适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统

专利名称：适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411258838.0

专利申请（专利权）人：河北博纳德能源科技有限公司
权利人地址：河北省石家庄市晋州市纺织工业园

专利发明（设计）人：王国良,刘泽康,刘兵

专利摘要：本发明涉及地源热泵机组技术领域，更具体地说，涉及一种适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，包括：流量执行模块、数据采集模块和控制模块，流量执行模块包括：带有主路阀门的主管路，主管路一端与室外机连接，主管路另一端与一个以上带有辅路阀门的辅管路连接，每个辅管路与一个室内机连接；控制模块与数据采集模块、主路阀门和辅路阀门连接，用以接收数据采集模块采集的室内机开机台数信息，并控制主路阀门和一个以上辅路阀门的开度调节。本发明对地源热泵机组不同工况不同回路的流量分配做到了精准控制，提升了机组的整机能效。

主权利要求：
1.适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，包括：流量执行模块、数据采集模块和控制模块，流量执行模块包括：带有主路阀门的主管路，主管路一端与室外机连接，主管路另一端与一个以上带有辅路阀门的辅管路连接，每个辅管路与一个室内机连接；控制模块与数据采集模块、主路阀门和辅路阀门连接，用以接收数据采集模块采集的室内机开机台数信息，并控制主路阀门和一个以上辅路阀门的开度调节；
所述主管路一端与室外机的套管换热器连接，套管换热器包括：多个平行设置的内管束，相邻两个内管束之间通过U型弯管连接，多个内管束和多个U型弯管之间形成S型结构；
每个内管束上密封连接一个外管壳，内管束和外管壳之间形成换热腔；相邻两个外管壳之间通过一个垂直于外管壳的导流过滤器连接，多个导流过滤器交错分布设置；多个外管壳连接在自调节支撑机构上；相邻两个外管壳的一端通过柔性橡胶弯管连接，每个柔性橡胶弯管套设在一个U型弯管外侧；柔性橡胶弯管内设置湿度传感器，在所述柔性橡胶弯管上设有带控制阀的废液排出管；
所述自调节支撑机构包括：锚固于土层内的支撑基座，转设在支撑基座中心孔的支撑轴上固接有支撑块，支撑块上通过铰接轴铰接中心支撑体，中心支撑体滑设在中心支架底部的下滑槽内，中心支撑体上表面与下滑槽内部顶面之间设有缓冲弹簧体，中心支架固接在多个外管壳中部，中心支撑体两侧与滑设在中心支架两侧滑槽内的侧滑块连接，两个侧滑块与两个侧支杆一端转动连接，两个侧支杆另一端与两个相对滑设在外管壳上的侧支架转动连接；两个侧支架通过横向通孔滑设在T型限位架的横梁两端，T型限位架固定在支撑基座上；
两个侧支架通过横向通孔滑设在T型限位架的横梁两端，在沉降位移幅度较大时，中心支架向下运动幅度较大，中心支撑体通过两个侧滑块和两个侧支杆的配合带动两个侧支架在外管壳上背离滑动，使两个侧支架的横向通孔脱离T型限位架的横梁，T型限位架的横梁解除对两个侧支架的限位，两个侧支架、中心支架和中心支撑体可进行偏斜移动，中心支撑体在支撑块上转动，使其根据土层偏移运动，中心支架的两侧相对固定连接两个侧支腿，可使其偏移一定角度后进行支撑，对偏移角度限位；
导流过滤器包括：C型插管，C型插管的两端密封插接在两个平行设置的矩形管的开放端口内，两个矩形管与两个竖管连接，两个竖管与两个相邻的外管壳连接，C型插管的管面上设有与竖管连通的通孔，C型插管中部固接有过滤网；两个矩形管内均密封滑动连接滑盖，两个滑盖固接在两根滑轴一端，两根滑轴密封滑设在两个矩形管的封闭端板上，两根滑轴另一端固定的弹簧座与两个矩形管的封闭端板之间均固接有封堵回位拉簧；两个矩形管上均螺纹连接螺栓，两个螺栓插接在C型插管两端的插孔内；
