从地表中为热泵收集热能的探头制造技术

探头（１０）包括一用来在连接到一热泵的一流体入口（２８）和一流体出口（３４）之间循环传热流体的回路。该回路包括至少两个平行延伸的管子（１２、１４），包括一流体进口管（１４）和一流体返回管（１２），流体进口管和返回管在其远端（１８、２２）处彼此连通（２４）。两管子在其全部长度上制成有一公共壁，有利地是一等温壁。它们可以是一个接合在另一个（１２、１４）内，或它们可以是毗邻。该组件形成一用于埋入的单一的管状元件，其具有一自由的远端，远端可容易地引入到由微型钻孔机已挖掘出的一小直径的隧道内。返回管可设置有突出部分（４４），其适于在所述管内流动的流体中形成紊流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一用来从地表中为热泵收集热能的探头，该泵可以是所谓的“水/水”型或“气./水”型泵。
技术介绍
这样的设备用来收集地壳上层中存在的热能，以便集中所述能量(提高其温度)，并供应其所述集中的形式以馈送到一加热的回路。对于一“水/水”型泵，泵芯包括一压缩机和两个分别连接到收集网络和供热网络的热交换器，连同一包括一冷凝器、一膨胀器和一蒸发器的冷冻机回路。压缩机在蒸发器处集中从地表收集能量并供应能量，以供应到冷凝器处的加热回路。在收集网络中，设置有一由用来循环一传热流体的回路构成的“收集器探头”，传热流体通常是一诸如具有添加到其中的乙二醇的水那样的液体，但它同样也可以是一气态流体。该收集器流体或传热流体被热泵的蒸发器冷却，然后，送到地面内以便通过与周围介质接触而被加热，由此，从其中萃取热能。当回路处于操作中时，埋入在所述周围介质内的探头的各线性测量计因此可携带几焦耳热能到热泵，以此方法加热的流体然后返回到热泵，热泵集中和供应以此方法收集的热能。收集器探头通常以构成一回路的管子形式实现，回路在其各端处连接到热泵的对应终端。管子特性，尤其是其壁的热传导率，确定其与周围介质的热交换特性。此外，管子直径以及回路的较长或较短长度确定热交换面积，以及从中收集热量的周围介质的质量。一称之为“水平”收集的第一技术在于，将管子埋入地表下一浅的深度(约50厘米(cm)至70厘米)，使它循着一蜿蜒的路径，从而占据一最大地面面积，以便接合周围介质的一足够的质量。对于埋入探头的目的，该第一技术要求地面在一大范围内成条带形，或者它要求挖掘管沟，并具有源于这些要求的各种约束运土成本；在一房屋下放置收集网络的不可能性；以及管子埋入之后如何可利用地面的限制，例如，不可能在其中植树。另一称之为“垂直”收集的技术在于，将一垂直钻孔钻进到一深达100米(m)的深度，然后，在全部深度上埋入一个或多个回路的管子。给定可以到达的深度，该第二技术需要一相对大直径的钻孔，在200毫米(mm)的量级上，因此，在使用中需要笨重而庞大的专用设备。的确，它可从地面的一小区域中展开，但它遭受其它的缺点钻探的成本和时间；控制较差的热交换；介质只涉及钻孔周围的单一圆柱形质量的形式。因此，目前提出的用来埋入热泵用的收集器探头的解决方案，无论从经济上说，还是热交换效率方面，都还没有找到真正满意的结果。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是弥补这些缺点，其提出一新颖探头为热泵收集取自地表的热能·在埋入时最大程度地减少麻烦事；·以低的成本；·在如何使用地面方面不留下其后的限制；以及·此外，与以前提出的解决方案相比，从热交换效率的观点来看，它特别地能够进行优化。在一不喻自明的方式中，本专利技术的探头包括一用来循环传热流体的回路，该回路具有适于连接到一热泵对应终端的一流体入口和一流体出口。回路包括至少两个平行延伸的管子，一流体进口管连接到流体入口，而一流体返回管连接到流体出口。流体进口管和返回管在其远端处彼此连通。在表征本专利技术的方式中，流体进口管和返回管在其全部长度上制成有一公共壁，并形成一用于埋入的单个管状元件，该管状元件具有一带所述流体入口和出口的近端，并具有一自由的远端。本专利技术的探头因此呈一柔性管状元件的形式，其一个端部设置有流体入口和流体出口，而其另一端为自由的。该结构能使管状元件通过其自由的部分插入到一小直径(几十毫米)的隧道内，且其通过一单一点朝向表面敞开。用于埋入的管状元件呈柔性，以使其能适应隧道过程可能遵循的复杂的弧形，同时需有足够的强度，以便能在其全部长度上独自地从其一端推入到隧道内。小尺寸的钻孔机能够非常容易地挖出隧道，其在几十米的长度上花费成本低，且具有几十毫米(例如，50mm的直径)的直径，例如，用于在路面或住房下通过供水管的微型钻孔机或“鼹鼠”不需开挖任何的敞开的沟渠。