專利名稱：循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬環(huán)保節(jié)能技術(shù)與可再生能源利用領(lǐng)域，尤其是涉及一種循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
地表水源和土壤是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)能量，比人類每年利用能量的500倍還多。地源熱泵系統(tǒng)是一種利用地下淺層可再生能源，包括地下水、土壤、或地表水等的高效循環(huán)換熱系統(tǒng)，通過(guò)向熱泵輸入少量的高品位能源，獲取大量低溫位能量向高溫位能量的轉(zhuǎn)移輸出。
現(xiàn)有熱泵技術(shù)中采用的主要形式是空氣源熱泵、水源熱泵或地源熱泵，其中，地表水源如江河水源或深井水源是水源熱泵的主要換熱來(lái)源，應(yīng)用江河水源時(shí)，因在需要采暖的冬季從江河水源的下部大量吸取熱量或在需要制冷的夏季從江河水源的下部大量排放出熱量，會(huì)對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)造成冷熱污染和不良影響。應(yīng)用深井水源時(shí)，深井回灌水源熱泵由于向地下回灌比取水要困難，此外，還有地下水源，應(yīng)用地下水源時(shí)受當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件的限制較大，地下水文地質(zhì)條件的變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響很大，系統(tǒng)難以大規(guī)模復(fù)制生產(chǎn)。水源熱泵技術(shù)在利用地下水以及地表水源中，因存在地下水回灌的成本問(wèn)題和地表水受環(huán)境溫度影響較大以及換熱對(duì)水體生態(tài)環(huán)境的影響等問(wèn)題，使其應(yīng)用受到了一定的限制。
土壤埋管式土壤源熱泵系統(tǒng)是地源熱泵系統(tǒng)的一種方式，通過(guò)埋設(shè)土壤換熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)載熱介質(zhì)與巖土的換熱，不存在冷熱污染等不良影響。埋地?fù)Q熱管式循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)可用作土壤埋管式熱泵系統(tǒng)的一個(gè)前端耦合部分，通常分為水平埋管、垂直埋管及螺旋盤(pán)管，其中，最有效的土壤埋管設(shè)置方法是利用開(kāi)挖埋管或每相隔一定間距垂直埋設(shè)一個(gè)地下U形管的方式設(shè)置土壤埋管，這些技術(shù)在北美各國(guó)已經(jīng)得到大量使用，被證實(shí)能夠用來(lái)解決諸如建筑空調(diào)與熱水的能源供應(yīng)問(wèn)題(參見(jiàn)“地源熱泵的節(jié)能機(jī)理”，太陽(yáng)能學(xué)報(bào)vol.25，No.1)，其中，水平開(kāi)挖埋管的方式如中國(guó)專利ZL200420015826.7所公布的“淺層土壤地溫水源熱泵”，由于需要進(jìn)行大量的土方作業(yè)而成本劇增，已不常使用，螺旋管埋管也需要開(kāi)挖埋管，換熱效果不及U形管垂直埋管；非開(kāi)挖埋管的方式僅靠U形管土壤埋管進(jìn)行換熱，對(duì)土壤換熱器的材質(zhì)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的要求比較高，因此效率不夠高，系統(tǒng)一般適用于面積比較小的居住類單體建筑，在大型工程中應(yīng)用相對(duì)困難，且垂直埋管的地下鉆孔深度大、工程周期長(zhǎng)、成本高，通常地下鉆孔工程費(fèi)用要占到整個(gè)工程的50％，特別是在城市中應(yīng)用時(shí)，因建筑與公共設(shè)施密集分布使施工非常不便，且由于城市土地價(jià)格昂貴，進(jìn)行上述工程作業(yè)建造土壤埋管除了受地面建筑間距的影響較大外還占用了大量地表面積，并且，U形管土壤加熱器還受到近地表層土壤段大量接觸傳熱的不利影響，許多場(chǎng)合下的應(yīng)用都受到限制。
