CN202209808U - 地埋管换热器保温系统 - Google Patents

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刘秋新
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Abstract

本实用新型涉及一种充分利用地下浅层地热资源保温系统,具体的是涉及一种地埋管换热器保温系统,包括有一段以上的供水管段和一段以上的回水管段组成的一个或多个 U 型管,其特征在于所述的回水管段外围设置有保温层。本实用新型所具有的优点在于,对回水段进行保温的地埋管其换热能力要明显高于常规地埋管,且 20m 保温长度的埋管的单位井深换热量最大。

Description

地埋管换热器保温系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种充分利用地下浅层地热资源保温系统,具体的是涉及一种地埋管换热器保温系统。
背景技术
[0002] 地源热泵机组运行时,地埋U型管中的流体在水泵的强制循环下流动,属于受迫流动,水与管壁之间的传热属于受迫对流换热;土壤和回填土是含有一定水分的多孔介质,其传热包括热传导与热对流,在传热的同时发生水份迁移,是传热和传质相耦合的过程。可见地埋换热器和土壤之间是一个极其复杂的换热过程,影响其传热效果的因素也有很多,包括土壤热物性参数、钻孔深度、钻孔间距、钻孔直径、U型管两支管间距、回填材料的热物性参数、U型管材料、管径、管内流体种类、流速、热泵系统的运行特征、控制方法、地下水的流、冬夏季土壤的热平衡等等,且各个因素之间也存在相互制约。因此,要想完全精准的模拟地埋U型管真实的换热过程是相当困难的,所以,对地埋管热性能的研究一直都是地源热泵系统研究的重点和难点。
[0003] 在实际工程中,由于初投资和施工技术的限制,钻孔直径一般都较小,热短路现象是不可避免的,必定发生在进出水管之间。其强度受管内流体速度、温度、回填材料、支管间距、运行时间、地下水渗流等因素的影响。
发明内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提出一种地埋管换热器保温系统,其减少了热短路现象的发生,换热量大。
[0005] 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:地埋管换热器保温系统,包括有一段以上的供水管段和一段以上的回水管段组成的一个或多个U型管,其特征在于所述的回水管段外围设置有保温层。
[0006] 按上述方案,所述的保温层的长度为20m。
[0007] 按上述方案,所述的U型管的管径为20mnT50mm。其一般流速控制在1. 22m/s以下,对大管径的管道,管内流速控制在2. 44m/s以下。
[0008] 按上述方案,U型管的外围还设置有用于回填的膨润土层、水泥砂浆层或砂层。
[0009] 按上述方案,所述的U型管的供水管段和回水管段的间距为100mnTl50mm。
[0010] 按上述方案,所述的保温层采用防水橡塑。
[0011] 按上述方案,所述的保温层的厚度为25_32mm。两端用环氧树脂密封,外缠绕塑料薄膜防水并涂刷浙青二度。
[0012] 本实用新型采用对回水管段的部分进行保温,可以有效地缓解热短路现象的产生,保温段长,相应地流体与土壤的换热段就小;反之,保温段短,流体与土壤能够保持换热的部分就长些。总而言之,这种消弱热短路的方法是以牺牲换热段为代价的。当回水管段某一截面上的温度受到来自进水管同一截面温度的热干扰大于与土壤的换热能力,则回水
3管段内温度必然上升(夏季工况)或降低(冬季工况),这时热干扰起主导作用;当回水管与土壤的换热能力强于来自进水管的热干扰,则回水管与土壤的热交换起主导作用,则回水管内水温度会降低(夏季工况)或上升(冬季工况)。通过对多种运行工况的运行分析得到, 20m保温长度的地埋管换热量最大。
[0013] 本实用新型所具有的优点在于,对回水段进行保温的地埋管其换热能力要明显高于常规地埋管,且20m保温长度的埋管的单位井深换热量最大。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型的实施例1的结构示意图;
[0015] 图2为本实用新型的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
[0017] 实施例1
