CN105651093A - 一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管，岩石层的上端为黏土层，岩石层和黏土层内开设有深井孔，深井孔内安装放置有密闭式支护钢管，所述密闭式支护钢管与深井孔之间设有回填材料层，回填材料层保证密闭式支护钢管内系统换热介质，与地下恒温层的高效换热效率，同时回填材料层能提高地下水和土壤的安全性能，降低成本，密闭式支护钢管内设有循环管，循环管安装放置于密闭式支护钢管底部上方约2～5米的距离，结构简单，提高换热器的单孔换热效率，减少换热器数量，占地面积减少，运行成本节约，使用效果稳定，不受外界环境的影响，提供恒温、恒湿、恒氧环境，高效、安全、无隐患，可修复、长效、稳定。

Description

一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管

技术领域

本发明涉及一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管。

背景技术

地源热泵系统在20世纪八十年代开始逐渐在我国应用，近年来，我国利用浅层地热能为建筑供暖制冷的工程项目数量及服务面积迅速增加。

现行地热技术采用地埋管换热系统技术，地源热泵空调系统主要有室外地下换热系统、地源热泵机组和室内空调末端系统三个组成部分，技术核心是地下换热系统的建造水平与换热效率，现行技术U型管换热器存在技术缺陷：

在浅层地热能开发利用中，国内外现行的换热器建造技术是采用单U管或双U管换热器，用两根或者四根直径为25mm或位32mm的PE管底部相连，埋于地下。这种形式的换热器优势明显，但也存在以下缺陷：

1)、受PE管承压的限制，现行换热器设计深度一般不能大于120m，换热效率低，占地面积大，受场地和水文地质条件限制，许多建筑不具备使用该技术的条件；

2)、现行PE管换热器深埋于泥沙中，且大部分布置于大楼地下室，不具备可修复性；

3)、现行换热器群孔条件下，易产生冷/热积累，系统的长效性、稳定性少有研究；

4)、建筑物下部与四周密集布孔，孔比地基深，孔内布置无刚性的PE软管，其对地基结构的影响有待研究；

5)、众多密集排列、未固结充填的钻孔，对持力层抗剪能力将有严重影响；

6)、传统PE管换热器，换热管导热性能差、与岩土接触的换热面积小、承压小等问题；

由于上述技术瓶颈，使得70％以上新建建筑不具备使用该技术的条件，旧楼改造更难以使用，对地源热泵技术的推广应用，形成严重障碍。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种提高换热器的单孔换热效率，减少换热器数量，占地面积减少，运行成本节约的地源深井蓄能交换系统用地埋换热管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管，具有岩石层、粘土层以及密闭式支护钢管,所述的岩石层的上端为黏土层，岩石层和黏土层内开设有深井孔，深井孔内安装放置有密闭式支护钢管，所述密闭式支护钢管与深井孔之间设有回填材料层，回填材料层保证密闭式支护钢管内系统换热介质，与地下恒温层的高效换热效率，同时回填材料层能提高地下水和土壤的安全性能，降低成本，密闭式支护钢管内设有循环管，循环管安装放置于密闭式支护钢管底部上方约2～5米的距离。

进一步的，所述的循环管采用的是保温复合管，其具有较好的同轴度，保证支护钢管中换热介质的换热充分型，有效的防止热短路，提高换热性能。

进一步的，所述的密闭式支护钢管的一侧设有系统回水口，系统回水口与设在密闭式支护钢管内的循环介质交换区充分混合换热之后，经循环管重新进入系统，支护钢管在地表30米内为热镀锌钢管，其在地表30米以下为直缝焊管，提高换热管导热性能、与岩土接触的换热面积大、承压高。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，提高换热器的单孔换热效率，减少换热器数量，占地面积减少，运行成本节约，使用效果稳定，不受外界环境的影响，提供恒温、恒湿、恒氧环境，高效、安全、无隐患，可修复、长效、稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图中1.1.岩石层，2.粘土层，3.密闭式支护钢管，4.回填材料层，5.循环管，6.循环介质交换区，7.系统回水口，8.深井孔。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管，具有岩石层1、粘土层2以及密闭式支护钢管3,岩石层1的上端为黏土层2，岩石层1和黏土层2内开设有深井孔8，深井孔8的深度为150米以上，深井孔8内安装放置有密闭式支护钢管3，所述密闭式支护钢管3与深井孔8之间设有回填材料层4，密闭式支护钢管3内设有循环管5，循环管5安装放置于密闭式支护钢管3底部上方约2～5米的距离。

循环管5采用的是保温复合管，密闭式支护钢管3的一侧设有系统回水口7，系统回水口7与设在密闭式支护钢管3内的循环介质交换区6充分混合换热之后，经循环管5重新进入系统。

具体的循环管5能一次性放置在井孔中，可以大大简化施工过程，深井孔8与密闭式支护钢管3之间的回填材料层4能很好的保证相对位置的稳固性，从而提高密闭式支护钢管3与土壤间的换热效率，密闭式支护钢管3埋入地下，系统换热介质从统回水口7进入到密闭式支护钢管3中的循环介质热交换区6中，然后系统换热介质经过循环管5流出，本申请单孔换热效率提高3～5倍左右，占地面积减少了50～60％左右，冬季运行成本节约30％左右，可享受国家有关节能补贴，运行电费可按民用电收取，从根本上解决了地源热泵推广使用的瓶颈，同时该系统使用效果稳定，不受外界环境的影响，可为业主提供恒温、恒湿、恒氧环境，同时减少钻孔的数量，提高持力层抗剪能力，不会对地基结构产生影响、提高建筑物的安全系数和系统的长效性和稳定性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管，具有岩石层(1)、粘土层(2)以及密闭式支护钢管(3),其特征在于：所述的岩石层(1)的上端为黏土层(2)，岩石层(1)和黏土层(2)内开设有深井孔(8)，深井孔(8)内安装放置有密闭式支护钢管(3)，所述密闭式支护钢管(3)与深井孔(8)之间设有回填材料层(4)，密闭式支护钢管(3)内设有循环管(5)，循环管(5)安装放置于密闭式支护钢管(3)底部上方约2～5米的距离。

2.根据权利要求1所述的一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管，其特征在于：所述的循环管(5)采用的是保温复合管。

3.根据权利要求1所述的一种地源深井蓄能交换系统用地埋换热管，其特征在于：所述的密闭式支护钢管(3)的一侧设有系统回水口(7)，系统回水口(7)与设在密闭式支护钢管(3)内的循环介质交换区(6)充分混合换热之后，经循环管(5)重新进入系统。