綜上所述，由于現(xiàn)有技術(shù)還存在著上述種種缺陷與使用限制，為了更好地解決利用大地儲(chǔ)熱等可再生能源提供建筑空調(diào)與熱水能源供應(yīng)及生產(chǎn)所需的低位冷熱能源的大規(guī)模推廣應(yīng)用問(wèn)題，還需要從新的角度來(lái)考慮對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的制約進(jìn)行全面的突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種比現(xiàn)有土壤埋地?fù)Q熱管技術(shù)換熱性能更穩(wěn)定的，占地面積小、施工費(fèi)用低、施工周期短，并適宜于在城市大中型地源熱泵節(jié)能工程中施工與使用的，可采用非開(kāi)挖方式建造與大規(guī)模推廣應(yīng)用的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的采用一種循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，由一個(gè)或以上的經(jīng)非開(kāi)挖方式建造在地下的地下液庫(kù)、載熱介質(zhì)、埋地?fù)Q熱管、循環(huán)輸送管路等組成，地下液庫(kù)內(nèi)的載熱介質(zhì)中聚集儲(chǔ)存有包括地?zé)崮茉趦?nèi)的自然界冷量或熱量，埋地?fù)Q熱管連接于地下液庫(kù)之間或地下液庫(kù)的上、下液層間，循環(huán)輸送管路的輸送管道設(shè)置在地下液庫(kù)與地面間的孔道中。所述的載熱介質(zhì)包括液體或液體中含有固態(tài)儲(chǔ)能物質(zhì)的液態(tài)流體或液體與固體的組合，其中，液體包括水、乳化液、水性溶液或化合物溶液。所述的地下液庫(kù)的砂漿固壁層內(nèi)表面、或是地下液庫(kù)的埋管或頂管的內(nèi)管表面上可敷設(shè)保護(hù)載熱介質(zhì)的隔離保護(hù)層，所述的地下液庫(kù)內(nèi)可設(shè)置柔性的薄膜內(nèi)襯溶液袋。所述的經(jīng)非開(kāi)挖方法建造的地下液庫(kù)是經(jīng)爆炸成形和砂漿固壁法建筑的地下液庫(kù)、或是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管或頂管法建筑的地下液庫(kù)，所述的地下液庫(kù)的最佳設(shè)置深度是距地表以下第一儲(chǔ)水層的深度。所述的埋地?fù)Q熱管是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管法在地下直線鉆探埋設(shè)的可彎管、或半硬管或硬管，或是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管法在地下彎曲成型鉆探埋設(shè)的可彎管或半硬管，所述的埋地?fù)Q熱管的相鄰埋設(shè)間隔A的范圍在1.5到6米。所述的埋地?fù)Q熱管的材質(zhì)可以采用金屬、或是高分子塑料、或是玻璃纖維、或是上述材料的組合所制成，埋地?fù)Q熱管的表面可帶有增強(qiáng)換熱的翅片或翅紋，所述的翅片間可設(shè)置吸水保濕填料。所述的設(shè)置在地下液庫(kù)與地面間的孔道中的循環(huán)輸送管路中還帶有輸送泵，地下液庫(kù)內(nèi)載熱介質(zhì)中儲(chǔ)存的冷、熱量經(jīng)循環(huán)輸送管路直接或間接連接于地面終端使用裝置進(jìn)行循環(huán)換熱。