CN1451931A - 不冻液循环式地热利用装置 - Google Patents

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Abstract

提供可以自由利用地下和地表的热度并进行储存的地热利用装置。是由在下端封闭的外筒1a内以同心方式插入内筒1b，该外筒1a和内筒1b之间形成的间隙通路1c构成热交换器1，从地表5打开一个比上述热交换器1的外径大、直达地下很深的硬岩石层5d为止的竖直钻孔2，从前面记述的竖直钻孔2中插入前面记述的热交换器1，在竖直钻孔2和热交换器1之间填充入硅砂4，从露出地表5的内筒1b的上端部分通过第一配管8，与在融化路面S的积雪和给地板供暖等方面使用的传热管7的入口或出口相接续，同时与前面记述的间隙通路1c的上端部分相连通的中空部分11，通过第二配管9与传热管7的入口或出口相接续。

Description

不冻液循环式地热利用装置
技术领域
本发明是通过不冻液的循环，在冬季利用采集到的地下的地热来进行融化路面的积雪和地板采暖，在夏季储存地表的热于地下，并在冬季使用的地热利用装置。
背景技术
本发明者首先通过设置在地下很深处存在的岩盘和安装在地上的放热器之间循环有不冻液的循环回路，这个循环的不冻液把地热运送到地面上来，然后用于融化路面的积雪和地板采暖这一技术提议。
发明内容
本发明者在这一技术上更进一步发展，并不仅是在冬季利用地热，更致力于在夏季储存地表的热于地下，并把这个储存的热在冬季用来进行融化路面的积雪和地板采暖的技术开发，现在这个技术已经完成。
因此本发明提供了自由利用地下热和地表热以及能储存热能的地热利用装置。
解决这一课题的方法
参照图1以及图2进行说明。关于第一发明的不冻液循环式地热利用装置，是由内部循环有不冻液的热交换器1构成，从地表5打开一个比前面记述的热交换器1的外径大、直达地下很深的硬岩石层5d为止的钻孔2，从前面记述的钻孔2中插入前面记述的热交换器1，在钻孔2和热交换器1之间填充入硅砂4，从露出地表5的内筒1b的上端部分通过第一配管8，与在融化路面S等的积雪和给地板供暖等方面使用的传热管7的入口或出口相接续，同时与前面记述的间隙通路1c的上端部分相连通的中空部分11，通过第二配管9与传热管7的入口或出口相接续。
关于第二发明的不冻液循环式地热利用装置，是由内部循环有不冻液的热交换器1构成，由内部循环有不冻液的热交换器1构成的，从地表5开始，经过砂砾混合土层5a、软岩石层5b、中硬岩石层5c到达硬岩石层5d，钻一个比热交换器1的外径大，且在上端部分有象这个孔的直径一样大的段付孔2a的竖直钻孔2，在前面记述的竖直钻孔2中插入由隔热材料3包裹上部的热交换器1，竖直钻孔2和热交换器1之间填充入硅砂4，同时段付孔2a和隔热材料3之间注入凝固剂6使之固化，在露出地表5的内筒1b的上端部分安装有泵10，通过第一配管8与在融化路面S等的积雪和给地板供暖等方面使用的传热管7的入口或出口相接续，同时与前面记述的间隙通路1c的上端部分相连通的中空部分11，通过第二配管9与传热管7的入口或出口相接续，在前面记述的中空部分11设置有抽气阀12和加热用的电热机13。
具体实施方式
关于本发明的实施方式也就是不冻液循环式地热利用装置的实施方式如图1所示。通过在地下垂直埋设的热交换器1和在路面S的正下方水平铺设的传热管7之间循环着的不冻液，将路面的积雪融化的装置。
热交换器1是在下端呈尖细状的封闭聚乙烯材料制成的外筒1a内以同心的形式插入由同样聚乙烯材料制成的内筒1b，在这个外筒1a和内筒1b之间形成间隙通路1c，同时由于在放射方向上设有肋拱，所以构成了这个外筒1a和内筒1b的相对位置不能发生变化的同心二重管形式。另外这个热交换器1的上端部分包裹有隔热材料3。
从地表5开始，经过砂砾混合土层5a、软岩石层5b、中硬岩石层5c到达硬岩石层5d，钻一个比前面记述的热交换器1的外径大，且在上端部分有象这个孔的直径一样大的段付孔2a的竖直钻孔2，要达到地下150m深，在这个竖直钻孔2中插入热交换器1。
竖直钻孔2和热交换器1之间填充入硅砂4，同时段付孔2a和隔热材料3之间注入凝固剂6使之固化，还在露出地表5的内筒1b的上端部分安装有泵10，通过第一配管8与传热管7的入口相接续。中空部分11在间隙通路1c的上端部分相连通，并通过第二配管9与传热管7的出口相接续，而且在中空部分11设置有抽气阀12和加热用的电热机13。
在这样构成的地热利用装置中，启动安装在第一配管8处的泵10，使不冻液依热交换器1的间隙通路1c、第一配管8、传热管7、第二配管9以及内筒1b的顺序循环。并且在通过间隙通路1c的时候，把采集到的地热在传热管7释放出，以融化路面S的积雪。
而且在夏季同样利用不冻液的循环，由传热管7采集路面S的热量，并把它传送到地下放出，储存在蓄热性良好的硬岩石层5d等处。在冬季再一次采用不冻液把储存的热量通过传热管7放出来融化积雪。
在这个装置中由于热交换器1和竖直钻孔2之间填充有硅砂4，所以两者之间不形成间隙，从而使不冻液和地热之间的热交换能够顺利的进行。另外因为热交换器1的上端部分包有隔热材料3，并在它的周围以凝固剂6使之凝固，所以在热交换器1中地表5很难受到外界温度变化的影响。因此即使是在冬季，在地下采集到的地热也能在热交换器1的上部，在传送给传热管7的时候不损失热能。
在中空部分11因设置有抽气阀12，所以可以将不冻液中多余的空气适当的抽除。又因安装有加热用的电热机13，所以在冬季可以给容易冻结的中空部分11加热来防止它的冻结。
还有传热管7不仅是铺设在路面S下，又例如还可以设置在屋檐下以用来融化屋檐上的积雪，还可以铺设在建筑物的地板下作为地板暖房使用。
本发明其他的实施方式如图2所示。不冻液的流经方向与图1显示的实施方式正好相反，那就是不冻液依第一配管8、内筒1b、间隙通路1c、第二配管9以及传热管7的顺序循环，在冬季进行融雪和地板供暖，在夏季能把地表5的热量储存在硬岩石层5d等处。
热交换器1并不仅仅限定在同心二重管形式，如图3所示，还可用于U字型管的形式。即在有底的筒状管主体1d的中心设置隔离壁1e，形成两个通路1f。通路1f从一边送入不冻液，从通路1f的另一边排出。
热泵10除使用一般的商用电源以外，还可以通过太阳能发电装置和内燃机发电装置进行启动。太阳能发电装置如图4所示，太阳能电池板14吸收太阳光，通过控制基板16在需要充电时对蓄电池箱15内的蓄电池17进行充电，再通过整流器18将必要的电量供应给热泵10。
发明的效果
基于本发明不冻液循环式地热利用装置，在冬季采集地热使用在融雪和地板供暖等方面，而在夏季把在地表5采集的热量储存在地下硬岩石层5d等处，并能等到冬季再一次使用。因而无限利用存在着的地热，具有廉价、解决环境污染的效果，从而达到融雪和地板采暖的目的。
附图说明
图1是表示本发明实施形式的切面图。
图2是表示本发明其它实施形式的切面图。
图3是表示本发明热交换器的其它实施形式的切面图。
图4是关于本发明中不冻液循环式地热利用装置的泵来启动太阳能发电装置的流程图。
符号说明
1    热交换器同心二重管
1a    外管1b    内管1c    间隙通路1d    管主体1e    隔离壁1f    通路2     垂直钻孔2a    段付孔3     隔热材料4     砂硅5     地表5a    砂砾混合土层5b    软岩石层5c    中硬岩石层5d    硬岩石层6     凝固剂7     传热管8     第一配管9     第二配管10    泵11    中空部分12    抽气阀13    加热用电热机14    太阳能电池板15    蓄电池箱16    控制基板17    蓄电池18    整流器S     路面

