專利名稱：高效擾動式地源熱泵換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及暖通空調(diào)行業(yè)地源熱泵領(lǐng)域及生活熱水供應(yīng)領(lǐng)域，具體的說是一種高效擾動式地源熱泵換熱器。
背景技術(shù)：
近幾年來，節(jié)能已經(jīng)成為潮流，環(huán)保已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢。在建筑節(jié)能領(lǐng)域中，地源熱泵作為一種節(jié)能、環(huán)保的中央空調(diào)系統(tǒng)，獲得了飛速發(fā)展，但是，地源熱泵初投資相對較大，地下?lián)Q熱器施工復(fù)雜，這些問題很大程度上制約了地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用與推廣，因此，改進(jìn)地源熱泵室外換熱器的設(shè)計工藝，從而降低地源熱泵室外換熱器的施工成本就成了當(dāng)務(wù)之急。常規(guī)地源熱泵室外換熱器采用單U或者雙U型埋管換熱器，鉆孔直徑在IlOmm 150mm之間，U型管直徑通常為De25、De32，回填料采用黃沙、原漿、膨潤土等的混合物，這種系統(tǒng)的換熱器主要存在兩個方面的問題，一是回填的密實度很難保證，二是PE管材導(dǎo)熱系數(shù)較小(通常0.5W/M.K)，綜合而言，換熱效率較低，施工成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是改進(jìn)地源熱泵室外換熱器，提高地源熱泵室外換熱器的換熱效率，降低地源熱泵室外換熱器的施工成本、縮短施工工期。本實用新型高效擾動式地源熱泵換熱器包括:鋼套管1、基巖孔壁2、擾動玻璃球3，地源熱泵抽水管4、地源熱泵回水管；所述的基巖孔壁2內(nèi)設(shè)置有地源熱泵抽水管4，地源熱泵抽水管4的下端連有底花管，基巖孔壁2和地源熱泵抽水管4之間設(shè)置有擾動玻璃球3，基巖孔壁2上部覆蓋有鋼套管1，在靜水位上方設(shè)置有地源熱泵回水管5。所述的初始鉆孔采用大型潛孔錘鉆機或者石油鉆井成孔，孔徑150mm，孔深150m 500m。所述的地源熱泵抽水管4采用高密聚乙烯管(HDPE)，管道底部采用花管，花管距離井底Im左右。所述的擾動玻璃球3采用直徑6 10mm。初始鉆孔采用大型潛孔錘鉆機或者石油鉆井成孔,孔徑150mm,孔深150m 500m。上部覆蓋層采用鋼套管I將換熱孔與周邊地層隔離，堅硬基巖部分直接采用裸井井壁2進(jìn)行換熱。地源熱泵抽水管4采用高密聚乙烯管(HDPE)，管道底部采用花管，花管距離井底Im左右。地源熱泵回水管5采用PE管或者其它管材，回水由上部返回地源熱泵換熱器內(nèi)。擾動玻璃球3采用直徑6 IOmm的玻璃球，將擾動玻璃球充填在4和1、3之間，保證充填相對密實。特征分析:本高效擾動式地源熱泵換熱器外部采用了固化措施，減少了傳導(dǎo)熱阻，中間采用擾動玻璃球加大了擾動，強化了對流換熱，通過直接抽取換熱器內(nèi)換熱載體進(jìn)地源熱泵機組，大大提高了系統(tǒng)的運行效率。[0011]使用方法與工作原理:本發(fā)明改進(jìn)了地源熱泵室外埋管換熱器，取消了 PE管換熱器、回填料，將介質(zhì)與鉆孔巖壁直接換熱，大大提高了換熱效率。具體使用方法及原理如下:地源熱泵系統(tǒng)需要提供冷熱服務(wù)時，高效換熱器水泵啟動，深井內(nèi)的介質(zhì)(水)通過抽水管4從底部抽至地源熱泵機組，適宜溫度的介質(zhì)(水)經(jīng)過換熱提供冷熱服務(wù)后通過回水管5回灌至抽水管4與井壁之間的換熱器的上部。在換熱器底部因抽水產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，回灌的水自上而下經(jīng)過擾動玻璃球3往下流動，流動過程中介質(zhì)(水)和巖壁2進(jìn)行充分的對流換熱，到達(dá)底部后水溫達(dá)到適宜的溫度，又通過花管進(jìn)入到抽水管4，經(jīng)過水泵進(jìn)入地源熱泵機組換熱，如此循環(huán)往復(fù)，形成了一個高效的擾動式換熱系統(tǒng)，能夠持續(xù)的提供冷熱服務(wù)。本實用新型高效擾動式地源熱泵換熱器的優(yōu)點是:1、換熱效率高。較常規(guī)的單U或雙U埋管換熱器效率高3倍以上；2、減少了成本，縮短了施工工期。由于提高了換熱效率，減少了鉆孔數(shù)目，較常規(guī)換熱器而言減少投資30%以上，工期縮短40%以上；3、占地面積大大減少。