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于采用了地下儲(chǔ)能液庫(kù)與埋地?fù)Q熱管組合的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，使得地下?lián)Q熱設(shè)置深度加大，地下儲(chǔ)存的載熱介質(zhì)與地表的溫差大、儲(chǔ)存的能量也大，與利用江河作為冷熱水源的方法相比，避免了對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的熱污染與不良影響；又由于采用非開(kāi)挖方式進(jìn)行深層施工，埋地?fù)Q熱管連接于地下液庫(kù)之間或地下液庫(kù)的上、下液層間，施工費(fèi)用與周期減少，與現(xiàn)有U形管土壤埋管技術(shù)相比，施工影響面積或占地面積減小，適合在城市大中型地源熱泵節(jié)能工程中施工與使用，能免除開(kāi)挖施工對(duì)地面結(jié)構(gòu)與環(huán)境造成的不利影響，適合于大規(guī)模推廣應(yīng)用；還由于循環(huán)輸送管路的輸送管道設(shè)置在地下液庫(kù)與地面間的孔道中，避免了類似U形管土壤加熱器中受近地表層土壤段大量接觸傳熱的不利影響，系統(tǒng)換熱效率與穩(wěn)定性都得到很大提高。
在達(dá)到相同的系統(tǒng)土壤換熱能力下，采用本發(fā)明的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)和建造地下液庫(kù)的方法與現(xiàn)有埋設(shè)U型管作為地源熱泵進(jìn)行對(duì)比，應(yīng)用在輸出功率50KWH以上的大中型工程中相比較有如下有益結(jié)果(1)可節(jié)省地表的占地面積10倍以上；(2)運(yùn)行成本降低30％以上；(3)采用爆炸成形和砂漿固壁方法或是非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管或頂管方法建筑地下液庫(kù)的施工，比U型管土壤鉆孔埋管施工工期可縮短60％以上，施工成本降低30％以上；(4)地下液庫(kù)經(jīng)埋地?fù)Q熱管路與地面應(yīng)用終端裝置連通，由于儲(chǔ)能容量大，使得循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)無(wú)論與地面應(yīng)用終端相連或相分離一定距離時(shí)，都不受近地表層土壤段大量接觸傳熱損失的不利影響，配套方式適應(yīng)性強(qiáng)和使用方便；(5)進(jìn)行大規(guī)模推廣復(fù)制應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)輸出效率穩(wěn)定，不受地下巖土層含水量高低變化的影響，且可適合于絕大部分地區(qū)和水文條件下的施工。
以下通過(guò)實(shí)施例及


對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1是本發(fā)明采用爆炸成型與砂漿固壁建造的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中地下儲(chǔ)能液庫(kù)采用螺旋盤(pán)管型曲線連通埋地?fù)Q熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是用爆炸成型與砂漿固壁建造的地下儲(chǔ)能液庫(kù)、埋地?fù)Q熱管及連接管道的實(shí)施例平面連接示意圖；圖4是用非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管或頂管建造的地下儲(chǔ)能液庫(kù)又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例之一按圖1至圖3所示，本發(fā)明的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)由一個(gè)或以上的經(jīng)非開(kāi)挖方式建造在地下的地下液庫(kù)1、埋地?fù)Q熱管2、載熱介質(zhì)3、循環(huán)輸送管路4、人孔5、孔蓋6、保濕滲水管7、儲(chǔ)能水箱8、內(nèi)襯溶液袋13等組成，其中，地下液庫(kù)1包括分隔板111，循環(huán)輸送管路4可分為初級(jí)循環(huán)輸送管路和次級(jí)循環(huán)輸送管路，前者中包括除污裝置411、溫度傳感器412、流量調(diào)節(jié)閥413、流量計(jì)414、輸送管道415、輸送泵416、換熱單元417。
