一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置製造方法
2023-05-09 14:17:36
一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，屬於節能減排中暖通空調【技術領域】，該裝置主要包括：底部封閉的鋼套管構成地源換熱井體、PE內管、過濾裝置、雜質沉澱槽、隔熱板、水循環分流器；其連接關係為：鋼套管插入地下，地源熱泵熱源側回水與鋼套管上埠相連通，PE內管置於鋼套管內；過濾裝置固定在PE內管的最下端內部；雜質沉澱槽位於鋼套管井體的最下端；隔熱板包覆於PE內管外；水循環分流器安裝於井體的進水口處並接在PE內管外上。本裝置可有效解決土壤源熱泵系統佔地面積大的問題，使單口地源井的換熱量大幅提升。
【專利說明】一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於節能減排中暖通空調【技術領域】，主要用於地源熱泵空調系統的換熱源，是一種高效提取土壤能量裝置。
【背景技術】
[0002]地源熱泵空調系統是暖通空調行業的一項新技術，屬於國家鼓勵應用的節能環保技術，其能量採集系統主要為地下水源、土壤源等。地下水源雖然換熱能力較強，節能效果顯著，但是水源井回灌是一技術難題，很難做到100%的回灌，從而造成水資源的嚴重浪費，一些城市已經開始限制使用。土壤源熱泵是利用土壤常年恆溫這一特性，通過地埋管中的介質與土壤進行換熱，雖然土壤源熱泵系統不需要抽取地下水，但是地埋管換熱能力較低，提取相同的能量需要很大的佔地空間，然而隨著城市化發展，土地資源有限，因此很大程度上制約著土壤源熱泵的發展。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於為克服已有技術的不足之處，提供一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，該裝置不用開採地下水，使單口地源井的換熱量大幅提升。從而能有效解決土壤源熱泵系統佔地面積大的問題。
[0004]本發明提出的一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，其特徵在於，該裝置主要包括:底部封閉的鋼套管構成地源換熱井體、PE內管、過濾裝置、雜質沉澱槽、隔熱板、水循環分流器；其連接關係為:鋼套管插入地下，地源熱泵熱源側回水與鋼套管上埠相連通，PE內管置於鋼套管內；過濾裝置固定在PE內管的最下端內部；雜質沉澱槽位於鋼套管井體的最下端；隔熱板包覆於PE內管外；水循環分流器安裝於井體的進水口處並接在PE內管外上。
[0005]所述鋼套管的直徑為150-200毫米，PE內管的直徑為80-150毫米，用以增大換熱接觸面與換熱介質單位時間的流量，地源換熱井的深度80-200米。
[0006]所述隔熱板包覆長度至少為PE內管長度的二分之一，形成保溫長度，保溫長度設置在地面高度附近。
[0007]所述裝置還包括兩個切斷閥門、反衝洗閥門，所述兩個切斷閥門分別位於鋼套管、PE內管的進出口處；所述的反衝洗閥門一端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內管切斷閥前；
[0008]所述裝置還包括檢查井室，檢查井室設置在地面上，將地面以上的鋼套管、PE內管以及切斷閥門、反衝洗閥門、水循環分流器設置其中，用於防護、檢修放置其中的閥門附件。
[0009]本發明的特點及有益效果:本發明利用大口徑鋼套管作為換熱套管，有效的提高了換熱效率，是普通換熱井的3-4倍，一定程度上減少了打地埋孔所佔用的土地面積；反衝洗裝置可以有效的解決因雜質沉積而導致堵塞換熱井的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的總體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]本發明提出的提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置結合附圖及實施例詳細說明如下:
[0012]本發明提出的一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置實施例結構如圖1所示，該裝置主要包括:直徑為150-200毫米的鋼套管I構成地源換熱井體(鋼套管長度為81-201米)、直徑為80-150毫米的PE內管2 (長度與鋼套管相匹配)、過濾裝置3、雜質沉澱槽4、隔熱板5、水循環分流器6、兩個切斷閥門7、反衝洗閥門8、檢查井室9 ;其連接關係為:鋼套管插入地下，熱泵機組一次側回水與鋼套管I上埠相連通，PE內管2置於鋼套管I內；過濾裝置3固定在PE內管2的最下端內部；雜質沉澱槽4位於鋼套管井體的最下端；隔熱板5包覆於PE內管外，包覆長度至少為PE內管長度的二分之一，形成保溫長度(保溫長度設置在地面高度附近)；水循環分流器6安裝於井體的進水口處並接在PE內管外上；所述兩個切斷閥門7分別位於鋼套管1、PE內管2的進出口處；所述的反衝洗閥門8 一端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內管切斷閥前；檢查井室9設置在地面上，將地面以上的鋼套管1、PE內管2以及切斷閥門、反衝洗閥門、水循環分流器設置其中。
