可以对进入
到第一清洗球内的残余水垢进行进一步的收集，通过二氧化碳受热膨胀性，可以使得第二
清洗球逐渐膨胀，从而提高其过滤效果。

[0007] 2．技术方案

[0008] 为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

[0009] 一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，包括地热管道，所述地热管道左上端固定连接有柱塞泵，所述柱塞泵的动力输出端安装有第一储水箱，所述地热管道右上
端固定连接，所述第一储水箱和第二储水箱之间固定连接有释热管道，所述地热管道、柱塞
泵、第一储水箱、第二储水箱和释热管道相互连通形成闭合回路，其特征在于：所述地热管
道内壁设有活动环，所述活动环内壁固定连接有上封板和下封板，所述上封板位于下封板
上侧，所述上封板靠近下封板的一端开凿有圆头卡槽，所述下封板靠近上封板的一端固定
连接有圆头卡块，所述圆头卡块位于圆头卡槽内，所述活动环左右两端均固定连接有接触
环和环形刮刀，所述环形刮刀位于接触环外侧且与地热管道内壁相抵，所述地热管道内壁
固定连接有两个固定推杆，两个所述固定推杆分别位于活动环两侧，两个所述固定推杆上
下分布且分别与上封板和下封板相对应，通过启动柱塞泵，使得柱塞泵将地热管道中的水
抽入至第一储水箱内，通过水流对活动环右侧的接触环进行冲击，使得活动环沿着地热管
道左移，从而使得环形刮刀对地热管道内壁进行刮拭，从而将地热管道内壁黏着的水垢刮
落，并随着水流进入到第一储水箱内。

[0010] 进一步的，所述第一储水箱和第二储水箱内底端均固定连接有多个均匀分布的连接线，所述第一储水箱和第二储水箱左右内壁之间均固定连接有隔板和过滤板，所述隔板
上端开凿有多个均匀分布且数量与连接线相同的通孔，所述连接线位于通孔那内，所述过
滤板位于隔板上侧，所述连接线上端固定连接有第一清洗球，所述第一清洗球位于隔板和
过滤板之间，含有水垢的水流进入到第一储水箱内后，通过第一清洗球对其进行过滤，并通
过水流对第一清洗球的冲击，使得第一清洗球被挤压，从而使得第一清洗球内部的柠檬酸
溶液通过运动喷射瓶嘴释放，通过柠檬酸对水垢进行分解，并通过过滤板对水垢进行过滤，
从而提高柠檬酸对水垢的分解效率。

[0011] 进一步的，所述第一清洗球内设有多个均匀分布的第二清洗球，所述第一清洗球外端安装有多个均匀分布的运动喷射瓶嘴，所述第二清洗球包括气囊，所述气囊外端固定
连接有活性炭层，所述活性炭层外端固定连接有多个均匀分布的筛分叉，当部分水垢通过
运动喷射瓶嘴进入到第一清洗球内时，通过第二清洗球反复运动，以及其外侧的活性炭层
和筛分叉的吸附作用，可以对残余的水垢进行进一步的收集，通过二氧化碳受热膨胀性，可
以使得第二清洗球逐渐膨胀，从而提高其过滤效果。

[0012] 进一步的，所述第一储水箱和第二储水箱底端均固定连接有一对支撑柱，两个所述支撑柱关于地热管道对称，通过设置支撑柱，可以使得第一储水箱和第二储水箱与地面
之间安装的更加牢固。

[0013] 进一步的，所述第一储水箱和第二储水箱的左右两端均开凿有安装孔，所述安装孔内安装有单开门，通过设置单开门可以方便对第一储水箱和第二储水箱内部的第一清洗
球进行更换，从而提高整个设备的对水垢的处理效果。

[0014] 进一步的，所述圆头卡块和上封板内部均固定连接有磁铁块，两个所述磁铁块相互吸引，通过在上封板和圆头卡块内部设置相互吸引的磁铁块，可以使得上封板和圆头卡
块之间吸附的更加紧密，使得上封板和下封板之间贴合的更加紧密。

[0015] 进一步的，所述上封板、下封板和圆头卡块均由橡胶材质制成，所述圆头卡块的尺寸略大于圆头卡槽的尺寸，通过将圆头卡块的尺寸设置成略大于圆头卡槽的尺寸可以使得
圆头卡块与圆头卡槽之间接触的更加充分。

[0016] 进一步的，所述第一清洗球上端开凿有添加孔，所述添加孔位于运动喷射瓶嘴上侧，所述添加孔内螺纹连接有密封塞，通过设置添加孔和密封塞，可以方便将第一清洗球内
的第二清洗球挤出，从而对第二清洗球进行更换。

