中浅层复合模式地埋管热传导装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种中浅层复合模式地埋管热传导装置，属于地热能换热热传导技术领域。解决了现有技术所存在的设备结构复杂，无法实现土壤热量的自平衡等技术问题。其包括浅层井管，浅层井管内设有将浅层井管内部自上向下依次分隔成第一有孔区域、无孔区域与第二有孔区域的分隔结构，在浅层井管内设有扰动水循环结构，在浅层井管内设有浅层地埋换热管，在浅层井管内穿设有贯穿整个浅层井管且向下延伸设置的中层地埋换热管，中层地埋换热管内充填有第二导热工质且中层地埋换热管两端分别与用户端相连。本发明专利技术具有结构简单，换热效率、地热利用率高等优点。

Medium and shallow composite type buried pipe heat conduction device

The invention provides a medium and shallow layer composite type buried pipe heat conduction device, belonging to the technical field of geothermal heat exchange and heat conduction. The utility model solves the technical problems that the existing equipment has complicated structure and can not realize the self balance of the soil heat. The shallow well pipe, shallow well pipe is equipped with a shallow well pipe internal down sequentially separated into the first hole area, hole free area and second separate structure hole region, in the shallow well tube is provided with a disturbance in the shallow water circulation structure, the well pipe is provided with a shallow buried layer the heat transfer tube in the shallow well pipe is penetrated through the whole shallow well pipe and extending down the middle ground heat exchange tubes arranged, the middle ground heat exchanger tube filled with second heat conducting working medium and middle ground heat exchanger tube ends are respectively connected with the user terminal. The invention has the advantages of simple structure, high heat exchange efficiency and high geothermal utilization rate.

【技术实现步骤摘要】
中浅层复合模式地埋管热传导装置
本专利技术属于地热能换热热传导
，涉及换热传导装置，尤其是涉及一种中浅层复合模式地埋管热传导装置。
技术介绍
地热能是一种储量巨大、可再生的清洁能源，在当前人们环保意识越来越强和能源日趋紧缺的情况下，地热能作为煤炭、石油等化石能源的替代能源，对地热资源的合理开发并利用越来越迫切。现已开发应用的中浅层地热技术，如地源热泵受当地地质条件等不确定因素影响，利用范围小，设备成本高，地热能利用效率低，而且会出现土壤热不平衡问题，长期运行后将会导致土壤温度失衡，为了更高效的利用地热能，需寻求更好的换热方式。这些问题制约了中浅层地热能利用技术的应用和发展。为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种地源热泵预警控制器及其控制方法[申请号：CN201010238783.9]，包括传感器、输入电路、微型计算机、通信电路和输出电路，传感器作为地源热泵预警控制器的信号输入采集地源热泵系统的土壤信号，传感器的信号输出端与输入电路的信号输入端相连，输入电路的信号输出端与微型计算机的信号输入端相连，微型计算机与输出电路的对应输入信号端相连，输出电路作为地源热泵预警控制器的控制信号输出控制地源热泵系统的现场执行机构，微型计算机的通信信号端通过通信电路与地源热泵系统的上位控制机进行通信。