一种用于地热开发的热量交换器及控制方法技术

本发明专利技术提供的用于地热开发的热量交换器一种用于地热开发的热量交换器，包括进水竖管、热交换管、第一温度传感器、第二温度传感器、控制机构以及出水竖管，所述进水竖管竖直贯入地热热源处，所述进水竖管的一端设置有所述热交换管，所述热交换管连通有所述出水竖管，所述热交换管外设置有所述第一温度传感器，所述热交换管内设置有第二温度传感器，所述出水竖管上设置有所述控制机构。本发明专利技术还提供一种应用于该热量交换器的控制方法，以实现当地热热源处温度过低以致于无法提供能源时，关闭设备的运行以降低能源消耗。

A Heat Exchanger and Its Control Method for Geothermal Development

【技术实现步骤摘要】
一种用于地热开发的热量交换器及控制方法
本专利技术涉及地热开发器材领域，尤其涉及一种用于地热开发的热量交换器及控制方法。
技术介绍
地热开发过程中，往往通过若干竖直钻孔中设置U形的热量交换器，向所述U形的热量交换器一端注入作为热载体的中间介质(一般是水)，中间介质经U形的热量交换器伸入到地底，吸收地底的热量之后经U形的热量交换器的另一端流出，利用吸收热量后的中间介质进行生活生产活动，从而实现地热资源的利用。地热开发过程中，我们期待所有的所述热量交换器中的中间介质能够从地下带出热量，然而，由于地下热能分布的变化，往往有的热量交换器所处的位置出现热量不足的情况，导致该热量交换器中的中间介质不会从地底带出热量，而与该热量交换器连接的结构继续运转只是在做无用的功，造成能源的浪费。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于地热开发的热量交换器以及利用所述用于地热开发的热量交换器解决上述问题的控制方法。本专利技术提供一种用于地热开发的热量交换器，包括进水竖管，所述进水竖管竖直贯入大地延伸至地热源处，其中，延伸至地底的所述进水竖管的一端设置横向的热交换管，所述热交换管内设置有传热结构，所述传热结构整体呈圆柱形，所述传热结构沿长度方向贯穿设置有多个六边形的通道，相邻的所述通道之间为均匀的薄壁，所述通道内均匀设置有多层导热网，所述热交换管的另一端端部连通有竖直贯出大地的出水竖管；所述热交换管的外壁设置用于感知外部温度的第一温度传感器，靠近所述出水竖管的所述热交换管的内壁上设置有第二温度传感器；延伸出地面的所述出水竖管内部设置有第三温度传感器；延伸出地面的所述出水竖管的外壁设置有控制机构，所述控制机构电性连接所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器。优选地，所述进水竖管和所述出水竖管延伸出地面的端部分别设置有对应的第一液体流量计和第二液体流量计。优选地，所述第一液体流量计和所述第二液体流量计电性连接所述控制机构。优选地，所述控制机构包括PLC控制器，所述PLC控制器电性连接所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、蜂鸣器、第一液体流量计和第二液体流量计，所述控制机构还包括蜂鸣器和总开关，所述PLC控制器电性连接所述蜂鸣器和总开关。优选地，所述出水竖管外包覆有保温绝热层。优选地，所述出水竖管采用同轴套管结构，所述同轴套管结构的内管连通所述热交换管，所述同轴套管结构的外管与内管之间密封，且外管与内管之间为真空。优选地，所述热交换管呈螺旋管状结构，所述传热结构呈螺旋状结构、且截面呈蜂窝状。本专利技术提供一种用于地热开发的热量交换器的控制方法，所述PLC控制器接收处理传递的温度信号，所述PLC控制器根据温度信号情况控制蜂鸣器发出不同声音，同时，所述PLC控制器根据温度信号情况控制总开关的调整设备运行情况；所述PLC控制器接收处理所述第一液体流量计和第二液体流量计传递的流量信号，所述PLC控制器根据流量信号情况控制蜂鸣器发出不同声音，所述PLC控制器根据流量信号情况控制总开关的调整设备的运行情况。与相关技术相比较，本专利技术提供的用于地热开发的热量交换器及控制方法具有如下有益效果：本专利技术提供的用于地热开发的热量交换器利用所述进水竖管、所述热交换管和所述出水竖管形成U形管状结构，导热介质经过所述U形管状结构流经地底的地热处，利用地热将导热介质加热，从而利用所述导热介质将地热带出地底；所述热交换管中设置的传热结构能够配合热交换管形成对导热介质加热的热源，所述传热结构增加了导热介质接触热源的面积，使得所述导热介质能够高效的被加热；所述热交换管外设置的第一温度传感器能够感知地热的温度情况，靠近所述出水竖管的所述热交换管内设置的第二温度传感器能够感知流出热交换管的导热介质的温度，所述第一温度传感器显示地热温度正常，第二温度传感器显示温度较低，那么所述PLC控制器接收后控制所述总开关调整水泵降低导热介质的泵送速度，所述第一温度传感器显示地热温度较低，那么所述PLC控制器接收后控制所述总开关关闭除控制系统以及第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器外的设备，根据情况实时对设备进行相应的调整，避免设备空跑造成能源的浪费；如果第一温度传感器和第二温度传感器的温度正常，但是第三温度传感器温度较低，所述PLC控制器接收后控制所述总开关将设备关闭，并控制所述蜂鸣器发出警报检查所述出水竖管的保温性能，使得地热开发的热量交换器的故障源头容易判断。另外，所述进水竖管上的所述第一液体流量计和所述出水竖管上的第二液体流量计配合，能够准确的测量所述进水竖管、所述热交换管和所述出水竖管的进出导热介质量，PLC控制器通过流量情况判断是否存在导热介质泄露的情况，如果存在，所述PLC控制器控制所述总开关将设备关闭；所述第一液体流量计和所述第二液体流量计的测量的流量数据能够辅助判断是否流速过快而导致导热介质被加热不充分的情况。所述出水竖管为同轴套管的结构，内管连通所述热交换管，外管与内管之间为真空，真空能够隔热，从而有效的避免导热介质流经出书竖管时散失大量的热量。附图说明图1为本专利技术提供的用于地热开发的热量交换器的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示热交换管以及传热结构的结构示意图；图3为应用于本专利技术提供的用于地热开发的热量交换器的控制流程图。图中标号：1、进水竖管，2、热交换管，21、传热结构，22、导热网，3、第一温度传感器，4、第二温度传感器，5、控制机构，6、出水竖管，61、保温绝热层，7、第三温度传感器，8、第二液体流量计，9、第一液体流量计。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。请结合参阅图1、图2以及图3，其中图1为本专利技术提供的用于地热开发的热量交换器的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示热交换管以及传热结构的结构示意图；图3为应用于本专利技术提供的用于地热开发的热量交换器的控制流程图。参阅图1所示，一种用于地热开发的热量交换器，包括进水竖管1、热交换管2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、控制机构5以及出水竖管6，所述进水竖管1竖直贯入地热热源处，所述进水竖管1的一端设置有所述热交换管2，所述热交换管2连通有所述出水竖管6，所述热交换管2外设置有所述第一温度传感器3，所述热交换管2内设置有第二温度传感器4，所述出水竖管6上设置有所述控制机构5。具体实施过程中，上述结构的具体实施连接方式如下：参阅图1所示，一种用于地热开发的热量交换器，包括呈圆筒形的进水竖管1，所述进水竖管1竖直贯入大地延伸至地热源处，延伸至地底的所述进水竖管1的一端设置横向的热交换管2，参阅图2所示，所述热交换管2内设置有传热结构21，所述传热结构21整体呈圆柱形，所述传热结构21沿长度方向贯穿设置有多个六边形的通道，相邻的所述通道之间为均匀的薄壁，所述通道内均匀设置有多层导热网22，所述热交换管2的另一端端部连通有竖直贯出大地的出水竖管6；所述进水竖管1、热交换管2以及所述出水竖管6内流动有导热介质，实施过程中所述导热介质可以为水，外界的地热水将所述热交换管2加热，所述热交换管2将热量传递给所述传热结构21，所述传热结构21以及所述热交换管2对流动的导热介质进行加热，使得导热介质接触的热源面积更大，而所述导热网22的设置进一步增加了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地热开发的热量交换器，其特征在于，包括进水竖管(1)，所述进水竖管(1)竖直贯入大地延伸至地热源处，其中，延伸至地底的所述进水竖管(1)的一端设置横向的热交换管(2)，所述热交换管(2)内设置有传热结构(21)，所述传热结构(21)整体呈圆柱形，所述传热结构(21)沿长度方向贯穿设置有多个六边形的通道，相邻的所述通道之间为均匀的薄壁，所述通道内均匀设置有多层导热网(22)，所述热交换管(2)的另一端端部连通有竖直贯出大地的出水竖管(6)；所述热交换管(2)的外壁设置用于感知外部温度的第一温度传感器(3)，靠近所述出水竖管(6)的所述热交换管(2)的内壁上设置有第二温度传感器(4)；延伸出地面的所述出水竖管(6)内部设置有第三温度传感器(7)；延伸出地面的所述出水竖管(6)的外壁设置有控制机构(5)，所述控制机构(5)电性连接所述第一温度传感器(3)、第二温度传感器(4)和第三温度传感器(7)。