循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)包括一個(gè)或以上的地下液庫(kù)，可采用經(jīng)爆炸成形的地下固壁液庫(kù)。埋地?fù)Q熱管連接于地下液庫(kù)的上、下液層間或地下液庫(kù)之間是指按圖2所示的包括在同一個(gè)地下液庫(kù)外的上、下部分間設(shè)置了螺旋曲線埋地?fù)Q熱管埋設(shè)與連接，或是圖1與圖3所示的在一個(gè)以上的地下液庫(kù)間設(shè)置了直線埋地?fù)Q熱管埋設(shè)與連接，其中，單個(gè)地下液庫(kù)的上下水層間經(jīng)圖2中所示的帶孔的分隔板111分隔以減少上下層的換熱對(duì)流。
埋地?fù)Q熱管設(shè)置在地下儲(chǔ)能液庫(kù)的供水與回水管口附近，冷、熱液流管是循環(huán)輸送管路的一部分，載熱介質(zhì)分別經(jīng)通入地下儲(chǔ)能液庫(kù)底部或頂部的冷、熱液流管流入循環(huán)輸送管路，形成如圖1所示的單個(gè)初級(jí)地?zé)釗Q熱的循環(huán)輸送回路。
初級(jí)地?zé)釗Q熱循環(huán)回路包括埋地?fù)Q熱管、地下儲(chǔ)能液庫(kù)、載熱介質(zhì)、初級(jí)循環(huán)輸送管路、循環(huán)泵、換熱單元或其偶合端等，初級(jí)地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中還可連接儲(chǔ)能水箱8；次級(jí)換熱循環(huán)回路包括換熱單元的另一個(gè)偶合端、循環(huán)泵、載熱介質(zhì)、次級(jí)循環(huán)輸送管路等，循環(huán)換熱是通過(guò)初級(jí)地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中的初級(jí)地?zé)釗Q熱循環(huán)、以及與初級(jí)地?zé)釗Q熱循環(huán)回路相偶合的次級(jí)換熱循環(huán)回路中的循環(huán)換熱這兩個(gè)循環(huán)實(shí)現(xiàn)的，其中，上述兩個(gè)換熱循環(huán)回路中的換熱單元。
所述的埋地?fù)Q熱管可采用金屬管、或塑料管或是上述材料的組合，其表面可帶有翅片或增強(qiáng)換熱的翅紋，翅片間可設(shè)置吸水保濕填料，金屬管的表面可經(jīng)金屬化學(xué)鍍或金屬表面涂塑等防腐處理，此外，也可采用高分子材料如高壓聚乙烯的螺紋管等。
埋地?fù)Q熱管是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管方法在地下直線鉆探埋設(shè)的硬管，或是可經(jīng)彎曲埋管成型的可彎管或半硬管，所述的埋地?fù)Q熱管是采用非開(kāi)挖方式如水平鉆管方式埋設(shè)的，施工中先通過(guò)挖掘或爆炸成形的方法形成地下儲(chǔ)能液庫(kù)，然后，利用地下儲(chǔ)能液庫(kù)的空間設(shè)置小型非開(kāi)挖水平導(dǎo)向埋管鉆機(jī)，完成埋地?fù)Q熱管的非開(kāi)挖埋管施工，埋地?fù)Q熱管間其相鄰間隔A的范圍在1.5到6米，最佳的相鄰間隔Λ為3至4米，具體根據(jù)土壤組成與地下的濕度控制條件決定，一般地下埋設(shè)層的濕度狀況下，如選擇間隔為3米，可以取得較好的換熱效率。
經(jīng)上述非開(kāi)挖方法建造在地下的儲(chǔ)能液庫(kù)，其地下液庫(kù)間可經(jīng)埋地?fù)Q熱管相互連通而組合成的同一個(gè)水系的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)群。地下儲(chǔ)能液庫(kù)的最佳設(shè)置深度是距地表G以下第一儲(chǔ)水層的深度H左右，以取得巖土換熱層較理想的換熱濕度，此外，埋地?fù)Q熱管外壁鉆地孔洞內(nèi)可設(shè)置吸水保濕填料14，當(dāng)?shù)谝粌?chǔ)水層較深時(shí)，可在埋地?fù)Q熱管換熱影響區(qū)內(nèi)可按一定的間隔距離夯壓或鉆管設(shè)置保濕滲水管7，定時(shí)從地面灌水用于保持埋地?fù)Q熱管設(shè)置深度上換熱影響區(qū)域的傳熱濕度，以利于提高循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)的地?zé)釗Q熱效率。
