CN110966780A - 全热式地热深井超高效换热系统 - Google Patents

全热式地热深井超高效换热系统 Download PDF

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CN110966780A CN201911236438.9A CN201911236438A CN110966780A CN 110966780 A CN110966780 A CN 110966780A CN 201911236438 A CN201911236438 A CN 201911236438A CN 110966780 A CN110966780 A CN 110966780A
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    • F24T10/15—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

一种全热式地热深井超高效换热系统。其包括至少一组双U型高效换热管道、分水器、循环泵、室内换热器、集水器和多条循环管路；其中，每组双U型换热管道设置在一个深井中，进水端同时通过循环管路与分水器相连，出水端同时通过循环管路与集水器相接；分水器和集水器分别通过循环管路与室内换热器相连；循环泵连接在位于室内换热器和分水器之间的循环管路上。本发明效果：能在深井直径保持不变情况下大幅度提高换热效率，无需加大深井直径。使用热导性较高的合金钢管作为换热管道，同时低温区和高温区分开，使用导热和储热的材料组合，合理的换热材料提升了单位面积换热效率。采用了一体式防腐保温管路来防止介质热量流失，因此经济性好。

Description

全热式地热深井超高效换热系统
技术领域
本发明属于地热深井换热设备技术领域，特别是涉及一种全热式地热深井超高效换热系统。
背景技术
地热深井换热系统工程就是首先在大地土壤中钻孔而形成深井，然后将预制好的换热管道埋入深井中，之后使作为冷媒的水在换热管道和设置在地面上的热泵机组之间循环流动，从而将待调节室内空间的热量通过换热管道的管壁散入大地，由此实现对该空间的供冷；或通过换热管道的管壁从大地取热，然后通过热泵机组向该空间供热。
但现有的换热管道都是以钢管为主，而且以直管或单U型管居多，由于单U型管在深井中所占用的空间浪费较大，因此，如果想要达到一定的换热效率，就需要更大直径的深井，或昂贵的特种材料，显然投入高、产出低，经济性很差，从而缺少商业推广的价值或其商业价值很低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种全热式地热深井超高效换热系统。
为了达到上述目的，本发明提供的全热式地热深井超高效换热系统包括至少一组双U型换热管道、分水器、循环泵、室内换热器、集水器和多条循环管路；其中，每组双U型换热管道设置在一个深井中，进水端同时通过循环管路与分水器相连，出水端同时通过循环管路与集水器相接；分水器和集水器分别通过循环管路与室内换热器相连；循环泵连接在位于室内换热器和分水器之间的循环管路上。
所述的双U型换热管道以在水平面上的投影相垂直的方式设置。
所述的双U型换热管道上靠近集水器一侧的上部管路采用防腐保温管路，其它部位采用高热导管。
所述的上部管路包括从内到外依次设置的导流层、结构层、保护层和保温层；其中，导流层、保护层和保温层均采用聚丙烯材料制成，结构层采用碳纤维复合树脂材料制成。
所述的高热导管采用合金钢管。
本发明提供的全热式地热深井超高效换热系统具有如下有益效果：首先，能够在深井直径保持不变的情况下大幅度提高换热效率，而无需加大深井的直径。其次，使用了热导性比较高的合金钢管作为换热管道，同时低温区和高温区分开，使用导热和储热的材料组合，合理的换热材料提升了单位面积的换热效率。另外，采用了一体式防腐保温管路来防止介质的热量流失。不同材料的组合使用，可以让材料性能发挥到极致，相比使用同一种材料，在不增加成本的情况下，明显提升了经济性，而且不再受同一种材质的局限性，故可以把井深做到更深，更合理，选择性更大，而且双U型结构换热管道，可以充分利用井下空间，不需要扩大井的直径，不增加打井成本，因此经济回报性好。
附图说明
图1为本发明提供的全热式地热深井超高效换热系统构成示意图。
图2为本发明提供的全热式地热深井超高效换热系统中防腐保温管路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的全热式地热深井超高效换热系统进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明提供的全热式地热深井超高效换热系统包括至少一组双U型换热管道1、分水器2、循环泵3、室内换热器4、集水器5和多条循环管路6；其中，每组双U型换热管道1设置在一个深井中，进水端同时通过循环管路6与分水器2相连，出水端同时通过循环管路6与集水器5相接；分水器2和集水器5分别通过循环管路6与室内换热器4相连；循环泵3连接在位于室内换热器4和分水器2之间的循环管路6上。
所述的双U型换热管道1以在水平面上的投影相垂直的方式设置。
所述的双U型换热管道1上靠近集水器5一侧的上部管路采用防腐保温管路7，其它部位采用高热导管8。
所述的上部管路7包括从内到外依次设置的导流层9、结构层10、保护层11和保温层12；其中，导流层9、保护层11和保温层12均采用聚丙烯材料制成，结构层10采用碳纤维复合树脂材料制成。导流层1用于引导介质从其内部流动，并且由于采用聚丙烯材料制成，因此可以防腐；结构层2用于承受介质流动时产生的阻力及温度；保护层3用于对结构层2进行保护；保温层4即使与保护层3采用相同的材料，但可以增加空隙密度分布，因此能够提高管道的保温性能。
所述的高热导管8采用合金钢管。
现将本发明提供的全热式地热深井超高效换热系统的工作原理阐述如下：
现以冬季制热为例，本系统运行时，来自室内换热器4且与室内空气进行过热交换的冷水将在循环泵3的作用下首先经相应的循环管路6流入分水器2，然后经相应的循环管路6流入双U型换热管道1的进水端，在加压和重力作用下流经双U型换热管道1上的高热导管8时，该冷水将通过高热导管8的管壁与大地间进行热交换，从大地吸收热量而变成热水，然后该热水将流入防腐保温管路7，在此过程中可利用防腐保温管路7来防止热水温度下降；之后热水从双U型换热管道1的出水端经相应的循环管路6流入集水器5，最后再经相应的循环管路6流入室内换热器4，在室内换热器4中该热水将与室内空间的空气进行热交换，从而将室内空间保持在适宜的温度下。

