CN216897879U - 一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，包括钻设于地下隔水层和承压含水层内的水井，所述水井的底端位于承压含水层内，所述水井内设置有螺旋铜管，所述螺旋铜管的一端连接有进水管，所述螺旋铜管的另一端连接有出水管，所述水井内设置有水泵，所述水泵的出水端连接有抽水管；本实用新型采用螺旋铜管作为换热管道，提高了换热管的换热效率，同时螺旋式可以增加换热管的有效接触面积，可以使热交换进行的更加充分，从而大大的提高系统的工作性能；采用“取热不取水”的设计理念，避免了一般地下水源热泵系统过量抽取地下水引起地面沉降等岩土工程问题，且能够有效的减少对地下水造成的污染。

Description

一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统

技术领域

本实用新型涉及一种地下水源换热系统，具体是一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统。

背景技术

目前现有的地下水源换热系统，根据地下水与热泵机组冷凝器或蒸发器直接或间接接触，可分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。其中直接地下水换热系统在抽水井抽取地下水后，直接处理送入热泵机组中进行热交换，再将地下水送回地下同一含水层；间接地下水换热系统是抽取地下水后，通过中间换热器进行热交换后，再送回到地下水同一含水层中。地下水源热泵系统中地下水被抽取到热泵中提取热量，被吸收热量后的地下水需要进行回灌。地下水一般矿化度较高、含有多种离子，且常含有微生物。为了不避免热污染和地面污染，应采用回灌井把用完的地下热水再回灌到含水层中。根据回灌方式不同，又可分为单井抽灌和多井抽灌两种模式。

目前国内已有一些同地下水源换热技术相关的专利。天津市恒福科技发展有限公司“一种水源热泵系统的地下井结构”专利号：CN207335225U；浙江若普能源科技公司“分层采集能源的地下水循环水源热泵系统”专利号：CN204705073U；莒县宏德电力有限公司“回注式地下水源热泵”专利号：CN2563521Y；山东省滨州市火奴鸟新能源科技有限公司“蓄热式地下水源热泵系统”专利号：CN20784P821U；贵州新能源开发投资股份有限公司“一种水源热泵的取水装置”专利号：CN209941783U；东莞市锦沐节能科技有限公司“一种高效水源热泵”专利号：CN209512332U；江苏河海新能源股份有限公司“一种水源热泵系统”专利号：CN209623148U；山东省滨州市火努鸟新能源科技有限公司“潜水式水源热泵系统”专利号：CN209623145U。

以上的技术大多是通过大量抽取地下水提取热量后，再将地下水回灌至含水层中，这样会加剧地下水质的恶化和地下水超量开采的问题。因此，需要对地下水源直接换热技术进行创新来解决技术应用过程中造成的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，包括钻设于地下隔水层和承压含水层内的水井，所述水井的底端位于承压含水层内，所述水井内设置有螺旋铜管，所述螺旋铜管的一端连接有进水管，所述螺旋铜管的另一端连接有出水管，所述水井内设置有水泵，所述水泵的出水端连接有抽水管，所述抽水管的出水端位于水井的外侧。

作为本实用新型进一步的方案：所述水井的内壁由下至上设置有滤水管和水泥护壁，所述滤水管的顶端与承压含水层的层高平齐，所述水泥护壁位于滤水管的顶部。

作为本实用新型进一步的方案：所述地下隔水层的内部位于水泥护壁的外侧设置有隔水层回填料，所述承压含水层的内部位于滤水管的外侧设置有含水层回填料。

作为本实用新型进一步的方案：所述水井的顶部设置有井盖，所述井盖嵌入在地下隔水层内，所述进水管、出水管、抽水管均贯穿井盖。

作为本实用新型再进一步的方案：所述进水管、出水管的上均安装有阀门、第一温度变送器，所述水井的顶部贯穿设置有第二温度变送器，所述水泥护壁的内壁固定连接有液位变送器，所述水泵位于承压含水层的顶部下方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用螺旋铜管作为换热管道，提高了换热管的换热效率，同时螺旋式可以增加换热管的有效接触面积，可以使热交换进行的更加充分，从而大大的提高系统的工作性能；采用“取热不取水”的设计理念，避免了一般地下水源热泵系统过量抽取地下水引起地面沉降等岩土工程问题，且能够有效的减少对地下水造成的污染；

3、采用水泵驱动地下水，使得地下含水层水与水井内的水体充分交换，能够高效地调节系统运行高峰期时井内水温失衡的情况，并且能够避免过度抽取地下水的情况；在地下水丰富的地区采用该项技术将会使得热泵技术方案更加多元化，性能更加高效和稳定。

附图说明

图1为一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统的结构示意图。

其中，地下隔水层1、承压含水层2、水井3、水泥护壁4、滤水管5、隔水层回填料6、含水层回填料7、螺旋铜管8、进水管9、出水管10、阀门11、第一温度变送器12、井盖13、第二温度变送器14、抽水管15、水泵16、液位变送器17。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，包括钻设于地下隔水层1和承压含水层2内的水井3，井深30-50m，井直径0.3-0.6m，所述水井3的底端位于承压含水层2内，所述水井3内设置有螺旋铜管8，所述螺旋铜管8的一端连接有进水管9，所述螺旋铜管8的另一端连接有出水管10，所述进水管9、出水管10均与换热设备连接，用于使换热介质在换热设备与螺旋铜管8内循环，所述水井3内设置有水泵16，所述水泵16的出水端连接有抽水管15，所述抽水管15的出水端位于水井3的外侧。