參見(jiàn)圖3所示給出了多個(gè)地下儲(chǔ)能液庫(kù)、埋地?fù)Q熱管及連接管道之間的的一個(gè)平面連接示意圖，通常，地下儲(chǔ)能液庫(kù)的供水與回水管口最適合分別設(shè)置在其頂端或底端附近，除了在每個(gè)地下儲(chǔ)能液庫(kù)的供水與回水管口附近設(shè)置埋地?fù)Q熱管外，相鄰的地下儲(chǔ)能液庫(kù)之間也可水平設(shè)置換熱連通埋地?fù)Q熱管，多個(gè)地下儲(chǔ)能液庫(kù)可組成地下儲(chǔ)能液庫(kù)的矩陣排列，由于采用了爆炸成形的地下固壁水庫(kù)，其相互間的換熱連通埋地?fù)Q熱管設(shè)置施工便可以利用地下儲(chǔ)能液庫(kù)的容積空間，經(jīng)設(shè)置小型的非開(kāi)挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)與頂管或拉管實(shí)現(xiàn)埋管施工，并且，從地下儲(chǔ)能液庫(kù)引出的換熱連通埋地?fù)Q熱管的鉆進(jìn)與埋管可以采用直線管連通、或曲線管如圓弧型或螺旋盤(pán)管型(Φ)的曲線連通(參見(jiàn)圖2)，后者可使得土壤換熱器的換熱容量大大增加。又參見(jiàn)圖3地下儲(chǔ)能液庫(kù)可先經(jīng)地面輸送管道作串接、并接或者混合連接后再與循環(huán)回路相連接。
地?zé)釗Q熱循環(huán)回路可設(shè)置在地下安裝室中，以免除建筑占地與地面環(huán)境溫度等對(duì)裝置保溫的不良影響，有利于通過(guò)土壤層等的隔聲與隔熱保溫性能屏蔽循環(huán)泵工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲并提高換熱裝置的換熱效率，與現(xiàn)有設(shè)置在地面的地下水循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)相比可以最大限度地降低換熱效率損耗。循環(huán)泵可以采用潛水泵或抽水泵，當(dāng)采用潛水泵時(shí)，最有利于降低工作噪聲和摩擦散熱，有利于延長(zhǎng)泵的工作壽命與裝置的可靠性。
換熱單元包括一個(gè)或以上的換熱單元。換熱單元可包括換熱器、散熱器、蒸發(fā)器、冷凝器和熱泵，換熱單元可以是散熱器如采暖用的散熱片、或是冷卻器如制冷用的風(fēng)機(jī)盤(pán)管、或是換熱器如板式或板翅式的液-液或液-氣換熱器，其選用根據(jù)載熱介質(zhì)被用作熱源或冷源而定。
循環(huán)輸送管路4的輸送管道411設(shè)置在地下液庫(kù)與地面間的孔道中，采用直接連接時(shí)，地下液庫(kù)內(nèi)載熱介質(zhì)中儲(chǔ)存的冷量或熱量經(jīng)循環(huán)輸送管路循環(huán)輸送管路中的液流輸送泵412直接連接于地面終端使用裝置如風(fēng)機(jī)盤(pán)管進(jìn)行循環(huán)換熱，采用間接連接時(shí)，地下液庫(kù)內(nèi)載熱介質(zhì)中儲(chǔ)存的冷量或熱量經(jīng)液流輸送泵412和換熱單元如換熱器或熱泵等后間接連接于地面終端使用裝置進(jìn)行循環(huán)換熱。
所述的地?zé)釗Q熱循環(huán)回路可以是開(kāi)式的的地?zé)釗Q熱循環(huán)回路，其地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中可帶有儲(chǔ)存地表能源的儲(chǔ)能水箱。參見(jiàn)圖1所示，當(dāng)?shù)叵聝?chǔ)能液庫(kù)與循環(huán)回路間的初級(jí)地?zé)釗Q熱循環(huán)回路采用開(kāi)式的地?zé)釗Q熱循環(huán)回路時(shí)，初級(jí)的地?zé)釗Q熱循環(huán)閉式回路中可帶有儲(chǔ)存地表能源的儲(chǔ)能水箱7，地下儲(chǔ)能液庫(kù)中的載熱介質(zhì)經(jīng)抽水泵儲(chǔ)入開(kāi)式的儲(chǔ)能水箱7后，可在重力作用下回流進(jìn)行換熱循環(huán)、或可通過(guò)設(shè)置增壓泵將載熱介質(zhì)進(jìn)行回灌。當(dāng)?shù)叵聝?chǔ)能液庫(kù)與循環(huán)回路間采用閉式換熱回路時(shí)，其循環(huán)回路中可帶有排氣閥與儲(chǔ)能罐。
