一种可旋转式中深层同轴管地源热泵供暖系统技术方案

本发明专利技术涉及一种可旋转式中深层同轴管地源热泵供暖系统，包括中深层同轴管地热系统、循环泵、热泵机组及供暖区。该系统有两套独立的循环，第一套是地热水循环，地热系统连接第一循环泵输送高温地热水给热泵机组，热泵根据供暖所需温度通过地热水将供暖水温加热至一定温度，使用后的低温地热水返回地热系统；第二套是供暖水循环，供暖水通过热泵机组经行初次加热后，根据其温度经太阳能集热器辅助加热或直接供给供暖区，供暖区流出的低温供暖水通过第二循环泵输送至热泵机组处再次加热。可旋转内管通过带动外附螺旋片的转动，利用湍流强化换热增强了系统的换热效率；新型真空内管提高了内管的使用寿命和保热系数；双循环保证了供暖系统的稳定性。供暖系统的稳定性。供暖系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种可旋转式中深层同轴管地源热泵供暖系统


[0001]本专利技术属于中深层地源热泵供暖
，具体涉及一种可旋转式中深层同轴地管源热泵供暖系统。

技术介绍

[0002]目前，能源已经成为国家发展的关键所在，而大量使用化石能源会导致严重的环境问题，已经成为全世界所要面临的严峻挑战。而地热具有清洁环保、稳定性好、可循环利用等特点，是一种现实并具竞争力的可再生能源。采用可旋转式中深层同轴地源热泵技术能保护地下水资源，可以实现“取热不取水”，同时提高换热效率，更高效提取地热能，代替其他能源，节能环保，减少碳排放。
[0003]我国地热资源分布存在差异性，且现有的中深层同轴地热工程中，同轴套管换热器研究也面临着许多急需解决的问题，如同轴度精度不高，回水管的散热损失严重，回水温度不高，除工质换热外，未考虑其他强化换热措施，无法更高效利用清洁的地热资源等等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于提供一种可旋转式中深层同轴管地热供暖系统，以解决现有同轴套管换热器存在同轴度精度低，回水管的散热损失严重，回水温度差，除工质换热外，未考虑其他强化换热措施，无法高效利用清洁的地热资源的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种可旋转式中深层同轴地管源热泵供暖系统，包括无干扰可旋转式中深层同轴管系统、第一循环泵、热泵机组、太阳能换热器、供暖区、第二循环泵和多根水管；
[0007]所述可旋转式中深层同轴管系统通过热泵机组的换热器与供暖区交换热量，可旋转式中深层同轴管系统和供暖区通过热泵机组分别形成互不干扰的循环回路；
[0008]所述水管Ⅱ、水管Ⅲ、水管Ⅳ、水管
Ⅴ
和水管
Ⅵ
上分别分布有阀门Ⅰ、阀门Ⅳ、阀门Ⅲ、阀门Ⅱ和阀门
Ⅴ
，水管Ⅱ和水管
Ⅶ
上分布有水温测试仪Ⅰ和水温测试仪Ⅱ。
[0009]进一步地，所述可旋转式中深层同轴管系统与热泵机组之间构成回路，可旋转式中深层同轴管系统中的内管出水口与套管头连接，套管头出口连接水管Ⅰ，水管Ⅰ与第一循环泵的进口相连，第一循环泵的出口与水管Ⅱ连接，水管Ⅱ与热泵机组进口相连，热泵机组出口连接水管
Ⅴ
，水管
Ⅴ
与套管头连接，内管与可旋转式中深层同轴管系统中的外管之间的环状空间进水口与套管头相连，构成循环回路。
[0010]更进一步地，所述供暖区与热泵机组之间构成回路，热泵机组出口与水管
Ⅶ
连接，水管
Ⅶ
通过两种连接方式与供暖区进水口连接，供暖区出水口与水管
Ⅸ
连接，水管
Ⅸ
与第二循环泵的进口连接，第二循环泵的出口与水管
Ⅵ
连接，水管
Ⅵ
与地源热泵进口连接，构成循环回路。
[0011]更进一步地，接通阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ和阀门
Ⅴ
，断开阀门Ⅳ，则可旋转式中深层同轴管系统与热泵机组之间构成回路且热泵机组与供暖区之间直接构成回路；接通阀门
Ⅰ
、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ和阀门Ⅳ，断开阀门
Ⅴ
，则可旋转式中深层同轴管系统与热泵机组之间构成回路且热泵机组与太阳能换热器以及供暖区构成回路。
[0012]进一步地，所述可旋转式中深层同轴系统还包括固井水泥，且贯穿地层，与地层交换热量；所述外管与地层通过固井水泥固定；所述内管嵌套在外管内，内管与外管之间形成环状空间与套管头连接用于进水，内管内通道与套管头连接用于出水，内管最底端为环状空间与内管内通道之间的进出水交换器。
[0013]更进一步地，所述内管为真空钢管，由内管外壁、真空层、内管内壁组成，其中内管外壁和内管内壁均为薄壁钢管。
