一种U型埋管换热器的隔热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种Ｕ型埋管换热器的隔热装置，设置在换热器Ｕ型换热管的直管段之间，包括一本体，该本体外壁上轴向地设置有与换热器Ｕ型换热管的直管段相贴合的弧形凹槽，并且该本体由导热系数在０．０２Ｗ／（ｍ.Ｋ）～０．０６Ｗ／（ｍ.Ｋ）之内的材料制成。与现有技术相比，本实用新型专利技术的优点在于：通过在换热器Ｕ型换热管的直管段之间设置一导热系数在０．０２Ｗ／（ｍ.Ｋ）～０．０６Ｗ／（ｍ.Ｋ）之内的隔热装置，可以避免Ｕ型换热管的直管段之间发生热干扰现象，在不减少Ｕ型管有效换热面积前提下，通过保证Ｕ型管两管之间的距离和应用高热阻回灌材料后，可以使Ｕ型管的换热量提高１５％左右。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种u型埋管换热器的隔热装置。
技术介绍
目前在我国得到应用的地源(土壤源)热泵系统采用介质流经埋在地下的管子与火地 (七壤、地M、地下水)进行换热的模式。这种换热器有竖直和水平两种埋管型式。在技 术十.水平与竖.自:埋管的系统基木相同。水平埋管是在浅层土壤屮埋管，设青较为简单。 但占地面积大，而且水平埋管的地热换热器受地表气候变化的影响，效率较低。因此水 平埋管型式的地源热泵空调系统在我国人多地少的情况下，应用受到一定的制约。竖直埋管的换热器，埋管深度通常达60 200米，因此占地面积大大减小，应用范围广。这 种空调系统在tM!外从宇.独民居到较大型的公共建筑都有应用的报道。竖直u型埤管地热换热器是在地层中竖直钻孔，然后在钻孔中插入u型管或套管， 并用封井材料填实。对于竖直u型埋资，系统运行时，载热流体从u型管一支宵流到钻孔底部，再从另一支管流冋，参见附图l所示，从而实现管中流休与其周围十.壤的热 交换。竖.自:埋管方式占地面积小，工作性能稳定，宇-位K度取热率卨(相对水平方式)。不过值得指出的是，在竖直U型埋管地热换热器中，钻孔孔径通常为110mm 130mm， 在这样一个狭小的空间内，两支流动着冷热温度不同流体的支管间必然会发生热回流 (热量交换)现象(简称热干扰或热短路)，这对换热器实际的换热效果将产生一定 的影响。如处理不当，将产生较大的影响。这是在设计和安装竖直U型埋管地热换热器 时应特别注意的问题。为了解决上述问题，作者为范军，刁乃仁，方肇洪的一篇论文《竖直U型埋管 换热器支管间热量回流分析》中，详细描述了减少热回流效果的方法，他得到以下结论1、 竖直单U型管地热换热器支管间的热量回流与两支管的间距有关。支管问距越 大，对于减小支管间的热量回流效果就越好。2、 当回灌材料的导热系数大于岩土层导热系数时，管间距较大的U型管的热量回 流作用将会增强，而且比其它管间距的热量回流作用要强的多。对于特定的管间距，总 的趋势是釆用导热性能好的回灌材料对地热换热器的换热较为有利。3、 为减小U型管地热换热器两个管间的热量回流，应使两个支管间的距离尽量大， 最好是两个支管的管壁紧贴钻孔壁。当U型管的管间距于一定时，合理选择回灌材料的 导热系数对于减小U型管地热换热器两支管间的热量回流也有一定作用。许多研究都表明，影响热短路的主要因素是U型管两腿间距和回灌材料的导热系数。增加支管的间距，虽然可以减小支管间的热量回流，但是势必需要更大的钻孔，而 钻孔直径越大，施工成本越高。使用导热系数大的回灌材料(大于岩土层导热系数)，在增大U型管与土壤换热量 的同时，也增大了 U型管两管间的换热量；由于此时U型管与土壤换热量的增加幅度 大于U型管两管间的换热量的增加幅度，相对而言，"对地热换热器的换热较为有利"。 实际上，由于U型管结构上的特殊性，使用导热系数大的回灌材料后，U型管两直管段 间发生的热干扰(或叫热短路)的绝对值也是增大的，因热短路而造成的损失，相当于减少了换热器u型管的换热量。为此，为了增加u型管与土壤间的换热量，需要使用导热系数大于土壤的回灌材料(一般土壤的导热系数在0.8 1. 6 W/(nvK)之间，回灌材料的 导热系数应大于1.8W/(nvK)),且在一定范围内越大越好；这样，势必造成两管之间的 热短路损失也相应增大。因此，上述特性在一定程度上影响了回灌灌浆材料的使用，还 直接导致U型管数量的增加及工程造价的增加。