載熱介質(zhì)中聚集儲(chǔ)存有包括地?zé)崮茉趦?nèi)的自然界冷量或熱量，所述的載熱介質(zhì)是儲(chǔ)能載熱介質(zhì)，包括液體或液體中含有固態(tài)儲(chǔ)能物質(zhì)的液態(tài)流體或液體與固體的組合，其中，液體包括水、乳化液、水性溶液如甲醇水溶液或化合物溶液如水合鹽磷酸氫二鈉的溶液，固態(tài)儲(chǔ)能物質(zhì)包括相變儲(chǔ)熱維膠囊，固體可為經(jīng)過(guò)表面處理的膨脹石墨相變材料等。循環(huán)輸送泵可以采用抽水泵，當(dāng)載熱介質(zhì)為液體或液體中含有固態(tài)相變儲(chǔ)能材料液態(tài)流體時(shí)，抽水泵可采用蠕動(dòng)泵，這樣便可不破壞其中的固態(tài)相變儲(chǔ)能材料。
所述的地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中供作熱源或冷源的載熱介質(zhì)可作為終級(jí)的熱源或冷源、或作為次級(jí)的熱源或冷源，以此進(jìn)一步提升為高位的能量源供作終級(jí)裝置使用。采暖模式下，蒸發(fā)器及制冷時(shí)冷凝器經(jīng)換熱器切換連接地下儲(chǔ)能液庫(kù)循環(huán)換熱回路，采暖模式下切換后可經(jīng)太陽(yáng)能集熱器增溫補(bǔ)償，因此，地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中還可帶有加熱水箱。地?zé)釗Q熱循環(huán)回路中供作熱源或冷源的液流可作為終級(jí)的熱源或冷源、或作為次級(jí)的熱源或冷源。
采暖模式下，其載熱介質(zhì)的換熱循環(huán)是從地下儲(chǔ)能液庫(kù)上端的上層水層經(jīng)熱液流管或循環(huán)管道輸向地面G，經(jīng)地面的換熱單元換熱后流回相同或不同的地下儲(chǔ)能液庫(kù)下端底部；制冷模式下，其載熱介質(zhì)的換熱循環(huán)是從地下儲(chǔ)能液庫(kù)下端的下層水層經(jīng)冷液流管或循環(huán)管道輸向地面G，經(jīng)地面的換熱單元換出冷量后流回相同或不同的地下儲(chǔ)能液庫(kù)的上部，不斷地送出地下的可再生能源。
地下液庫(kù)與地面間保留爆炸成形時(shí)設(shè)置的送藥孔洞，為了便于日后的維修維護(hù)進(jìn)出，可將此孔洞經(jīng)擴(kuò)孔設(shè)置成直徑約660毫米的人孔5，因冷、熱液流管設(shè)置在該人孔內(nèi)，地面出口處設(shè)有封閉的孔蓋6，因此，避免了采用U型管土壤埋地方式中與表層土壤段接觸傳熱的不利影響，可適合于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
可采循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)除了采用經(jīng)爆炸成形的一個(gè)或以上的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，還用如圖4所示的經(jīng)非開(kāi)挖水平鉆進(jìn)與頂管方式埋管鋪設(shè)的、適于建造直徑大于600毫米以上的封閉管狀容腔式循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，封閉管狀容腔式循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)的管徑增大時(shí)還可在地下液庫(kù)上設(shè)置直徑約660毫米的人孔供作日后的維修維護(hù)進(jìn)出，所述的封閉管狀容腔是金屬管、或塑料管、或玻璃纖維管、或是上述的組合、或鋼筋混凝土預(yù)制管，金屬管如采用鋼管時(shí)，其內(nèi)外表面均可經(jīng)表面防腐蝕涂層處理。
