增强封闭式中深层埋管换热系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种增强封闭式中深层埋管换热系统。它解决了现有地埋管换热效率低等技术问题。包括回水竖井、出水竖井、回水垂直管和出水垂直管，回水垂直管上端为回水端，出水垂直管上端为出水端，回水竖井下端设有至少一个回水水平井，出水竖井下端设有至少一个出水水平井，出水水平井和回水水平井相互平行且错位设置，回水水平井内穿设有与回水垂直管相连通的回水水平横管，出水水平井内穿设有与出水垂直管相连通的出水水平横管，回水水平横管和出水水平横管之间设有支管连通结构。优点在于：采用水平横管和水平支管来增加埋管的换热面积，系统换热量可以显著增加。采取有效的保温措施，能防止系统热量损失。

Enhanced enclosed heat exchange system with medium and deep buried pipes

The utility model relates to an enhanced closed heat exchange system for medium and deep buried pipes. The utility model solves the technical problems of low heat transfer efficiency of existing buried pipes. Including backwater shaft, outflow shaft, backwater vertical pipe and outflow vertical pipe, the upper end of backwater vertical pipe is backwater end, the upper end of outflow vertical pipe is outflow end, the end of backwater vertical shaft has at least one backwater horizontal well, the end of outflow vertical shaft has at least one outflow horizontal well, the outflow horizontal well and backwater horizontal well are parallel and staggered, and the inside of backwater horizontal well is perforated with backwater horizontal well. The horizontal horizontal horizontal pipe of backwater connected with the vertical pipe of water, the horizontal pipe of outflow water connected with the vertical pipe of outflow water, and the branch pipe connection structure between the horizontal pipe of backwater and the horizontal pipe of outflow water are arranged in the horizontal well of outflow water. The advantages are that the heat transfer area of buried pipes can be increased by using horizontal horizontal cross pipes and horizontal branch pipes, and the heat transfer capacity of the system can be increased significantly. Effective insulation measures can prevent heat loss of the system.

