一种地下埋管换热装置制造方法及图纸

一种地下埋管换热装置，包括设置在基坑中的中心集管和螺旋集管，以及通过基坑埋入地下的多组呈放射状布设的倾斜埋管和一组垂直埋管；所述倾斜埋管和垂直埋管的一端与中心集管连通，另一端与螺旋集管连通。本实用新型专利技术一种地下埋管换热装置，通过采用装配式基坑施工工艺，对场地占用和破坏较小，施工效率高、成本低；埋管采用倾斜放射状布设结构，避开了表层土体，对地下管线影响小，受环境温度影响小且越靠近深部热扩散能力越大，换热效果更好；将垂直埋管埋设加深并作为主换热管使用，可进一步充分利用地下热源；地表一定深度可以作为非临时基坑设计并采取不回填方式，施工结束后作为地下储藏室或雨水回收井等使用。

A Heat Exchanger for Underground Buried Pipe

The utility model relates to an underground buried pipe heat exchanger, which comprises a central header and a spiral header arranged in the foundation pit, a plurality of radially arranged inclined headers and a group of vertical headers buried underground through the foundation pit, one end of the inclined header and the vertical header are connected with the central header, and the other end is connected with the spiral header. The utility model relates to an underground buried pipe heat exchanger, which takes less space and damages, has high construction efficiency and low cost by adopting the construction technology of assembled foundation pit; the buried pipe adopts an inclined radial layout structure to avoid the surface soil, and has little influence on the underground pipeline, and the smaller the influence of environmental temperature and the closer to the deep heat diffusion capacity, the better the heat transfer effect will be. Deepening and using as heat exchanger tube can make full use of underground heat source. Surface depth can be used as non-temporary foundation pit design and non-backfilling method. After construction, it can be used as underground storage room or rainwater recovery well.