[0014]更进一步地，所述内管外壁附有螺旋片，内管上端装有驱动装置可带动内管选转，内管下端有轴承圈锢，轴承安装在固定于外管底部的封闭式轴承座上。
[0015]更近一步地，所述螺旋片采用尼龙、聚丙烯、聚氟乙烯或金属合金材料制作。
[0016]更近一步地，所述螺旋片与内管进行高温熔接，内管可以以不同速度转动并带动螺旋片，从而产生涡流。
[0017]进一步地，所述供暖区可存在多种形式的散热源及多阶梯供暖系统。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术采用可旋转式中深层同轴管系统与热泵联合太阳能再加热供暖系统通过换热的方式进行供暖，有效解决地热资源分布差异性和换热温度不足问题，提高供暖面积，增加供暖时间；采用带有螺旋片的可旋转式新型内管，利用湍流强化换热原理，提高中深层同轴地热技术的换热能力，进一步强化地热资源的利用。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本专利技术可旋转式中深层同轴地管源热泵供暖系统的结构示意图；
[0022]图中，1.无干扰可旋转式中深层同轴管系统 2.水管
Ⅰꢀ
3.第一循环泵 4. 水管
Ⅱꢀ
5.热泵机组 6.水管
Ⅲꢀ
7.水管
Ⅳꢀ
8.供暖区 9.太阳能换热器 10.第二循环泵 11.水管
Ⅴꢀ
12.水管
Ⅵꢀ
13.水管
Ⅶꢀ
14.水管
Ⅷꢀ
15.水管
Ⅸꢀ
21.水温测量仪
Ⅰꢀ
22.阀门
Ⅰꢀ
23.阀门
Ⅱꢀ
24.水温测量仪
Ⅱꢀ
25.阀门
Ⅲꢀ
26.阀门
Ⅳꢀ
27.阀门
Ⅴꢀ
51.固井水泥 52.外管 53.螺旋片 54.内管内壁 55.内管外壁 56.内管内通道 57.套管头 58.地层 59.进出水交换器 60.驱动装置 61.轴承 62.换热孔 63.封闭式轴承座 64.出水口 65.进水口 66.真空层 67.环状空间。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明：
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0025]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]本专利技术可旋转式中深层同轴地管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可旋转式中深层同轴地管源热泵供暖系统，其特征在于：包括无干扰可旋转式中深层同轴管系统(1)、第一循环泵(3)、热泵机组(5)、太阳能换热器(9)、供暖区(8)、第二循环泵(10)和多根水管；所述可旋转式中深层同轴管系统(1)通过热泵机组(5)的换热器与供暖区(8)交换热量，可旋转式中深层同轴管系统(1)和供暖区(8)通过热泵机组(5)分别形成互不干扰的循环回路；所述多根水管中的水管Ⅱ(4)、水管Ⅲ(6)、水管Ⅳ(7)、水管
Ⅴ
(11)和水管
Ⅵ
(12)上分别分布有阀门Ⅰ(22)、阀门Ⅳ(26)、阀门Ⅲ(25)、阀门Ⅱ(23)和阀门
Ⅴ
(27)，水管Ⅱ(4)和水管
Ⅶ
(13)上分布有水温测试仪Ⅰ(21)和水温测试仪Ⅱ(24)。2.根据权利要求1所述的一种可旋转式中深层同轴地管源热泵供暖系统，其特征在于：所述可旋转式中深层同轴管系统(1)与热泵机组(5)之间构成回路，可旋转式中深层同轴管系统(1)中的内管出水口(64)与套管头(57连接，套管头(57)出口连接水管Ⅰ(2)，水管Ⅰ(23)与第一循环泵(3)的进口相连，第一循环泵(3)的出口与水管Ⅱ(4)连接，水管Ⅱ(4)与热泵机组(5)进口相连，热泵机组出口连接水管
Ⅴ
(11)，水管
Ⅴ
(11)与套管头(57)连接，内管与无干扰可旋转式中深层同轴管系统(1)中的外管(52)之间的环状空间(67)进水口与套管头(57)相连，构成循环回路。3.根据权利要求2所述的一种可旋转式中深层同轴地管源热泵供暖系统，其特征在于：所述供暖区(8)与热泵机组(5)之间构成回路，热泵机组(5)出口与水管
Ⅶ
(13)连接，水管
Ⅶ
(13)通过两种连接方式与供暖区(8)进水口连接，供暖区(8)出水口与水管
Ⅸ
(15)连接，水管
Ⅸ
(15)与第二循环泵(10)的进口连接，第二循环泵(10)的出口与水管
Ⅵ
(12)连接，水管
Ⅵ
(12)与地源热泵(5)进口连接，构成循环回路。4.根据权利要求3所述的一种可旋转式中深层同轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延军，郑剑桥，刘强斌，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：