【技术实现步骤摘要】
增强封闭式中深层埋管换热系统
本专利技术属于地热能设备
，具体涉及一种增强封闭式中深层埋管换热系统。
技术介绍
随着传统化石能源的日益紧缺，人们对能源安全、气候变化的担忧与日俱增，地热能源也越来越得到关注和认可。在寒冷的北方地区，空气源和太阳能受当地气候环境影响极大，利用空气源和太阳能作为取暖热源是极不稳定的，而地热能作为一种绿色低碳、用之不竭的可再生能源越来越受到重视。其中，中深层地热能是热应用领域最具价值和潜力的来源，主要是指地下2-3km，温度在70-90℃甚至更高范围的地层中蕴含的热能资源。中深层地热能热源充足，可利用价值高，不会对环境造成污染，还能实现全天候全时段应用，具有绿色低碳、清洁安全、储量大、分布广、稳定性好等特点，并且本着不污染地下水资源的原则，我国封闭式中深层套管换热得到了很大的发展。中深层套管式地源热泵是通过一口中深层的井换热，通过地源热泵主机制热再提升，提供给建筑末端热能。但目前为止，由于普通封闭式中深层套管换热方式是的单井直井，故换热面积小，换热效率低；套管形式，故内管规格小；供回水温差小；所以整体换热量小。为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种地源热泵竖直双S型埋地换热器[申请号：201120389804.7]，包括水平方向S型换热器、垂直方向S型换热器。水平方向S型换热器与垂直方向S型换热器呈相互垂直的空间布置状态。双S型埋地换热器放在事先打好的热交换井内，最后再埋上回填材料，便可与周围的土壤进行换热。上述结构主要是通过两个呈S型的换热器来提高单井的换热效率，虽然比常规的单U型、双U型换热器换热效率有一定的提升，但是其实质上依然采用单井换热，故该方案依然存在着：换热面积小、换热效率低、供回水温差小、整体换热量小等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，提高埋管的换热面积的增强封闭式中深层埋管换热系统。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本增强封闭式中深层埋管换热系统，包括沿竖直方向设置且在水平方向错位设置的回水竖井和出水竖井，所述的回水竖井内穿设有内部设有载冷剂的回水垂直管，所述的出水竖井内穿设有出水垂直管，且所述的回水垂直管上端为回水端，所述的出水垂直管上端为出水端，所述的回水竖井下端设有至少一个水平设置的回水水平井，所述的出水竖井下端设有至少一个与回水水平井位于同一水平面的出水水平井，且所述的出水水平井和回水水平井相互平行且错位设置，所述的回水水平井内穿设有与回水垂直管相连通的回水水平横管，所述的出水水平井内穿设有与出水垂直管相连通的出水水平横管，且所述的回水水平横管和出水水平横管之间设有能将回水垂直管内的载冷剂经回水水平横管引流至出水水平横管直至出水垂直管的支管连通结构。本专利技术的目的是充分利用水平横管和支管连通结构来增加埋管的换热面积，从而增加换热量。在地面下一定深度的高温地层中通过回水水平井将回水竖井相连，通过出水水平井将出水竖井相连，回水水平横管和出水水平横管以及支管连通结构分别将回水垂直管和出水垂直管连通，在高温地层中充分取热后通过出水垂直管将高温载冷剂送出至地面制取稳定热源。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的回水竖井下端自上向下依次设有若干回水水平井，每一个回水水平井等间距依次相互平行设置；所述的出水竖井下端自上向下依次设有若干分别和回水水平井一一对应设置的出水水平井，且每一个出水水平井等间距依次相互平行设置，且任意一个回水水平井和相对应的出水水平井位于同一水平面上。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的回水竖井和出水竖井深度相同，且所述的回水水平井分别依次设置在回水竖井下端2400～3000米处；所述的出水水平井分别依次设置在出水竖井下端2400～3000米处。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的支管连通结构包括若干分别设置在位于水平面上的回水水平横管和出水水平横管之间的水平支管，且所述的水平支管呈直管状或弯曲管状，每一个水平支管一端均和回水水平横管相连通，另一端均和出水水平横管相连通。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的水平支管分别依次等间距且相互平行设置，且所述的回水水平横管端部和出水水平横管端部均连接有水平支管。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的回水竖井和回水垂直管之间、出水竖井与出水垂直管之间、回水水平井和回水水平横管之间以及出水水平井和出水水平横管之间分别通过固井水泥相连。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的回水垂直管上端周向外侧设有第一保温层。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的第一保温层设置在回水垂直管由上端顶部向下延伸至600米范围内。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的出水垂直管上端至中部的周向外侧设有第二保温层。在上述增强封闭式中深层埋管换热系统中，所述的第二保温层设置在出水垂直管由上端顶部向下延伸至2400米范围内。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：1、此系统对地下环境仅仅是取热不取水，对地下水环境无任何污染。2、此系统在高温地层采用水平横管和水平支管来增加埋管的换热面积这个方式，而且随着水平横管和水平支管的长度变化，埋管换热量可以成十倍或百倍的变化。系统换热量可以显著增加。3、通过对垂直埋管采取有效的保温措施，能防止系统热量损失，保证系统高效换热的稳定成果。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的横向剖视图；图中，回水竖井1、出水竖井2、载冷剂3、回水垂直管4、回水端41、第一保温层42、出水垂直管5、出水端51、第二保温层52、回水水平井6、出水水平井7、回水水平横管8、出水水平横管9、支管连通结构10、水平支管101、固井水泥102。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。如图1-2所示，本增强封闭式中深层埋管换热系统，包括沿竖直方向设置且在水平方向错位设置的回水竖井1和出水竖井2，这里的回水竖井1和出水竖井2深度相同，应确保深度在3000米以上，回水竖井1内穿设有内部设有载冷剂3的回水垂直管4，出水竖井2内穿设有出水垂直管5，且回水垂直管4上端为回水端41，出水垂直管5上端为出水端51，其中，回水竖井1下端自上向下依次设有若干回水水平井6，每一个回水水平井6等间距依次相互平行设置，为了采集中深层地热源，这里的回水水平井6分别依次设置在回水竖井1下端2400～3000米处；例如，可以每隔200米进行设置，这样2400～3000米范围内设置4个回水水平井6。同样的，出水竖井2下端自上向下依次设有若干分别和回水水平井6一一对应设置的出水水平井7，且每一个出水水平井7等间距依次相互平行设置，且出水水平井7分别依次设置在出水竖井2下端2400～3000米处。且任意一个回水水平井6和相对应的出水水平井7位于同一水平面上，且位于同一水平面上的出水水平井7和回水水平井6相互平行且错位设置，回水水平井6内穿设有与回水垂直管4相连通的回水水平横管8，出水水平井7内穿设有与出水垂直管5相连通的出水水平横管9，且回水水平横管8和出水水平横管9之间设有能将回水垂直管4内的载冷剂3经回水水平横管8引流至出水水平横管9直至出水垂直管5的支管连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强封闭式中深层埋管换热系统，包括沿竖直方向设置且在水平方向错位设置的回水竖井(1)和出水竖井(2)，所述的回水竖井(1)内穿设有内部设有载冷剂(3)的回水垂直管(4)，所述的出水竖井(2)内穿设有出水垂直管(5)，且所述的回水垂直管(4)上端为回水端(41)，所述的出水垂直管(5)上端为出水端(51)，其特征在于，所述的回水竖井(1)下端设有至少一个水平设置的回水水平井(6)，所述的出水竖井(2)下端设有至少一个与回水水平井(6)位于同一水平面的出水水平井(7)，且所述的出水水平井(7)和回水水平井(6)相互平行且错位设置，所述的回水水平井(6)内穿设有与回水垂直管(4)相连通的回水水平横管(8)，所述的出水水平井(7)内穿设有与出水垂直管(5)相连通的出水水平横管(9)，且所述的回水水平横管(8)和出水水平横管(9)之间设有能将回水垂直管(4)内的载冷剂(3)经回水水平横管(8)引流至出水水平横管(9)直至出水垂直管(5)的支管连通结构(10)。