相邻两个外管壳通过柔性橡胶弯管连接的一端均设有介质通孔，以使柔性橡胶弯管与U型弯管之间形成的U形流通区与内管束和外管壳之间形成的换热腔连通；所述导流过滤器还包括：滑动堵环，两个滑盖与两个弧形连板一端连接，两个弧形连板中部穿设在两个竖管内，两个弧形连板另一端均固接有滑动堵环，滑动堵环密封滑动在外管壳的内侧面上，且封堵在外管壳上的介质通孔内端，且滑动堵环内侧面与内管束之间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：一个以上电流传感器，每个室内机上连接一个电流传感器，用以检测室内机是否开启，电流传感器电连接控制模块，控制模块根据一个以上电流传感器传递的电流信息，获取室内机开机台数信息，室内机开机台数信息越大，控制模块控制主路阀门的开度越大。
3.根据权利要求2所述的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：安装在室外机地埋侧的温度传感器一，温度传感器一电连接控制模块，用以实时检测室外机地埋侧水温信息，并传递至控制模块，在温度传感器一检测到室外机地埋侧水温较低时，控制主路阀门的开度增大，反之，室外机地埋侧水温较高时，控制主路阀门的开度减小。
4.根据权利要求2所述的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：用于检测制冷剂离开压缩机后排气温度的温度传感器二，温度传感器二电连接控制模块，在温度传感器二检测到排气温度较低时，控制模块控制辅路阀门的开度减小，反之，排气温度较高时，控制模块控制辅路阀门的开度增大。
5.根据权利要求2所述的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：用于检测制冷剂在进入压缩机之前温度W1的温度传感器三和用于检测制冷剂蒸发压力的压力传感器，通过制冷剂的压力‑温度关系表，将制冷剂的蒸发压力值转换为蒸发温度值W2；计算吸气过热度W3，W3=W1‑W2；吸气过热度W3的数值过高时，控制模块控制辅路阀门的开度增大；反之，吸气过热度W3的数值过低时，控制模块控制辅路阀门的开度减小。
6.根据权利要求1所述的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，还包括智慧决策模块，与控制模块连接，用于：获取最近预设时间内的制冷剂流量控制记录；
基于决策知识库，根据制冷剂流量控制记录，决策控制策略；
将控制策略返回控制模块。
7.根据权利要求6所述的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，所述决策知识库为预先构建的包含大量的指示如何进行控制策略决策的决策知识的数据库。
8.根据权利要求6所述的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，其特征在于，所述基于决策知识库，根据制冷剂流量控制记录，决策控制策略，包括：对制冷剂流量控制记录进行特征描述，获得特征描述向量；
从决策知识库中确定特征描述向量对应的目标决策知识；
基于目标决策知识，决策控制策略。 说明书 : 适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统技术领域[0001] 本发明涉及地源热泵机组技术领域，更具体地说，涉及一种适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统。背景技术[0002] 在不同时间和条件下，地源热泵系统的工况会发生变化（如不同的负荷需求、环境温度等）。此时，如果制冷剂流量分配不合理、流量不匹配，会导致地源热泵系统的运行能效降低，特别是负荷变化较大时，如果不迅速调整制冷剂流量以适应这些变化，会出现温度波动或不均匀现象，系统的运行负担较大，故障发生的频率较高。发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统。[0004] 本发明所采用的技术方案是：[0005] 适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，包括：流量执行模块、数据采集模块和控制模块，流量执行模块包括：带有主路阀门的主管路，主管路一端与室外机连接，主管路另一端与一个以上带有辅路阀门的辅管路连接，每个辅管路与一个室内机连接；控制模块与数据采集模块、主路阀门和辅路阀门连接，用以接收数据采集模块采集的室内机开机台数信息，并控制主路阀门和一个以上辅路阀门的开度调节。