專利名稱：太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能的方法，尤其是利用太陽能將水加熱并通過建立 地下儲(chǔ)熱倉的方式將熱儲(chǔ)于地下的方法。
技術(shù)背景-
太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，自上個(gè)世紀(jì)80年代世界上 出現(xiàn)能源危機(jī)及大量的能源消耗導(dǎo)致的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)以來，太陽能的利用 已受到世界各國的普遍重視。但是太陽能的輻射因季節(jié)、晝夜、陰雨晴天的變化 而呈現(xiàn)嚴(yán)重的不穩(wěn)定性和間歇性，必須對(duì)太陽能供熱實(shí)現(xiàn)有效的調(diào)節(jié)，因而太陽 能的儲(chǔ)熱技術(shù)得到了較大的發(fā)展。
按照儲(chǔ)能時(shí)間，太陽能儲(chǔ)熱可分為短期儲(chǔ)熱和季節(jié)性儲(chǔ)熱(長(zhǎng)期儲(chǔ)熱)，短期 儲(chǔ)熱是太陽能儲(chǔ)熱中一種簡(jiǎn)單常見的形式，將白天多余的能量?jī)?chǔ)存起來供夜間使 用,以克服晝夜交替造成的間歇性，它的充放熱循環(huán)周期較短，最短可以以24小 時(shí)作為一個(gè)循環(huán)周期， 一般的說，短期儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱容積較小。與短期儲(chǔ)熱相對(duì)應(yīng)， 儲(chǔ)熱容積比較大、充放熱循環(huán)周期比較長(zhǎng)的稱為季節(jié)性儲(chǔ)熱(長(zhǎng)期儲(chǔ)熱)，儲(chǔ)存夏 季的能量使太陽能在冬季得到更好的應(yīng)用,減少太陽能利用上的季節(jié)性限制。季 節(jié)性儲(chǔ)熱的裝置可置于地面以上， 一般較常見的有鋼質(zhì)儲(chǔ)熱水塔，如荷蘭Bunnik 儲(chǔ)熱水塔，但這種投資相對(duì)較高，且儲(chǔ)熱容積有一定的限制，對(duì)保溫性能要求也 較高。
在太陽能的儲(chǔ)熱方法中，地下存儲(chǔ)被認(rèn)為是跨季節(jié)長(zhǎng)期儲(chǔ)熱最有前途的方案 之一?，F(xiàn)有的地下存儲(chǔ)太陽能的方法主要是利用地下含水層、地下溶洞或各種類 型的水箱等進(jìn)行儲(chǔ)熱。如加拿大渥太華Carleton大學(xué)的太平洋農(nóng)業(yè)研究中心，和 安大略的市政中心以及N.B.的Sussex醫(yī)院都使用了大規(guī)模的地下含水層蓄能系 統(tǒng)，但此類方法受地質(zhì)條件影響較大，具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不同地質(zhì)條件下的太陽能 地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
對(duì)地質(zhì)條件為地下水不流動(dòng)、穩(wěn)定均一的粘土地層，采用高壓噴射注漿技術(shù) 在換熱器周圍的粘土層中高壓注入高導(dǎo)熱混合材料，形成一個(gè)高導(dǎo)熱的儲(chǔ)熱體， 從而使太陽能快速的儲(chǔ)存到土壤當(dāng)中；對(duì)于透水性強(qiáng)的 均質(zhì)、破碎的地層，采 用 噴法高壓注入防滲隔熱漿液，形成一圈密閉的連續(xù)防滲隔熱帷幕，地表由粘土覆蓋層覆蓋，從而構(gòu)成一個(gè)地下儲(chǔ)熱封閉倉，通過裝入其內(nèi)的換熱器將太陽能 不斷的儲(chǔ)存到土壤當(dāng)中。
太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法，包括以下順序和步驟 ——在透水性較差的粘土地層區(qū)
a、 根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，提鉆至地表；