Claims (2)

1.一种不冻液循环式地热利用装置，其特征在于，由内部循环有不冻液的热交换器(1)构成的，从地表(5)打开一个比上述热交换器(1)的外径大、直达地下很深的硬岩石层(5d)为止的钻孔(2)，从前面记述的钻孔(2)中插入前面记述的热交换器(1)，在钻孔(2)和热交换器(1)之间填充入硅砂(4)，从露出地表(5)的内筒(1b)的上端部分通过第一配管(8)，与在融化路面S等的积雪和给地板供暖等方面使用的传热管(7)的入口或出口相接续，同时与前面记述的间隙通路(1c)的上端部分相连通的中空部分(11)，通过第二配管(9)与传热管(7)的入口或出口相接续。
2.一种不冻液循环式地热利用装置，其特征在于，由内部循环有不冻液的热交换器(1)构成的，从地表(5)开始，经过砂砾混合土层(5a)、软岩石层(5b)、中硬岩石层(5c)到达硬岩石层(5d)，钻一个比热交换器(1)的外径大，且在上端部分有象这个孔的直径一样大的段付孔(2a)的竖直钻孔(2)，在前面记述的竖直钻孔(2)中插入由隔热材料(3)包裹上部的热交换器(1)，竖直钻孔(2)和热交换器(1)之间填充入硅砂(4)，同时段付孔(2a)和隔热材料(3)之间注入凝固剂(6)使之固化，在露出地表(5)的内筒(1b)的上端部分安装有泵(10)，通过第一配管(8)与在融化路面S等的积雪和给地板供暖等方面使用的传热管(7)的入口或出口相接续，同时与前面记述的间隙通路(1c)的上端部分相连通的中空部分(11)，通过第二配管(9)与传热管(7)的入口或出口相接续。
在前述的中空部分(11)设置有抽气阀(12)和加热用的电热机(13)。
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