CN115875849A - 高寒地区中高地热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高寒地区隧道工程领域，具体公开了高寒地区中高地热利用系统，包括地下坑道、地源热泵机组和隔热机组，所述地源热泵机组和隔热机组都设置在地下坑道中，地源热泵机组包括地热主机、储热水箱和输热水管；所述储热水箱设置在地热源处，地热主机上设置有输热水管，其中一个输热水管与储热水箱连通，另一个储热水管伸出到地下坑道外部；所述隔热机组包括隔热板、地热副机和辅助水管，所述隔热板呈弧形板状或直板状，隔热板包围设置在地下坑道的内壁上，所述辅助水管固定设置在隔热板上，且辅助水管的上下端均设置有快速接头，上下相邻的快速接头能够快速连通，所述地热副机的两端分别与储热水箱与若干快速接头连通，所述输热水管中的水能够用于混凝土拌和，本发明的目的在于解决高寒地区混凝土拌和温度不够的技术问题。

Description

高寒地区中高地热利用系统

技术领域

本发明涉及高寒地区隧道工程领域，具体公开了高寒地区中高地热利用系统。

背景技术

我国的高寒地区大多集中在四川、西藏和青海地区，高寒地区由于海拔高导致气候寒冷，冰川常年不化，导致在高寒地区上的工程建设难度大，难点在于：1、混凝土拌和时温度太低导致拌和难度大；2、工程建设过程中，工期较长时，进入春、秋、冬季后建筑结构容易结冰，导致后续施工较为麻烦。但是因为地理原因，部分高寒地区中同时存在高地热地区，如果能够将高热地区的热量利用起来，则能够攻克很多因温度低带来的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供高寒地区中高地热利用系统，以解决高寒地区混凝土拌和温度不够的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高寒地区中高地热利用系统，包括地下坑道、地源热泵机组和隔热机组，所述地源热泵机组和隔热机组都设置在地下坑道中，地源热泵机组包括地热主机、储热水箱和输热水管；所述储热水箱设置在地热源处，地热主机上设置有输热水管，其中一个输热水管与储热水箱连通，另一个储热水管伸出到地下坑道外部；所述隔热机组包括隔热板、地热副机和辅助水管，所述隔热板呈弧形板状或直板状，隔热板包围设置在地下坑道的内壁上，所述辅助水管固定设置在隔热板上，且辅助水管的上下端均设置有快速接头，上下相邻的快速接头能够快速连通，所述地热副机的两端分别与储热水箱与若干快速接头连通；所述输热水管中的水能够用于混凝土拌和。本方案中，利用高地热来加热冷水，使其能够符合混凝土拌和标准，然后再将冷水导入到搅拌站中进行拌和。具体的，本方案中设置有储热水箱，储热水箱用于利用地热对冷水进行加热。与现有技术不同之处在于：本方案的环境中虽然有高地热，但是气温一般较低，所以还需要采用保暖保温措施。本方案中设置有隔热板，隔热板能够隔绝外界温度，使热水在地下传递过程中的热量损耗减少。使用时，储热水箱中的热水能够进入到隔热板的辅助水管中辅助水管能够对地下坑道中的环境进行加热保温，以此来起到保温作用。

可选地，所述最顶端和最低端左右相邻的辅助水管能够通过柔性水管连通，且若干柔性水管将若干辅助水管连通成一条单独的管路。采用本方案，能够将若干个辅助水管连通呈一根完整的水管，就只需一个进水口即可。

可选地，还包括地面机组，所述地面机组包括增压泵和地面水管，所述增压泵与输热水管连通，增压泵的另一端与地面水管连通。地面机组的作用是为了运输热水和增加运输压力。

可选地，所述地面机组还包括温控组件，所述温控组件包括第一多通水管和第二多通水管，所述多通水管的一端与增压泵连通，多通水管的另一端与地面水管连通，多通水管上还连通有降温水管，所述降温水管螺旋成型，所述降温水管和地面水管再同时与第二多通水管连通。采用本方案，部分地区的地热过高，运输出来的热水温度也过高，反而会影响混凝土拌和，所以还需要进行一定程度的降温。本方案中的降温方式为降温水管，降温水管呈螺旋状，其与外界接触面积大、水流与外界接触时间长，所以热水经过降温水管时，温度下降多、下降快，能够有效运用在混凝土拌合站中。