b、 下入噴射管，將噴射管下到孔底；
c、 調(diào)制高導(dǎo)熱注漿，高導(dǎo)熱注漿包括25-30%水泥、6-8%石墨、40-50%細(xì) 石英砂、2-3%膨脹劑、2-3%減水劑和14-17%水混合均勻制成；
d、 通過泵將調(diào)制好的高導(dǎo)熱注漿泵入噴射管中，采用邊噴射、邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊 擺動(dòng)、邊提升噴射管，按20 40MPa噴射壓力、2 3r/min轉(zhuǎn)動(dòng)速度，40 60cm/min 提升速度、噴射管擺動(dòng)擺角30。、擺動(dòng)頻率20次/min,將高導(dǎo)熱注漿注入到粘 土層9中，當(dāng)噴射管提升至設(shè)計(jì)高度停止送高導(dǎo)熱注漿；
e、 下入換熱器，并回填埋好換熱器，完成跨季節(jié)儲(chǔ)熱裝置的地下施工；
f、 地上部分，通過管線和閥l、 3將蓄熱水箱2、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和 逆止閥6與換熱器7的入水口相連接，換熱器7的出水口管線和閥11通過三通 與太陽能集熱器14連接，太陽能集熱器14通過管線連接蓄熱水箱2，蓄熱水箱 2經(jīng)閥13與換熱器7的出水口通過管線連接，換熱器7的出水口管線經(jīng)閥10、 熱泵系統(tǒng)15與用戶16相連，熱泵系統(tǒng)15經(jīng)逆止閥12與換熱器7的入水管線連 接構(gòu)成環(huán)路。
——在卵礫石透水性較強(qiáng)的地層區(qū)
g、 根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔水層700 1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入 噴射管，將噴射管下到孔底；
h、 配制防滲隔熱注漿液，防滲隔熱注漿液包括10-16%水泥、55-60 %珍珠 巖粉、15-19%玻璃纖維、1%發(fā)氣劑和10-13%水混合制成；
i、 通過注漿泵將調(diào)制好的防滲隔熱液泵入噴射管中，采用三重管高壓旋噴 注漿工藝，注漿水壓25 35MPa,流量75L/min，氣壓1, 2MPa，氣量3 w"min， 漿壓O. 6 1.5MPa，漿量75L/min，轉(zhuǎn)動(dòng)速度10r/min，提升速度8 10cm/min， 將防滲隔熱液注入到地層中，形成直徑大于400mm的防滲隔熱樁，提升噴射管 至設(shè)計(jì)高度后停止注漿，完成一個(gè)孔的防滲隔熱帷幕；
j、換孔，兩孔中心間距200mm，重復(fù)g、 h和i步驟，連續(xù)完成一系列孔的 防滲隔熱帷幕，最終形成一環(huán)形封閉連續(xù)墻防滲隔熱帷幕儲(chǔ)熱倉；
k、在帷幕中心處打一鉆孔至隔水層，下入換熱器，地表用2m厚度的粘土 層17覆蓋，并與隔水層21和防滲隔熱帷幕18共同構(gòu)成一個(gè)地下封閉儲(chǔ)熱倉19;
1、地上部分，通過管線和閥l、 3將蓄熱水箱2、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和 逆止閥6與換熱器7的入水口相連接，換熱器7的出水口管線和閥11通過三通與太陽能集熱器14連接，太陽能集熱器14通過管線連接蓄熱水箱2，蓄熱水箱 2經(jīng)閥13與換熱器7的出水口通過管線連接，換熱器7的出水口管線經(jīng)閥10、 熱泵系統(tǒng)15與用戶16相連，熱泵系統(tǒng)15經(jīng)逆止閥12與換熱器7的入水管線連 接構(gòu)成環(huán)路。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
步驟c所述的膨脹劑為U型膨脹劑UEA I —III和UEA-H、硅鋁酸鹽膨脹劑 或硫鋁酸鈣膨脹劑；步驟c所述的減水劑為木質(zhì)素磺酸鹽、木質(zhì)素黃酸鈣或烷丙 烯基磺酸鹽；步驟h所發(fā)氣劑為鋁粉、松香、烷基磺酸鹽或烷基苯磺酸鈉。石墨 和細(xì)石英砂的粒徑均〈100目；環(huán)形封閉連續(xù)墻防滲隔熱帷幕儲(chǔ)熱倉橫截面為圓 形、方形、六邊形或橢圓形。