[0006] 进一步地，所述数据采集模块包括：一个以上电流传感器，每个室内机上连接一个电流传感器，用以检测室内机是否开启，电流传感器电连接控制模块，控制模块根据一个以上电流传感器传递的电流信息，获取室内机开机台数信息，室内机开机台数信息越大，控制模块控制主路阀门的开度越大。[0007] 进一步地，所述数据采集模块还包括：安装在室外机地埋侧的温度传感器一，温度传感器一电连接控制模块，用以实时检测室外机地埋侧水温信息，并传递至控制模块，在温度传感器一检测到室外机地埋侧水温较低时，控制主路阀门的开度增大，反之，室外机地埋侧水温较高时，控制主路阀门的开度减小。[0008] 进一步地，所述数据采集模块还包括：用于检测制冷剂离开压缩机后排气温度的温度传感器二，温度传感器二电连接控制模块，在温度传感器二检测到排气温度较低时，控制模块控制辅路阀门的开度减小，反之，排气温度较高时，控制模块控制辅路阀门的开度增大。[0009] 进一步地，所述数据采集模块还包括：用于检测制冷剂在进入压缩机之前温度W1的温度传感器三和用于检测制冷剂蒸发压力的压力传感器，通过制冷剂的压力‑温度关系表，将制冷剂的蒸发压力值转换为蒸发温度值W2；计算吸气过热度W3，W3=W1‑W2；吸气过热度W3的数值过高时，控制模块控制辅路阀门的开度增大；反之，吸气过热度W3的数值过低时，控制模块控制辅路阀门的开度减小。[0010] 进一步地，系统还包括智慧决策模块，与控制模块连接，用于：[0011] 获取最近预设时间内的制冷剂流量控制记录；[0012] 基于决策知识库，根据制冷剂流量控制记录，决策控制策略；[0013] 将控制策略返回控制模块。[0014] 进一步地，所述决策知识库为预先构建的包含大量的指示如何进行控制策略决策的决策知识的数据库。[0015] 进一步地，所述基于决策知识库，根据制冷剂流量控制记录，决策控制策略，包括：[0016] 对制冷剂流量控制记录进行特征描述，获得特征描述向量；[0017] 从决策知识库中确定特征描述向量对应的目标决策知识；[0018] 基于目标决策知识，决策控制策略。[0019] 进一步地，所述主管路一端与室外机的套管换热器连接，套管换热器包括：多个平行设置的内管束，相邻两个内管束之间通过U型弯管连接，多个内管束和多个U型弯管之间形成S型结构；每个内管束上密封连接一个外管壳，内管束和外管壳之间形成换热腔；相邻两个外管壳之间通过一个垂直于外管壳的导流过滤器连接，多个导流过滤器交错分布设置；多个外管壳连接在自调节支撑机构上；相邻两个外管壳的一端通过柔性橡胶弯管连接，每个柔性橡胶弯管套设在一个U型弯管外侧。[0020] 进一步地，所述自调节支撑机构包括：锚固于土层内的支撑基座，转设在支撑基座中心孔的支撑轴上固接有支撑块，支撑块上通过铰接轴铰接中心支撑体，中心支撑体滑设在中心支架底部的下滑槽内，中心支撑体上表面与下滑槽内部顶面之间设有缓冲弹簧体，中心支架固接在多个外管壳中部，中心支撑体两侧与滑设在中心支架两侧滑槽内的侧滑块连接，两个侧滑块与两个侧支杆一端转动连接，两个侧支杆另一端与两个相对滑设在外管壳上的侧支架转动连接；两个侧支架通过横向通孔滑设在T型限位架的横梁两端，T型限位架固定在支撑基座上。[0021] 所述中心支架的两侧相对固定连接两个侧支腿。[0022] 位于最上方的外管壳上设有带控制阀的介质入口，位于最下方的外管壳上设有带控制阀的介质出口。[0023] 导流过滤器包括：C型插管，C型插管的两端密封插接在两个平行设置的矩形管的开放端口内，两个矩形管与两个竖管连接，两个竖管与两个相邻的外管壳连接，C型插管的管面上设有与竖管连通的通孔，C型插管中部固接有过滤网；两个矩形管内均密封滑动连接滑盖，两个滑盖固接在两根滑轴一端，两根滑轴密封滑设在两个矩形管的封闭端板上，两根滑轴另一端固定的弹簧座与两个矩形管的封闭端板之间均固接有封堵回位拉簧；两个矩形管上均螺纹连接螺栓，两个螺栓插接在C型插管两端的插孔内。