CN105509353A - 地温能换热器 - Google Patents

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李从文
孟庆海
戴敏
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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Abstract

本发明涉及地温能源应用技术领域，特别涉及一种地温能换热器，包括通入井孔内的换热管，换热管上设置有媒介入口及出口，所述井孔内注入有由混凝土构成的砼柱，所述砼柱包覆在换热管管身外。将换热管置入预先钻设好的井孔内，并将该井孔内注入混凝土，待混凝土凝固形成包裹在换热管管身外的砼柱，砼柱包裹在换热器的管身外部可增强换热管的管身强度，井孔内的水施加给换热管的压力主要由砼柱本身承受，对于一些成本较低而抗压强度较小的换热管，能够打入地下较深的井孔内，在提高换热效率的同时，地温能换热器的构造成本也显著降低。

Description

地温能换热器
技术领域
本发明涉及地温能源应用技术领域，特别涉及一种地温能换热器。
背景技术
地温能源作为储量巨大、稳定可控、清洁环保的能源，现阶段在我国部分地区已得到了一定规模的应用。地温能源的开发主要是通过地源热泵空调系统进行采暖与制冷，所述的地源热泵空调系统原理就是将媒介输送至地层内进行热交换，将热交换后的媒介抽取至地层上的地源热泵机组，地源热泵机与室内的空调末端系统进行热交换，从而实现对建筑物的制冷或制热。
现有的地源热泵空调系统中，为最大程度上获取地温能，一般在建筑物的地基及周围区域的下方钻设井孔，将通有媒介(一般为水)的热交换管安装至地层的井孔内，热交换管多为U形或者螺旋形的弯管结构，为最大程度获取地热能资源，井孔的深度钻设的越来越深，由于热交换管多为PE材料制成，PE材料虽成本较低，然而耐压强度较低，热交换管承受井孔内的水施加给热交换管的压力随着井孔深度的增加而增加，当热交换管通入地下较深的位置处时，热交换管很容易爆裂而无法再次使用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种耐压强度高的地温能换热器。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种地温能换热器，包括通入井孔内的换热管，换热管上设置有媒介入口及出口，所述井孔内注入有由混凝土构成的砼柱，所述砼柱包覆在换热管管身外。
与现有技术相比，本发明具备以下技术效果：将换热管置入预先钻设好的井孔内，并将该井孔内注入混凝土，待混凝土凝固形成包裹在换热管管身外的砼柱，砼柱包裹在换热器的管身外部可增强换热管的管身强度，井孔内的水施加给换热管的压力主要由砼柱本身承受，对于一些成本较低而抗压强度较小的换热管，能够打入地下较深的井孔内，在提高换热效率的同时，地温能换热器的构造成本也显著降低。
附图说明
图1是换热管通入井孔内待注浆状态的结构示意图；
图2是本发明地温能换热器构成成型后的结构示意图；
图3是换热管的下端的结构示意图。
具体实施方式
结合附图1至3，对本发明作进一步地说明：
一种地温能换热器，包括通入井孔10内的换热管，换热管上设置有媒介入口及出口，所述井孔10内注入有由混凝土构成的砼柱30，所述砼柱30包覆在换热管管身外。
摒弃现有技术中，直接将换热管通入井孔10的方式，取而代之的是向井孔10内注入混凝土，使得混凝土包覆在换热管的外管身，混凝土浆凝固后形成结构强度极高的砼柱30，外界施加给换热管管身的压力全部由砼柱30本身承担，砼柱30包覆的换热管后，抗压强度显著提高，可以将换热管通入地下更深的位置，进而可进一步提高换热器的换热效率，换热管可采用成本较低的材料制成，还可进一步降低构造换热器的成本。
作为本发明的优选方方案，所述换热管与注浆管40连接，注浆管40与换热管构成可拆卸式配合。由于井孔10的孔深较深，为确保注浆管40下落深度的准确性，避免混凝土砸坏注浆管40，所述的注浆管40与换热管连接，并且一同下至井孔10的设定位置处，使得注浆管40与注浆机连接，并向井孔10注浆，随着注浆量的上升，注浆管40可随之上升，直至井孔10返浆后停止注浆。
所述换热管上设置有连接支架50，所述注浆管40的管身与连接支架50构成螺纹连接配合。当换热管下降至井孔10的指定位置时，将注浆管40从支架50上拆卸下来，注浆管40的上管端与注浆机连接，注浆机上的升降机构驱动注浆管40随着注浆量的上升而上升，直至井孔10孔口返浆而停止注浆。
进一步地，所述换热管包括第一竖管21，第一竖管21的下管端连接有三通管22，三通管22的一端管口竖直向下延伸，三通管22的另一端管口弯曲向上延伸并与第二竖管23的下端管口连通，第一、第二竖管21、23的上管端分别构成媒介的入口及出口；
为确保换热管能够顺利的通入地下较深的位置处，所述三通管22竖直向下延伸的管口的管腔处设置有堵头60，堵头60自上而下通过管腔并与三通管22的管口处的内壁构成密封配合。换热管通入地下较深的位置处时，井孔10内的水、泥沙等由三通管22进而换热管内，进而抵消了井孔10施加给封闭的换热管的浮力，可确保换热管打入地下较深的位置，打入地下较深的位置处后，可将换热管内部的水及泥沙抽取上来，并将堵头60由第一竖管21管端向下投放，进而将换热管堵上，使得换热管形成一个封闭的管状结构。
由于换热管在实际的使用过程中，随着使用年限的增加，井孔10内的微量的泥沙或者本身媒介内的泥沙等杂质会沉积在换热管的三通管22的弯折位置处，久而久之堵塞换热管，为提高换热管的使用寿命，所述的三通管22下管端延伸设置有沉淀管221，所述堵头60位于沉淀管221的下端管腔内设置，所有的泥沙杂质均沉降在该沉淀管221内，三通管22内的媒介得以正常的循环，提高实际的使用寿命，减少换热管的维护周期，该沉淀管221的延伸长度在1m至1.5m。
沉淀管221的下端管腔的管内径自上而下整体为管径逐渐减小的锥管状结构，所述的堵头60的外壁与沉淀管221的下管口收口状管腔内壁密闭配合，所述的堵头60为球形或圆锥或圆锥台形。上述堵头60设置的形状与沉淀管221的下管口的管腔设置的形状构成的密闭配合，便于堵头60自动导入沉淀管221的下管口管腔的同时，确保沉淀管221的密封。
由于换热管在向井孔10通入的过程中，井孔10的井底位置处或者临近井底位置处会有大量的泥沙，为避免泥沙等硬物碰上或者划伤换热管，可通过降低下管的速度，而且所述沉淀管221的下管端还设置有护管70，所述护管70罩设在沉淀管221的收口状管体外围，护管70的下管端封闭且管身上开设有连通管腔与外界的通孔71。护管70实施对沉淀管221的下管端的保护，井孔10内的水由通孔71进入沉淀管221内，确保换热管顺利的导入井孔10较深的位置处。