有益效果本發(fā)明的技術(shù)方案不僅適用于透水性較差的粘土地層區(qū)，也適用 于卵礫石透水性較強(qiáng)的地層區(qū)，能有效地將太陽能或工業(yè)余熱通過地下熱儲(chǔ)裝置 和換熱器存入地下，在需要熱時(shí)提取應(yīng)用，夏季將太陽能或工業(yè)余熱儲(chǔ)存在地下 供冬季使用，白天將太陽能儲(chǔ)存在地下供晚上使用。工藝簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便，經(jīng)試 驗(yàn)儲(chǔ)熱效果好，熱效率利用率高。


附圖1太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法在透水性較差的粘土地層區(qū)高導(dǎo)熱儲(chǔ)熱 體結(jié)構(gòu)附圖2太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法在卵礫石透水性較強(qiáng)地層區(qū)地下儲(chǔ)熱封 閉倉結(jié)構(gòu)附圖3為附圖2地下儲(chǔ)熱封閉倉防滲隔熱帷幕俯視圖。
1、 3、 10、 11、 13閥門，2蓄熱水箱，4流量計(jì)，5循環(huán)水泵，6、 12逆止 閥，7換熱器，8高導(dǎo)熱注漿，9粘土儲(chǔ)熱體，14太陽能集熱器，15熱泵系統(tǒng)， 16用戶，n粘土覆蓋層，18防滲隔熱帷幕，19儲(chǔ)熱封閉倉，20礫石，21隔水層。
具體實(shí)時(shí)方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 實(shí)施例l
——在透水性較差的粘土地層區(qū)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，提鉆至地表；下入噴射管，將噴射管下到孔 底；調(diào)制高導(dǎo)熱注漿，高導(dǎo)熱注漿包括25%水泥、6%石墨、50%細(xì)石英砂、3% 膨脹劑、2%減水劑和14%水混合均勻制成；通過泵將調(diào)制好的高導(dǎo)熱注漿泵入 噴射管中，采用邊噴射、邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊擺動(dòng)、邊提升噴射管，按20MPa噴射壓力、 2r/min轉(zhuǎn)動(dòng)速度，40cm/min提升速度、噴射管擺動(dòng)擺角30。、擺動(dòng)頻率20次/min， 將高導(dǎo)熱注漿注入到粘土層9中，當(dāng)噴射管提升至設(shè)計(jì)高度停止送高導(dǎo)熱注漿；下入換熱器7，并回填埋好換熱器7，完成跨季節(jié)儲(chǔ)熱裝置的地下施工；地上部
分，通過管線和閥l、 3將蓄熱水箱2、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止閥6與換熱 器7的入水口相連接，換熱器7的出水口管線和閥11通過三通與太陽能集熱器 14連接，太陽能集熱器14通過管線連接蓄熱水箱2，蓄熱水箱2經(jīng)閥13與換熱 器7的出水口通過管線連接，換熱器7的出水口管線經(jīng)閥10、熱泵系統(tǒng)15與用 戶16相連，熱泵系統(tǒng)15經(jīng)逆止閥12與換熱器7的入水管線連接構(gòu)成環(huán)路。 ——在卵礫石透水性較強(qiáng)的地層區(qū)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔水層700 1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入噴 射管，將噴射管下到孔底；配制防滲隔熱注漿液，防滲隔熱注漿液包括16%水 泥、55%珍珠巖粉、15%玻璃纖維、1%發(fā)氣劑和13%水混合均勻制成；通過注漿 泵將調(diào)制好的防滲隔熱漿液泵入噴射管中，采用三重管高壓旋噴注漿工藝，注漿 水壓25MPa，流量75L/min，氣壓1. 