一种支架构造真空腔组合中深层地热导管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种支架构造真空腔组合中深层地热导管，包括外管和内管，外管的底部为密封结构，内管的顶部以及底部均为敞口结构；内管与外管之间形成第一腔体，内管中部具有轴向贯通的第二腔体，内管套设在外管内，内管底部连接有同轴布置的单壁管，单壁管上开设有交换孔，单壁管的底部与外管的底部之间预留有连通区域，第一腔体通过连通区域以及交换孔与第二腔体连通；内管为双层管，双层管之间形成第三腔体，第三腔体为真空腔，第三腔体内密封有保温材料。本实用新型专利技术能用于中深层地热能利用系统，实现占地面积小、对生态环境零影响的综合利用效果，且无需使用高品位能源进行补热，就能达到建筑及农业的采暖需求，对地热能达到最大利用效率。达到最大利用效率。达到最大利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种支架构造真空腔组合中深层地热导管


[0001]本技术涉及绝热导流相关
，具体涉及一种支架构造真空腔组合中深层地热导管。

技术介绍

[0002]目前常规地热能利用一般均采用热泵系统，分为以下主要方式：1、地表水源利用，以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统；2、土壤源利用，以利用土壤蓄能作为冷热源的土壤源热泵系统；3、浅层地能利用，以利用浅层地下水为冷热源的水源热泵系统。这三种技术形式基本上都是浅层或表层地能利用，并结合热泵技术形成新能源利用系统。
[0003]现有的常规地热能利用存在以下缺点：1、利用存在于地壳表面、暴露于大气的水，如江水、河水、湖水、水库水等，对于利用地点约束较大；抽取热水，排入冷水会导致局部水体温度上升或下降，对特定区域的水体温度场分布产生影响，进而对水环境造成一定的污染。存在于地表的水热资源其温度相对较低，加上传统导流管具有较大的热损失，所以地表水源系统热利用值较低，需要其他能源辅助工作。2、浅层的土壤热能温度低，为提供定量的热能，需要大面积埋设管线；土壤源热泵占地面积大，工程量大，投资大效益低；采热过程会导致地域热不平衡问题；浅层土壤温度相对较低，加上传统导流管具有较大的热损失，所以地表水源系统热利用值较低，需要其他能源辅助工作。3、受地下热资源的限制，应用受限；大部分采用了抽出、提取、回灌方式，是一个地下水源利用的开放系统，利用率不高，且会带来地下水氧化问题，影响地下生态环境，容易造成地下水资源的污染；由于无法实现地下水完全回灌，采水量大于回灌量，造成地面沉降等问题；浅层地下水温度无法满足生活热水要求，加上传统导流管具有较大的热损失，所以地表水源系统热利用值较低，需要其他能源辅助工作。
[0004]另外，现有的地热能利用系统所用地埋管按材质主要分为两种：一种为聚乙烯(PE)管材，另外一种为钢管；管线分为直接取水构造和密闭管材构件专用导热液体闭合循环构造。现有的地热能利用系统将地下热水直接抽取，在地面换热器内换热，提取能源后的余水回灌。使用密闭管材构件，在构件中注入专用导热液体，通过液体在管材内的循环，将地热能带至地面换热器内换热，提取能源后的导热液体回流至地下，闭合循环。一般的密闭管材构件的双腔体地埋管只设有提取管和回流管，管材起到的作用只是导热液体密闭循环，不直接抽取地下水，管材本身不具备保温性能，为减少热能流失，会在管材外侧包裹柔性保温材料。一般的密闭管材构件保温材料使用岩棉、玻璃棉、橡塑海绵等，在管材外侧将密闭管材构件包裹，这些保温材料的导热系数λ在0.034
‑
0.040W/(m
·
K)之间，导热系数相对较大。若有受压需求，需要在保温层外侧增设抗压构造层。一般只会将冻土层中的管道进行保温包裹，但实际上地热是从深到浅逐渐降温，深层地热到冻土层以下的提升过程中，热损失一直在持续。