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种设置在换热器U型换热管的直管段之间、可大大减少u型换热管的直管段之间发生热干扰现象的u型埋管换热器的隔热装置。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为该U型埋管换热器的隔热装置，设置在换热器u型换热管的直管段之间，包括一本体，该本体外壁上轴向地设置有 与换热器U型换热管的直管段相贴合的弧形凹槽，并且该本体由导热系数在0.02 W/(nrK) 0.06 W/(nrK)之内的材料制成。经过实验发现，换热器U型换热管的热干扰现象发生在U型管周围很小的范围内。 在这个小范围内，温度曲线达到准稳态过程相对比较快，而且在以后不会产生很大的变 化，离U型管远的地方，这种热千扰效果就不明显了，于是，本技术在换热器U 型换热管的直管段之间设置一隔热装置，在不减少U型管有效换热面积前提下，通过保 证U型管两管之间的距离和应用高导热系数回灌材料后，可以使U型管的换热量提高 15%左右。所述本体外壁上的弧形凹槽可以为两个，并呈对称结构设置，这种结构的隔热装置 可适用于单U型换热管。所述本体外壁上的弧形凹槽可以为四个，并呈对称结构设置，这种结构的隔热装置 可适用于双U型换热管。较好的，所述本体由吸水率为0.05 0.1%之内的材料制成。4与现有技术相比，本技术的优点在于通过在换热器U型换热管的直管段之间设置一导热系数在0.02 W/(nvK) 0.06 W/(nvK)之内的隔热装置，可以避免U型换热管 的直管段之间发生热干扰现象，在不减少U型管有效换热面积前提下，通过保证U型 管两管之间的距离和应用高导热系数回灌材料后，可以使U型管的换热量提高15%左 右。附图说明图1为现有技术中U型埋管换热器的埋管结构示意图。图2为本技术实施例一的结构示意图。图3为本技术实施例一与换热器U型换热管之间的装配图。图4为本技术实施例二的结构示意图。图5为本技术实施例二与换热器U型换热管之间的装配图。具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。 实施例一-参见图2、 3，本技术提供的U型埋管换热器的隔热装置，包括一本体l，该 本体1外壁上轴向对称地设置有与换热器单U型换热管的直管段21相贴合的弧形凹槽 11，并且该本体1由导热系数在0.02 W/(nvK) 0.06 W/(nvK)之内，吸水率为0.05 0.1% 之内的材料制成。这里，本体1大体呈圆柱形，且本体1的直径略大于热器单U型换热管直管段21 的直径。装配时，可以用固定架3将隔热装置与换热器单U型换热管之间紧固。 实施例二-与实施例一不同的是，本体外壁上的弧形凹槽有四个，并呈对称结构设置。这种结 构的隔热装置适用于双U型换热管。本体l大体呈立柱形，四个弧形凹槽分ll别设置在立柱的四个角上，并与双U型 换热管的直管段21相贴合。权利要求1、一种U型埋管换热器的隔热装置，设置在换热器U型换热管的直管段之间，包括一本体，该本体外壁上轴向地设置有与换热器U型换热管的直管段相贴合的弧形凹槽，并且该本体由导热系数在0.02W/(m·K)～0.06W/(m·K)之内的材料制成。2、 根据权利要求1所述的U型埋管换热器的隔热装置，其特征在于所述本体外 壁上的弧形凹槽有两个，并呈对称结构设置。3、 根据权利要求1所述的U型埋管换热器的隔热装置，其特征在于所述本体外 壁上的弧形凹槽有四个，并呈对称结构设置。4、 根据权利要求1 3中任意一项权利要求所述的U型埋管换热器的隔热装置， 其特征在于所述本体由吸水率为0.05 0.1%之内的材料制成。专利摘要本技术涉及一种U型埋管换热器的隔热装置，设置在换热器U型换热管的直管段之间，包括一本体，该本体外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｕ型埋管换热器的隔热装置，设置在换热器Ｕ型换热管的直管段之间，包括一本体，该本体外壁上轴向地设置有与换热器Ｕ型换热管的直管段相贴合的弧形凹槽，并且该本体由导热系数在０．０２Ｗ／（ｍ.Ｋ）～０．０６Ｗ／（ｍ.Ｋ）之内的材料制成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫成文，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：实用新型
国别省市：97[中国|宁波]