本發(fā)明屬于土壤源熱泵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中深層地?zé)峥鬃鳛槔錈嵩磿r(shí)的冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的密封裝置與方法。
背景技術(shù)：
目前無(wú)干擾地巖熱技術(shù)利用中深層地?zé)崮軣嵩?，但由于無(wú)法解決套管密封技術(shù)限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)地?zé)嶂苯幼鳛槔湓吹耐瑸榈責(zé)岬募夹g(shù)使用，只能通過(guò)外置冷卻塔制冷，限制了無(wú)干擾地巖熱制冷的適用性，使得無(wú)干擾地巖熱技術(shù)在夏季的使用受到了一定限制。
基于此，有必要提供一種能夠在冬季利用-2500m內(nèi)所有地?zé)?，而夏季隔離-1000m～-2500m高溫地?zé)岵糠值难b置，該裝置中，需解決制冷與制熱功能分區(qū)并密封無(wú)干擾地巖熱換熱孔的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種中深層地?zé)峥鬃鳛槔錈嵩磿r(shí)的冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的密封裝置與方法，直接利用無(wú)干擾地巖熱換熱孔，改變無(wú)干擾地巖熱換熱孔上半部分的結(jié)構(gòu)連接形式，為無(wú)干擾地巖熱換熱孔作為冷熱源時(shí)的冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備提供制冷與制熱功能區(qū)分割功能，并可靠完全密封無(wú)干擾地巖熱換熱孔，保證無(wú)干擾地巖熱換熱孔內(nèi)外的完全隔絕，保留了無(wú)干擾地巖熱換熱孔的基本特性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種中深層地?zé)峥鬃鳛槔錈嵩磿r(shí)的冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的密封裝置，包括密封外管4和密封內(nèi)管10，密封外管4的上端與制冷外管1銜接，下端懸空，密封內(nèi)管10的上端與中層管7銜接，下端與制熱換熱管6銜接，中心管貫穿中層管7、密封內(nèi)管10和制熱換熱管6，在密封內(nèi)管10中設(shè)置有位于上層的一級(jí)膨脹管9和位于下層的二級(jí)膨脹管11，在密封內(nèi)管10與密封外管4之間相應(yīng)于一級(jí)膨脹管9和二級(jí)膨脹管11的高度處分別設(shè)置有密封橡膠，從而在一級(jí)膨脹管9和二級(jí)膨脹管11的作用下形成一級(jí)密封3和二級(jí)密封5。
所述中層管7上安裝有冷熱轉(zhuǎn)換器2，冷熱轉(zhuǎn)換器2為管狀結(jié)構(gòu)，其作為中層管7的一部分，冷熱轉(zhuǎn)換器2的側(cè)面開(kāi)有出流孔，連通中層管7與制冷外管1。
所述制冷外管1、密封外管4和制熱換熱管6均位于中深層地?zé)峥字?，且管外壁距離孔壁8有一定距離。
所述制冷外管1的底端位于冷源區(qū)域下表面位置，制熱換熱管6底端位于熱源區(qū)域下表面位置，中心管在底端與制熱換熱管6連通。
所述冷源區(qū)域?yàn)榈叵?～1000米，所述熱源區(qū)域?yàn)榈叵?～2500m。
一種中深層地?zé)峥鬃鳛槔錈嵩磿r(shí)的冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的密封方法，所述冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備為套管結(jié)構(gòu)，在地表與冷源區(qū)域下表面之間為三層管，在冷源區(qū)域下表面與熱源區(qū)域下表面之間為雙層管，所述雙層管是三層管的中管和內(nèi)管的延伸，并在各管頂部出口設(shè)置閥門，所述三層管中，外管與中管在三層管底部連通，所述雙層管中，中管與內(nèi)管在雙層管底部連通，在中管注入介質(zhì)，通過(guò)控制閥門，使得在夏季形成介質(zhì)沿中管向下—沿外管向上流出的冷源回路，在冬季形成介質(zhì)沿中管向下—沿內(nèi)管向上流出的熱源回路，其特征在于，在冷源區(qū)域下表面位置處，利用中管中的膨脹管和中管與外管之間的橡膠環(huán)，將外管和中管底部密封，從而隔離上部的冷源區(qū)域與下部的熱源區(qū)域。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了無(wú)干擾地巖熱換熱孔冷熱源轉(zhuǎn)換的密封問(wèn)題，確保冷熱源功能轉(zhuǎn)換管不發(fā)生泄漏，不影響制冷和制熱功能的使用，使得無(wú)干擾地巖熱換熱孔可以可靠實(shí)現(xiàn)冷熱轉(zhuǎn)換，適用于中深層地巖熱孔制冷制熱功能轉(zhuǎn)換設(shè)備。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記：