本专利技术从运行过程的角度出发为地源热泵系统提供一个安全、可靠的运行控制策略，根据土壤温度的变化情况决定地埋管和辅助冷/热源(例如冷却塔)的切换，给运行管理人员提供一个有效而方便的参照，以便运行过程中管理人员能合理地控制与指导土壤热泵系统的运行，调节地埋管与辅助冷、热源的运行时间，确保向土壤的排热和取热保持在平衡状态。上述方案虽然一定程度上解决了土壤热不平衡问题，但是本方案仍然存在设备的整体结构复杂问题，而且需要管理人员根据地源热泵预警控制器的判断进行控制与指导土壤热泵系统的运行，存在没有自平衡能力，自动化程度不够高，运行过程过于繁琐，能源消耗仍然较多，地热能利用率不够高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种中浅层复合模式地埋管热传导装置；解决了现有技术所存在的设备结构复杂，成本高，维修不便，无法实现土壤热量的自平衡等技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本中浅层复合模式地埋管热传导装置包括设置在地下土壤内的浅层井管，所述的浅层井管内设有能将浅层井管内部自上向下依次分隔成第一有孔区域、无孔区域与第二有孔区域的分隔结构，在浅层井管内设有能带动浅层井管外侧的地下土壤内的地下水扰动从而能使浅层井管外侧、第一有孔区域和第二有孔区域三者之间形成地下水循环的扰动水循环结构，在浅层井管内设有浅层地埋换热管，且所述的浅层地埋换热管上端延伸至浅层井管外侧且与用户侧换热器相连，所述的用户侧换热器与用户侧换热管相连且两者内均充填有第一导热工质，所述的用户侧换热管与用户端相连，在浅层井管内穿设有贯穿整个浅层井管且向下延伸设置的中层地埋换热管，所述的中层地埋换热管内充填有第二导热工质且中层地埋换热管两端分别与用户端相连。本方案中，通过浅层地埋换热管与浅层地下水进行换热，分隔结构和扰动水循环结构带动浅层井管内外侧的地下土壤内的地下水扰动，以达到增大换热效果的目的，同时利用中层换热管从深层收集的地热能给浅层补给热量，提高地热能的利用率。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的分隔结构包括两个分别自上向下横向设置在浅层井管内的隔板，两个隔板之间形成上述的无孔区域，且位于上方的隔板上端与浅层井管上端之间形成第一有孔区域，位于下方的隔板下端与浅层井管底部之间形成第二有孔区域以分隔第一有孔区域和第二有孔区域，增强循环扰动效果。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的浅层井管位于无孔区域的周向内侧与浅层井管底部均呈密封设置，所述的隔板相互平行设置且所述的隔板周向外侧与浅层井管周向内侧密封设置，所述的第一有孔区域和第二有孔区域呈等分设置。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的扰动水循环结构包括设置在浅层井管上且能将第一有孔区域和第二有孔区域分别与浅层井管外侧地下土壤内的地下水相连通的连通组件，且所述的浅层井管内设有能将位于第一有孔区域内的地下水引流至第二有孔区域或能将位于第二有孔区域内的地下水引流至第一有孔区域的引流组件。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的连通组件包括若干设置在浅层井管位于第一有孔区域周向内壁上以及设置在浅层井管位于第二有孔区域周向内壁上的通孔。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的引流组件包括设置在第一有孔区域内的泵体，所述的泵体的进口端连接有引流管，且所述的引流管贯穿于无孔区域且延伸至第二有孔区域内。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的中层地埋换热管贯穿于浅层井管的区域为保温区，所述的中层地埋换热管上位于浅层井管下方的区域为集热区，且所述的中层地埋换热管位于保温区的周向外侧设有保温层，以减小热量损失，可将热量远距离高效输送给用户侧使用。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的保温层由聚氨酯保温隔热材料、离心玻璃棉毡、复合硅酸盐保温隔热砂浆与泡沫石棉制品中的任意一种或多种组合制成。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的中层地埋换热管为U型管，所述浅层地埋换热管为单管双通道超导管，且中层地埋换热管与浅层地埋换热管均呈竖直设置，所述的中层地埋换热管长度为2000-4000米，且所述中层地埋换热管的底层温度为60-150度；所述的浅层井管的深度为100-300米且所述的浅层井管底层温度为10-20度。在上述中浅层复合模式地埋管热传导装置中，所述的第一导热工质为超导工质；所述的第二导热工质为纳米流体。