[0024] 相邻两个外管壳通过柔性橡胶弯管连接的一端均设有介质通孔，以使柔性橡胶弯管与U型弯管之间形成的U形流通区与内管束和外管壳之间形成的换热腔连通；所述导流过滤器还包括：滑动堵环，两个滑盖与两个弧形连板一端连接，两个弧形连板中部穿设在两个竖管内，两个弧形连板另一端均固接有滑动堵环，滑动堵环密封滑动在外管壳的内侧面上，且封堵在外管壳上的介质通孔内端，且滑动堵环内侧面与内管束之间具有间隙。[0025] 由上述方案可见，本发明的有益效果为：[0026] 本发明的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统中，数据采集模块可采集室内机开机台数信息和室外机地埋侧水温信息，控制模块可根据室内机开机台数信息和室外机地埋侧水温信息控制主管路上的主路阀门的开度，通过预设的步数调节总流量；数据采集模块还可采集吸气过热度信息和排气温度信息，便于控制模块根据上述信息对各个辅管路上的辅路阀门进行精准调节；本发明对地源热泵机组不同工况不同回路的流量分配做到了精准控制，提升了机组的整机能效。[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明[0028] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：[0029] 图1为本发明实施例提供的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统的示意图；[0030] 图2为本发明实施例提供的套管换热器的示意图一；[0031] 图3为本发明实施例提供的套管换热器的示意图二；[0032] 图4为本发明实施例提供的套管换热器的剖视图；[0033] 图5为本发明实施例提供的套管换热器的局部示意图；[0034] 图6为本发明实施例提供的自调节支撑机构的示意图一；[0035] 图7为本发明实施例提供的自调节支撑机构的示意图二；[0036] 图8为本发明实施例提供的导流过滤器的示意图；[0037] 图9为本发明实施例提供的导流过滤器的剖视图；[0038] 图10为本发明实施例提供的C型插管的示意图。[0039] 图标：流量执行模块100；数据采集模块200；控制模块300；室外机400；室内机500；内管束1；U型弯管2；外管壳3；导流过滤器4；自调节支撑机构5；柔性橡胶弯管6；支撑基座7；支撑块8；中心支撑体9；中心支架10；缓冲弹簧体11；侧滑块12；侧支杆13；侧支架14；T型限位架15；C型插管16；矩形管17；竖管18；滑盖19；滑轴20；弹簧座21；封堵回位拉簧22；螺栓23；介质通孔24；滑动堵环25；弧形连板26；侧支腿27。具体实施方式[0040] 为了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。[0041] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。[0042] 实施例一[0043] 请参阅图1‑10，本发明提供的一种适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统，包括：流量执行模块100、数据采集模块200和控制模块300，流量执行模块100包括：带有主路阀门的主管路，主管路一端与室外机400连接，主管路另一端与一个以上带有辅路阀门的辅管路连接，每个辅管路与一个室内机500连接；控制模块300与数据采集模块200、主路阀门和辅路阀门连接，用以接收数据采集模块200采集的室内机500开机台数信息，并控制主路阀门和一个以上辅路阀门的开度调节；所述数据采集模块200包括：一个以上电流传感器，每个室内机500上连接一个电流传感器，用以检测室内机500是否开启，电流传感器电连接控制模块300，控制模块300根据一个以上电流传感器传递的电流信息，获取室内机500开机台数信息，室内机500开机台数信息越大，控制模块300控制主路阀门的开度越大；所述数据采集模块200还包括：安装在室外机400地埋侧的温度传感器一，温度传感器一电连接控制模块300，用以实时检测室外机400地埋侧水温信息，并传递至控制模块300，在温度传感器一检测到室外机400地埋侧水温较低时，控制主路阀门的开度增大，反之，室外机400地埋侧水温较高时，控制主路阀门的开度减小。