[0013]本實施例裝置的【具體實施方式】說明如下:
[0014]採用鑽機鑽孔(孔深80-200米)後，將過濾裝置3固定在PE內管2的最下端內部，在PE內管2 —段的外周包覆隔熱板5形成保溫段，將水循環分流器6安裝在PE內管的保溫段上端的PE內管壁上，在PE內管2的底部安裝過濾裝置3，PE內管2置入鋼套管中，使PE內管與鋼套管I同心，通過設置等距離管卡固定其中。將鋼套管I下入孔內，然後採用機械或人工回填，將鋼套管I與地下土壤密實回填。在地面上的鋼套管彎成水平狀，PE內管的上部從鋼套管的彎折處伸出鋼套管，也彎折成水平狀，水平段的鋼套管和水平段的PE內管上分別安裝切斷閥門7，反衝洗閥門8—端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內管切斷閥前；設置檢查井室，使得在地面以上的鋼套管1、PE內管2以及切斷閥門、反衝洗閥門、水循環分流器處在其中。
[0015]本實施例的工作原理為:熱泵機組一次側回水通過水泵輸送進入鋼套管內與土壤進行換熱。由於長時間運行，管內鏽渣等可能會堵塞管道影響換熱，因此在鋼套管I底部設置雜質沉澱槽4，水中的雜質隨著循環水的流動會進入沉澱槽4進行沉澱。鋼套管內的循環水通過過濾裝置3進入PE內管後被輸送到熱泵機組進行熱量的交換。由於鋼套管內的循環水的溫度與PE內管上部循環水的溫度有一定溫差，為了避免熱短路，形成能量損失，在鋼套管上部與PE之間安裝隔熱板5，內部PE內管與隔熱板之間有空氣層(或靜態水流)，傳熱會大大降低。為使循環水能充分的與土壤換熱，強化循環水從土壤中吸熱，在換熱井頂部設置水循環分流器6。切斷閥7用於換熱井檢修使用。系統循環一定時間後，過濾裝置3有可能外部堵塞，這時可通過反衝洗閥門8打開，然後關閉切斷閥門7進行系統的反衝洗。9為檢查井室，用於放置閥門附件以及檢修使用。
[0016]本實施例中的各部件的具體實現方式分別說明如下:
[0017]鋼套管:無縫鋼管，焊接，承壓1.6MPa ；
[0018]PE內管:高密度聚乙烯管，熱熔連接，承壓1.6MPa ；
[0019]過濾裝置:不鏽鋼網，孔徑5mm ；
[0020]雜質沉澱槽:不鏽鋼槽，深10mm ；
[0021 ]隔熱板:珍珠巖保溫板，厚20mm ；
[0022]水循環分流器:不鏽鋼網格，孔徑5mm ；
[0023]切斷閥門:鋼套管蝶閥，法蘭連接；PE內管夾閥，螺紋連接；
[0024]反衝洗閥門:閘閥，絲接；
[0025]檢查井室:C>800mm，井室採用磚砌水泥抹面防水。
【權利要求】
1.一種提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，其特徵在於，該裝置主要包括:底部封閉的鋼套管構成地源換熱井體、PE內管、過濾裝置、雜質沉澱槽、隔熱板、水循環分流器；其連接關係為:鋼套管插入地下，地源熱泵熱源側回水與鋼套管上埠相連通，PE內管置於鋼套管內；過濾裝置固定在PE內管的最下端內部；雜質沉澱槽位於鋼套管井體的最下端；隔熱板包覆於PE內管外；水循環分流器安裝於井體的進水口處並接在PE內管外上。
2.如權利要求1所述的提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，其特徵在於，所述鋼套管的直徑為150-200毫米，PE內管的直徑為80-150毫米，用以增大換熱接觸面與換熱介質單位時間的流量，地源換熱井的深度80-200米。
3.如權利要求2所述的提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，其特徵在於，所述隔熱板包覆長度至少為PE內管長度的二分之一，形成保溫長度，保溫長度設置在地面高度附近。
4.如權利要求2所述的提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，其特徵在於，所述裝置還包括兩個切斷閥門、反衝洗閥門，所述兩個切斷閥門分別位於鋼套管、PE內管的進出口處；所述的反衝洗閥門一端接在鋼套管切斷閥前，另一端接在PE內管切斷閥前；用以定期的對井體下端的雜質進行反衝洗。
5.如權利要求1、2、3或4所述的提取地熱能的大口徑鋼製套管換熱裝置，其特徵在於，所述裝置還包括檢查井室，檢查井室設置在地面上，將地面以上的鋼套管、PE內管以及切斷閥門、反衝洗閥門、水循環分流器設置其中，用於防護、檢修放置其中的閥門附件。
【文檔編號】F24J3/08GK104374121SQ201410725603
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】武濤, 梁忠, 張軍 申請人:北京中科華譽能源技術發展有限責任公司