CN209783024U - 基于地下水流系统的浅层地热能利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于地热能开发技术领域，特别涉及一种基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，包括换热器，换热器中冷、热源的入口设有进水管、出口设有排水管，还包括井筒筒底位于含水层内的换热井，进水管延伸至井筒筒底，井筒的筒壁上设有排水管井，排水管井的延伸方向与含水层内水的渗流方向相符，排水管与排水管井连通构成与井筒筒腔隔绝的换热水排放路径。本实用新型中回灌水的排放区域远离换热井的井筒布置，只需钻设一个井眼即可实现浅层地热能的可靠、稳定利用，而且建造成本低，对环境影响小，值得广泛推广。

Description

基于地下水流系统的浅层地热能利用装置

技术领域

本实用新型属于地热能开发技术领域，特别涉及一种基于地下水流系统的浅层地热能利用装置。

背景技术

地下水流系统指的是地下水由补给区向排泄区流动的过程和状态，具有统一时空演变过程的地下水体，由输入、输出和水文地质实体三部分组成。

目前浅层地热能的开发利用方式主要为地源热泵，地源热泵可分为地下水源热泵、地表水源热泵和地埋管地源热泵。其中地下水源热泵指的是将地下恒温含水层作为储能层，将浅层地下水作为能量载体，抽取换热后回灌，实现浅层地热能的能量转移，这通常需要分别设置取水井与回灌井，使得地源热泵的建造与维护的成本高；地表水源热泵系统则是抽取江水、湖水、河水、海水、水库等地表水作为热泵的冷、热源，但是地表水受大气环境温度的影响，水温波动较大，使得热泵的工作效率无法保障。因此，提供一种换热效果好、稳定的地源热泵系统成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种环境友好、稳定性高的基于地下水流系统的浅层地热能利用装置。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，包括换热器，换热器中冷、热源的入口设有进水管、出口设有排水管，还包括井筒筒底位于含水层内的换热井，进水管延伸至井筒筒底，井筒的筒壁上设有排水管井，排水管井的延伸方向与含水层内水的渗流方向相符，排水管与排水管井连通构成与井筒筒腔隔绝的换热水排放路径。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：回灌水的排放区域远离换热井的井筒布置，只需钻设一个井眼即可实现浅层地热能的可靠、稳定利用，而且建造成本低，对环境影响小，值得广泛推广。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1、3是本实用新型的示意图；

图2、4是换热井的俯视示意图。

图中：10.换热器，11.进水管，12.排水管，20.换热井，21.井筒，22.排水管井，23.引水管井，A.含水层，B.隔水层。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

一种基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，如图1-4所示，包括换热器10，换热器10中冷源、热源的入口设有进水管11、出口设有排水管12。换热井的井筒21筒底位于含水层A内，进水管11延伸至该井筒21筒底，井筒21的筒壁上设有排水管井22，排水管井22的延伸方向与含水层A内水的渗流方向相符，排水管12与排水管井22连通构成与井筒21筒腔隔绝的换热水排放路径。

具体实施时，作为冷源或热源的地下水在动力源的作用下经进水管11进入换热器10，待换热完毕后，依次流经排水管11、排水管井22被回灌至位于换热井下游的地下水流处。这样回灌水的排放区域远离换热井20的井筒21布置，能有效避免回灌水向地下水渗流方向的反向流动导致的井筒21水位过高和对井筒11内水温的不良影响，从而保证装置工作的稳定性。本实施例中，在进水管11的管段设置潜水泵作为动力源。

优选的，井筒21的筒壁上还设有引水管井23，引水管井23与井筒21的底部筒体连通，引水管井23的延伸方向与含水层A内水的渗流方向相反。引水管井23能够提升井筒21内水的汇集效率，从而提升装置的工作的可靠性与稳定性。

优选的，井筒21贯穿上下布置的两个含水层A，两个含水层A内分别布置有排水管井22和/或引水管井23。如图3所示，隔水层B分隔上下布置的两个含水层A，当一个含水层A内的地下水不能满足使用需求时，在两个含水层A内分别布置排水管井22和/或引水管井23。

优选的，排水管井22和/或引水管井23在水平面内间隔布置有多个，邻近布置的排水管井22和/或引水管井23夹角布置。如图2所示，其相邻的排水管井22夹角布置，以扩大回灌水的排放区域，进一步防止回灌水向地下水渗流方向的反向流动。

优选的，引水管井23间隔布置有多个，引水管井23的井长和该引水管井23与其布置中心在水平面内的间距负相关。如图2所示，水平向间隔布置的引水管井23中，位于中部的管井井长大，位于两侧的管井井长小，以扩大引水区域。

优选的，排水管井22的长度长于80m，保证回灌水的排放区域远离井筒21，从而提升装置的稳定性。引水管井23的长度长于80m，防止井筒21周边地下水位下降，从而导致地面塌陷，影响装置安全和用户的人身财产安全。进一步的，综合安全与经济因素考虑，排水管井22和引水管井23的长度优选为100m～200m。

Claims (7)

1.一种基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，包括换热器(10)，换热器(10)中冷、热源的入口设有进水管(11)、出口设有排水管(12)，其特征在于：还包括井筒(21)筒底位于含水层(A)内的换热井(20)，进水管(11)延伸至井筒(21)筒底，井筒(21)的筒壁上设有排水管井(22)，排水管井(22)的延伸方向与含水层(A)内水的渗流方向相符，排水管(12)与排水管井(22)连通构成与井筒(21)筒腔隔绝的换热水排放路径。

2.根据权利要求1所述的基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，其特征在于：井筒(21)的筒壁上设有引水管井(23)，引水管井(23)与井筒(21)的底部筒体连通，引水管井(23)的延伸方向与含水层(A)内水的渗流方向相反。

3.根据权利要求1或2所述的基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，其特征在于：井筒(21)贯穿上下布置的两个含水层(A)，两个含水层(A)内分别布置有排水管井(22)和/或引水管井(23)。

4.根据权利要求1或2所述的基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，其特征在于：排水管井(22)和/或引水管井(23)在水平面内间隔布置有多个，邻近布置的排水管井(22)和/或引水管井(23)夹角布置。

5.根据权利要求2所述的基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，其特征在于：引水管井(23)间隔布置有多个，引水管井(23)的井长和该引水管井(23)与其布置中心在水平面内的间距负相关。

6.根据权利要求2所述的基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，其特征在于：排水管井(22)和引水管井(23)的长度长于80m。

7.根据权利要求6所述的基于地下水流系统的浅层地热能利用装置，其特征在于：排水管井(22)和引水管井(23)的长度为100m～200m。