[0044] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：[0045] 本发明的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统中，设置了数据采集模块200，数据采集模块200包括一个以上电流传感器，每个室内机500上安装了一个电流传感器，在室内机500开启或关闭时，电流传感器获得的电流信号会发生变化，从而有效判断室内机500的开启台数，根据室内机500的开启台数，控制模块300控制主管路上的主路阀门进行不同的开度调节，从而制冷剂分配到各个运行中的室内机500，室内机500的开机台数增多时，主路阀门会增加流量；室内机500的台数减少时，主路阀门相应地减少流量；所述数据采集模块200还包括安装在室外机400地埋侧的温度传感器一，以实时检测室外机400地埋侧水温信息，并将温度信息传递至控制模块300，控制模块300根据室外机400地埋侧水温信息，进一步调节主路阀门的开度，通过预设的步数调节总流量，有效结合室外机400地埋侧水温信息，通过预设的步数来调节总流量，可提高制冷剂分配效果和利用能效，例如，在室外机400地埋侧水温较低时，可能需要增加制冷剂流量以提高换热效率；在室外机400地埋侧水温较高时，则减少流量以避免过度制冷，节能降耗；此外，数据采集模块200还可采集吸气过热度信息和排气温度信息，便于控制模块300根据上述信息对各个辅管路上的辅路阀门进行精准调节；本发明对地源热泵机组不同工况不同回路的流量分配做到了精准控制，提升了机组的整机能效。[0046] 所述数据采集模块200还包括：用于检测制冷剂离开压缩机后排气温度的温度传感器二，温度传感器二电连接控制模块300，在温度传感器二检测到排气温度较低时，控制模块300控制辅路阀门的开度减小，反之，排气温度较高时，控制模块300控制辅路阀门的开度增大。通过温度传感器二的实时监测，系统能够自动检测排气温度，并根据温度变化自动调整辅路阀门的开度，这种自动化调节能力提高了系统的响应速度，能够及时适应工况变化，确保系统高效运行；当排气温度较低时，减小辅路阀门的开度，可以增加系统的热交换效率，避免因制冷剂流量过大造成的能量损失；反之，当排气温度较高时，增大辅路阀门的开度则可以防止设备过热，进一步提升系统稳定性和效率；通过对辅路阀门的精准控制，可以保持系统在最佳工作状态，从而减少系统的不稳定因素，降低出现故障的可能性，延长设备的使用寿命；持续的温度监测和辅路阀门的精确调节可以有效优化整个热泵系统的运行方式，提高能效比，降低能源消耗，进一步实现节能效果；通过精确控制辅路阀门的开度，可以更好地调节系统的供冷或供热能力，提高用户的舒适感。例如，室内温度能够更加平稳，不会因温度波动而影响居住或工作环境的舒适度。并且，由于系统能够自动调节，避免了因人为调节不当带来的潜在故障，从而降低了设备的维护成本。此外，系统更稳定的运行也减少了维修频率，该技术方案不仅可以提升地源热泵机组的性能，还能带来经济效益，符合现代智能化管理的要求。[0047] 所述数据采集模块200还包括：用于检测制冷剂在进入压缩机之前温度W1的温度传感器三和用于检测制冷剂蒸发压力的压力传感器，通过制冷剂的压力‑温度关系表，将制冷剂的蒸发压力值转换为蒸发温度值W2；计算吸气过热度W3，W3=W1‑W2；吸气过热度W3的数值过高时，控制模块300控制辅路阀门的开度增大；反之，吸气过热度W3的数值过低时，控制模块300控制辅路阀门的开度减小。通过测量进入压缩机之前的制冷剂温度（W1）和制冷剂蒸发压力，再通过压力‑温度关系表转换为蒸发温度（W2），能够精确计算吸气过热度（W3=W1‑W2）。这种精确的计算和控制能够有效管理制冷剂的状态，优化压缩机的运行；控制辅路阀门的开度以调节吸气过热度，有助于防止压缩机因吸气过热度过高或过低而产生的故障；过高的过热度可能导致压缩机的过热损坏，而过低的过热度则可能引发液击等问题，这种控制机制可以有效避免这些问题；通过动态调整辅路阀门的开度，以维持适当的吸气过热度，能够保持系统的最佳工作状态，从而提高整体系统的能效比。