地埋套筒式換熱器的製作方法

2023-09-19 00:29:50

專利名稱：地埋套筒式換熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱交換裝置，特別是涉及一種適用於淺層土壤熱量交換的地 埋套筒式換熱器。
背景技術：
目前，全球都面臨著能源危機，各行各業均大力提倡環保節能或再生能源。其中， 對淺層土壤熱量的利用已經是比較普遍的技術，其主要分為土壤源換熱系統和水源換熱系 統兩種。但是，現有的土壤源換熱系統存在系統造價較高、系統運行的能效比(COP)相對 較低的缺陷。而現有的水源換熱系統通常採用一抽多灌式或單井回灌式換熱方式。其中，一 抽多灌式換熱系統存在以下缺點(1)鑿井數量較多；(2)實現100%回灌的難度較大；(3) 攜沙量相對較大；⑷潛水泵揚程相對較高，從而降低了系統的能效比(COP) ； (5)在地下水 相對貧乏的地區使用受到限制。而單井回灌的主要缺點為系統運行一段時間後，水體溫度 下降/上升較大，降低了熱交換能力，進而降低了系統的能效比(COP)。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種換熱能效比高、可實現100%回灌，並可有效避免水 體汙染的地埋套筒式換熱器。本實用新型的技術方案是一種地埋套筒式換熱器，包括埋裝於地下的外套筒和 設於該外套筒內的內套筒，所述外套筒與內套筒之間設有填料，以形成所述外套筒的實心 式筒體，該實心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體，下段為填充了 濾水材料的回水段筒體；所述內套筒內部分為相分隔的上、下兩個腔體，下方腔體作為取水 腔，該取水腔內設有抽水裝置，上方腔體作為排水腔，所述排水腔內設有回水管道；並且，所 述排水腔的底部低於所述的密封段筒體；所述的外套筒頂部設有蓋板，所述的內套筒的頂 部向上伸出至所述蓋板之外。本實用新型可以作以下改進，所述的抽水裝置包括用於提取地下水的潛水泵和與 該潛水泵相連的取水管道，所述的取水管道和回水管道均向上伸出至所述的蓋板之外。本實用新型所述的取水管道的向外伸出端設有止回閥。本實用新型還可以作以下改進，所述的蓋板可拆地安裝於所述外套筒的密封段筒 體的頂部端面上，並通過橡膠墊圈密封，以保證本實用新型的整體密閉性。本實用新型所述的內套筒的頂部設有封板，從而有效避免地下水體受到外部環境 的汙染，並且避免地下水體外溢。本實用新型所述的內套筒的取水腔與排水腔通過隔水板分隔。本實用新型還可以作以下改進，所述的外套筒的密封段筒體內所填充的密封材料 為粘土或混凝土 ；回水段筒體內所填充的濾水材料為礫料。所述的外套筒的回水段筒體內所填充礫料的規格為3 10mm。[0013]本實用新型還可以作以下改進，所述的蓋板上方設有檢查井，所述的內套筒、回水 管道及取水管道的頂部伸出端均設於該檢查井內。本實用新型所述的外套筒的實心筒體的外徑為700 800mm，內徑為280 360mm，所述實心筒體的填充厚度為170 250mm ；所述密封段筒體的填充深度為50 80m， 具體位於所述的檢查井底部至地下50 80m處，所述回水段筒體的具體填充位置為自所述 密封段筒體底部至所述實心筒體底部。本實用新型的有益效果是(1)本實用新型的地埋套筒式換熱器，採用地下水閉式循環換熱技術，對水資源沒 有任何消耗和成分改變，僅以水為導熱介質，通過水與土壤的熱量交換，實現吸熱與散熱的 目的。該換熱器可以有效杜絕水體汙染，實現100%回灌，大大提高整個換熱系統的能效比 (COP)，同時為相對貧水地區淺層土壤熱量的利用提供技術條件。(2)本實用新型的地埋套筒式換熱器，由於實現了閉式循環，及完善的過濾、保護 措施，該換熱器可以減緩提水運行時地下水的流速，有效控制砂移，可以將攜沙量減少到 三十萬分之一以內。另外，由於採用了閉式循環，還可以提高動水位，以降低潛水泵的揚程。(3)本實用新型的地埋套筒式換熱器，由於每一套地埋套筒式換熱器在進行取水 運行的同時，亦進行回灌，與傳統水源換熱系統相比，可以減少取水井、回灌井的數量。(4)本實用新型的地埋套筒式換熱器，其上部採用密封結構，密封深度為50 80m,即外套筒的密封段筒體的填充深度為50 80m，具體位於檢查井底部至地下50 80m 處。