技术实现思路

[0005]本技术为了解决上述技术问题中的一种或几种，提供了一种支架构造真空腔组合中深层地热导管。
[0006]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种支架构造真空腔组合中深层地热导管，包括外管和内管，所述外管的底部为密封结构，所述内管的顶部以及底部均为敞口结构；所述内管与所述外管之间形成第一腔体，所述内管中部具有轴向贯通的第二腔体，所述内管套设在所述外管内，所述内管底部连接有同轴布置的单壁管，所述单壁管上开设有交换孔，所述单壁管的底部与所述外管的底部之间预留有连通区域，所述第一腔体通过所述连通区域以及所述交换孔与所述第二腔体连通；所述内管为双层管，所述双层管之间形成第三腔体，所述第三腔体为真空腔，所述第三腔体内密封有保温材料。
[0007]本技术的有益效果是：本技术采用三层腔室构造，利用内管和外管之间的第一腔体作为采热腔体，内管自身带有的第三腔体作为绝热腔体，内管中心的第二腔体作为热输送腔，绝热腔体在整体导流管的中间位置，位于采热腔体和热输送腔之间，绝热腔体自身为独立封闭构造，与其他两个腔没有任何连通，利用绝热腔体可以很好的隔绝采热腔体和热输送腔之间的热量传递。本技术的支架构造真空腔组合中深层地热导管，实现占地面积小、地热能低损耗、对生态环境零影响的综合利用效果，且无需使用高品位能源进行补热，就能达到建筑及农业的采暖需求，对地热能达到最大利用效率。本技术采用单壁管，并在单壁管上开设交换孔，使第一腔体内的流体通过交换孔进入到第二腔体内，能够进一步增大换热效率。
[0008]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0009]进一步，所述单壁管上开设有多组沿轴向布置的交换孔，每组所述交换孔沿所述单壁管的周向均匀布置。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是：采用多组间隔布置的交换孔，能够使流体流动过程均匀稳定。
[0011]进一步，所述单壁管的上端从所述内管的底部插入到所述第三腔体内且与内管密封连接。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是：使单壁管与内管的连接更加稳定可靠。
[0013]进一步，所述第三腔体内还设有多个尼龙隔热支撑圈。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置尼龙支撑圈，能够使内管的第三腔体均匀，使内管可以承受足够的压力，保证第三腔体的体积，尽量减少内管在热水输送过程中的热量损失。
[0015]进一步，所述第三腔体内密封的保温材料包括气凝胶颗粒或/和超细玻璃纤维。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：采用气凝胶颗粒作为保温材料，气凝胶颗粒在真空状态下，其导热系数λ会从0.014W/(m
·
K)降低到0.004W/(m
·
K)，具有很好的保温效果。
[0017]进一步，所述保温材料为圆环形结构，所述圆环形结构的保温材料套设在所述内管的第三腔体内；或所述保温材料为线型绳体结构，所述线型绳体结构缠绕在所述第三腔体内。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：能够使第三腔体内填充满保温材料，并且方
便填充。
[0019]进一步，所述外管的外径为200mm～1000mm，所述内管的外径为120mm～920mm，所述单壁管的外径为120mm～920mm，所述第二腔体的直径不小于100mm。
[0020]进一步，所述外管、内管以及单壁管均采用钢制材料制成。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是：能够保证抵抗埋管深度所产生的距离压力。
[0022]进一步，所述连通区域的高度为2m～100m。
[0023]进一步，所述内管的顶部从所述外管的顶部伸出，所述外管的顶部与所述内管的外侧壁密封连接，所述外管的顶部侧壁上开设有回水口，所述内管的顶部敞口为出水口。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是：将内管和外管有效连接在一起，回水口和出水口分别用于连接换热器，整体结构紧凑可靠。
附图说明
[0025]图1为本技术支架构造真空腔组合中深层地热导管轴向剖面的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支架构造真空腔组合中深层地热导管，其特征在于，包括外管和内管，所述外管的底部为密封结构，所述内管的顶部以及底部均为敞口结构；所述内管与所述外管之间形成第一腔体，所述内管中部具有轴向贯通的第二腔体，所述内管套设在所述外管内，所述内管底部连接有同轴布置的单壁管，所述单壁管上开设有交换孔，所述单壁管的底部与所述外管的底部之间预留有连通区域，所述第一腔体通过所述连通区域以及所述交换孔与所述第二腔体连通；所述内管为双层管，所述双层管之间形成第三腔体，所述第三腔体为真空腔，所述第三腔体内密封有保温材料。2.根据权利要求1所述一种支架构造真空腔组合中深层地热导管，其特征在于，所述单壁管上开设有多组沿轴向布置的交换孔，每组所述交换孔沿所述单壁管的周向均匀布置。3.根据权利要求1所述一种支架构造真空腔组合中深层地热导管，其特征在于，所述单壁管的上端从所述内管的底部插入到所述第三腔体内且与内管密封连接。4.根据权利要求1所述一种支架构造真空腔组合中深层地热导管，其特征在于，所述第三腔体内还设有多个尼龙隔热支撑圈。5.根据权利要求1所述一种支架构造真空腔组合中深层地热导管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸣，汪强，
申请(专利权)人：等熵循环北京新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：