經(jīng)非開(kāi)挖方法建造的地下液庫(kù)是經(jīng)爆炸成形和砂漿固壁方法建筑的地下液庫(kù)、或是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管或頂管方法建筑的地下液庫(kù)(參見(jiàn)圖4所示)。地下液庫(kù)的砂漿固壁層內(nèi)表面、或是地下液庫(kù)的埋管或頂管的內(nèi)管表面上可敷設(shè)保護(hù)載熱介質(zhì)的隔離保護(hù)層，對(duì)砂漿固壁層的表面敷設(shè)可保護(hù)載熱介質(zhì)或水源等儲(chǔ)存物免受砂漿中有害物質(zhì)逸出的不良影響。可以采用的表面涂覆隔離保護(hù)層包括耐油的瓷面聚胺脂漆、耐水的無(wú)毒水性丙烯酸漆或防水涂料等等隔離保護(hù)層。
為了更好地預(yù)防地下液庫(kù)內(nèi)壁材料中有害物質(zhì)的逸出和載熱介質(zhì)的泄漏，所述的地下液庫(kù)內(nèi)可設(shè)置柔性的薄膜內(nèi)襯溶液袋，如采用橡塑等柔性材料制作的薄膜內(nèi)襯溶液袋，其尺寸與形狀與地下液庫(kù)的內(nèi)部形狀相配，通過(guò)人孔進(jìn)行安放與更換，用以盛放灌入的載熱介質(zhì)。
儲(chǔ)入載熱介質(zhì)時(shí)，可以根據(jù)不同的地表資源，譬如利用地面反季節(jié)使用的載熱介質(zhì)預(yù)先經(jīng)季節(jié)自然環(huán)境溫度調(diào)溫后儲(chǔ)能輸入地下儲(chǔ)能液庫(kù)中，例如，夏季可經(jīng)電控開(kāi)關(guān)閥K切換后從地下儲(chǔ)能液庫(kù)的底部取水上送供制冷，其開(kāi)式的地表能源儲(chǔ)能水箱7內(nèi)儲(chǔ)備的大量夏季熱水可回灌送入地下儲(chǔ)能液庫(kù)的上層水層供作反季節(jié)時(shí)利用，冬季時(shí)相反，可抽取地下儲(chǔ)能液庫(kù)上層的熱水供作采暖熱源，將其地表能源儲(chǔ)能水箱7內(nèi)儲(chǔ)備的大量冬季冰水回灌送入地下儲(chǔ)能液庫(kù)的底層水層供作反季節(jié)時(shí)利用，為了更有效的利用地下儲(chǔ)能液庫(kù)儲(chǔ)存冷熱資源，還可采用多個(gè)地下儲(chǔ)能子液庫(kù)進(jìn)行冷熱分類隔離儲(chǔ)存，如此，可最大程度地反季節(jié)利用地表季節(jié)性天然能源資源。
上述非開(kāi)挖方法建造的多個(gè)循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)經(jīng)埋地?fù)Q熱管相互連通后可組成同一個(gè)水系的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)或地下儲(chǔ)水庫(kù)群。
采用本發(fā)明方法建造的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)或地下空腔庫(kù)適合于大規(guī)模推廣應(yīng)用，同時(shí)經(jīng)配以各種不同埋管材料和強(qiáng)度與隔離保護(hù)層處理后，也能適于用作各種中到大型規(guī)模的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)、地下儲(chǔ)水庫(kù)、地下油庫(kù)、地下倉(cāng)庫(kù)或儲(chǔ)存庫(kù)、彈藥庫(kù)等等，并同樣可用于高度污染物質(zhì)的地下掩埋處理等。
權(quán)利要求
1.循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，由一個(gè)或以上的經(jīng)非開(kāi)挖方式建造在地下的地下液庫(kù)、載熱介質(zhì)、埋地?fù)Q熱管、循環(huán)輸送管路等組成，地下液庫(kù)內(nèi)的載熱介質(zhì)中聚集儲(chǔ)存有包括地?zé)崮茉趦?nèi)的自然界冷量或熱量，埋地?fù)Q熱管連接于地下液庫(kù)之間或地下液庫(kù)的上、下液層間，循環(huán)輸送管路的輸送管道設(shè)置在地下液庫(kù)與地面間的孔道中