可选地，所述地下坑道的内壁上设置有若干预埋螺杆，所述隔热板上设置有固定孔，所述预埋螺杆能够穿过固定孔并使用固定螺母将隔热板固定在地下坑道的内壁上。本方案主要用于固定隔热板。

可选地，所述储热水箱内设置有相互独立的冷水腔室、热水腔室和过渡腔室，所述过渡腔室位于热水腔室和冷水腔室之间，所述冷水腔室的底部设置有换热管，换热管位于土层中，换热管的另一端与热水腔室连通。采用本方案，冷水腔室和热水腔室分开能够有效避免热交换，换热管则是用于冷水流入并通过换热将其加热。

高寒地区中高地热利用系统的使用方法，包括以下步骤：

S1，根据气温和混凝土对水温要求，选择使用降温水管或地面水管进行热水运输，地面水管的热水温度相对降温水管较高；

S2，地面水管或降温水管的热水通入到混凝土搅拌站中用作混凝土搅拌。

本方案的工作原理及有益效果在于：

1、本方案有效利用了高寒地区的地热，利用地热来加热冷水使其能够满足混凝土温拌的温度要求，同时通过降温水管来调节水温，以适应不同地区的地热温度。

2、本方案中为了保证水温，在地下坑道中设置有隔热板，隔热板能够有效地防止水温过快散发。同时，隔热板也是利用储热水箱中的热量进行保温，整个系统无需外部热量。

3、本方案中设置的储热水箱包括三个不同的腔室，三个腔室分别用于储存冷水、热水和空气，储存空气的过渡腔室是防止大量的热交换，避免热水腔室中的水温降低。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为储热水箱的纵向剖视图；

图3为地面水管和保温袋的纵向剖视图。

附图中标记如下：储热水箱1、地热主机2、地热副机3、输热水管4、隔热板5、辅助水管6、快速接头7、柔性管8、进水管9、换热管10、保温管11、增压泵12、第一多通水管13、降温水管14、保温袋15、地面水管16、第二多通水管17、冷水腔室18、过渡腔室19、热水腔室20。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例

一种高寒地区中高地热利用系统，如图1-图3所示，包括地下坑道、地源热泵机组、隔热机组和地面机组。

地源热泵机组和隔热机组都设置在地下坑道中，地下坑道为矩形状。地源热泵机组包括地热主机2、储热水箱1和输热水管4。其中地热主机2本体为水泵结构，作用是将储热水箱1中的水抽出并运输到地面上进行使用。地热主机2上设置有输热水管4，其中一个输热水管4与储热水箱1连通，另一个储热水管伸出到地下坑道外部。储热水箱1设置在地热源处。储热水箱1整体呈中空的箱体状，一般长方体形状。储热水箱1内设置有相互独立的冷水腔室18、热水腔室20和过渡腔室19，过渡腔室19位于热水腔室20和冷水腔室18之间，冷水腔室18的底部连通设置有换热管10，换热管10位于土层中，换热管10的另一端与热水腔室20连通。冷水腔室18的顶部设置有进水管9，进水管9伸出到地下坑道外部。

隔热机组包括隔热板5、地热副机3和辅助水管6。地下坑道的内壁上设置有若干预埋螺杆，隔热板5上设置有固定孔，预埋螺杆能够穿过固定孔并使用固定螺母将隔热板5固定在地下坑道的内壁上。隔热板5呈直板状且若干隔热板5能够包围地下坑道的内壁，隔热板5包围设置在地下坑道的内壁上。辅助水管6通过支架焊接固定设置在隔热板5上辅助水管6与隔热板5之间互相不接触，且辅助水管6的上下端均设置有快速接头7，上下相邻的快速接头7能够快速连通。地热副机3的两端分别与储热水箱1与快速接头7连通；输热水管4中的水能够用于混凝土拌和。最顶端和最低端左右相邻的辅助水管6能够通过柔性水管连通，且若干柔性水管将若干辅助水管6连通成一条单独的管路。