2MPa,氣量3 W/min ，漿壓L 5MPa，漿量 75L/min，轉(zhuǎn)動(dòng)速度10r/rain，提升速度10cm/min，將防滲隔熱液注入到地層中， 形成直徑大于400mm的防滲隔熱樁，提升噴射管至設(shè)計(jì)高度后停止注漿，完成 一個(gè)孔的防滲隔熱帷幕；換孔，兩孔中心間距200mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔 水層700 1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入噴射管，將噴射管下到孔底， 配制防滲隔熱注漿液；防滲隔熱注漿液包括10%水泥、60%珍珠巖粉、19%玻 璃纖維、1%發(fā)氣劑和10%水混合制成；通過注漿泵將調(diào)制好的防滲隔熱液泵入 噴射管中，采用三重管高壓旋噴注漿工藝，注漿水壓30MPa，流量75L/min，氣壓 1.2MPa，氣量3 w3/min，漿壓1. OMPa，漿量75L/min，轉(zhuǎn)動(dòng)速度10r/min,提 升速度9cm/min，將防滲隔熱液注入到地層中，形成直徑大于400mm的防滲隔 熱樁，提升噴射管至設(shè)計(jì)高度后停止注漿，完成一個(gè)孔的防滲隔熱帷幕，形成一 環(huán)形封閉連續(xù)墻防滲隔熱帷幕儲(chǔ)熱倉；在帷幕中心處打一鉆孔至隔水層，下入換 熱器，地表由2m厚度的粘土層17覆蓋，從而和不透水層21、防滲隔熱帷幕18 和礫石20共同構(gòu)成一個(gè)地下封閉儲(chǔ)熱倉19。地上部分，通過管線和閥1、 3將 蓄熱水箱2、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止閥6與換熱器7的入水口相連接，換 熱器7的出水口管線和閥11通過三通與太陽能集熱器14連接，太陽能集熱器 14通過管線連接蓄熱水箱2，蓄熱水箱2經(jīng)閥13與換熱器7的出水口通過管線 連接，換熱器7的出水口管線經(jīng)閥10、熱泵系統(tǒng)15與用戶16相連，熱泵系統(tǒng) 15經(jīng)逆止閥12與換熱器7的入水管線連接構(gòu)成環(huán)路。
實(shí)施例2 ——在透水性較差的粘土地層區(qū)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，提鉆至地表；下入噴射管，將噴射管下到孔 底；調(diào)制高導(dǎo)熱注漿，高導(dǎo)熱注槳包括30%水泥、8%石墨、40%細(xì)石英砂、3% 膨脹劑、2%減水劑和17%水混合均勻制成；通過泵將調(diào)制好的高導(dǎo)熱注漿泵入
7噴射管中，采用邊噴射、邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊擺動(dòng)、邊提升噴射管，按40Mpa噴射壓力、 3r/min轉(zhuǎn)動(dòng)速度為，60cm/min提升速度、噴射管擺動(dòng)擺角30° 、擺動(dòng)頻率20次 /min，將高導(dǎo)熱注漿注入到粘土層9中，當(dāng)噴射管提升至設(shè)計(jì)高度停止送高導(dǎo)熱 注漿；下入換熱器，并回填埋好換熱器，完成跨季節(jié)儲(chǔ)熱裝置的地下施工； 地上部分，通過管線和閥l、 3將蓄熱水箱2、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止閥6 與換熱器7的入水口相連接，換熱器7的出水口管線和閥11通過三通與太陽能 集熱器14連接，太陽能集熱器14通過管線連接蓄熱水箱2，蓄熱水箱2經(jīng)閥13 與換熱器7的出水口通過管線連接，換熱器7的出水口管線經(jīng)閥10、熱泵系統(tǒng) 15與用戶16相連，熱泵系統(tǒng)15經(jīng)逆止閥12與換熱器7的入水管線連接構(gòu)成環(huán) 路。