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，所述的載熱介質(zhì)包括液體或液體中含有固態(tài)儲(chǔ)能物質(zhì)的液態(tài)流體或液體與固體的組合，其中，液體包括水、乳化液、水性溶液或化合物溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，所述的地下液庫(kù)的砂漿固壁層內(nèi)表面、或是地下液庫(kù)的埋管或頂管的內(nèi)管表面上可敷設(shè)保護(hù)載熱介質(zhì)的隔離保護(hù)層，所述的地下液庫(kù)內(nèi)可設(shè)置柔性的薄膜內(nèi)襯溶液袋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，所述的經(jīng)非開(kāi)挖方法建造的地下液庫(kù)是經(jīng)爆炸成形和砂漿固壁法建筑的地下液庫(kù)、或是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管或頂管法建筑的地下液庫(kù)，所述的地下液庫(kù)的最佳設(shè)置深度是距地表以下第一儲(chǔ)水層的深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，所述的埋地?fù)Q熱管是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管法在地下直線鉆探埋設(shè)的可彎管、或半硬管或硬管，或是經(jīng)非開(kāi)挖水平導(dǎo)向鉆探埋管法在地下彎曲成型鉆探埋設(shè)的可彎管或半硬管，所述的埋地?fù)Q熱管的相鄰埋設(shè)間隔A的范圍在1.5到6米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，所述的埋地?fù)Q熱管的材質(zhì)可以采用金屬、或是高分子塑料、或是玻璃纖維、或是上述材料的組合所制成，埋地?fù)Q熱管的表面可帶有增強(qiáng)換熱的翅片或翅紋，所述的翅片間可設(shè)置吸水保濕填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，其特征在于，所述的設(shè)置在地下液庫(kù)與地面間的孔道中的循環(huán)輸送管路中還帶有輸送泵，地下液庫(kù)內(nèi)載熱介質(zhì)中儲(chǔ)存的冷、熱量經(jīng)循環(huán)輸送管路直接或間接連接于地面終端使用裝置進(jìn)行循環(huán)換熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種循環(huán)地?zé)釗Q熱式地下儲(chǔ)能液庫(kù)，由一個(gè)或以上的經(jīng)非開(kāi)挖方式建造在地下的地下液庫(kù)、載熱介質(zhì)、埋地?fù)Q熱管、循環(huán)輸送管路等組成，地下液庫(kù)內(nèi)的載熱介質(zhì)中聚集儲(chǔ)存有包括地?zé)崮茉趦?nèi)的自然界冷量或熱量，埋地?fù)Q熱管連接于地下液庫(kù)之間或地下液庫(kù)的上、下液層間，循環(huán)輸送管路的輸送管道設(shè)置在地下液庫(kù)與地面間的孔道中。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，地下儲(chǔ)存的載熱介質(zhì)與地表的溫差大，可儲(chǔ)存的能量加大，與利用江河作為冷熱水源的方法相比，避免了對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的熱污染與不良影響，與利用地下埋設(shè)U型管土壤換熱單元作為冷熱源的方法相比，避免了受近地表層土壤段大量接觸傳熱的不利影響，大大減少了地表的占地面積，換熱速度大為加快，換熱效率得到提高，適合于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)F24F5/00GK1847748SQ200610073448
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者潘戈 申請(qǐng)人:潘戈