CN113864525B - 地埋管组合式分段增效换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地源热泵，尤其涉及地埋管组合式分段增效换热装置，包括外管，外管内设置有冷媒管，外管包括多段依次连接的基管，相邻两根基管之间设置有连接件，外管内设置有冷媒管支撑件，外管外壁设有下放导向装置，外管下端设置有导向头，外管还连接有下放压力调节装置，外管和内管之间设置连接件，方便两基管之间的连接，设冷媒管支撑件，能够使冷媒管与外管之间连接稳定性性高，设置下放导向装置，能够保证下放的过程中稳定，设置下放压力调节装置，在下放前，在基孔内填充流体，在下放的过程中提供导向和支撑，通过下放压力调节装置，能够控制流体对外管产生的浮力，进而通过下放导向装置、导向头、下放压力调节装置保证下放稳定，方便施工。

Description

地埋管组合式分段增效换热装置

技术领域

本发明涉及地源热泵，尤其涉及地埋管组合式分段增效换热装置。

背景技术

地源热泵、空气源热泵是现阶段常用的空调系统组件，其节能、安全、环保。

地源热泵是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源(如电能等)实现由低品位热能向高品位热能转移的装置。通常地源热泵消耗1kwh的能量，用户可以得到4kwh以上的热量或冷量。

地源热泵是以岩土体、地层土壤、地下水或地表水为低温热源，由水地源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热中央空调系统，根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地源换热系统、地源热泵主机系统和室内末端系统，现有的室外地源换热系统主要包括地埋管，地埋管包括外管，所述外管内设置有冷媒管，通过外管保护冷媒管，方便安装，现有的地埋管在安装的过程中，由于连接方式不稳定，需要将基孔开挖较大，或者通过较多的矫正部件对外管进行校直，成本高，且干涉相变材料的投入，不方便施工，施工成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单，方便施工的地埋管组合式分段增效换热装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种地埋管组合式分段增效换热装置，包括外管，所述外管内设置有冷媒管，所述外管包括多段依次连接的基管，相邻两根基管之间设置有连接件，所述外管内设置有冷媒管支撑件，所述外管外壁设置有下放导向装置，所述外管下端设置有导向头，所述外管还连接有下放压力调节装置。

进一步地，所述连接件包括套管，所述套管套装在相邻两根基管端部。

进一步地，所述下放导向装置包括均匀设置在套管外壁的12-24块向下的导向板。

进一步地，所述冷媒管支撑件包括设置在套管内的支撑板，所述支撑板上设置有与冷媒管相配合的连接孔，所述连接孔与冷媒管之间设置有支撑件。

进一步地，所述支撑板向下凹陷，所述支撑板上设置有相变材料过孔。

进一步地，所述导向头为向下的锥形，所述导向头上端插装在套管内，所述导向头上端外壁设置有导向环，所述导向环上端向外延伸。

进一步地，所述下放压力调节装置包括穿过导向头的泄压管，所述泄压管连接有向上的排水管，所述排水管连通至外管上端。

进一步地，所述冷媒管包括设置在基管内的管束，所述管束包括进水管束和排水管束，相邻两根进水管束、相邻两根排水管束之间均设置有接管。

进一步地，所述冷媒管下端设置有向下的泄压阀。

本发明的有益效果在于：地埋管组合式分段增效换热装置，包括外管，所述外管内设置有冷媒管，所述外管包括多段依次连接的基管，相邻两根基管之间设置有连接件，所述外管内设置有冷媒管支撑件，所述外管外壁设置有下放导向装置，所述外管下端设置有导向头，所述外管还连接有下放压力调节装置，外管和内管之间设置连接件，方便两基管之间的连接，设置冷媒管支撑件，能够使冷媒管与外管之间连接稳定性性高，设置下放导向装置，能够保证下放的过程中稳定，设置下放压力调节装置，在下放前，在基孔内填充流体，在下放的过程中提供导向和支撑，通过下放压力调节装置，能够控制流体对外管产生的浮力，进而通过下放导向装置、导向头、下放压力调节装置保证下放稳定，方便施工。

附图说明

图1为下放支架示意图；

图2为吊环结构示意图；

图3为外管主视示意图；

图4为外管结构示意图；

图5为连接件结构示意图；

图6为导向板结构示意图；

图7为冷媒管主视示意图；

图8为管束主视示意图；

图9为支撑件结构示意图；

图10为连接件与外管连接处剖面示意图；

图11为连接件与导向头连接处剖面示意图；

其中：

101-底座，102-龙门架，103-操作台，104-卷扬机，105-吊索，106-吊环，1061-环体，1062-吊耳，1063-插孔；

2-基孔；

3-排水管；

4-连接件，401-套管，402-支撑板，403-导向板，404-相变材料过孔，405-连接孔，406-连接柱，407-橡胶塞；

5-基管，501-孔，

6-导向头，601-泄压管，602-基体，603-导向环；

701-管束，7011-总管，7012-支管，702-接管，703-接头，704-泄压阀；

801-摩擦环，802-挡环。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合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。

