CN106120854A - 一种地下综合管廊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下综合管廊，该地下综合管廊，具有廊体，廊体沟壁外部的地层中设置有地热收集管，地热收集管的中部沿着廊体走向铺设在廊体沟壁外部的地层中，以收集廊体沿途地层中的地热资源；地热收集管的两端部伸入廊体内，地热收集管的端部设置有收集管检修阀和收集管检查阀，以方便人员下入廊体内对地热收集管进行检修，地热收集管与地上能量传输系统相连。本发明的地下综合管廊将地源热泵技术与综合管廊技术相结合，在综合管廊沟壁外埋设地热采集管道，收集地下综合管廊沿途的地热资源，经过地源热泵的换热后可满足管沟附近的居民或商铺的采暖和制冷需求。

Description

一种地下综合管廊

技术领域

本发明涉及一种地下综合管廊，尤其涉及一种可利用地热进行冬季供热和夏季制冷的地下综合管廊。

背景技术

地下综合管廊是指在地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。综合管廊主要敷设于道路中央下方或道路两旁的人行道下方，具有断面大，埋深大，系统稳定，高度安全性等特点。

现有的城市地下综合管廊主要是用作地下隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，作为保障城市运行的重要基础设施。

然而，现有技术中还没有可对用户(例如居民区或商铺)进行供热和制冷的地下综合管廊。因此，本领域中存在设计一种可利用地热对用户进行冬季供热和夏季制冷的地下综合管廊。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种地下综合管廊，该地下综合管廊可利用地热对用户进行冬季供热和夏季制冷，从而既方便了用户的生产生活，也实现了对自然能源的充分利用。

为实现上述目的，本发明的地下综合管廊的具体技术方案如下：

一种地下综合管廊，具有廊体，廊体沟壁外部的地层中设置有地热收集管，地热收集管的中部沿着廊体走向铺设在廊体沟壁外部的地层中，以收集廊体沿途地层中的地热资源；地热收集管的两端部伸入廊体内，地热收集管的端部设置有收集管检修阀和收集管检查阀，以方便人员下入廊体内对地热收集管进行检修，地热收集管与地上能量传输系统相连；其中地热收集管可通过地上能量传输系统将廊体地层中的热能传递至用户端，或者通过地上能量传输系统将用户端中的热能传递至地热收集管以向地层传输。

进一步，地热收集管包括多个并联连接的平行直管，以及连接在多个平行直管两端的分水器，多个平行直管通过分水器并联连接，所述分水器位于廊体内并且与地上能量传输系统相连。

进一步，地热收集管的中部为螺旋盘管。

进一步，地热收集管沿平行于廊体沟壁的方向水平地布置在廊体沟壁外部的地层中，并且所述地热收集管设置在廊体侧壁和顶壁外侧的回填土中，以利用地下综合管廊的沿途挖方。

进一步，地热收集管穿过廊体侧壁的位置处设置有防水翼环或防水套管，以保护地热收集管。

进一步，所述地上能量传输系统包括：热泵机组，通过第一导管与地热收集管两端的分水器相连以形成闭合回路；以及用户端，通过第二导管与热泵机组相连以形成闭合回路。

进一步，第一导管和地热收集管中具有第一换热介质，第一导管上设置有第一介质泵，第一介质泵用于驱动第一换热介质循环流动；第二导管和用户端中具有第二换热介质，第二导管上设置有第二介质泵，第二介质泵用于驱动第二换热介质循环流动。

进一步，第一导管和第二导管上分别设置有导管检修阀。

进一步，所述第二换热介质为气态换热介质或液态换热介质。

进一步，所述地热收集管与地热收集管两端连接的分水器组成一组集热单元，廊体沿途的沟壁外部设置有多组所述集热单元。

本发明的地下综合管廊具有以下优点：

1)本发明针对地下综合管廊的特点，通过现有各种成熟技术的优化组合，提出了一种可以收集能源的地下综合管廊。

2)将地源热泵技术与综合管廊技术相结合，在综合管廊沟壁外埋设地热采集管道，收集地下综合管廊沿途的地热资源，经过地源热泵的换热后可满足管沟附近的居民或商铺的采暖和制冷需求。

3)地热采集管道敷设在地下综合管廊外，但地热管分水器、阀门等配套设备均设在综合管廊内部，便于检修维护。

4)地热采集管道敷设与管沟施工同步进行，利用管沟开挖的操作面的回填区埋设管道，节省了沟槽开挖费用和占地。

附图说明

图1为本发明的地下综合管廊的结构示意图；

图2为沿本发明的地下综合管廊的宽度方向的剖面图；

图3为沿图2中线1-1的剖面图。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的地下综合管廊做进一步详细的描述。