[0018] 地埋管换热器保温系统,包括有一段供水管段3和一段回水管段2组成的一个U 型管5,U型管的供水管段和回水管段的间距为IOOmm到150mm,U型管的管径有20mnT50mm, 其一般流速控制在1. 22m/s以下,对大管径的管道,管内流速控制在2. 44m/s以下,所述的回水管段外围设置有保温层1,所述的保温层采用防水橡塑,两端用环氧树脂密封,外缠绕塑料薄膜防水并涂刷浙青二度,保温层长度为20m,厚度为25-32mm,U型管的外围还设置有回填层4,为膨润土层、水泥砂浆层或砂层。
[0019] 本实用新型在实施时,主要考虑以下几个要素:
[0020] 1.钻孔深度钻井深度的确定应该综合各方面因素来考虑,如系统的需求、系统的经济性以及土壤的物性参数,在初投资允许的情况下可适当增大钻井的深度,一般50-120m 为宜;
[0021] 2.钻孔间距选择较小的埋管间距可以缩小埋管的使用面积,但是埋管间距小,直接影响埋管与土壤的热传递,长时间的运行便会产生热堆积效应,致使整个系统运行不良甚至出现瘫痪的情况。较大的埋管间距会增强冷热量的传递和释放。一般采用4-5m为宜;
[0022] 3.钻孔直径绝大多数地源热泵系统其钻孔的直径一般在IOOmm到150mm之间,较为常见的是IlOmm和130mm ;
[0023] 4.埋管材料常用的塑料管材包括:聚乙烯管(PE)、聚丁烯管(PB)和聚氯乙烯管 (PVC)、聚丙烯(PP-R)管和铝塑复合(PA)管,其中PE管和PVC管在工程上应用的比较多。 由于高密度PE管的导热系数比PVC管大三倍左右,所以工程上大多采用高密度PE管作为埋地换热材料;
[0024] 5.埋管管径在实际工程中确定管径必须满足两个要求:(1)管径要足够大,大到保证最小输送功率;(2)管道要足够小,小到管内的流体成紊流状态以保证流体与管道内壁之间的强化传热。显然,上述两个要求相互矛盾,需要综合考虑。一般并联环路用小管径,集管用大管径,地下热交换器埋管常用管径有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm,管内流速控制在1. 22m/s以下,对更大管径的管道,管内流速控制在2. 44m/s以下;
[0025] 6.回填材料最佳的回填材料是打井时挖出的岩土,因为它与地层有一致的传热性能。实际上岩土体经排出后受到扰动,很难保证与原来岩土的的一致性。一般来讲,回填材料可以选用与地层相近的材料。如:膨润土、水泥砂浆、砂等;
[0026] 7.钻孔内供回水管间距理论上讲,夏季冷却水在通过地埋换热器整个过程不断地与土壤进行换热,地埋管的供回水管间存在温差,因此供回水管间就存在着传热,由深至浅,同一水平面的供回水的温差逐渐增大,传递的热量增大,这样便会降低供回水温差,使地下埋管的实际换热效率大大降低。这就是所谓的热短路现象。因此,一般供回水管都是贴着井壁安装,尽量使供回水管的间距增大;
[0027] 8.回水管保温保温材料为防水橡塑材料,保温层厚度为25_32mm,两端用环氧树脂密封,外缠绕塑料薄膜防水并涂刷浙青二度。
[0028] 实施例2
[0029] 地埋管换热器保温系统,包括有两段供水管段3和两段回水管段2组成的两个U 型管5,U型管的供水管段和回水管段的间距为IOOmm到150mm,U型管的管径有20mnT50mm, 其一般流速控制在1. 22m/s以下,对大管径的管道,管内流速控制在2. 44m/s以下,所述的回水管段外围设置有保温层1,所述的保温层采用防水橡塑,两端用环氧树脂密封,外缠绕塑料薄膜防水并涂刷浙青二度,保温层长度为20m,厚度为25-32mm,U型管的外围还设置有回填层4,为膨润土层、水泥砂浆层或砂层。

Claims (7)

1.地埋管换热器保温系统,包括有一段以上的供水管段(3)和一段以上的回水管段 (2)组成的一个或多个U型管(5),其特征在于所述的回水管段外围设置有保温层(1)。
2.按权利要求1所述的地埋管换热器保温系统,其特征在于所述的保温层的长度为20m。
3.按权利要求1或2所述的地埋管换热器保温系统,其特征在于所述的U型管的管径为 20mnT50mmo
4.按权利要求1或2所述的地埋管换热器保温系统,其特征在于U型管的外围还设置有用于回填的膨润土层、水泥砂浆层或砂层。
5.按权利要求1或2所述的地埋管换热器保温系统,其特征在于所述的U型管的供水管段和回水管段的间距为100mnTl50mm。
6.按权利要求1或2所述的地埋管换热器保温系统,其特征在于所述的保温层采用防水橡塑。
7.按权利要求1或2所述的地埋管换热器保温系统,其特征在于所述的保温层的厚度为 25-32mm。
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