一种浅层地热能中防止冷热堆积装置及其操作方法制造方法及图纸

本公开提供了一种浅层地热能中防止冷热堆积装置及其操作方法，浅层地热能中防止冷热堆积装置包括：安装于浅层地热能管群中心地区的多个消散冷热堆积装置、将冷热堆积区域土壤处理成粉质土的处理装置，处理装置位于消散冷热堆积装置旁侧；多个消散冷热堆积装置在浅层地热能管群中心地区穿插设置；每个消散冷热堆积装置包括：供浅层地热能流过的第一通道、供粉质土流过的第二通道，第一通道的最大内径＜第二通道的最小内径*1/3；第一通道套设于第二通道，第一通道内的浅层地热能与第二通道内的粉质土换热。操作方法基于上述浅层地热能中防止冷热堆积装置。本公开既能释放冷热堆积区域土壤能量提高供冷供热负荷又不影响现有浅层地热能系统及地质环境。地热能系统及地质环境。地热能系统及地质环境。

【技术实现步骤摘要】
一种浅层地热能中防止冷热堆积装置及其操作方法


[0001]本公开涉及地下水开采领域，尤其涉及一种浅层地热能中防止冷热堆积装置及其操作方法。

技术介绍

[0002]从井中开采地下水，地下水中热能被转送至接近地面的地方。采用地下水形式的地热能是由地壳抽取的天然热能，并以热力形式存在。热力得以被转送至较接近地面的地方，直接取用这些天然热能，并抽取其能量。
[0003]现有的浅层地热能系统出现较为明显的冷堆积和热堆积现象，具体表现为：在北方地区，地热能供暖系统运行几年之后，管群的中心地区发生冷堆积现象，地热能供暖系统的供热负荷显著下降。地表水供冷系统运行几年之后，管群的中心地区发生热堆积现象，地表水供冷系统的供冷负荷显著下降。
[0004]有鉴于此，有必要对现有技术中的冷热堆积予以处理，以提高供冷供热负荷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供一种浅层地热能中防止冷热堆积装置及其操作方法，采用处理装置将浅层地热能管群中心地区的冷热堆积区域土壤处理成粉质土，采用消散冷热堆积装置消耗粉质土中冷热量之后将粉质土归还至冷热堆积区域，既能释放冷热堆积区域土壤能量以提高供冷供热负荷又不影响现有浅层地热能系统和地质环境。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一方面，提供一种浅层地热能中防止冷热堆积装置，包括：安装于浅层地热能管群中心地区的多个消散冷热堆积装置、将冷热堆积区域土壤处理成粉质土的处理装置，所述处理装置位于所述消散冷热堆积装置旁侧；多个所述消散冷热堆积装置在浅层地热能管群中心地区穿插设置；每个所述消散冷热堆积装置包括：供浅层地热能流过的第一通道、供粉质土流过的第二通道，第一通道的最大内径＜第二通道的最小内径*1/3；第一通道套设于第二通道，第一通道内的浅层地热能与第二通道内的粉质土换热；若第一通道内流动的浅层地热能为冷媒介，冷热堆积区域土壤的温度和粉质土的温度均低于冷媒介的温度，粉质土的温度高于冷热堆积区域土壤的温度，第二通道内粉质土吸收第一通道内冷媒介热量，以实现冷媒介温度降低；若第一通道内流动的浅层地热能为热媒介，冷热堆积区域土壤的温度和粉质土的温度均高于热媒介的温度，粉质土的温度低于冷热堆积区域土壤的温度，第一通道内热媒介吸收第二通道内粉质土热量，以实现热媒介温度上升。
[0007]基于一方面，在一种可能的实现方式中，所述处理装置包括粉质化处理本体、冷热堆积区开孔本体、负压系统和排放系统，负压系统位于冷热堆积区开孔本体和粉质化处理
本体之间，排放系统连通粉质化处理本体和多个所述消散冷热堆积装置；冷热堆积区开孔本体对冷热堆积区土壤开孔并收集开孔过程的孔内土，冷热堆积区开孔本体在冷热堆积区土壤开孔后残留有若干个孔洞，若干个孔洞的中心线交叉设置，若干个孔洞均避让浅层地热能管群中心地区的管道群；负压系统将孔内土采用负压方式抽送至粉质化处理本体，粉质化处理本体将孔内土处理成粉质土，粉质化处理本体内的粉质土通过排放系统分成多股进入不同所述消散冷热堆积装置。
[0008]基于一方面，在一种可能的实现方式中，排放系统连通多个所述消散冷热堆积装置的第二通道入口；第二通道内流动有粉质化处理本体处理的粉质土。