本发明将地下综合管廊技术与地源热泵技术进行结合，研发出一种可利用浅层地热对用户进行冬季供热和夏季制冷的地下综合管廊。

地源热泵技术的主要原理在于，利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给用户采暖，此时地能为“热源”；夏季把用户内的热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。

地源热泵系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和用户末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与用户末端换热介质可以是水或空气。

由于地源热泵技术主要利用浅层地层的能量，浅层的深度与地下综合管廊的设置深度大致相同，从而为两者的结合提供了物质基础。

下面结合附图对本发明的地下综合管廊进行详细描述。

如图1所示，本发明的地下综合管廊具有廊体10，廊体10的沟壁外部设置有地热收集管2，地热收集管2中具有第一换热介质，该第一换热介质可与廊体10的沟壁外部的地层土壤发生热交换，以从地层吸收热能或获得冷能；热收集盘管2与热泵机组6的一端相连，并且可与热泵机组6进行热交换，热泵机组6可以是现有的热泵机组，一般包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀，其中压缩机用于压缩和输送循环工质，蒸发器是输出冷量的设备，冷凝器是输出热量的设备，膨胀阀可对循环工质起节流降压作用并调节进入蒸发器的循环工质流量。热泵机组6的另一端与用户端相连，并且可与用户端7进行热交换。

由此，通过热泵机组6的传热导热作用，可完成冬季对用户进行供热，夏季对用户进行制冷，其中用户端7可以是用户室内各种用于采暖或制冷的设备。

下面结合附图，详细描述本发明的地下综合管廊的组成部件。

如图1-3所示，地热收集管2沿着廊体10的沟壁外部设置，以充分利用综合管廊的开挖基坑。地热收集管2埋设在综合管廊回填土范围内，管材采用耐腐蚀且寿命长的管材，管道埋设方式可为水平，倾斜或螺旋盘管等形式，管道的延伸方向优选与廊体10的沟壁平行。当采用水平直管方式埋管时，应留出足够长度余量，避免发生变形被拉断。地热收集管2埋管深度根据具体条件设置，其最浅管道埋设深度不浅于冰冻线下600mm，地热收集管2优选包括多条支管并采用并联方式连接。

如图2所示，地热收集管2的一部分伸入到综合管廊内部，即地热收集管2穿过综合管廊的侧壁，地热收集管2伸入综合管廊内部的区段上设置有配套检修设备，例如收集管检修阀3，收集管检查阀4等。由此，人们可进入地下综合管廊中方便地对热收集管2进行检修。当地热收集管2包括多条并联连接的支管时，每个支管上都可以设置收集管检修阀3和收集管检查阀4，这样设置再投入使用后便可随时对地热收集管2进行打压试验，如不合格，可关闭该管段两端的支管检修阀3。因此，可根据具体项目的安全要求，适当增加地热收集管2的根数作为备用管道。

进一步，地热收集管2通过第一导管与热泵机组6相连，第一导管上设置有导管检修阀5和第一介质泵8，导管检修阀5可用于导管的检修作业，介质泵8用于驱动地热收集管2内的第一换热介质的循环流动，使得地热收集管2内的第一换热介质在地热收集管2，分水器1，第一导管以及热泵机组6之间循环流动，当地热收集管2内的第一换热介质流经热泵机组6时，可与热泵机组6进行热交换。

此外，地热收集管2的两端设置有分水器1，地热收集管2的两端分别通过分水器1与第一导管相连，以提供第一导管与地热收集管2之间连接，并确保第一换热介质顺利地从第一导管向地热收集管2分流。每两个分水器1间距一定距离并构成一组，每组分水器1可与地热收集管2以及第一导管构成一个闭合循环回路，整个地下综合管廊长度范围内可埋设多组地热收集管2，即这种闭合循环回路可以具有多个以沿着综合管廊的通道连续铺设。多个闭合循环回路可以与同一热泵机组6相连或者与不同的热泵机组6相连，从而为供不同用户或多个用户使用。

进一步，热泵机组6的另一端通过第二导管与用户端7相连，第二导管上设置有第二介质泵9，第二介质泵9用于驱动第二导管内的第二换热介质进行循环流动，使得第二导管内的第二换热介质在第二导管，用户端7，以及热泵机组6之间循环流动，当第二导管内的第二换热介质流经热泵机组6时，可与热泵机组6进行热交换。