由于減少了鉆孔數(shù)目，占地面積大大減少，使很多因缺少埋管面積而放棄地源熱泵的項目成為可能；4、不存在常規(guī)埋管換熱器的冬夏季冷熱不平衡問題，無需設(shè)置輔助冷卻(加熱)設(shè)備；5、消除或大大減緩了熱貫通，由于擾動玻璃球的存在，大大增加了介質(zhì)(水)的擾動、改變了水流的單向路徑，消除了裸井換熱器存在的瞬變熱貫通現(xiàn)象，使系統(tǒng)高效穩(wěn)定的持續(xù)運行。實踐證明，本發(fā)明使用效果優(yōu)良，比常規(guī)地源熱泵埋管換熱器效率高3倍以上，優(yōu)勢明顯。該發(fā)明在中冶集團(tuán)武漢勘察研究院綜合樓試驗臺、黃R建委城建檔案館試驗臺的經(jīng)過多次試驗，試驗結(jié)果證明該高效擾動式地源熱泵換熱器應(yīng)用效果良好。

圖1為高效擾動式地源熱泵換熱器示意圖。
具體實施方式
根椐圖1所示，一種高效擾動式地源熱泵換熱器包括:基巖孔壁2、鋼套管1、擾動玻璃球3，地源熱泵抽水管4、地源熱泵回水管；所述的基巖孔壁2內(nèi)設(shè)置有地源熱泵抽水管4，地源熱泵抽水管4的下端連有底花管，基巖孔壁2和地源熱泵抽水管4之間設(shè)置有擾動玻璃球3，基巖孔壁2上部覆蓋有鋼套管1，在靜水位上方設(shè)置有地源熱泵回水管5。所述的初始鉆孔采用大型潛孔錘鉆機或者石油鉆井成孔，孔徑150mm，孔深150m 500m。所述的地源熱泵抽水管4采用高密聚乙烯管(HDPE)，管道底部采用花管，花管距離井底Im左右。所述的擾動玻璃球3采用直徑6 10mm。下面為高效擾動式地源熱泵換熱器技術(shù)參數(shù):1、成孔:初始鉆孔采用大型潛孔錘鉆機或者石油鉆井成孔，孔徑150mm，孔深150m 500m。2、套管1:初始鉆孔孔徑150mm,覆蓋層部分采用套管進(jìn)行隔離,套管直徑146mm,厚度采用6mm，采用鍍鋅鋼管或者不銹鋼材質(zhì)。[0023]3、基巖孔壁2:堅硬基巖部分直接采用裸孔壁面作為換熱界面。4、擾動玻璃球3:采用直徑6 IOmm的玻璃球，均勻分布在抽水管與井壁之間，。5、抽水管4:采用塑料管,導(dǎo)熱系數(shù)較小,避免緩變熱貫通,管徑50 80mm,深度至深井底部，距離底部2m范圍內(nèi)采用花管，花管孔采用5mm的孔徑，梅花分布，數(shù)量與抽水量匹配。6、回水管5:位于抽水管與井壁之間、擾動玻璃球以上，采用塑料管，管徑50mm，深入當(dāng)?shù)仂o水位Im。
權(quán)利要求1.一種高效擾動式地源熱泵換熱器，包括:基巖孔壁(2)，其特征在于:還有鋼套管(1)，擾動玻璃球(3)，地源熱泵抽水管(4)、地源熱泵回水管；所述的基巖孔壁(2)內(nèi)設(shè)置有地源熱泵抽水管(4)，地源熱泵抽水管(4)的下端連有底花管，基巖孔壁(2)和地源熱泵抽水管(4)之間設(shè)置有擾動玻璃球(3)，基巖孔壁(2)上部覆蓋有鋼套管(I )，在靜水位上方設(shè)置有地源熱泵回水管(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的高效擾動式地源熱泵換熱器，其特征在于:所述的初始鉆孔采用大型潛孔錘鉆機或者石油鉆井成孔，孔徑150mm,孔深150m 500m。
3.如權(quán)利要求1所述的高效擾動式地源熱泵換熱器，其特征在于:所述的地源熱泵抽水管(4)的管道底部采用花管，花管距離井底Im左右。
4.如權(quán)利要求1所述的高效擾動式地源熱泵換熱器，其特征在于:所述的擾動玻璃球(3)米用直徑6 10_。
專利摘要一種高效擾動式地源熱泵換熱器，包括基巖孔壁(2)，還有鋼套管(1)，擾動玻璃球(3)，地源熱泵抽水管(4)、地源熱泵回水管；所述的基巖孔壁(2)內(nèi)設(shè)置有地源熱泵抽水管(4)，地源熱泵抽水管(4)的下端連有底花管，基巖孔壁(2)和地源熱泵抽水管(4)之間設(shè)置有擾動玻璃球(3)，基巖孔壁(2)上部覆蓋有鋼套管(1)，在靜水位上方設(shè)置有地源熱泵回水管(5)。其優(yōu)點是使用效果優(yōu)良，比常規(guī)地源熱泵埋管換熱器效率高3倍以上，優(yōu)勢明顯。
文檔編號F25B30/06GK203068876SQ20122071433
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月22日
發(fā)明者李海峰, 葉鵬, 高學(xué)軍, 劉剛 申請人:中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司