由於50 80m內的地下水具有不流動、無砂移現象，靜水位基本不變，土壤含水的飽和 度基本不變等特點，因此，本實用新型對項目實施地區的地下50 80m範圍內的水文地質 構造不會構成影響。(5)本實用新型的地埋套筒式換熱器，其安裝深度為120 300m，具體安裝深度可 以根據具體項目的水文地質條件和地源熱泵系統換熱量的需求靈活設定。(6)本實用新型的地埋套筒式換熱器，可以單獨使用，也可以多套同時使用。在多 套同時使用時，每個地埋套筒式換熱器的回灌水量是可以調配的，可維持地下水水溫的相 對平衡。(7)本實用新型的地埋套筒式換熱器，在貧水地區，其主要功能是增加循環水量， 減少水源系統的鑿井數量，實現土壤熱量的有效交換；而在地下水水量相對富裕的地區，地 埋套筒式換熱器的主要功能是實現100%回灌，避免地下水資源的浪費。

圖1是本實用新型實施例的剖視圖；圖2是圖1中的換熱器的水流流向及熱量交換原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。圖1、圖2所示的一種地埋套筒式換熱器是本實用新型的具體實施例，其包括埋裝 於地下的外套筒1和設於該外套筒1內的內套筒2，外套筒1與內套筒2之間設有填料，以 形成外套筒1的實心式筒體，該實心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體11，下段為填充了濾水材料的回水段筒體12;內套筒2內部分為相分隔的上、下兩個 腔體，下方腔體作為取水腔21，該取水腔21內設有抽水裝置，上方腔體作為排水腔22，排水 腔22內包含水體與空氣兩部分，二者通過水位線8相分隔，當水位提高時，空氣將被壓縮， 從排氣閥排出。排水腔22內設有回水管道5，並且，排水腔22的底部低於密封段筒體11， 以使回流的水順利地由內套筒2的排水腔22流入外套筒1的回水段筒體12 ；外套筒1頂 部設有蓋板9，內套筒2的頂部向上伸出至蓋板9之外。本實施例中，抽水裝置包括用於提取地下水的潛水泵3和與該潛水泵3相連的取 水管道4，取水管道4和回水管道5均向上伸出至蓋板9之外，用於連接外部熱交換系統。 取水管道4的向外伸出端設有止回閥6。蓋板9可拆地安裝於外套筒1的密封段筒體11的 頂部端面上，並通過橡膠墊圈密封，以保證本實用新型的整體密閉性。內套筒2的頂部設有 封板23，從而有效避免地下水體受到外部環境的汙染和溢出。內套筒2的取水腔21與排水 腔22通過隔水板10分隔。本實施例中，外套筒1的密封段筒體11內所填充的密封材料為粘土或混凝土 ；回 水段筒體12內所填充的濾水材料為礫料，回流水在該回水段筒體12內被進一步淨化後流 出並交換熱量，最終流入本套筒式換熱器或其它套筒式換熱器內套筒2的取水腔21。外套 筒1的回水段筒體12的厚度為170 250mm，內徑為360mm，外徑為700 800mm，回水段筒 體12內所填充礫料的規格為3 10mm，即礫料直徑為3 10mm。內套筒2為井管，材質為配筋混凝土或鋼管，內套筒2的排水腔22採用濾水管，則 回流水經過內套筒2的排水腔22流入外套筒1的回水段筒體12的礫料層內，回流水經過 礫料層後大部分流出至含水層13，經過土壤換熱後再流入取水腔21，如此循環往復，而少 部分回流水直接垂直向下流入內套筒2的取水腔21。本實施例中，蓋板9上方還設有檢查井7，內套筒2、回水管道5及取水管道4的頂 部伸出端均設於該檢查井7內。外套筒1的實心筒體的外徑為700 800mm，內徑為280 360mm，實心筒體的填充厚度為170 250mm ；密封段筒體11的填充深度為50 80m，具體 位於檢查井7底部至地下50 80m處，回水段筒體12的具體填充位置為自密封段筒體11 底部至實心筒體底部。當地埋套筒式換熱器運行時，地下水從取水腔21被提取，經過熱量交換後，再排 回排水腔22和外套筒1，通過外套筒1與土壤交換熱量，然後進入取水腔21被再次提取，如 此循環往復。在運行過程中，可以調配提水水量與回灌水量，直至實現運行水溫與初始水溫 的基本平衡。上述的實施例僅為本實用新型的優選實施例，不能以此來限定本實用新型的權利 範圍，因此，依本實用新型申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的範圍。