【技术实现步骤摘要】
一种地下埋管换热装置
本技术属于地源热泵
，设计一种地下埋管换热装置。
技术介绍
地源热泵系统是一种利用浅层地热能为建筑设施进行供暖制冷的技术。地下换热装置是地源热泵系统的重要组成，其换热效率的高低直接影响到地源热泵系统的COP，甚至影响到是否可以完成实际所需的热交换量。常见的地下换热装置包括土壤源热泵和地下水源热泵，其中土壤源热泵往往采用埋管形式进行取热，包括水平式埋管、垂直U型(单U、双U、三U)埋管、垂直套管式埋管和斜埋管。水平式埋管占地面积较大，且换热不均衡，往往只能用作单季的换热以及生活用热水使用。垂直埋管虽然可以节省铺设面积，但依然面临需要大规模地面钻孔破坏的问题，对于地表的占用和破坏均较为严重，且难以应用于地下管线复杂的区域；同时，垂地埋管普遍存在随着换热工质流动的距离增加而换热效率逐渐降低的问题，以内管流入热水外管流出换热后的冷水为例，温度最高的流体总是在最底端换热，导致底部的换热最大，所以底端需要较上部更大的换热半径，且越靠近上部所需换热半径越小，而如果考虑底部所需要的换热半径就需要进一步扩大施工场地。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种施工工艺简洁、地面占用和破坏小、热交换范围大、土壤温度场利用率高、换热效果好、基坑可二次利用的地下埋管换热装置。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种地下埋管换热装置，包括设置在基坑3中的中心集管4和螺旋集管5，以及通过基坑3埋入地下的多根呈放射状布设的倾斜埋管6和一组垂直埋管7，所述倾斜埋管6和垂直埋管7的一端与中心集管4连通，另一端与螺旋集管5连通。进一步，所述螺旋集管5的螺旋直径小于基坑3的直径，沿基坑3的内壁竖直设置；所述螺旋集管5的底端封闭，上端设有螺旋集管进/出水口51。进一步，所述中心集管4包括多个竖直设置的支管41，所述支管41的底端封闭，上端与中心集管进/出水口42连通。进一步，所述多根倾斜埋管6位于多个竖直面内，所述多个竖直面等角度平分圆周，每个竖直面内的若干根倾斜埋管6左右分布设置于螺旋集管两侧，若干根倾斜埋管6的井斜角沿着螺旋集管9的螺距自下向上等角度增加。进一步，所述多根倾斜埋管6沿着螺旋集管的螺旋线从下向上等螺旋线长度向外发散布置，并且其井斜角等角度增加。进一步，所述多根倾斜埋管6分为多组，根据螺旋集管的螺旋线的导程，每个导程内的若干根倾斜埋管6为一组；每组的若干根倾斜埋管6的井斜角相同，井斜方位角在圆周内均布；相邻两组倾斜埋管错位排布；多组倾斜埋管的井斜角从下而上等角度增加。进一步，所述垂直埋管7的长度和/或直径大于倾斜埋管6的长度和/或直径。进一步，所述倾斜埋管6和垂直埋管7为单U管、双U管或三U管。进一步，所述倾斜埋管6和垂直埋管7为套管，所述换热流体从套管的内管流入并从外管流出。进一步，所述基坑3为钢结构装配式基坑。进一步，基坑内的中心集管4和螺旋集管5的外侧设有保温隔热层，施工完成后基坑3为回填结构。进一步，基坑内的中心集管4和螺旋集管5的外侧设有保温隔热层，施工完成后基坑3下部为回填结构，上部设有支护结构和保温隔热层。本技术一种地下埋管换热装置，通过采用装配式基坑施工工艺，对场地占用和破坏较小，施工效率高、成本低；埋管采用倾斜放射状布设结构，避开了表层土体，对地下管线影响小，受环境温度影响小且越靠近深部热扩散能力越大，换热效果更好；将垂直埋管埋设加深并作为主换热管使用，可进一步充分利用地下热源；地表一定深度可以作为非临时基坑设计并采取不回填方式，施工结束后作为地下储藏室或雨水回收井等使用。附图说明图1是实施例中一种地下埋管换热装置的主视图；图2是实施例中一种地下埋管换热装置的俯视图；图3是实施例中一种地下埋管换热装置的左视图。附图标记说明：1-地面，2-回填面，3-基坑，4-中心集管，41-支管41，42-中心集管进/出水口，5-螺旋集管，51-螺旋集管进/出水口，6-倾斜埋管，7-垂直埋管，71-连接管。具体实施方式以下结合附图1至3，进一步说明本技术一种地下埋管换热装置的具体实施方式。本技术一种地下埋管换热装置不限于以下实施例的描述。实施例1：本实施例给出一种地下埋管换热装置的具体结构。如图1至3所示，一种地下埋管换热装置，包括设置在基坑3中的中心集管4和螺旋集管5，以及通过基坑3埋入地下的多根呈放射状布设的倾斜埋管6和一组垂直埋管7，所述倾斜埋管6和垂直埋管7的一端与中心集管4连通，另一端与螺旋集管5连通。优选的，垂直埋管7也可通过支管71与中心集管4和/或螺旋集管5连通。进水和出水集管设置为螺旋型和竖直形两种，其目的是增加两者间的距离，减少进水集管和出水集管的接触面积，从而减少集管之间的热交换(热短路)；同时，由于施工过程中钻机要放在基坑中心，因此将集管设置在基坑壁周围以便于施工；进/出水的流向可根据需要灵活设置。图1和图2仅展示出了一组竖直面内的倾斜埋管6作为示意；图3仅展示出了垂直埋管7作为示意，未展示倾斜埋管6的结构。所述中心集管4包括多个竖直设置的支管41，所述支管41的底端封闭，上端与中心集管进/出水口42连通。具体的，可根据需要均布设置2个、4个或6个等(由于附图中仅示意了一个竖直平面的斜井，所以只展示了2个竖直集管支管4)。所述螺旋集管5的螺旋直径小于基坑3的直径，沿基坑3的内壁竖直设置；所述螺旋集管5的底端封闭，上端设有螺旋集管进/出水口51。以每个竖直面内的倾斜埋管为一组，每组倾斜埋管包括多根倾斜埋管6，所述多根倾斜埋管6在同一竖直面内左右设置并根据螺旋集管9的螺距自下而上呈等角度增加的扇形分布。具体的，对于每一竖直面的倾斜埋管，每一侧设置的埋管数量与螺旋集管9的螺旋圈数相同，多个倾斜埋管的埋设起点与螺旋集管9的多个螺旋的位置对应，因此其间距也与螺距间距一致；多个倾斜埋管的埋设方向(即埋管的延伸方向)呈不等角度的扇形分布，向背离基坑方向发散分布。如图1中展示的即为一组倾斜埋管6，包括两侧各3个、共6个倾斜埋管6，在中竖直面内呈自上而下顶角不断减小的扇形分布。多组倾斜埋管在水平面呈等角度分布，如图2所示，仅示意出横向的一组倾斜埋管6，可在此基础上再增加纵向的一组倾斜埋管6，形成“十”字形的形状；当然，也可采用3组或更多组的倾斜埋管6，可根据换热需求进行设计。所述倾斜埋管6的埋设方式可以设置为多种可替换的等同实施方式，例如，第一种，从埋深最深的倾斜埋管6开始向上沿着螺旋线(每隔一定的螺线长度)向外发散布置，其井斜角等角度逐井增加，多根倾斜埋管6形成以基坑为中心的放射状。作为另一种等同实施方式，所述多根倾斜埋管6分为多组，根据螺旋集管的螺旋线的导程，每个导程内的若干根倾斜埋管6为一组；每组的若干根倾斜埋管6的井斜角相同，井斜方位角在圆周内均布；相邻两组倾斜埋管错位排布；多组倾斜埋管的井斜角从下而上等角度增加。具体的，将每个导程内沿螺线布设的井(以四井为例)为一组(也就是环向一周内的四口井)，两组之间错位排布，每组的井斜角相等，且向上依次增加每组井斜角。具体的，第二种方式以每导程内四井为例，自下向上依次为井1,2,3,4,5,6,7,8...，井斜角和井斜方位角如下表：其中，导程是指动点旋转一周，其沿轴向上升的高度；井本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下埋管换热装置，其特征在于：包括设置在基坑中的中心集管和螺旋集管，以及通过基坑埋入地下的多根呈放射状布设的倾斜埋管和一组垂直埋管；所述倾斜埋管和垂直埋管的一端与中心集管连通，另一端与螺旋集管连通。