[0009]基于一方面，在一种可能的实现方式中，浅层地热能管群中心地区包括若干根竖向供水管道、若干根横向供水管道和若干根旁通供水管道；至少一个所述消散冷热堆积装置的第一通道将竖向供水管道和靠近该竖向供水管道的横向供水管道连通，竖向供水管道内的冷媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入横向供水管道，横向供水管道内的热媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入竖向供水管道；至少一个所述消散冷热堆积装置的第一通道将一根竖向供水管道和靠近该竖向供水管道的另一根竖向供水管道连通，一根竖向供水管道内的冷媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入另一根竖向供水管道，另一根竖向供水管道内的热媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入一根竖向供水管道；至少一个所述消散冷热堆积装置的第一通道将一根横向供水管道和靠近该横向供水管道的另一根横向供水管道连通，一根横向供水管道内的冷媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入另一根横向供水管道，另一根横向供水管道内的热媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入一根横向供水管道。
[0010]基于一方面，在一种可能的实现方式中，所述消散冷热堆积装置包括初级冷热堆积换热系统、冷热介质分支系统、第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统；初级冷热堆积换热系统与冷热介质分支系统交汇后形成初级换热系统，初级换热系统分别连接第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统；第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统连通冷热量临时存储系统；第一通道贯穿冷热介质分支系统、第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统，第二通道贯穿初级冷热堆积换热系统、第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统。
[0011]基于一方面，在一种可能的实现方式中，第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统的交汇处为锐角，第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统的交汇处形成的剖面为大坡度锥体，第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统与冷热量临时存储系统连接的弯曲段分别设有输送冷热堆积料动力设备，若干输
送冷热堆积料动力设备伸入第一中级冷热堆积换热系统和第二中级冷热堆积换热系统并沿粉质土流动方向延伸。
[0012]另一方面，提供一种浅层地热能中防止冷热堆积装置的操作方法，包括：温度传感器实时监测浅层地热能管群中心地区的冷热堆积区域土壤温度，处理器实时判断温度传感器传输的冷热堆积区域土壤温度是否超过阈值，若未超过阈值则持续监测，若超过阈值则先启动浅层地热能中防止冷热堆积装置的处理装置，再启动浅层地热能中防止冷热堆积装置的消散冷热堆积装置；处理装置的冷热堆积区开孔本体以处理装置中心为圆心，在预设半径范围内采用不同方向轴线开孔形成若干孔洞，处理装置的负压系统将冷热堆积区开孔本体采集的孔内土采用负压方式抽送至处理装置的粉质化处理本体，处理装置的粉质化处理本体将孔内土处理成粉质土，处理装置的粉质化处理本体内的粉质土通过处理装置的排放系统分成多股进入至少一个消散冷热堆积装置的第二通道；第二通道内的粉质土与消散冷热堆积装置的第一通道流动的浅层地热能换热，若第一通道内流动的浅层地热能为冷媒介，冷热堆积区域土壤的温度和粉质土的温度均低于冷媒介的温度，粉质土的温度高于冷热堆积区域土壤的温度，第二通道内粉质土吸收第一