——在卵礫石透水性較強(qiáng)的地層區(qū)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔水層700 1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入噴 射管，將噴射管下到孔底；配制防滲隔熱注漿液；防滲隔熱注漿液包括10%水 泥、60 %珍珠巖粉、19%玻璃纖維、1%發(fā)氣劑和10%水混合制成；通過注漿泵 將調(diào)制好的防滲隔熱液泵入噴射管中，采用三重管高壓旋噴注漿工藝，注漿水壓 30MPa,流量75L/min，氣壓1. 2MPa，氣量3附3 /min ，漿壓L 0MPa，漿量75L/min， 轉(zhuǎn)動(dòng)速度10r/min，提升速度9cm/min，將防滲隔熱液注入到地層中，形成直徑 大于400mm的防滲隔熱樁，提升噴射管至設(shè)計(jì)高度后停止注漿，完成一個(gè)孔的 防滲隔熱帷幕；換孔，兩孔中心間距200mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔水層700 1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入噴射管，將噴射管下到孔底，配制防滲隔 熱注漿液，防滲隔熱注漿液包括13%水泥、58%珍珠巖粉、17%玻璃纖維、1% 發(fā)氣劑和11%水混合制成；通過注槳泵將調(diào)制好的防滲隔熱液泵入噴射管中，采 用三重管高壓旋噴注漿工藝，注槳水壓35MPa,流量75L/min，氣壓1. 2MPa，氣 量3附3 /min ，漿壓0. 6MPa，聚量75L/min，轉(zhuǎn)動(dòng)速度10r/min，提升速度8cm/min， 將防滲隔熱液注入到地層中，形成直徑大于400mm的防滲隔熱樁，提升噴射管 至設(shè)計(jì)高度后停止注漿，完成一個(gè)孔的防滲隔熱帷幕，形成一環(huán)形封閉連續(xù)墻防 滲隔熱帷幕儲(chǔ)熱倉；在帷幕中心處打一鉆孔至隔水層，下入換熱器7，地表由2m 厚度的粘土層17覆蓋，并與不透水層21和防滲隔熱帷幕18和礫石20共同構(gòu)成 一個(gè)地下封閉儲(chǔ)熱倉19。地上部分，通過管線和闊l、 3將蓄熱水箱2、流量計(jì) 4、循環(huán)水泵5和逆止閥6與換熱器7的入水口相連接，換熱器7的出水口管線 和閥11通過三通與太陽能集熱器14連接，太陽能集熱器14通過管線連接蓄熱 水箱2，蓄熱水箱2經(jīng)閥13與換熱器7的出水口通過管線連接，換熱器7的出 水口管線經(jīng)閥10、熱泵系統(tǒng)15與用戶16相連，熱泵系統(tǒng)15經(jīng)逆止閥12與換 熱器7的入水管線連接構(gòu)成環(huán)路。 實(shí)施例3——在透水性較差的粘土地層區(qū)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，提鉆至地表；下入噴射管，將噴射管下到孔 底；調(diào)制高導(dǎo)熱注漿，高導(dǎo)熱注漿包括27%水泥、7%石墨、45%細(xì)石英砂、2% 膨脹劑、3%減水劑和16%水混合均勻制成；通過泵將調(diào)制好的高導(dǎo)熱注漿泵入 噴射管中，釆用邊噴射、邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊擺動(dòng)、邊提升噴射管，按30MPa噴射壓力、 3r/min轉(zhuǎn)動(dòng)速度為，50cm/min提升速度、噴射管擺動(dòng)擺角30° 、擺動(dòng)頻率20次 /min，將高導(dǎo)熱注漿注入到粘土層9中，當(dāng)噴射管提升至設(shè)計(jì)高度停止送高導(dǎo)熱 注漿；下入換熱器，并回填埋好換熱器，完成跨季節(jié)儲(chǔ)熱裝置的地下施工；地上 部分，通過管線和閥l、 3將蓄熱水箱2、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止閥6與換 熱器7的入水口相連接，換熱器7的出水口管線和閥11通過三通與太陽能集熱 器14連接，太陽能集熱器14通過管線連接蓄熱水箱2，蓄熱水箱2經(jīng)閥13與 換熱器7的出水口通過管線連接，換熱器7的出水口管線經(jīng)閥10、熱泵系統(tǒng)15 與用戶16相連，熱泵系統(tǒng)15經(jīng)逆止閥12與換熱器7的入水管線連接構(gòu)成環(huán)路。