用这样钻孔机挖掘的隧道不必是垂直的或水平的，但可以循着适于场地构造的任意弧形的路径。挖掘这样一隧道不导致对地面的很大破坏，因此，消除水平收集器的主要缺点，还能挖出足够深的隧道，避免对植树或在地面内挖孔的阻碍。最后，挖这样一隧道在地面上仅需要一小的区域，该区域甚至可取自建筑物内，在此建筑物内，可以从建筑物下面全面地或局部地收集热能。根据各种优选的和有利的诸特征·公共壁是一等温壁；·返回管的流体流动截面大于进口管的流体流动截面；·流体返回管的壁的内表面设置有突出的部分，其适于在所述管内流动的流体中形成紊流，而流体进口管的壁的内表面是一光滑表面，其适于在所述管内流动的流体中促成层流；·用于埋入的所述单一管状元件的外截面，在所述元件的全部长度上是均匀的，尤其是，呈圆形；·用于埋入的所述单一管状元件的外直径小于150mm，较佳地小于100mm，最好小于50mm；·管子用柔性材料制成，其适于对埋入的管状元件提供柔性；·用于埋入的所述单一管状元件的远端在其外部设置有一配合的端块；以及·沿着其长度的选择段，探头还可包括流体进口管和/或流体返回管的加强的绝热。在一第一实施例中，流体进口和返回管是一个接合在另一个内的两个管子，两个管子之一是在其远端处敞开的一内管，使其壁构成所述公共壁，而两个管子之另一个是包含内管并在其远端处封闭的一外管。在此实施例中，有利地是，内管的内表面是一光滑表面，其适于在所述管内流动的流体中促成层流，而该内管的外表面设置有突出的部分，其适于在外管内的所述管外流动的流体中形成紊流。此外，内管壁可以是一具有等温内芯的复合壁。在另一实施例中，流体进口和返回管是毗邻的两管。可以有一与一单一的返回管相连的单一进口管，返回管的截面大于进口管的截面。然而，也可提供至少三个管子，使流体进口管的数量少于流体返回管的数量，返回管的总的截面大于进口管的总的截面。本专利技术还提供一为热泵从地表收集热能的网络，该网络包括多个如上所述的探头，它们埋入在地表内挖出的隧道内。这样一网络具有一三维的构造，其由一在地面给定区域和给定埋入深度上延伸的包围体积所界定。有利地是，诸探头包括流体进口管和/或流体返回管的加强的绝热件，绝热件位于在地表层和所述包围体积之间延伸的部分上。附图说明下面是参照附图对给定的本专利技术装置的一实施例的描述，其中，相同的标号用来从一个图到另一图表示相同的或功能上类似的元件。图1是本专利技术第一实施例中的一收集器探头的垂直截面。图2是图1的线II-II上的平面截面图。图3是图1中标记为III的细节。图4是图1的线IV-IV上的截面图。图5、6和7类似于图4，示出本专利技术的其它实施例。图8是一示意图，示出本专利技术的多个探头如何能与一公共热泵相连地串联连接。图9和10是一立面图和一截面图，示出安装在地表内的一系列的探头，且其构造特别具有优点。具体实施例方式在图1中，标号10是本专利技术的收集器探头的总的标号，在此实施例中，它由两个管子构成，其中一个接合在另一个中，它包括一外管12和一内管14。举例来说，外管的外直径d约为40mm，因此，它能插入到具有稍大直径D的一隧道或井16内，例如，一稍大直径可为50mm。外管12可用任何合适的方法在其远端18处封闭，例如，用机械的堵塞，或趁热模制成一封闭的结构。该端部18也可有利地用一保护端块20覆盖，例如，金属制的端块，使它更容易地接合隧道中的管子。内管14在其远端22处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一为热泵从地表中收集热能的收集器探头，该探头（１０）包括一用来循环传热流体的回路，该回路具有适于连接到一热泵（８８）对应终端（８６、９０）的一流体入口（２８）和一流体出口（３４），回路包括至少两个平行延伸的管子（１２、１４；６４、６６；７４、７６；８０、８２、８４），一流体进口管（１４；６６；７６；８４）连接到流体入口，而一流体返回管（１２；６４；７４；８０、８２）连接到流体出口，流体进口管和返回管在其远端处彼此连通，探头的特征在于，流体进口管和返回管在其全部长度上制成有一公共壁，并形成一用于埋入的单个管状元件，该管状元件具有一带所述流体入口和出口的近端，并具有一自由的远端。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔治弗维埃，M霍普斯，
申请(专利权)人：海迪斯联合股份公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]