CN207991009U - 简易式地热桩 - Google Patents

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刘刚
童富果
程庆超
田雯菁
谭鹏
陈旺旺
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    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

一种简易式地热桩，包括至少一根导热内芯，导热内芯中部包裹有外隔热层，外隔热层的长度小于导热内芯的长度并与地温变化区域的高度相配合；导热内芯未包裹外隔热层的上部设置于空调热交换器内，导热内芯未包裹外隔热层的下部埋设于地温恒定区域内。本实用新型提供的简易式地热桩，可以解决造价高、埋设安装复杂的问题，能够自动实现地热能量的抽取和注入装置，从而实现地热能源的经济、快捷提取。

Description

简易式地热桩
技术领域
本实用新型涉及地热能源领域，尤其是一种简易式地热桩。
背景技术
地热能源是一种清洁的可再生能源，地热资源的利用对环节化石能源所带来的环境污染问题有着显著作用。如何高效地开采地热资源是一项重要的研究课题，而地热桩能够在气温较低时将地底热量抽取出来，在气温较高时能将大气中的热量注入到地下。目前的地热桩多采用循环水实现能量的抽取与注入，而这种地热桩往往造价较高，埋设安装较为复杂，且效率受多种因素的制约。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种简易式地热桩，可以解决造价高、埋设安装复杂的问题，能够自动实现地热能量的抽取和注入装置，从而实现地热能源的经济、快捷提取。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种简易式地热桩，包括至少一根导热内芯，导热内芯中部包裹有外隔热层，外隔热层的长度小于导热内芯的长度并与地温变化区域的高度相配合；导热内芯未包裹外隔热层的上部设置于空调热交换器内，导热内芯未包裹外隔热层的下部埋设于地温恒定区域内。
导热内芯为导热系数397-407W/m·K的金属内芯。
导热内芯未包裹外隔热层的下部外表面设置有螺纹。
空调热交换器优选为水池。
本实用新型提供的简易式地热桩，有益效果如下：
1、通过在地温变化区域设置隔热层，能量传递过程中的能量损耗，实现热量在地下恒温区域与空调换热器之间的高效传递；
2、隔热层设置在地温变化区域，能够尽可能的减小热能在传递过程中的损耗；
3、有别于传统的地热装置，通过分段改变导热介质的导热性能，实现热能的最大化传递。
可以解决造价高、埋设安装复杂的问题，能够自动实现地热能量的抽取和注入装置，从而实现地热能源的经济、快捷提取。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型包裹有外隔热层导热内芯的结构示意图；
图2为本实用新型导热内芯的设有螺纹的下部的示意图；
图3为本实用新型的结构示意图，同时也是安装示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，一种简易式地热桩，包括至少一根导热内芯1，导热内芯1中部包裹有外隔热层2，外隔热层2的长度小于导热内芯1的长度并与地温变化区域的高度相配合；导热内芯1未包裹外隔热层2的上部3设置于空调热交换器4内，导热内芯1未包裹外隔热层2的下部5埋设于地温恒定区域内。
导热内芯1为导热系数397-407W/m·K的金属内芯，优选为金属铜、紫铜、银等。
导热内芯1未包裹外隔热层2的下部5外表面设置有螺纹8。
外隔热层2优选为陶瓷、泡沫玻璃或者真空绝热层。
空调热交换器4为水池。
本实用新型的工作过程如下：
如图3所示，在将多根包裹有外隔热层2的导热内芯1下部5埋进土体6以后即可进行工作，导热内芯下部3需要埋进土体6一定深度，一般根据实际使用情况进行设计，若外部制热(制冷)需求量大，则深度较深，反之则较浅，按照规范要求，一般深度大于20米。
外隔热层2需要长于土体温度剧烈变化区域的高度，通常不深于9米。导热内芯1的上部3通常与空调热交换器4连接，视不同的空调类型，热交换器种类不一样，例如常用水池进行热交换。
当室内温度低于地温，此时热量由土体传向室内，由于空调做功，使得空调热交换器4的温度Te低于土体温度Ts，根据热力学第二定律，热量由温度高的物体向温度低的物体传导，即热量由导热内芯下部5传导至导热内芯上部3，由于地温较为恒定，因此空调热交换器的温度越低，单位时间内传导的热量越多，由公式具体表述为
式中，Q为热流密度，λ为地热桩导热系数，为地温与热交换器之间的温度梯度。此种条件下，热量流动方向如图3中7所示。
当室内温度高于地温，此时热量由室内传导至土体，其过程为上述方案的逆过程，方向相反。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种简易式地热桩，其特征在于：包括至少一根导热内芯（1），导热内芯（1）中部包裹有外隔热层（2），外隔热层（2）的长度小于导热内芯（1）的长度并与地温变化区域的高度相配合；导热内芯（1）未包裹外隔热层（2）的上部（3）设置于空调热交换器（4）内，导热内芯（1）未包裹外隔热层（2）的下部（5）埋设于地温恒定区域内。
2.根据权利要求1所述的简易式地热桩，其特征在于：导热内芯（1）为导热系数为397-407W/m·K的金属内芯。
3.根据权利要求1所述的简易式地热桩，其特征在于：导热内芯（1）未包裹外隔热层（2）的下部（5）外表面设置有螺纹。
4.根据权利要求1所述的简易式地热桩，其特征在于：空调热交换器（4）为水池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109539610A (zh) * 2018-12-21 2019-03-29 华赢管道监测技术服务(湖北)有限公司 一种基于固体热传导的高效地热利用系统及其利用方法
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