这使得系统能够在各种工况下保持高效运行；保持合适的吸气过热度有助于系统的稳定性，避免因温度和压力不匹配导致的系统波动，从而提升系统的长期可靠性和运行稳定性；优化的控制可以确保系统在制冷或制热过程中更平稳地调节温度，从而提高用户的舒适性。避免了因温度波动导致的舒适度下降；通过精确控制辅路阀门的开度来保持适当的吸气过热度，可以减少由于不必要的过热度调整而浪费的能量，从而实现节能。通过精确控制吸气过热度，有效地提高了地源热泵机组的运行效率、稳定性和舒适性，同时降低了能耗和维护成本。[0048] 实施例二[0049] 系统还包括智慧决策模块，与控制模块连接，用于：[0050] 获取最近预设时间内的制冷剂流量控制记录；[0051] 基于决策知识库，根据制冷剂流量控制记录，决策控制策略；[0052] 将控制策略返回控制模块。[0053] 所述决策知识库为预先构建的包含大量的指示如何进行控制策略决策的决策知识的数据库。[0054] 所述基于决策知识库，根据制冷剂流量控制记录，决策控制策略，包括：[0055] 对制冷剂流量控制记录进行特征描述，获得特征描述向量；[0056] 从决策知识库中确定特征描述向量对应的目标决策知识；[0057] 基于目标决策知识，决策控制策略。[0058] 上述技术方案中：预设时间可以为3天；制冷剂流量控制记录为历史上进行制冷剂流量控制的方案以及对应的工况，工况包含数据采集模块200历史上采集的相关上述信息；基于决策知识库，根据制冷剂流量控制记录，决策控制策略；控制策略可以指示未来控制模块如何进行更合理地制冷剂流量控制；决策知识可以为对控制模块根据工况进行制冷剂流量控制进行改进的经验等，可由技术人员根据实际需求进行提前设置；基于决策知识，根据制冷剂流量控制记录，可以决策控制策略。[0059] 实施例三[0060] 请参阅图1‑10，所述主管路一端与室外机400的套管换热器连接，套管换热器包括：多个平行设置的内管束1，相邻两个内管束1之间通过U型弯管2连接，多个内管束1和多个U型弯管2之间形成S型结构；每个内管束1上密封连接一个外管壳3，内管束1和外管壳3之间形成换热腔；相邻两个外管壳3之间通过一个垂直于外管壳3的导流过滤器4连接，多个导流过滤器4交错分布设置；多个外管壳3连接在自调节支撑机构5上；相邻两个外管壳3的一端通过柔性橡胶弯管6连接，每个柔性橡胶弯管6套设在一个U型弯管2外侧；位于最上方的外管壳3上设有带控制阀的介质入口，位于最下方的外管壳3上设有带控制阀的介质出口。[0061] 上述技术方案的工作原理和有益效果为：[0062] 本发明的适于不同工况的地源热泵机组制冷剂流量精准控制系统中，为了进一步提高制冷剂流量的精准控制效果，还设计了一种套管换热器，可以有效解决传统换热器可能在某些工况下运行效果差、换热效率低等问题，通过该套管换热器，可以显著提高地源热泵机组的换热效率、流量控制精度和系统稳定性，同时降低能量损失和维护成本，使得系统在不同工况下的表现更加优越，提升了整体性能；该套管换热器包括多个平行设置的内管束1，相邻两个内管束1之间通过U型弯管2连接，多个内管束1和多个U型弯管2之间形成S型结构；多个内管束1和U型弯管2形成的S型结构能够提供较长的换热路径，提高了制冷剂的热交换面积，增强了热交换效率，自调节支撑机构5安装与土壤内部，稳定性较好；内管束1与外管壳2之间形成的换热腔有助于提高热量的传递效率和稳定性；相邻两个外管壳3之间通过一个垂直于外管壳3的导流过滤器4连接，多个导流过滤器4交错分布设置，能够有效地引导流体流动，减少流体流动的不均匀现象，保证流体在换热器中的均匀分布，从而提升整体换热效果；相邻两个外管壳3的一端通过柔性橡胶弯管6连接，每个柔性橡胶弯管6套设在一个U型弯管2外侧，上述方案的设计，可以解决U型弯管2在运行过程中可能会受到环境的影响或机械损伤，特别是埋藏于土壤内部时，可有效降低腐蚀概率，柔性橡胶弯管6套设在U型弯管2外侧，有效地保护U型弯管2免受外部环境的直接影响，减少机械损伤或腐蚀，延长其使用寿命；且柔性橡胶弯管6的柔