——在卵礫石透水性較強(qiáng)的地層區(qū)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔水層700 1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入噴 射管，將噴射管下到孔底；配制防滲隔熱注漿液；防滲隔熱注漿液包括13%水 泥、58 %珍珠巖粉、17%玻璃纖維、1%發(fā)氣劑和11%水混合制成；通過注漿泵 將調(diào)制好的防滲隔熱液泵入噴射管中，采用三重管高壓旋噴注漿工藝，注漿水壓 35MPa，流量75L/min，氣壓1. 2MPa，氣量3 w3 /min ，漿壓0. 6MPa，漿量75L/min， 轉(zhuǎn)動(dòng)速度10r/min，提升速度8cm/min，將防滲隔熱液注入到地層中，形成直徑 大于400mm的防滲隔熱樁，提升噴射管至設(shè)計(jì)高度后停止注漿，完成一個(gè)孔的 防滲隔熱帷幕；換孔，兩孔中心間距200mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔水層700 1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入噴射管，將噴射管下到孔底，形成一環(huán)形 封閉連續(xù)墻防滲隔熱帷幕儲(chǔ)熱倉；在帷幕中心處打一鉆孔至隔水層，下入換熱器， 地表由2m厚度的粘土層17覆蓋，從而和不透水層21、防滲隔熱帷幕18和礫石 20共同構(gòu)成一個(gè)地下封閉儲(chǔ)熱倉19。地上部分，通過管線和閥l、 3將蓄熱水箱 2、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止閥6與換熱器7的入水口相連接，換熱器7的 出水口管線和閥11通過三通與太陽能集熱器14連接，太陽能集熱器14通過管 線連接蓄熱水箱2，蓄熱水箱2經(jīng)閥13與換熱器7的出水口通過管線連接，換 熱器7的出水口管線經(jīng)閥10、熱泵系統(tǒng)15與用戶16相連，熱泵系統(tǒng)15經(jīng)逆止 閥12與換熱器7的入水管線連接構(gòu)成環(huán)路。
在透水性較差的粘土地層區(qū)太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱用熱過程太陽能集熱器 14將收集到的太陽能通過循環(huán)介質(zhì)輸送到蓄熱水箱2，打開閥門3經(jīng)流量計(jì)4、 循環(huán)水泵5和逆止閥6送入換熱器7，熱量通過換熱器7與高導(dǎo)熱注漿8及粘土 儲(chǔ)熱體9進(jìn)行熱交換，熱交換后的循環(huán)介質(zhì)經(jīng)閥11送入太陽能集熱器14，此時(shí)閥13處于關(guān)閉狀態(tài)，循環(huán)介質(zhì)經(jīng)太陽能集熱器14加熱后送入蓄熱水箱2，再閥 門3經(jīng)流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止闊6送入換熱器7與高導(dǎo)熱注漿8及粘土儲(chǔ) 熱體9進(jìn)行再次熱交換，連續(xù)往復(fù)循環(huán)進(jìn)行熱交換，使高導(dǎo)熱注漿8及粘土儲(chǔ)熱 體9不斷升溫，從而將太陽能儲(chǔ)存到粘土儲(chǔ)熱體9之中。