通道内冷媒介热量；若第一通道内流动的浅层地热能为热媒介，冷热堆积区域土壤的温度和粉质土的温度均高于热媒介的温度，粉质土的温度低于冷热堆积区域土壤的温度，第一通道内热媒介吸收第二通道内粉质土热量；从第二通道流出的粉质土覆盖若干孔洞，直至冷热堆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浅层地热能中防止冷热堆积装置，其特征在于，包括：安装于浅层地热能管群中心地区的多个消散冷热堆积装置、将冷热堆积区域土壤处理成粉质土的处理装置，所述处理装置位于所述消散冷热堆积装置旁侧；多个所述消散冷热堆积装置在浅层地热能管群中心地区穿插设置；每个所述消散冷热堆积装置包括：供浅层地热能流过的第一通道、供粉质土流过的第二通道，第一通道的最大内径＜第二通道的最小内径*1/3；第一通道套设于第二通道，第一通道内的浅层地热能与第二通道内的粉质土换热；若第一通道内流动的浅层地热能为冷媒介，冷热堆积区域土壤的温度和粉质土的温度均低于冷媒介的温度，粉质土的温度高于冷热堆积区域土壤的温度，第二通道内粉质土吸收第一通道内冷媒介热量，以实现冷媒介温度降低；若第一通道内流动的浅层地热能为热媒介，冷热堆积区域土壤的温度和粉质土的温度均高于热媒介的温度，粉质土的温度低于冷热堆积区域土壤的温度，第一通道内热媒介吸收第二通道内粉质土热量，以实现热媒介温度上升。2.根据权利要求1所述的浅层地热能中防止冷热堆积装置，其特征在于，所述处理装置包括粉质化处理本体、冷热堆积区开孔本体、负压系统和排放系统，负压系统位于冷热堆积区开孔本体和粉质化处理本体之间，排放系统连通粉质化处理本体和多个所述消散冷热堆积装置；冷热堆积区开孔本体对冷热堆积区土壤开孔并收集开孔过程的孔内土，冷热堆积区开孔本体在冷热堆积区土壤开孔后残留有若干个孔洞，若干个孔洞的中心线交叉设置，若干个孔洞均避让浅层地热能管群中心地区的管道群；负压系统将孔内土采用负压方式抽送至粉质化处理本体，粉质化处理本体将孔内土处理成粉质土，粉质化处理本体内的粉质土通过排放系统分成多股进入不同所述消散冷热堆积装置。3.根据权利要求2所述的浅层地热能中防止冷热堆积装置，其特征在于，排放系统连通多个所述消散冷热堆积装置的第二通道入口；第二通道内流动有粉质化处理本体处理的粉质土。4.根据权利要求1所述的浅层地热能中防止冷热堆积装置，其特征在于，浅层地热能管群中心地区包括若干根竖向供水管道、若干根横向供水管道和若干根旁通供水管道；至少一个所述消散冷热堆积装置的第一通道将竖向供水管道和靠近该竖向供水管道的横向供水管道连通，竖向供水管道内的冷媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入横向供水管道，横向供水管道内的热媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入竖向供水管道；至少一个所述消散冷热堆积装置的第一通道将一根竖向供水管道和靠近该竖向供水管道的另一根竖向供水管道连通，一根竖向供水管道内的冷媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入另一根竖向供水管道，另一根竖向供水管道内的热媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入一根竖向供水管道；至少一个所述消散冷热堆积装置的第一通道将一根横向供水管道和靠近该横向供水管道的另一根横向供水管道连通，一根横向供水管道内的冷媒介在所述消散冷热堆积装置
的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入另一根横向供水管道，另一根横向供水管道内的热媒介在所述消散冷热堆积装置的第一通道内与第二通道内的粉质土换热之后流入一根横向供水管道。5.根据权利要求1所述的浅层地热能中防止冷热堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博洋，周聪，朱昱谌，王一凡，
申请(专利权)人：陕西中煤新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：