实施例1

如图1-11所示，一种地埋管组合式分段增效换热装置，包括外管，外管内安装有冷媒管，具体的，外管包括多段依次连接的基管5，基管为钢管，挤塑成型后裁切，壁厚5mm，长度为2000mm或者3000mm为宜，结构强度高，在钢水中加入0.2%的石墨烯材料，增加导热效果。

相邻两根基管之间通过连接件4连接，外管内安装有冷媒管支撑件，具体的，连接件包括套管401，套管套装在相邻两根基管端部，套管为钢管，壁厚5mm，套管和外管上均加工有相互配合的孔501，进而在孔处安装连接柱406，实现套管与基管的连接，连接柱可以是销柱或者螺栓，安装方便。

冷媒管支撑件包括焊接固定在套管内的支撑板402，支撑板上加工有与冷媒管相配合的连接孔405，连接孔与冷媒管之间安装有支撑件，具体的，支撑件包括由橡胶制成的摩擦环801和挡环802，摩擦环插装在连接孔与冷媒管之间的间隙内，能够通过摩擦力对冷媒管进行支撑，连接稳定性高，施工方便，挡环用于防止摩擦环向下脱落，橡胶选用硫化橡胶，硬度相对较高，能够提供更稳定的摩擦力。

外管外壁安装有下放导向装置，具体的，下放导向装置包括均匀焊接固定在套管外壁的12-24块向下的导向板403，导向板与竖直方向夹角为0-45°，在下放的过程中，导向板能够与基孔的内壁配合，对下放进行导向，实验发现，当导向板与竖直方向的夹角为30-45°时，导向板下端不易插入基孔内壁上，进而不易形成下放阻力。

外管下端安装有导向头6，导向头包括向下的锥形的基体602，由钢板模压成型，制作方便，导向头上端插装在套管内，导向头上端外壁焊接有导向环603，导向环上端向外延伸，导向环上端与相应的套管外壁齐平，进而保证导向的稳定性。

外管还连接有下放压力调节装置，下放压力调节装置包括穿过导向头的泄压管601，泄压管连接有向上的排水管3，排水管连通至外管上端，在下放前，在基孔内填充流体，在下放的过程中提供导向和支撑，通过下放压力调节装置，能够控制流体对外管产生的浮力，进而保证下放的过程中受力稳定，提高下放稳定性。

本实施例中，通过下放导向装置、导向头、下放压力调节装置保证下放稳定，方便施工，具体是，下放的过程中，流体提供向上的浮力，导向头能够与流体配合，使流体均匀的向四周分散，进而起到导向作用，本实施例中，流体选用清水，下放导向装置与基孔内壁配合，使外管居中，进而使下放顺利，而下放的过程中，通过下放压力调节装置，将水向上抽出，进而控制水位，实现稳定下放。

冷媒管包括安装在基管内的管束701，管束包括进水管束和排水管束，相邻两根进水管束、相邻两根排水管束之间均连接有接管702，管束包括两根总管7011，在两根总管之间连接有多根支管7012，提高热交换面积，总管为直线型、S型或者环形，支管根据总管做相应的分布，接管通过支撑件穿过连接孔，接管上安装有接头703，实现多个管束之间的连接，接头安装在管束上端。

本实施例提供的地埋管组合式分段增效换热装置，通过安装架安装，安装架包括底座101，底座上安装有龙门架102，龙门架上安装有操作台103，龙门架的横梁上安装有卷扬机104，卷扬机的吊索105向下与基孔正对，拉索下端有两根连接索，连接索下端有绳圈，连接索通过吊环106吊装地埋管组合式分段增效换热装置，具体的，吊环包括两个半圆形的环体1061，环体端部安装有吊耳1062，环体和吊耳均由矩管制成，抗弯强度高，吊装时，两个环体扣合在连接件下方的外管外，进而向上托举连接件，绳圈套装在吊耳外，使两个吊耳相互挤压，进而使两个环体扣合更紧密，在吊耳外端加工有插孔1063，在两插孔之间穿装插销，插销延伸至插孔外，安装插销，不仅能够避免吊耳转动，还能够防止线圈滑脱，线圈位于插销内侧，在施工的过程中，先将导向头与连接件、一级管束、一级外管连接，在一级外管上端安装连接件，然后通过吊索吊装，在基孔2内注水至距口处300mm，通过卷扬机下放，地埋管组合式分段增效换热装置下端插入基孔内，继续下放，此过程中，水提供向上的浮力，导向头能够与水配合，使水均匀的向四周分散，进而起到导向作用，下放导向装置与基孔内壁配合，使外管居中，进而使下放顺利，而下放的过程中，通过下放压力调节装置，将水向上抽出，进而控制水位，实现稳定下放，待下放到预定高度，通过操作台安装二级管束、二级外管继续下放，安装连接件、三级管束、三级外管，循环操作，达到快速施工的目的。