下面分别描述本发明的地下综合管廊对用户进行供热和对用户进行制冷的两个不同过程。

一方面，本发明的地下综合管廊可在冬季把地能中的热量“取”出来供给用户采暖。

具体地，地下综合管廊的沟壁外部敷设的地热收集管2利用其内设置的第一换热介质吸收地层中的热能，地热收集管2中的第一换热介质吸热后在第一介质泵8的动力推动下在第一导管中流动，当吸热后的第一换热介质进入热泵机组6中时可进行热交换，并将携带的热能传输给热泵机组6，然后第一换热介质又循环回流到地热收集管2中开始下一次循环。

在第一换热介质将携带的热能传输给热泵机组6的过程中，热泵机组6中的蒸发器中的冷媒吸收第一换热介质携带的热能，并且在压缩机的压缩和输送下在热泵机组6中循环流动，接着由热泵机组6中的冷凝器将热能向用户端7转移，用户端7内的第二换热介质，例如空气和水，吸收由热泵机组6传输来的热能而升温。由此，在不断将热量从地层向用户端(室内)转移的过程中，为房间供暖或为用户端提供热水。

另一方面，本发明的地下综合管廊可在夏季把用户内的热量取出来释放到地层，给用户制冷。

具体地，第二导管中的第二换热介质(例如空气)吸收用户端7内的热能，第二导管中的第二换热介质吸收用户端7内的热能后在第二介质泵9(例如空调泵)的动力推动下在第二导管中流动，当吸热后的第二换热介质进入热泵机组6中时可进行热交换，并将携带的热能传输给热泵机组6，然后第二换热介质又循环回流到用户端7内开始下一次循环。

在第二换热介质将携带的热能传输给热泵机组6的过程中，通过热泵机组6内的换向阀将冷媒流动方向换向，改变热泵机组6中的冷媒流动方向后，热泵机组6中的蒸发器中的冷媒吸收第二换热介质(例如空气)携带的热能，并且在压缩机的压缩和输送下在热泵机组6中循环流动，接着由热泵机组6中的冷凝器将热能向室外地层转移。由此，在用户端(室内)热量不断转移至地下的过程中，为用户端供冷。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种地下综合管廊，具有廊体，其特征在于，廊体沟壁外部的地层中设置有地热收集管(2)，地热收集管(2)的中部沿着廊体走向铺设在廊体沟壁外部的地层中，以收集廊体沿途地层中的地热资源；地热收集管(2)的两端部伸入廊体内，地热收集管(2)的端部设置有收集管检修阀(3)和收集管检查阀(4)，以方便人员下入廊体内对地热收集管(2)进行检修，地热收集管(2)与地上能量传输系统相连；其中地热收集管(2)可通过地上能量传输系统将廊体地层中的热能传递至用户端(7)，或者通过地上能量传输系统将用户端(7)中的热能传递至地热收集管(2)以向地层传输。

2.根据权利要求1所述的地下综合管廊，其特征在于，地热收集管(2)包括多个并联连接的平行直管，以及连接在多个平行直管两端的分水器(1)，多个平行直管通过分水器(1)并联连接，所述分水器(1)位于廊体内并且与地上能量传输系统相连。

3.根据权利要求1所述的地下综合管廊，其特征在于，地热收集管(2)的中部为螺旋盘管。

4.根据权利要求2所述的地下综合管廊，其特征在于，地热收集管(2)沿平行于廊体沟壁的方向水平地布置在廊体沟壁外部的地层中，并且所述地热收集管(2)设置在廊体侧壁和顶壁外侧的回填土中，以利用地下综合管廊的沿途挖方。

5.根据权利要求1或2所述的地下综合管廊，其特征在于，地热收集管(2)穿过廊体侧壁的位置处设置有防水翼环或防水套管，以保护地热收集管(2)。

6.根据权利要求2所述的地下综合管廊，其特征在于，所述地上能量传输系统包括：

热泵机组(6)，通过第一导管与地热收集管(2)两端的分水器(1)相连以形成闭合回路；以及

用户端(7)，通过第二导管与热泵机组(6)相连以形成闭合回路。

7.根据权利要求6所述的地下综合管廊，其特征在于，第一导管和地热收集管(2)中具有第一换热介质，第一导管上设置有第一介质泵(8)，第一介质泵(8)用于驱动第一换热介质循环流动；第二导管和用户端(7)中具有第二换热介质，第二导管上设置有第二介质泵(9)，第二介质泵(9)用于驱动第二换热介质循环流动。

8.根据权利要求6或7所述的地下综合管廊，其特征在于，第一导管和第二导管上分别设置有导管检修阀(5)。

9.根据权利要求7所述的地下综合管廊，其特征在于，所述第二换热介质为气态换热介质或液态换热介质。

10.根据权利要求7所述的地下综合管廊，其特征在于，所述地热收集管(2)与地热收集管(2)两端连接的分水器(1)组成一组集热单元，廊体沿途的沟壁外部设置有多组所述集热单元。