一種提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，屬于節(jié)能減排中暖通空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，該裝置主要包括：底部封閉的鋼套管構(gòu)成地源換熱井體、PE內(nèi)管、過濾裝置、雜質(zhì)沉淀槽、隔熱板、水循環(huán)分流器；其連接關(guān)系為：鋼套管插入地下，地源熱泵熱源側(cè)回水與鋼套管上端口相連通，PE內(nèi)管置于鋼套管內(nèi)；過濾裝置固定在PE內(nèi)管的最下端內(nèi)部；雜質(zhì)沉淀槽位于鋼套管井體的最下端；隔熱板包覆于PE內(nèi)管外；水循環(huán)分流器安裝于井體的進水口處并接在PE內(nèi)管外上。本裝置可有效解決土壤源熱泵系統(tǒng)占地面積大的問題，使單口地源井的換熱量大幅提升。
【專利說明】一種提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于節(jié)能減排中暖通空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，主要用于地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的換熱源，是一種高效提取土壤能量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是暖通空調(diào)行業(yè)的一項新技術(shù)，屬于國家鼓勵應(yīng)用的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，其能量采集系統(tǒng)主要為地下水源、土壤源等。地下水源雖然換熱能力較強，節(jié)能效果顯著，但是水源井回灌是一技術(shù)難題，很難做到100%的回灌，從而造成水資源的嚴重浪費，一些城市已經(jīng)開始限制使用。土壤源熱泵是利用土壤常年恒溫這一特性，通過地埋管中的介質(zhì)與土壤進行換熱，雖然土壤源熱泵系統(tǒng)不需要抽取地下水，但是地埋管換熱能力較低，提取相同的能量需要很大的占地空間，然而隨著城市化發(fā)展，土地資源有限，因此很大程度上制約著土壤源熱泵的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，該裝置不用開采地下水，使單口地源井的換熱量大幅提升。從而能有效解決土壤源熱泵系統(tǒng)占地面積大的問題。
[0004]本發(fā)明提出的一種提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，其特征在于，該裝置主要包括:底部封閉的鋼套管構(gòu)成地源換熱井體、PE內(nèi)管、過濾裝置、雜質(zhì)沉淀槽、隔熱板、水循環(huán)分流器；其連接關(guān)系為:鋼套管插入地下，地源熱泵熱源側(cè)回水與鋼套管上端口相連通，PE內(nèi)管置于鋼套管內(nèi)；過濾裝置固定在PE內(nèi)管的最下端內(nèi)部；雜質(zhì)沉淀槽位于鋼套管井體的最下端；隔熱板包覆于PE內(nèi)管外；水循環(huán)分流器安裝于井體的進水口處并接在PE內(nèi)管外上。
[0005]所述鋼套管的直徑為150-200毫米，PE內(nèi)管的直徑為80-150毫米，用以增大換熱接觸面與換熱介質(zhì)單位時間的流量，地源換熱井的深度80-200米。
[0006]所述隔熱板包覆長度至少為PE內(nèi)管長度的二分之一，形成保溫長度，保溫長度設(shè)置在地面高度附近。
[0007]所述裝置還包括兩個切斷閥門、反沖洗閥門，所述兩個切斷閥門分別位于鋼套管、PE內(nèi)管的進出口處；所述的反沖洗閥門一端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內(nèi)管切斷閥前；
[0008]所述裝置還包括檢查井室，檢查井室設(shè)置在地面上，將地面以上的鋼套管、PE內(nèi)管以及切斷閥門、反沖洗閥門、水循環(huán)分流器設(shè)置其中，用于防護、檢修放置其中的閥門附件。
[0009]本發(fā)明的特點及有益效果:本發(fā)明利用大口徑鋼套管作為換熱套管，有效的提高了換熱效率，是普通換熱井的3-4倍，一定程度上減少了打地埋孔所占用的土地面積；反沖洗裝置可以有效的解決因雜質(zhì)沉積而導致堵塞換熱井的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明提出的提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置結(jié)合附圖及實施例詳細說明如下:
[0012]本發(fā)明提出的一種提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置實施例結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置主要包括:直徑為150-200毫米的鋼套管I構(gòu)成地源換熱井體(鋼套管長度為81-201米)、直徑為80-150毫米的PE內(nèi)管2 (長度與鋼套管相匹配)、過濾裝置3、雜質(zhì)沉淀槽4、隔熱板5、水循環(huán)分流器6、兩個切斷閥門7、反沖洗閥門8、檢查井室9 ;其連接關(guān)系為:鋼套管插入地下，熱泵機組一次側(cè)回水與鋼套管I上端口相連通，PE內(nèi)管2置于鋼套管I內(nèi)；過濾裝置3固定在PE內(nèi)管2的最下端內(nèi)部；雜質(zhì)沉淀槽4位于鋼套管井體的最下端；隔熱板5包覆于PE內(nèi)管外，包覆長度至少為PE內(nèi)管長度的二分之一，形成保溫長度(保溫長度設(shè)置在地面高度附近)；水循環(huán)分流器6安裝于井體的進水口處并接在PE內(nèi)管外上；所述兩個切斷閥門7分別位于鋼套管1、PE內(nèi)管2的進出口處；所述的反沖洗閥門8 一端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內(nèi)管切斷閥前；檢查井室9設(shè)置在地面上，將地面以上的鋼套管1、PE內(nèi)管2以及切斷閥門、反沖洗閥門、水循環(huán)分流器設(shè)置其中。