Claims (7)

1.一种地温能换热器，包括通入井孔(10)内的换热管，换热管上设置有媒介入口及出口，其特征在于：所述井孔(10)内注入有由混凝土构成的砼柱(30)，所述砼柱(30)包覆在换热管管身外。
2.根据权利要求1所述的地温能换热器，其特征在于：所述换热管与注浆管(40)连接，注浆管(40)与换热管构成可拆卸式配合。
3.根据权利要求2所述的地温能换热器，其特征在于：所述换热管上设置有连接支架(50)，所述注浆管(40)的管身与连接支架(50)构成螺纹连接配合。
4.根据权利要求1或2或3所述的地温能换热器，其特征在于：所述换热管包括第一竖管(21)，第一竖管(21)的下管端连接有三通管(22)，三通管(22)的一端管口竖直向下延伸，三通管(22)的另一端管口弯曲向上延伸并与第二竖管(23)的下端管口连通，第一、第二竖管(21、23)的上管端分别构成媒介的入口及出口；
所述三通管(22)竖直向下延伸的管口的管腔处设置有堵头(60)，堵头(60)自上而下通过管腔并与三通管(22)的管口处的内壁构成密封配合。
5.根据权利要求4所述的地温能换热器，其特征在于：所述的三通管(22)下管端延伸设置有沉淀管(221)，所述堵头(60)位于沉淀管(221)的下端管腔内设置。
6.根据权利要求5所述的地温能换热器，其特征在于：沉淀管(221)的下端管腔的管内径自上而下整体为管径逐渐减小的锥管状结构，所述的堵头(60)的外壁与沉淀管(221)的下管口收口状管腔内壁密闭配合，所述的堵头(60)为球形或圆锥或圆锥台形。
7.根据权利要求6所述的地温能换热器，其特征在于：所述沉淀管(221)的下管端还设置有护管(70)，所述护管(70)罩设在沉淀管(22)的收口状下管体外围，护管(70)的下管端封闭且管身上开设有连通管腔与外界的通孔(71)。
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