【技术特征摘要】
1.一种增强封闭式中深层埋管换热系统，包括沿竖直方向设置且在水平方向错位设置的回水竖井(1)和出水竖井(2)，所述的回水竖井(1)内穿设有内部设有载冷剂(3)的回水垂直管(4)，所述的出水竖井(2)内穿设有出水垂直管(5)，且所述的回水垂直管(4)上端为回水端(41)，所述的出水垂直管(5)上端为出水端(51)，其特征在于，所述的回水竖井(1)下端设有至少一个水平设置的回水水平井(6)，所述的出水竖井(2)下端设有至少一个与回水水平井(6)位于同一水平面的出水水平井(7)，且所述的出水水平井(7)和回水水平井(6)相互平行且错位设置，所述的回水水平井(6)内穿设有与回水垂直管(4)相连通的回水水平横管(8)，所述的出水水平井(7)内穿设有与出水垂直管(5)相连通的出水水平横管(9)，且所述的回水水平横管(8)和出水水平横管(9)之间设有能将回水垂直管(4)内的载冷剂(3)经回水水平横管(8)引流至出水水平横管(9)直至出水垂直管(5)的支管连通结构(10)。2.根据权利要求1所述增强封闭式中深层埋管换热系统，其特征在于，所述的回水竖井(1)下端自上向下依次设有若干回水水平井(6)，每一个回水水平井(6)等间距依次相互平行设置；所述的出水竖井(2)下端自上向下依次设有若干分别和回水水平井(6)一一对应设置的出水水平井(7)，且每一个出水水平井(7)等间距依次相互平行设置，且任意一个回水水平井(6)和相对应的出水水平井(7)位于同一水平面上。3.根据权利要求2所述增强封闭式中深层埋管换热系统，其特征在于，所述的回水竖井(1)和出水竖井(2)深度相同，且所述的回水水平井(6)分别依次设置在回水竖井(1)下端2400～...

【专利技术属性】
技术研发人员：危飞飞，林洪宝，郭丽君，王清，林曾迪，
申请(专利权)人：浙江陆特能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33