[0013]本實施例裝置的【具體實施方式】說明如下:
[0014]采用鉆機鉆孔(孔深80-200米)后，將過濾裝置3固定在PE內(nèi)管2的最下端內(nèi)部，在PE內(nèi)管2 —段的外周包覆隔熱板5形成保溫段，將水循環(huán)分流器6安裝在PE內(nèi)管的保溫段上端的PE內(nèi)管壁上，在PE內(nèi)管2的底部安裝過濾裝置3，PE內(nèi)管2置入鋼套管中，使PE內(nèi)管與鋼套管I同心，通過設(shè)置等距離管卡固定其中。將鋼套管I下入孔內(nèi)，然后采用機械或人工回填，將鋼套管I與地下土壤密實回填。在地面上的鋼套管彎成水平狀，PE內(nèi)管的上部從鋼套管的彎折處伸出鋼套管，也彎折成水平狀，水平段的鋼套管和水平段的PE內(nèi)管上分別安裝切斷閥門7，反沖洗閥門8—端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內(nèi)管切斷閥前；設(shè)置檢查井室，使得在地面以上的鋼套管1、PE內(nèi)管2以及切斷閥門、反沖洗閥門、水循環(huán)分流器處在其中。
[0015]本實施例的工作原理為:熱泵機組一次側(cè)回水通過水泵輸送進入鋼套管內(nèi)與土壤進行換熱。由于長時間運行，管內(nèi)銹渣等可能會堵塞管道影響換熱，因此在鋼套管I底部設(shè)置雜質(zhì)沉淀槽4，水中的雜質(zhì)隨著循環(huán)水的流動會進入沉淀槽4進行沉淀。鋼套管內(nèi)的循環(huán)水通過過濾裝置3進入PE內(nèi)管后被輸送到熱泵機組進行熱量的交換。由于鋼套管內(nèi)的循環(huán)水的溫度與PE內(nèi)管上部循環(huán)水的溫度有一定溫差，為了避免熱短路，形成能量損失，在鋼套管上部與PE之間安裝隔熱板5，內(nèi)部PE內(nèi)管與隔熱板之間有空氣層(或靜態(tài)水流)，傳熱會大大降低。為使循環(huán)水能充分的與土壤換熱，強化循環(huán)水從土壤中吸熱，在換熱井頂部設(shè)置水循環(huán)分流器6。切斷閥7用于換熱井檢修使用。系統(tǒng)循環(huán)一定時間后，過濾裝置3有可能外部堵塞，這時可通過反沖洗閥門8打開，然后關(guān)閉切斷閥門7進行系統(tǒng)的反沖洗。9為檢查井室，用于放置閥門附件以及檢修使用。
[0016]本實施例中的各部件的具體實現(xiàn)方式分別說明如下:
[0017]鋼套管:無縫鋼管，焊接，承壓1.6MPa ；
[0018]PE內(nèi)管:高密度聚乙烯管，熱熔連接，承壓1.6MPa ；
[0019]過濾裝置:不銹鋼網(wǎng)，孔徑5mm ；
[0020]雜質(zhì)沉淀槽:不銹鋼槽，深10mm ；
[0021 ]隔熱板:珍珠巖保溫板，厚20mm ；
[0022]水循環(huán)分流器:不銹鋼網(wǎng)格，孔徑5mm ；
[0023]切斷閥門:鋼套管蝶閥，法蘭連接；PE內(nèi)管夾閥，螺紋連接；
[0024]反沖洗閥門:閘閥，絲接；
[0025]檢查井室:C>800mm，井室采用磚砌水泥抹面防水。
【權(quán)利要求】
1.一種提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，其特征在于，該裝置主要包括:底部封閉的鋼套管構(gòu)成地源換熱井體、PE內(nèi)管、過濾裝置、雜質(zhì)沉淀槽、隔熱板、水循環(huán)分流器；其連接關(guān)系為:鋼套管插入地下，地源熱泵熱源側(cè)回水與鋼套管上端口相連通，PE內(nèi)管置于鋼套管內(nèi)；過濾裝置固定在PE內(nèi)管的最下端內(nèi)部；雜質(zhì)沉淀槽位于鋼套管井體的最下端；隔熱板包覆于PE內(nèi)管外；水循環(huán)分流器安裝于井體的進水口處并接在PE內(nèi)管外上。
2.如權(quán)利要求1所述的提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，其特征在于，所述鋼套管的直徑為150-200毫米，PE內(nèi)管的直徑為80-150毫米，用以增大換熱接觸面與換熱介質(zhì)單位時間的流量，地源換熱井的深度80-200米。
3.如權(quán)利要求2所述的提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，其特征在于，所述隔熱板包覆長度至少為PE內(nèi)管長度的二分之一，形成保溫長度，保溫長度設(shè)置在地面高度附近。
4.如權(quán)利要求2所述的提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，其特征在于，所述裝置還包括兩個切斷閥門、反沖洗閥門，所述兩個切斷閥門分別位于鋼套管、PE內(nèi)管的進出口處；所述的反沖洗閥門一端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內(nèi)管切斷閥前；用以定期的對井體下端的雜質(zhì)進行反沖洗。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的提取地熱能的大口徑鋼制套管換熱裝置，其特征在于，所述裝置還包括檢查井室，檢查井室設(shè)置在地面上，將地面以上的鋼套管、PE內(nèi)管以及切斷閥門、反沖洗閥門、水循環(huán)分流器設(shè)置其中，用于防護、檢修放置其中的閥門附件。
【文檔編號】F24J3/08GK104374121SQ201410725603
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】武濤, 梁忠, 張軍 申請人:北京中科華譽能源技術(shù)發(fā)展有限責任公司