[0017] 进一步的，所述第一清洗球内填充有柠檬酸溶液，所述第二清洗球内填充有气态二氧化碳，通过设置柠檬酸溶液，可以使得柠檬酸对水垢进行分解，通过在第二清洗球内设
置气态二氧化碳，可以使得第二清洗球在相互碰撞的过程中膨胀，从而提高对水垢的过滤
效果。

[0018] 进一步的，一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，包括以下步骤：

[0019] S1、启动柱塞泵，使得柱塞泵将地热管道中的水抽入至第一储水箱内，通过水流对活动环右侧的接触环进行冲击，使得活动环沿着地热管道左移，从而使得环形刮刀对地热
管道内壁进行刮拭，从而将地热管道内壁黏着的水垢刮落，并随着水流进入到第一储水箱
内；

[0020] S2、含有水垢的水流进入到第一储水箱内后，通过第一清洗球对其进行过滤，并通过水流对第一清洗球的冲击，使得第一清洗球被挤压，从而使得第一清洗球内部的柠檬酸
溶液通过运动喷射瓶嘴释放，通过柠檬酸对水垢进行分解，并通过过滤板对水垢进行过滤，
从而提高柠檬酸对水垢的分解效率；

[0021] S3、当部分水垢通过运动喷射瓶嘴进入到第一清洗球内时，通过第二清洗球反复运动，以及其外侧的活性炭层和筛分叉的吸附作用，可以对残余的水垢进行进一步的收集，
通过二氧化碳受热膨胀性，可以使得第二清洗球逐渐膨胀，从而提高其过滤效果。

[0022] 3．有益效果

[0023] 相比于现有技术，本发明的优点在于：

[0024] 本方案通过启动柱塞泵，使得柱塞泵将地热管道中的水抽入至第一储水箱内，使得水流对接触环进行冲击，使得活动环沿着地热管道左移，从而使得环形刮刀对地热管道
内壁上的水垢进行刮拭，含有水垢的水流进入到第一储水箱内后，通过水流对第一清洗球
的冲击，从而使得第一清洗球内部的柠檬酸溶液通过运动喷射瓶嘴释放，通过柠檬酸对水
垢进行分解，并通过过滤板对水垢进行过滤，从而提高柠檬酸对水垢的分解效率，通过第二
清洗球反复运动，以及其外侧的活性炭层和筛分叉的吸附作用，可以对进入到第一清洗球
内的残余水垢进行进一步的收集，通过二氧化碳受热膨胀性，可以使得第二清洗球逐渐膨
胀，从而提高其过滤效果。

附图说明

[0025] 图1为本发明的整体的剖面图；

[0026] 图2为图1中A处的结构示意图；

[0027] 图3为图2中B处的结构示意图；

[0028] 图4为本发明的第一清洗球部分的剖面图；

[0029] 图5为本发明的第二清洗球部分的剖面图。

[0030] 图中标号说明：

[0031] 1地热管道、2柱塞泵、3第一储水箱、4第二储水箱、5释热管道、6活动环、7上封板、8下封板、9圆头卡槽、10圆头卡块、11接触环、12环形刮刀、13固定推杆、14连接线、15隔板、16
过滤板、17第一清洗球、18第二清洗球、19运动喷射瓶嘴、20添加孔、21密封塞、22气囊、23活
性炭层、24筛分叉、25支撑柱、26安装孔、27单开门、28磁铁块。

具体实施方式

[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于
本发明中的实施例；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；都属于本发明保护的范围。

[0033] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解
为指示或暗示相对重要性。

[0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆
卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中
间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体
情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0035] 实施例1：

[0036] 请参阅图1‑3，一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，包括地热管道1，地热管道1左上端固定连接有柱塞泵2，柱塞泵2的动力输出端安装有第一储水箱3，地热管道1
右上端固定连接，第一储水箱3和第二储水箱4之间固定连接有释热管道5，地热管道1、柱塞
泵2、第一储水箱3、第二储水箱4和释热管道5相互连通形成闭合回路，其特征在于：地热管
道1内壁设有活动环6，活动环6内壁固定连接有上封板7和下封板8，上封板7位于下封板8上
侧，上封板7靠近下封板8的一端开凿有圆头卡槽9，下封板8靠近上封板7的一端固定连接有
圆头卡块10，圆头卡块10位于圆头卡槽9内，活动环6左右两端均固定连接有接触环11和环
形刮刀12，环形刮刀12位于接触环11外侧且与地热管道1内壁相抵，地热管道1内壁固定连
接有两个固定推杆13，两个固定推杆13分别位于活动环6两侧，两个固定推杆13上下分布且
分别与上封板7和下封板8相对应，通过启动柱塞泵2，使得柱塞泵2将地热管道1中的水抽入
至第一储水箱3内，通过水流对活动环6右侧的接触环11进行冲击，使得活动环6沿着地热管
道1左移，从而使得环形刮刀12对地热管道1内壁进行刮拭，从而将地热管道1内壁黏着的水
垢刮落，并随着水流进入到第一储水箱3内。