性使其能够吸收由于温度变化引起的热胀冷缩应力，降低因热胀冷缩而导致U型弯管2的变形或损坏，从而保持系统的稳定性；且柔性橡胶弯管6的设计有助于弥补外管壳3与内管束1之间可能存在的密封性不足问题，减少了因密封不良而导致的渗漏风险，提高了系统的整体密封性能，在发生渗漏时，渗漏液可进入至柔性橡胶弯管6和U型弯管2之间，柔性橡胶弯管6内还设置了湿度传感器，在所述柔性橡胶弯管6上设有带控制阀的废液排出管，柔性橡胶弯管6内设置湿度传感器，可以实时监测弯管内部的湿度变化，如果渗漏液体进入柔性橡胶弯管6和U型弯管2之间，湿度传感器能够检测到湿度的增加，从而及时发出警报或通知系统，这种实时监控可以帮助早期发现潜在的渗漏问题，防止其对系统造成更大的影响；在柔性橡胶弯管6上设有带控制阀的废液排出管，可以有效地将收集到的渗漏液体排出，可以避免液体在管道内部积聚，防止因液体积聚而引起的系统问题或腐蚀，同时方便进行后续的处理或回收；渗漏液体如果不及时处理，可能会导致系统部件的腐蚀或污染；废液排出管的设计使得处理渗漏液体变得更加简单，维护人员可以通过控制阀排出液体，进行清理或维修。这种简化的设计减少了维护工作的复杂性和时间，提高了系统的可维护性；通过实时监测渗漏和及时处理渗漏液体，可以有效减少因渗漏导致的设备损坏或性能下降，从而降低运营和维修成本。柔性橡胶弯管还可以有效缓冲系统运行过程中产生的振动，减少振动对管道连接处的影响，降低了因振动引起的连接松动或损坏的风险，且柔性橡胶弯管的设计使得连接过程更为简便，安装时可以更方便地调整和固定，减少了安装难度和时间，在需要维修或更换部件时，柔性橡胶弯管可以更容易地拆卸和更换，降低了维护难度，柔性橡胶弯管能够适应管道系统中的一些微小变化和调整，使得系统在运行过程中能保持良好的灵活性和稳定性。[0063] 所述自调节支撑机构5包括：锚固于土层内的支撑基座7，转设在支撑基座7中心孔的支撑轴上固接有支撑块8，支撑块8上通过铰接轴铰接中心支撑体9，中心支撑体9滑设在中心支架10底部的下滑槽内，中心支撑体9上表面与下滑槽内部顶面之间设有缓冲弹簧体11，中心支架10固接在多个外管壳3中部，中心支撑体9两侧与滑设在中心支架10两侧滑槽内的侧滑块12连接，两个侧滑块12与两个侧支杆13一端转动连接，两个侧支杆13另一端与两个相对滑设在外管壳3上的侧支架14转动连接；两个侧支架14通过横向通孔滑设在T型限位架15的横梁两端，T型限位架15固定在支撑基座7上。[0064] 自调节支撑机构5的结构设置，使得套管换热器可进行一定幅度的位移缓冲，适用于安装在土层内使用时，当土层发生沉降位移时，会对多个平行设置的内管束1、相邻内管束1间的U型弯管2，以及内管束1上的外管壳3产生压力，此时可带动中心支架10和侧支架14向下位移运动，中心支架10向下位移运动时可对缓冲弹簧体11产生压缩，通过缓冲弹簧体11起到缓冲的作用，当土层发生沉降位移时，缓冲弹簧体11能够吸收并缓解这种位移产生的压力，减少对内管束1、U型弯管2和外管壳3的直接冲击，降低套管换热器结构的损坏概率，增强套管换热器的稳定性，确保套管换热器在不同的土层沉降情况下保持稳定，避免了因沉降导致的结构失稳或变形；通过缓冲弹簧体11对位移进行压缩和吸收，减小了因土层沉降引起的机械应力，有效降低了套管换热器部件的损坏风险，延长了系统的使用寿命，有效应对土层的不均匀沉降或位移，确保系统在动态环境下的可靠运行，且由于支撑机构能够自动调节，不需要频繁的人工调整，减少了维护工作量和复杂度。[0065] 此外，由于两个侧支架14通过横向通孔滑设在T型限位架15的横梁两端，在沉降位移幅度较大时，为了进一步提高套管换热器随土层位移调节的效果，在中心支架10向下运动幅度较大时，中心支撑体9通过两个侧滑块12和两个侧支杆13的配合带动两个侧支架14在外管壳3上背离滑动，从而使得两个侧支架14的横向通孔脱离T型限位架15的横梁，此时T型限位架15的横梁解除对两个侧支架14的限位，使得两个侧支架14、中心支架10和中心支撑体9可进行偏斜移动，即中心支撑体9在支撑块8上进行转动，使其根据土层偏移运动，进一步降低沉降位移对其造成的损伤，在所述中心支架10的两侧相对固定连接两个侧支腿27，可使其偏移一定角度后进行支撑，防止其彻底倾倒，对偏移角度适当限位。