下放完成后，在外管与基孔的间隙内回填，回填使用石英砂，石英砂通过导向板之间的间隙下落，通过外管外径d1、外管长度h1、基孔孔径d2、基孔深度h2，计算石英砂填充的量v，v=π(d2/2)²h2-π(d1/2)²h1，当石英砂填充量接近v时，说明填充完成。

向外管内填充相变材料，相变材料选用CaCl₂·6H₂O粉末和石英砂的混合物，石英砂与CaCl₂·6H₂O粉末的重量比为10:1，由于CaCl₂·6H₂O是的相变温度为室温，含水量的变化能够影响其相变温度，见《相变储能材料CaCl26H2O相变温度调节的实验研究》，昆明理工大学，朱孝钦等，在填充相变材料后缓慢注水至溢出，相变材料填充完成，为使相变材料更好的向下流动，支撑板向下凹陷，支撑板上加工有相变材料过孔，相变材料过孔的面积为支撑板面积的3/5，不仅有利于相变材料的下落，还方便在安装的过程中操作接头。

本实施例中，冷媒管下端安装有向下的泄压阀704，使用时，泄压阀不动作，当损坏需要更换时，先通过排水管向下注高压水，高压水向上沿外管与基孔的间隙内向上渗透，到高处时带动回填石英砂涌出，外管与基孔之间的连接松动，向冷媒管内充高压水，泄压阀动作，向外管底部注水，为使导向头能够脱离，导向头对应的孔处穿装橡胶塞，通过橡胶塞能够在安装施工的过程中支撑导向头，当向外管底部注水时，压力推动导向头脱离，进而在向上拔地埋管组合式分段增效换热装置时，相变材料能够向下流出外管，地埋管组合式分段增效换热装置能够向上拔出，通过钻头复钻的过程中向上将相变材料带出，保证新的地埋管组合式分段增效换热装置正常安装，同时节约材料。

综上，地埋管组合式分段增效换热装置，包括外管，所述外管内设置有冷媒管，所述外管包括多段依次连接的基管，相邻两根基管之间设置有连接件，所述外管内设置有冷媒管支撑件，所述外管外壁设置有下放导向装置，所述外管下端设置有导向头，所述外管还连接有下放压力调节装置，外管和内管之间设置连接件，方便两基管之间的连接，设置冷媒管支撑件，能够使冷媒管与外管之间连接稳定性性高，设置下放导向装置，能够保证下放的过程中稳定，设置下放压力调节装置，在下放前，在基孔内填充流体，在下放的过程中提供导向和支撑，通过下放压力调节装置，能够控制流体对外管产生的浮力，进而通过下放导向装置、导向头、下放压力调节装置保证下放稳定，方便施工。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种地埋管组合式分段增效换热装置，包括外管，所述外管内设置有冷媒管，其特征在于，所述外管包括多段依次连接的基管，相邻两根基管之间设置有连接件，所述外管内设置有冷媒管支撑件，所述外管外壁设置有下放导向装置，所述外管下端设置有导向头，所述外管还连接有下放压力调节装置；

所述连接件包括套管，所述套管套装在相邻两根基管端部；

所述冷媒管支撑件包括设置在套管内的支撑板，所述支撑板上设置有与冷

媒管相配合的连接孔，所述连接孔与冷媒管之间设置有支撑件；

所述导向头为向下的锥形，所述导向头上端插装在套管内，所述导向头上端外壁设置有导向环，所述导向环上端向外延伸；

所述下放压力调节装置包括穿过导向头的泄压管，所述泄压管连接有向上的排水管，所述排水管连通至外管上端。

2.根据权利要求1所述的地埋管组合式分段增效换热装置，其特征在于，所述下放导向装置包括均匀设置在套管外壁的12-24块向下的导向板。

3.根据权利要求1所述的地埋管组合式分段增效换热装置，其特征在于，所述支撑板向下凹陷，所述支撑板上设置有相变材料过孔。

4.根据权利要求1所述的地埋管组合式分段增效换热装置，其特征在于，所述冷媒管包括设置在基管内的管束，所述管束包括进水管束和排水管束，相邻两根进水管束、相邻两根排水管束之间均设置有接管。

5.根据权利要求1所述的地埋管组合式分段增效换热装置，其特征在于，所述冷媒管下端设置有向下的泄压阀。

Images