【技术特征摘要】
1.一种用于地热开发的热量交换器，其特征在于，包括进水竖管(1)，所述进水竖管(1)竖直贯入大地延伸至地热源处，其中，延伸至地底的所述进水竖管(1)的一端设置横向的热交换管(2)，所述热交换管(2)内设置有传热结构(21)，所述传热结构(21)整体呈圆柱形，所述传热结构(21)沿长度方向贯穿设置有多个六边形的通道，相邻的所述通道之间为均匀的薄壁，所述通道内均匀设置有多层导热网(22)，所述热交换管(2)的另一端端部连通有竖直贯出大地的出水竖管(6)；所述热交换管(2)的外壁设置用于感知外部温度的第一温度传感器(3)，靠近所述出水竖管(6)的所述热交换管(2)的内壁上设置有第二温度传感器(4)；延伸出地面的所述出水竖管(6)内部设置有第三温度传感器(7)；延伸出地面的所述出水竖管(6)的外壁设置有控制机构(5)，所述控制机构(5)电性连接所述第一温度传感器(3)、第二温度传感器(4)和第三温度传感器(7)。2.根据权利要求1所述的用于地热开发的热量交换器，其特征在于，所述进水竖管(1)和所述出水竖管(6)延伸出地面的端部分别设置有对应的第一液体流量计(9)和第二液体流量计(8)。3.根据权利要求2所述的用于地热开发的热量交换器，其特征在于，所述第一液体流量计(9)和所述第二液体流量计(8)电性连接所述控制机构(5)。4.根据权利要求3所述的用于地热开发...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺辉，
申请(专利权)人：湖南达道新能源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43