在卵礫石透水性較強(qiáng)的地層區(qū)太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱用熱過程太陽能集熱 器14將收集到的太陽能通過循環(huán)介質(zhì)輸送到蓄熱水箱2，打開閥門3經(jīng)流量計(jì)4、 循環(huán)水泵5和逆止閥6送入換熱器7，熱量通過換熱器7與儲(chǔ)熱封閉倉19內(nèi)的 土壤和礫石20進(jìn)行熱交換，熱交換后的循環(huán)介質(zhì)經(jīng)閥11送入太陽能集熱器14， 此時(shí)閥13處于關(guān)閉狀態(tài)，循環(huán)介質(zhì)經(jīng)太陽能集熱器14加熱后送入蓄熱水箱2， 再閥門3經(jīng)流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止閥6送入換熱器7與土壤和礫石20進(jìn) 行熱交換，連續(xù)往復(fù)循環(huán)進(jìn)行熱交換，使儲(chǔ)熱封閉倉19內(nèi)的土壤和礫石20不斷 升溫，從而將太陽能儲(chǔ)存到儲(chǔ)熱封閉倉19之中。
提取熱能時(shí)，關(guān)閉閥3和閥11，打開閥IO、逆止閥12和循環(huán)泵5，熱循環(huán) 介質(zhì)經(jīng)閥10、熱泵系統(tǒng)15送入用戶16，用戶16用熱后再經(jīng)熱泵系統(tǒng)15、逆止 閥12、流量計(jì)4、循環(huán)水泵5和逆止閥6送入換熱器7進(jìn)行下一取熱循環(huán)，往復(fù) 不斷循環(huán)取熱，實(shí)現(xiàn)了太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱用熱。
所用的循環(huán)介質(zhì)是水。
10
權(quán)利要求
1、一種太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法，其特征在于，包括以下順序和步驟——在透水性較差的粘土地層區(qū)a、根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，提鉆至地表；b、下入噴射管，將噴射管下到孔底；c、調(diào)制高導(dǎo)熱注漿，高導(dǎo)熱注漿包括25-30％水泥、6-8％石墨、40-50％細(xì)石英砂、2-3％膨脹劑、2-3％減水劑和14-17％水混合均勻制成；d、通過泵將調(diào)制好的高導(dǎo)熱注漿泵入噴射管中，采用邊噴射、邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊擺動(dòng)、邊提升噴射管，按20～40MPa噴射壓力、2～3r/min轉(zhuǎn)動(dòng)速度為，40～60cm/min提升速度、噴射管擺動(dòng)擺角30°、擺動(dòng)頻率20次/min，將高導(dǎo)熱注漿注入到粘土層(9)中，當(dāng)噴射管提升至設(shè)計(jì)高度停止送高導(dǎo)熱注漿；e、下入換熱器，并回填埋好換熱器，完成跨季節(jié)儲(chǔ)熱裝置的地下施工；f、地上部分，通過管線和閥(1)、(3)將蓄熱水箱(2)、流量計(jì)(4)、循環(huán)水泵(5)和逆止閥(6)與換熱器(7)的入水口相連接，換熱器(7)的出水口管線和閥(11)通過三通與太陽能集熱器(14)連接，太陽能集熱器(14)通過管線連接蓄熱水箱(2)，蓄熱水箱(2)經(jīng)閥(13)與換熱器(7)的出水口通過管線連接，換熱器(7)的出水口管線經(jīng)閥(10)、熱泵系統(tǒng)(15)與用戶(16)相連，熱泵系統(tǒng)(15)經(jīng)逆止閥(12)與換熱器(7)的入水管線連接構(gòu)成環(huán)路；——在卵礫石透水性較強(qiáng)的地層區(qū)g、根據(jù)設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)到隔水層700～1000mm，提鉆至地表，在鉆孔中下入噴射管，將噴射管下到孔底；h、配制防滲隔熱注漿液，防滲隔熱注漿液包括10-16％水泥、55-60％珍珠巖粉、15-19％玻璃纖維、1％發(fā)氣劑和10-13％水混合制成；i、通過注漿泵將調(diào)制好的防滲隔熱注漿液泵入噴射管中，采用三重管高壓旋噴注漿工藝，注漿水壓25～35MPa，流量75L/min，氣壓1.2MPa，氣量3m3/min，漿壓0.6～1.5MPa，漿量75L/min，轉(zhuǎn)動(dòng)速度10r/min，提升速度8～10cm/min，將防滲隔熱液注入到地層中，形成直徑大于400mm的防