1，制冷外管；2，冷熱轉(zhuǎn)換器；3，一級(jí)密封；4，密封外管；5，二級(jí)密封；6，制熱換熱管；7，中層管；8，外孔壁；9，一級(jí)膨脹管；10，密封內(nèi)管；11，二級(jí)膨脹管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
本發(fā)明一種中深層地?zé)峥鬃鳛槔錈嵩磿r(shí)的冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的密封裝置，用于保障無(wú)干擾地巖熱換熱孔冷熱系統(tǒng)隔絕，不發(fā)生串流和滲漏，保障冷熱功能順利轉(zhuǎn)換。在不影響無(wú)干擾地巖熱換熱孔基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，有效分隔冷熱源功能區(qū)，且持久耐用，可修復(fù)性強(qiáng)，耐壓能力高。
本密封裝置，分隔制冷和制熱功能區(qū)，夏季無(wú)干擾地巖熱換熱孔上部作為冷源，冬季無(wú)干擾地巖熱換熱孔下部作為熱源，在冷熱轉(zhuǎn)換銜接處采用本密封技術(shù)保障冷熱轉(zhuǎn)換后介質(zhì)不泄漏，不串流。整體結(jié)構(gòu)安裝分步驟由外到內(nèi)逐次完成安裝施工。
其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括密封外管4和密封內(nèi)管10，密封外管4的上端與制冷外管1銜接，下端懸空，密封內(nèi)管10的上端與中層管7銜接，下端與制熱換熱管6銜接，中心管貫穿中層管7、密封內(nèi)管10和制熱換熱管6，在密封內(nèi)管10中設(shè)置有位于上層的一級(jí)膨脹管9和位于下層的二級(jí)膨脹管11，在密封內(nèi)管10與密封外管4之間相應(yīng)于一級(jí)膨脹管9和二級(jí)膨脹管11的高度處分別設(shè)置有強(qiáng)化密封橡膠，并在密封內(nèi)管10外側(cè)刷密封膠，從而在一級(jí)膨脹管9和二級(jí)膨脹管11的作用下形成一級(jí)密封3和二級(jí)密封5。一級(jí)膨脹管9和二級(jí)膨脹管11能夠確保一二級(jí)密封全部密封嚴(yán)實(shí)，并能耐2.5mpa工作壓力，而不泄露不串流。
其中，制冷外管1、密封外管4和制熱換熱管6均位于中深層地?zé)峥字?，且管外壁距離孔壁8有一定距離。制冷外管1的底端位于冷源區(qū)域下表面位置，即地下1000米處，制熱換熱管6底端位于熱源區(qū)域下表面位置，即地下2500米處。
冷熱轉(zhuǎn)換器2為管狀結(jié)構(gòu)，安裝于中層管7上，其作為中層管7的一部分，冷熱轉(zhuǎn)換器2的側(cè)面開(kāi)有出流孔，連通中層管7與制冷外管1。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，介質(zhì)從中層管7進(jìn)入冷熱轉(zhuǎn)換器2，在夏季，關(guān)閉中心管的頂部出口閥門，介質(zhì)在冷熱轉(zhuǎn)換器2中完成換熱被冷卻，從制冷外管1頂部出口流出供給用戶，實(shí)現(xiàn)制冷。在冬季，關(guān)閉制冷外管1頂部的出口閥門，介質(zhì)在冷熱轉(zhuǎn)換器2中完成換熱被加熱，沿中心管進(jìn)入制熱換熱管6區(qū)域，最后再?gòu)闹行墓茼敳砍隹诹鞒龉┙o用戶，實(shí)現(xiàn)制熱。
本密封裝置能夠防止夏季的冷介質(zhì)向下泄露而導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)制冷。
本發(fā)明的冷熱轉(zhuǎn)換技術(shù)用于但不限于中深層無(wú)干擾地巖熱換熱孔，用于密閉地?zé)峥椎幌抻诿荛]地?zé)峥祝糜诖怪庇诘乇淼膿Q熱孔，但不排除水平地?zé)釗Q熱孔的使用。
本密封裝置也不限于無(wú)干擾地巖熱換熱孔冷源轉(zhuǎn)換設(shè)備密封。設(shè)備所用介質(zhì)為冷卻水介質(zhì)但不限于冷卻水介質(zhì)，密封可采用膨脹管/密封膠/密封加強(qiáng)橡膠的擇一或多組合，也可視情況增加新的密封材料。一般情況下采用兩級(jí)密封已可滿足要求，但不排除單級(jí)或多級(jí)密封；
本密封裝置用于無(wú)干擾地巖熱換熱孔、冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的密封，但不限于無(wú)干擾地巖熱技術(shù)換熱孔冷熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的密封，但不排除以其他技術(shù)為熱源向地下輸送及儲(chǔ)存熱量的情況。