所述水井3的内壁由下至上设置有滤水管5和水泥护壁4，所述滤水管5表面开设有大量滤孔，所述滤水管5的顶端与承压含水层2的层高平齐，所述水泥护壁4位于滤水管5的顶部。

由于承压含水层2的地层压力大于地下隔水层1，因此，当钻设水井3后，水井3内的水位线会在地层压力的作用下远高于承压含水层2的顶部，通过水泥护壁4的设置，能够有效防止井水由地下隔水层1流走，通过滤水管5的设置，能够有效的减少由承压含水层2进入水井3内的泥沙。

所述地下隔水层1的内部位于水泥护壁4的外侧设置有隔水层回填料6，所述承压含水层2的内部位于滤水管5的外侧设置有含水层回填料7。

通过夯实的含水层回填料7与隔水层回填料6能够提高水泥护壁4与滤水管5的稳定性，从而避免水井3走形。

所述水井3的顶部设置有井盖13，所述井盖13嵌入在地下隔水层1内，所述进水管9、出水管10、抽水管15均贯穿井盖13。

通过井盖13的设置，能够有效的防止外界灰尘、落叶等杂物进入水井内。

所述进水管9、出水管10的上均安装有阀门11、第一温度变送器12，所述水井3的顶部贯穿设置有第二温度变送器14，所述水泥护壁4的内壁固定连接有液位变送器17，所述水泵16位于承压含水层2的顶部下方。

通过两个第一温度变送器12的设置，能够对进水管9及出水管10的进出水温度进行检测，通过第二温度变送器12的设置，能够对水井3内的井水温度进行检测，通过液位变送器17的设置，便于检测水井内的液位高度。

本实用新型的工作原理是：

步骤一：打开水泵16，通过滤水管5将地下水循环至水井3内，使得井内水位达到工程所需水位高度，待达到相应高度后关闭水泵16。

步骤二：使用第二温度变送器14测量井内水的实际温度，采用水泵16人工制造水头差，使得承压含水层2的水向水井渗流，进而调节系统运行高峰期时井内水温与周围地下水温保持一致。

步骤三：打开两个阀门11，使得换热介质在螺旋铜管8内循环流动，当换热介质经过进水管9时测量进水温度，当换热介质经过出水管10时测量出水温度。

本实用新型通过采用螺旋铜管8直接与井水进行换热，不仅扩大了交换热的面积，而且由于水具有较大的比热容，能够有效的储存热量提高换热的效率；螺旋铜管8采用螺旋式能够大大的增加换热面积，以减少钻井的深度；且螺旋铜管8采用铜管直接换热，其本身的传热性能要高于一般的换热管道；采用水泵16对承压含水层2内的水进行人工驱动，能够防止发生水井内水温度失衡和过度抽取地下水的情况，且能够有效降低对地下水造成的污染。

本实用新型通过水泵16的设置，当井内发生热堆积时启动水泵16，将部分井水抽出，利用井身及地层结构促进地下水流动，使得井内温度得到及时恢复。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，其特征在于：包括钻设于地下隔水层(1)和承压含水层(2)内的水井(3)，所述水井(3)的底端位于承压含水层(2)内，所述水井(3)内设置有螺旋铜管(8)，所述螺旋铜管(8)的一端连接有进水管(9)，所述螺旋铜管(8)的另一端连接有出水管(10)，所述水井(3)内设置有水泵(16)，所述水泵(16)的出水端连接有抽水管(15)，所述抽水管(15)的出水端位于水井(3)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，其特征在于：所述水井(3)的内壁由下至上设置有滤水管(5)和水泥护壁(4)，所述滤水管(5)的顶端与承压含水层(2)的层高平齐，所述水泥护壁(4)位于滤水管(5)的顶部。

3.根据权利要求1所述的一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，其特征在于：所述地下隔水层(1)的内部位于水泥护壁(4)的外侧设置有隔水层回填料(6)，所述承压含水层(2)的内部位于滤水管(5)的外侧设置有含水层回填料(7)。

4.根据权利要求1所述的一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，其特征在于：所述水井(3)的顶部设置有井盖(13)，所述井盖(13)嵌入在地下隔水层(1)内，所述进水管(9)、出水管(10)、抽水管(15)均贯穿井盖(13)。

5.根据权利要求2所述的一种水井式螺旋地埋管含水层直接换热系统，其特征在于：所述进水管(9)、出水管(10)的上均安装有阀门(11)、第一温度变送器(12)，所述水井(3)的顶部贯穿设置有第二温度变送器(14)，所述水泥护壁(4)的内壁固定连接有液位变送器(17)，所述水泵(16)位于承压含水层(2)的顶部下方。

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