地面机组包括增压泵12、地面水管16和温控组件。地面机组还包括温控组件，温控组件包括第一多通水管13和第二多通水管17，多通水管的一端与增压泵12连通，多通水管的另一端与地面水管16连通，多通水管上还连通有降温水管14，降温水管14螺旋成型，降温水管14和地面水管16再同时与第二多通水管17连通，第二多通水管17再将水导入到搅拌站中。增压泵12还与输热水管4连通。地面水管16的外壁上包裹有保温袋15，保温袋15能够卷绕呈环形且其内中空并能够填充热水。保温袋15上设置有入水口，入水口上连通有保温管11，保温管11与其中一根柔性水管连通。第一多通水管13上设置有若干阀门。

高寒地区中高地热利用系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据气温和混凝土对水温要求，选择使用降温水管14或地面水管16进行热水运输，地面水管16的热水温度相对降温水管14较高；

S2，地面水管16或降温水管14的热水通入到混凝土搅拌站中用作混凝土搅拌。

具体实施时：

施工前，将混凝土拌合站修建在隧道工程旁，然后在高地热地区开挖地下坑道，根据深度、面积等需求选择是否在地下坑道的内壁浇筑混凝土形成支护结构。然后在地下坑道中安装地热主机2、地热副机3、隔热板5等结构，其中换热管10埋入到地层中以吸收热量。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (7)

1.一种高寒地区中高地热利用系统，其特征在于：包括地下坑道、地源热泵机组和隔热机组，所述地源热泵机组和隔热机组都设置在地下坑道中，地源热泵机组包括地热主机、储热水箱和输热水管；所述储热水箱设置在地热源处，地热主机上设置有输热水管，其中一个输热水管与储热水箱连通，另一个储热水管伸出到地下坑道外部；所述隔热机组包括隔热板、地热副机和辅助水管，所述隔热板呈弧形板状或直板状，隔热板包围设置在地下坑道的内壁上，所述辅助水管固定设置在隔热板上，且辅助水管的上下端均设置有快速接头，上下相邻的快速接头能够快速连通，所述地热副机的两端分别与储热水箱与若干快速接头连通；所述输热水管中的水能够用于混凝土拌和。

2.根据权利要求1所述的高寒地区中高地热利用系统，其特征在于：所述最顶端和最低端左右相邻的辅助水管能够通过柔性水管连通，且若干柔性水管将若干辅助水管连通成一条单独的管路。

3.根据权利要求2所述的高寒地区中高地热利用系统，其特征在于：还包括地面机组，所述地面机组包括增压泵和地面水管，所述增压泵与输热水管连通，增压泵的另一端与地面水管连通。

4.根据权利要求3所述的高寒地区中高地热利用系统，其特征在于：所述地面机组还包括温控组件，所述温控组件包括第一多通水管和第二多通水管，所述多通水管的一端与增压泵连通，多通水管的另一端与地面水管连通，多通水管上还连通有降温水管，所述降温水管螺旋成型，所述降温水管和地面水管再同时与第二多通水管连通。

5.根据权利要求4所述的高寒地区中高地热利用系统，其特征在于：所述地下坑道的内壁上设置有若干预埋螺杆，所述隔热板上设置有固定孔，所述预埋螺杆能够穿过固定孔并使用固定螺母将隔热板固定在地下坑道的内壁上。

6.根据权利要求5所述的高寒地区中高地热利用系统，其特征在于：所述储热水箱内设置有相互独立的冷水腔室、热水腔室和过渡腔室，所述过渡腔室位于热水腔室和冷水腔室之间，所述冷水腔室的底部设置有换热管，换热管位于土层中，换热管的另一端与热水腔室连通。

7.根据权利要求6所述的高寒地区中高地热利用系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据气温和混凝土对水温要求，选择使用降温水管或地面水管进行热水运输，地面水管的热水温度相对降温水管较高；

S2，地面水管或降温水管的热水通入到混凝土搅拌站中用作混凝土搅拌。

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