滲隔熱樁，提升噴射管至設(shè)計(jì)高度后停止注漿，完成一個(gè)孔的防滲隔熱帷幕；j、換孔，兩孔中心間距200mm，重復(fù)g、h和i步驟，連續(xù)完成一系列孔的防滲隔熱帷幕，最終形成一環(huán)形封閉連續(xù)墻防滲隔熱帷幕儲(chǔ)熱倉；k、在帷幕中心處打一鉆孔至隔水層，下入換熱器，地表用2m厚度的粘土層(17)覆蓋，并與隔水層(21)和防滲隔熱帷幕(18)共同構(gòu)成一個(gè)地下封閉儲(chǔ)熱倉(19)；l、地上部分，通過管線和閥(1)、(3)將蓄熱水箱(2)、流量計(jì)(4)、循環(huán)水泵(5)和逆止閥(6)與換熱器(7)的入水口相連接，換熱器(7)的出水口管線和閥(11)通過三通與太陽能集熱器(14)連接，太陽能集熱器(14)通過管線連接蓄熱水箱(2)，蓄熱水箱(2)經(jīng)閥(13)與換熱器(7)的出水口通過管線連接，換熱器(7)的出水口管線經(jīng)閥(10)、熱泵系統(tǒng)(15)與用戶(16)相連，熱泵系統(tǒng)(15)經(jīng)逆止閥(12)與換熱器(7)的入水管線連接構(gòu)成環(huán)路。
2、 按照權(quán)利要求1所述的太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法，其特征在于，步驟 c所述的膨脹劑為U型膨脹劑UEA I —III和UEA-H、硅鋁酸鹽膨脹劑或硫鋁酸 鈣膨脹劑。
3、 按照權(quán)利要求1所述的太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法，其特征在于，步驟 c所述的減水劑為木質(zhì)素磺酸鹽、木質(zhì)素黃酸鈣或垸丙烯基磺酸鹽。
4、 按照權(quán)利要求1所述的太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法，其特征在于，步驟 h所發(fā)氣劑為鋁粉、松香、烷基磺酸鹽或垸基苯磺酸鈉。
5、 按照權(quán)利要求1所述的太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法，其特征在于石墨和 細(xì)石英砂的粒徑均〈100目。
6、 按照權(quán)利要求1所述的太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法，其特征在于，環(huán)形 封閉連續(xù)墻防滲隔熱帷幕儲(chǔ)熱倉橫截面為圓形、方形、六邊形或橢圓形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能地下跨季節(jié)儲(chǔ)熱方法。在粘土地層區(qū)，采用高壓噴射注漿技術(shù)在換熱器周圍的粘土層中高壓注入高導(dǎo)熱混合材料，構(gòu)成一個(gè)高導(dǎo)熱的儲(chǔ)熱體，通過換熱器將太陽能快速的儲(chǔ)存到土壤當(dāng)中；在透水性強(qiáng)的地層區(qū)，采用旋噴法高壓注入防滲隔熱注漿，構(gòu)成一圈密閉的連續(xù)防滲隔熱帷幕，地表由粘土覆蓋，構(gòu)成一個(gè)地下儲(chǔ)熱封閉倉，通過裝入其內(nèi)的換熱器將太陽能不斷的儲(chǔ)存到土壤當(dāng)中。能有效地將太陽能或工業(yè)余熱通過地下熱儲(chǔ)裝置和換熱器存入地下，在需要熱時(shí)提取應(yīng)用，夏季將太陽能或工業(yè)余熱儲(chǔ)存在地下供冬季使用，白天將太陽能儲(chǔ)存在地下供晚上使用。工藝簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便，經(jīng)試驗(yàn)儲(chǔ)熱效果好，熱效率利用率高。
文檔編號(hào)F24J2/00GK101539335SQ20091006682
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者孫友宏, 李守圣, 王慶華, 研 趙, 趙大軍 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)