[0037] 请参阅图1‑4，第一储水箱3和第二储水箱4内底端均固定连接有多个均匀分布的连接线14，第一储水箱3和第二储水箱4左右内壁之间均固定连接有隔板15和过滤板16，隔
板15上端开凿有多个均匀分布且数量与连接线14相同的通孔，连接线14位于通孔那内，过
滤板16位于隔板15上侧，连接线14上端固定连接有第一清洗球17，第一清洗球17位于隔板
15和过滤板16之间，含有水垢的水流进入到第一储水箱3内后，通过第一清洗球17对其进行
过滤，并通过水流对第一清洗球17的冲击，使得第一清洗球17被挤压，从而使得第一清洗球
17内部的柠檬酸溶液通过运动喷射瓶嘴19释放，通过柠檬酸对水垢进行分解，并通过过滤
板16对水垢进行过滤，从而提高柠檬酸对水垢的分解效率。

[0038] 请参阅图3‑5，第一清洗球17内设有多个均匀分布的第二清洗球18，第一清洗球17外端安装有多个均匀分布的运动喷射瓶嘴19，第二清洗球18包括气囊22，气囊22外端固定
连接有活性炭层23，活性炭层23外端固定连接有多个均匀分布的筛分叉24，当部分水垢通
过运动喷射瓶嘴19进入到第一清洗球17内时，通过第二清洗球18反复运动，以及其外侧的
活性炭层23和筛分叉24的吸附作用，可以对残余的水垢进行进一步的收集，通过二氧化碳
受热膨胀性，可以使得第二清洗球18逐渐膨胀，从而提高其过滤效果。

[0039] 请参阅图1‑2，第一储水箱3和第二储水箱4底端均固定连接有一对支撑柱25，两个支撑柱25关于地热管道1对称，通过设置支撑柱25，可以使得第一储水箱3和第二储水箱4与
地面之间安装的更加牢固，第一储水箱3和第二储水箱4的左右两端均开凿有安装孔26，安
装孔26内安装有单开门27，通过设置单开门27可以方便对第一储水箱3和第二储水箱4内部
的第一清洗球17进行更换，从而提高整个设备的对水垢的处理效果。

[0040] 请参阅图2‑3，圆头卡块10和上封板7内部均固定连接有磁铁块28，两个磁铁块28相互吸引，通过在上封板7和圆头卡块10内部设置相互吸引的磁铁块，可以使得上封板7和
圆头卡块10之间吸附的更加紧密，使得上封板7和下封板8之间贴合的更加紧密，上封板7、
下封板8和圆头卡块10均由橡胶材质制成，圆头卡块10的尺寸略大于圆头卡槽9的尺寸，通
过将圆头卡块10的尺寸设置成略大于圆头卡槽9的尺寸可以使得圆头卡块10与圆头卡槽9
之间接触的更加充分。

[0041] 请参阅图3‑5，第一清洗球17上端开凿有添加孔20，添加孔20位于运动喷射瓶嘴19上侧，添加孔20内螺纹连接有密封塞21，通过设置添加孔20和密封塞21，可以方便将第一清
洗球17内的第二清洗球18挤出，从而对第二清洗球18进行更换，第一清洗球17内填充有柠
檬酸溶液，第二清洗球18内填充有气态二氧化碳，通过设置柠檬酸溶液，可以使得柠檬酸对
水垢进行分解，通过在第二清洗球18内设置气态二氧化碳，可以使得第二清洗球18在相互
碰撞的过程中膨胀，从而提高对水垢的过滤效果。

[0042] 一种应用于地源热泵系统的高效地能换热装置，包括以下步骤：

[0043] S1、启动柱塞泵2，使得柱塞泵2将地热管道1中的水抽入至第一储水箱3内，通过水流对活动环6右侧的接触环11进行冲击，使得活动环6沿着地热管道1左移，从而使得环形刮
刀12对地热管道1内壁进行刮拭，从而将地热管道1内壁黏着的水垢刮落，并随着水流进入
到第一储水箱3内；

[0044] S2、含有水垢的水流进入到第一储水箱3内后，通过第一清洗球17对其进行过滤，并通过水流对第一清洗球17的冲击，使得第一清洗球17被挤压，从而使得第一清洗球17内
部的柠檬酸溶液通过运动喷射瓶嘴19释放，通过柠檬酸对水垢进行分解，并通过过滤板16
对水垢进行过滤，从而提高柠檬酸对水垢的分解效率；

[0045] S3、当部分水垢通过运动喷射瓶嘴19进入到第一清洗球17内时，通过第二清洗球18反复运动，以及其外侧的活性炭层23和筛分叉24的吸附作用，可以对残余的水垢进行进
一步的收集，通过二氧化碳受热膨胀性，可以使得第二清洗球18逐渐膨胀，从而提高其过滤
效果。

[0046] 以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其
改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。