一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的系统与方法与流程

本发明属于土壤源热泵技术领域，特别涉及一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的系统与方法。

背景技术：

目前无干扰地岩热技术利用-2500m左右中深层地热为建筑提供冬季供暖热源。由于无干扰地岩热换热孔温度较高，一般在30～70℃之间，无法进行夏季供冷，无干扰地岩热系统在夏季制冷必须使用冷却塔，限制了热泵制冷效率，噪音大，不美观，需要一定占地，使得无干扰地岩热技术在夏季的使用受到了一定限制。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的系统与方法，克服了无干扰地岩热换热孔夏季不能制热的缺陷，实现了无干扰地岩热换热孔同时具备冬季制热和夏季制冷两项功能。该地岩热孔设备成功将-2500m深无干扰地岩热换热孔分为上下两个部分，冬季供热时，无干扰地岩热换热孔中热介质在内部-2500m全换热孔循环换热，夏季时，本系统隔离地下-1000m～-2500m高温地热部分，热介质只在0～-1000m恒温地热区域循环换热，为夏季热泵提供冷源。本发明直接利用无干扰地岩热换热孔，改变无干扰地岩热换热孔上半部分的结构连接形式，实现无干扰地岩热换热孔夏季制冷功能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的方法，在地表与冷源区域下表面之间设置三层管结构，在冷源区域下表面与热源区域下表面之间设置双层管结构，并在各管顶部出口设置阀门，所述双层管结构是三层管结构的中管和内管的延伸，所述三层管结构中，外管与中管在三层管底部连通，所述双层管结构中，中管与内管在双层管底部连通，在中管注入介质，通过控制阀门，使得在夏季形成介质沿中管向下—沿外管向上流出的冷源回路，在冬季形成介质沿中管向下—沿内管向上流出的热源回路。

即，在0～-1000m为三层套管，分为内管，中管和外管，-1000m～-2500m为两层套管，分为内管和外管。内管采用pe管道，中管和外管为特制钢材。

本发明还提供了一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的系统，包括设置在地岩热换热孔中的制冷外管3，制冷外管3中设置有中层管14，中层管14中设置有中心管13，制冷外管3的底端处于冷源区域下表面位置，制冷外管3的底端连接外衔接管5，中层管14的底端连接冷热转换器4的顶端，冷热转换器4的底端通过内衔接管7连接制热换热管8，中心管13贯穿至制热换热管8的底部，并在制热换热管8底部相连通，制热换热管8的底端连接稳定锥9，所述冷热转换器4的侧面开有与制冷外管3相连通的出流孔4b，所述外衔接管5与内衔接管7之间有密封环6且冷热转换器4位于密封环6的上部，所述制冷外管3的顶端设置有各带阀门的三口分水器1，一路连通回水口11与中层管14，一路连通制冷出水口12与制冷外管3，另一路连通制热出水口10与中心管13，从而在夏季形成回水口11—中层管14—冷热转换器4—制冷外管3—制冷出水口12的冷源利用回路，在冬季形成回水口11—中层管14—冷热转换器4—内衔接管7—制热换热管8—中心管13—制热出水口10的热源利用回路。

所述冷源区域下表面为地下1000米，所述稳定锥9位于地下2500米处，即，夏季把地下0～1000m范围作为冷源，用于夏季制冷，冬季把地下0～2500m作为制热热源。

所述冷热转换器4外形为管状结构，顶部和底部均设置有用于与中层管14和内衔接管7配套安装的丝扣4a，出流孔4b开在侧面，连通中层管14与制冷外管3。

所述内衔接管7中设置有膨胀管，利用膨胀管和密封环6在内衔接管7和外衔接管5之间形成密封结构。

与现有技术相比，本发明解决了无干扰地岩热换热孔的夏季无法供冷的问题，增加了无干扰地岩热换热孔冬季供热能力，降低了运行成本

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明内衔接管和外衔接管之间密封结构示意图。

图3是本发明冷热转换器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的系统，包括设置在地岩热换热孔中的制冷外管3，地岩热换热孔的上部设置检查孔2，便于操作以及检修，制冷外管3与地岩热换热孔的孔外壁15之间具有一定间隙。

在制冷外管3中设置有中层管14，中层管14中设置有中心管13，制冷外管3的底端处于冷源区域下表面位置，制冷外管3的底端连接外衔接管5，中层管14的底端连接冷热转换器4的顶端，冷热转换器4的底端通过内衔接管7连接制热换热管8(也可以冷热转换器4作为中层管14的一段，中层管14的底端通过内衔接管7连接制热换热管8)。

中心管13贯穿至制热换热管8的底部，并在制热换热管8底部相连通，制热换热管8的底端连接稳定锥9，冷热转换器4的侧面开有与制冷外管3相连通的出流孔4b，外衔接管5与内衔接管7之间有密封环6且冷热转换器4位于密封环6的上部。

制冷外管3的顶端设置有各带阀门的三口分水器1，一路连通回水口11与中层管14，一路连通制冷出水口12与制冷外管3，另一路连通制热出水口10与中心管13。

在夏季，关闭制热出水口10上的阀门，打开其余两个阀门，形成回水口11—中层管14—冷热转换器4—制冷外管3—制冷出水口12的冷源利用回路。制冷过程中介质不经过中心管13。

在冬季，关闭制冷出水口12上的阀门，打开其余两个阀门，形成回水口11—中层管14—冷热转换器4—内衔接管7—制热换热管8—中心管13—制热出水口10的热源利用回路。

本发明中，冷源区域下表面为地下1000米，而热源下表面即稳定锥9的底部位于地下2500米处，即，基于基于土壤和岩石作为热泵冷源的换热技术，夏季把地下0～1000m范围作为冷源，用于夏季制冷，同时储备热量于地下0～1000m的土壤和岩石中，冬季把地下0～2500m作为制热热源。

为便于密封并根据需要调节密封，本发明在内衔接管7和外衔接管5之间设置了一种密封结构，参照图2，首先在内衔接管7和外衔接管5之间设置密封环6，然后在内衔接管7中对应密封环6的位置设置膨胀管，利用膨胀管的膨胀作用实现密封环6的密封效果。为加强效果，本发明中，密封环6上下设置两道，分别为上密封环6a和下密封环6b，从而保障无干扰地岩热井的密封效果。

本发明所述的冷热转换器4外形为管状结构，如图3所示，顶部和底部均设置有用于与中层管14和内衔接管7配套安装的丝扣4a，出流孔4b开在侧面，通过出流孔4b连通中层管14与制冷外管3。

技术特征：

技术总结
一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的方法，在地表与冷源区域下表面之间设置三层管结构，在冷源区域下表面与热源区域下表面之间设置双层管结构，并在各管顶部出口设置阀门，双层管结构是三层管结构的中管和内管的延伸，三层管结构中，外管与中管在三层管底部连通，双层管结构中，中管与内管在双层管底部连通，在中管注入介质，通过控制阀门，使得在夏季形成介质沿中管向下—沿外管向上流出的冷源回路，在冬季形成介质沿中管向下—沿内管向上流出的热源回路，本发明还提供了一种利用中深层无干扰地岩热换热孔作冷热源的系统，克服了无干扰地岩热换热孔夏季不能制热的缺陷，实现了无干扰地岩热换热孔同时具备冬季制热和夏季制冷两项功能。

技术研发人员：徐德龙;李勇;冯绍航;王晓龙;沈宝镜;马智;杜兴亮
受保护的技术使用者：陕西德龙地热开发有限公司
技术研发日：2017.07.10
技术公布日：2017.09.22