[0066] 所述导流过滤器4包括：C型插管16，C型插管16的两端密封插接在两个平行设置的矩形管17的开放端口内，两个矩形管17与两个竖管18连接，两个竖管18与两个相邻的外管壳3连接，C型插管16的管面上设有与竖管18连通的通孔，C型插管16中部固接有过滤网；两个矩形管17内均密封滑动连接滑盖19，两个滑盖19固接在两根滑轴20一端，两根滑轴20密封滑设在两个矩形管17的封闭端板上，两根滑轴20另一端固定的弹簧座21与两个矩形管17的封闭端板之间均固接有封堵回位拉簧22；两个矩形管17上均螺纹连接螺栓23，两个螺栓23插接在C型插管16两端的插孔内。[0067] C型插管16的两端密封插接在两个平行设置的矩形管17的开放端口内时，可对密封滑动连接在两个矩形管17内的两个滑盖19进行顶压，使得两个滑盖19贴合在两个矩形管17的封闭端板上，并对两根封堵回位拉簧22进行拉伸，C型插管16管面上的通孔与竖管18连通，内管束1和外管壳3之间的换热腔内介质可通过竖管18和通孔进入至C型插管16，最终流向另一内管束1和外管壳3的换热腔，实现介质的流通，两个矩形管17上均螺纹连接螺栓23，两个螺栓23插接在C型插管16两端的插孔内，可保证C型插管16安装的稳定性，C型插管16中部固接有过滤网，便于对介质进行过滤，防止内管束1和外管壳3的换热腔堵塞与侵蚀，或是导流过滤器4内部堵塞与侵蚀，并且C型插管16便于进行拆卸，拆卸时，拧下螺栓23，拔出C型插管16即可，当C型插管16脱离两个矩形管17时，两个滑盖19在两根封堵回位拉簧22的弹力作用下保持封闭在两个矩形管17开放端口的状态，此时，停止导流过滤器4的液体流通作用，防止介质渗漏，便于对，C型插管16内的过滤网进行清理。[0068] 相邻两个外管壳3通过柔性橡胶弯管6连接的一端均设有介质通孔24，以使柔性橡胶弯管6与U型弯管2之间形成的U形流通区与内管束1和外管壳3之间形成的换热腔连通；所述导流过滤器4还包括：滑动堵环25，两个滑盖19与两个弧形连板26一端连接，两个弧形连板26中部穿设在两个竖管18内，两个弧形连板26另一端均固接有滑动堵环25，滑动堵环25密封滑动在外管壳3的内侧面上，且封堵在外管壳3上的介质通孔24内端，且滑动堵环25内侧面与内管束1之间具有间隙。[0069] 在通过导流过滤器4导送介质时，滑动堵环25封堵在外管壳3上的介质通孔24内端，防止介质通过介质通孔24进入至U形流通区，当C型插管16脱离两个矩形管17时，由于两个滑盖19在两根封堵回位拉簧22的弹力作用下保持封闭在两个矩形管17开放端口的状态，为了使得介质继续流通，保证换热效果，防止本发明的系统停止运转或是运转状况不佳，特设计了上述结构，在两个滑盖19在两根封堵回位拉簧22的弹力作用下封闭在两个矩形管17开放端口时，两个滑盖19通过两个弧形连板26带动两个滑动堵环25解除对两个外管壳3上的介质通孔24的封堵，此时外管壳3内的换热介质可通过其上的介质通孔24进入至柔性橡胶弯管6与U型弯管2之间形成的U形流通区，并通过另一外管壳3的介质通孔24进入至另一内管束1和外管壳3之间形成的换热腔，实现介质的临时输送使用，保证介质的持续输送，系统的持续运转，在C型插管16内的过滤网清理完成后，将C型插管16重新安装，会使得两个滑盖19通过两个弧形连板26带动两个滑动堵环25重新对两个外管壳3上的介质通孔24封堵，此时，通过柔性橡胶弯管6上的废液排出管排出废液即可，操作便捷。[0070] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。[0071] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0072] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

专利地区：河北

专利申请日期：2024-09-10

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118776180B