【技术特征摘要】
1.一种地下埋管换热装置，其特征在于：包括设置在基坑中的中心集管和螺旋集管，以及通过基坑埋入地下的多根呈放射状布设的倾斜埋管和一组垂直埋管；所述倾斜埋管和垂直埋管的一端与中心集管连通，另一端与螺旋集管连通。2.根据权利要求1所述的地下埋管换热装置，其特征在于：所述螺旋集管的螺旋直径小于基坑的直径，沿基坑内壁竖直设置；所述螺旋集管的底端封闭，上端设有螺旋集管进/出水口。3.根据权利要求2所述的地下埋管换热装置，其特征在于：所述中心集管包括多个竖直设置的支管，所述支管的底端封闭，上端与中心集管进/出水口连通。4.根据权利要求3所述的地下埋管换热装置，其特征在于：所述多根倾斜埋管位于多个竖直面内，所述多个竖直面等角度平分圆周，每个竖直面内的若干根倾斜埋管左右分布设置于螺旋集管两侧，若干根倾斜埋管的井斜角沿着螺旋集管的螺距自下向上等角度增加。5.根据权利要求3所述的地下埋管换热装置，其特征在于：所述多根倾斜埋管沿着螺旋集管的螺旋线从下向上等螺旋线长度向外发散布置，并且其井斜角等角度增加。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：郭盟，郑秀华，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，铜仁市九龙地矿投资开发有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京,11