Claims (5)

1.一种全热式地热深井超高效换热系统，其特征在于：所述的全热式地热深井超高效换热系统包括至少一组双U型换热管道(1)、分水器(2)、循环泵(3)、室内换热器(4)、集水器(5)和多条循环管路(6)；其中，每组双U型换热管道(1)设置在一个深井中，进水端同时通过循环管路(6)与分水器(2)相连，出水端同时通过循环管路(6)与集水器(5)相接；分水器(2)和集水器(5)分别通过循环管路(6)与室内换热器(4)相连；循环泵(3)连接在位于室内换热器(4)和分水器(2)之间的循环管路(6)上。
2.根据权利要求1所述的全热式地热深井超高效换热系统,其特征在于：所述的双U型换热管道(1)以在水平面上的投影相垂直的方式设置。
3.根据权利要求1所述的全热式地热深井超高效换热系统,其特征在于：所述的双U型换热管道(1)上靠近集水器(5)一侧的上部管路采用防腐保温管路(7)，其它部位采用高热导管(8)。
4.根据权利要求3所述的全热式地热深井超高效换热系统，其特征在于：所述的上部管路(7)包括从内到外依次设置的导流层(9)、结构层(10)、保护层(11)和保温层(12)；其中，导流层(9)、保护层(11)和保温层(12)均采用聚丙烯材料制成，结构层(10)采用碳纤维复合树脂材料制成。
5.根据权利要求3所述的全热式地热深井超高效换热系统，其特征在于：所述的高热导管(8)采用合金钢管。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113310230A (zh) * 2021-07-01 2021-08-27 李成成 一种带有锥形汇水沉头的多管深井换热装置

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