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：1、该装置设计合理，结构简单，投入成本低；2、该装置通过换热管与地下水进行换热，利用地热能能源，能耗低，且不会污染地下水和土壤；3、由水泵带动地下水的扰动，将浅层井管设置为分隔的多个区域，实现了井管内外地下水的循环流动，自动平衡地下温度；4、中层地埋管利用中深层的地热能供给给用户端，同时在保温区将热量补给给浅层地埋换热管，提高地热能的利用率。附图说明图1是本专利技术提供的结构示意图。图中，浅层井管1、第一有孔区域11、第二有孔区域12、无孔区域13、隔板14、引流组件15、泵体151、引流管152、浅层地埋换热管2、用户侧换热器3、中层地埋换热管4、保温区41、集热区42、扰动水循环结构5、连通组件51、通孔511。具体实施方式如图1所示，本中浅层复合模式地埋管热传导装置包括设置在地下土壤内的浅层井管1，浅层井管1内设有能将浅层井管1内部自上向下依次分隔成第一有孔区域11、无孔区域13与第二有孔区域12的分隔结构，在浅层井管1内设有能带动浅层井管1外侧的地下土壤内的地下水扰动从而能使浅层井管1外侧、第一有孔区域11和第二有孔区域12三者之间形成地下水循环的扰动水循环结构5，在浅层井管1内设有浅层地埋换热管2，且浅层地埋换热管2上端延伸至浅层井管1外侧且与用户侧换热器3相连，用户侧换热器3与用户侧换热管相连且两者内均充填有第一导热工质，用户侧换热管与用户端相连，在浅层井管1内穿设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中浅层复合模式地埋管热传导装置，其特征在于，本热传导装置包括设置在地下土壤内的浅层井管(1)，所述的浅层井管(1)内设有能将浅层井管(1)内部自上向下依次分隔成第一有孔区域(11)、无孔区域(13)与第二有孔区域(12)的分隔结构，在浅层井管(1)内设有能带动浅层井管(1)外侧的地下土壤内的地下水扰动从而能使浅层井管(1)外侧、第一有孔区域(11)和第二有孔区域(12)三者之间形成地下水循环的扰动水循环结构(5)，在浅层井管(1)内设有浅层地埋换热管(2)，且所述的浅层地埋换热管(2)上端延伸至浅层井管(1)外侧且与用户侧换热器(3)相连，所述的用户侧换热器(3)与用户侧换热管相连且两者内均充填有第一导热工质，所述的用户侧换热管与用户端相连，在浅层井管(1)内穿设有贯穿整个浅层井管(1)且向下延伸设置的中层地埋换热管(4)，所述的中层地埋换热管(4)内充填有第二导热工质且中层地埋换热管(4)两端分别与用户端相连。

【技术特征摘要】
1.一种中浅层复合模式地埋管热传导装置，其特征在于，本热传导装置包括设置在地下土壤内的浅层井管(1)，所述的浅层井管(1)内设有能将浅层井管(1)内部自上向下依次分隔成第一有孔区域(11)、无孔区域(13)与第二有孔区域(12)的分隔结构，在浅层井管(1)内设有能带动浅层井管(1)外侧的地下土壤内的地下水扰动从而能使浅层井管(1)外侧、第一有孔区域(11)和第二有孔区域(12)三者之间形成地下水循环的扰动水循环结构(5)，在浅层井管(1)内设有浅层地埋换热管(2)，且所述的浅层地埋换热管(2)上端延伸至浅层井管(1)外侧且与用户侧换热器(3)相连，所述的用户侧换热器(3)与用户侧换热管相连且两者内均充填有第一导热工质，所述的用户侧换热管与用户端相连，在浅层井管(1)内穿设有贯穿整个浅层井管(1)且向下延伸设置的中层地埋换热管(4)，所述的中层地埋换热管(4)内充填有第二导热工质且中层地埋换热管(4)两端分别与用户端相连。2.根据权利要求1所述的中浅层复合模式地埋管热传导装置，其特征在于，所述的分隔结构包括两个分别自上向下横向设置在浅层井管(1)内的隔板(14)，两个隔板(14)之间形成上述的无孔区域(13)，且位于上方的隔板(14)上端与浅层井管(1)上端之间形成第一有孔区域(11)，位于下方的隔板(14)下端与浅层井管(1)底部之间形成第二有孔区域(12)。3.根据权利要求2所述的中浅层复合模式地埋管热传导装置，其特征在于，所述的浅层井管(1)位于无孔区域(13)的周向内侧与浅层井管(1)底部均呈密封设置，所述的隔板(14)相互平行设置且所述的隔板(14)周向外侧与浅层井管(1)周向内侧密封设置，所述的第一有孔区域(11)和第二有孔区域(12)呈等分设置。4.根据权利要求1或2或3所述的中浅层复合模式地埋管热传导装置，其特征在于，所述的扰动水循环结构(5)包括设置在浅层井管(1)上且能将第一有孔区域(11)和第二有孔区域(12)分别与浅层井管(1)外侧地下土壤内的地下水相...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红梅，代伯清，袁芳华，
申请(专利权)人：浙江陆特能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33