權利要求一種地埋套筒式換熱器，包括埋裝於地下的外套筒(1)和設於該外套筒(1)內的內套筒(2)，其特徵在於所述外套筒(1)與內套筒(2)之間設有填料，以形成所述外套筒(1)的實心式筒體，該實心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體(11)，下段為填充了濾水材料的回水段筒體(12)；所述內套筒(2)內部分為相分隔的上、下兩個腔體，下方腔體作為取水腔(21)，該取水腔(21)內設有抽水裝置，上方腔體作為排水腔(22)，所述排水腔(22)內設有回水管道(5)；並且，所述排水腔(22)的底部低於所述的密封段筒體(11)；所述的外套筒(1)頂部設有蓋板(9)，所述的內套筒(2)的頂部向上伸出至所述蓋板(9)之外。
2.根據權利要求1所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的抽水裝置包括用於提 取地下水的潛水泵⑶和與該潛水泵⑶相連的取水管道(4)，所述的取水管道(4)和回水 管道(5)均向上伸出至所述的蓋板(9)之外。
3.根據權利要求2所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的取水管道(4)的向外 伸出端設有止回閥(6)。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的蓋板 (9)可拆地安裝於所述外套筒⑴的密封段筒體(11)的頂部端面上，並通過橡膠墊圈密封。
5.根據權利要求4所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的內套筒(2)的頂部設 有封板(23)。
6.根據權利要求5所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的內套筒(2)的取水腔 (21)與排水腔(22)通過隔水板(10)分隔。
7.根據權利要求6所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的外套筒(1)的密封段 筒體(11)內所填充的密封材料為粘土或混凝土；所述回水段筒體(12)內所填充的濾水材 料為礫料。
8.根據權利要求7所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的外套筒(1)的回水段 筒體(12)內所填充礫料的規格為3 10mm。
9.根據權利要求8所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的蓋板(9)上方設有檢 查井(7)，所述的內套筒(2)、回水管道(5)及取水管道(4)的頂部伸出端均設於該檢查井 (7)內。
10.根據權利要求9所述的地埋套筒式換熱器，其特徵在於所述的外套筒(1)的實心筒 體的外徑為700 800mm，內徑為280 360mm，所述實心筒體的填充厚度為170 250mm ； 所述密封段筒體(11)的填充深度為50 80m，具體位於所述的檢查井(7)底部至地下50 80m處，所述回水段筒體(12)的具體填充位置為自所述密封段筒體(11)底部至所述實心筒 體底部。專利摘要一種地埋套筒式換熱器，包括埋裝於地下的外套筒和設於該外套筒內的內套筒，所述外套筒與內套筒之間設有填料，以形成所述外套筒的實心式筒體。該實心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體，下段為填充了濾水材料的回水段筒體；所述內套筒內部分為相分隔的上、下兩個腔體，下方腔體作為取水腔，該取水腔內設有抽水裝置；上方腔體作為排水腔，所述排水腔內設有回水管道；並且，所述排水腔的底部低於所述的密封段筒體。所述的外套筒頂部設有蓋板，所述的內套筒的頂部向上伸出至所述蓋板之外。本實用新型換熱能效比高，可實現100％回灌，並可有效避免水體汙染。
文檔編號F25B30/06GK201680644SQ20102019859
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者吳展豪, 樊躍進 申請人:美意(浙江)空調設備有限公司