一种具有回水流道的砂管及应用该砂管的地源换热井的制作方法

本实用新型属于地热能应用技术领域，具体属于具有回水流道的砂管及应用该砂管的地源换热井。

背景技术：

浅层地热能是一种新型可再生的清洁能源，它来源于地球内部的热量和太阳辐，它的利用对于解决当前能源危机和环境问题具有积极的意义。目前浅层地热能的主要利用方式有以地表水源为冷热源的水源热泵和以地表岩石、土壤介质为冷热源的地源热泵两种。水源热泵的应用中，用水量大，出现了难以回灌的问题，长期使用不回灌，易造成地层结构的破坏；地源热泵的应用，一般采用地埋管的方式，地埋管内充入介质与土壤交换热量，封闭使用，不抽取地下水；地埋管的方式分为水平埋管和垂直埋管，而水平埋管占地面积大，垂直埋管需要一定的深度，造价高，施工难度大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有回水流道的砂管，以达到使换热用水回流，并在回流时，与井体周围土壤充分换热，提高换热效率的目的。

同时，本实用新型还提供应用该砂管的地源换热井。

一种具有回水流道的砂管，其特征在于，包括管体，在管壁中，形成有回水流道，所述管体与回水流道浇注一体成型，且浇注料为大粒砂石与混有传热材料的水泥。

进一步地，所述的传热材料为胶体石墨。

进一步地，所述的回水流道为贯穿管体上下的直通道。

一种应用上述砂管的地源换热井，其特征在于，包括有井体，井体由多节砂管上下叠列形成，相邻砂管内的回水流道相互连接，形成贯通井底的回水流道；在井底设置有潜水泵，潜水泵出水管延伸至井外，连接换热装置，换热装置回水管连接有回水分流器，分流器连接在井体上端的砂管上；所述的回水分流器包括有内壁与外壁，内壁支撑固定在砂管的内壁上；分流器的外壁夹紧在砂管的外壁上，且在外壁上连接回水管。

本实用新型的工作原理为：

由潜水泵从换热井底部水层区抽出地下水流经热泵机组吸、放热作用，之后回水经分流器均匀地进入井体砂管壁内中的各个回水流道，沿回水流道下落至井底；因砂管壁材料包括有大粒砂石，形成有空隙，沿回水流道下落的回水中部分回水从回水流道向砂管内壁与外壁处渗透；渗透到井体外壁的水，浸湿井体周围的土壤沙岩层，增加了井体与土壤的导热系数而提高了传热效率，流向井体内的水沿井体内壁下落。通过分流后的回水减小了下落的速度，从而增加了与土壤层换热的时间；同时，回水分流后增大了与土壤层的换热面积。

由于井体砂管中掺入了传热材料，可以使井体上任何部位流动的水与土壤砂岩层进行充分的热交换，当回水流至水层区时，与水层区里的水汇合，进一步的和地下水换热。再由潜水泵抽出水层区水形成单井循环。循环水不仅与土壤沙岩层直接换热，还与地下水层的地温水进行热交换，提高了换热效率；使通过热泵机组做工后温度变化了的水及时得到地能温度的补充，达到潜水泵抽出水的温度，始终等于或是接近地温的目的，实现持续稳定的地温水供应。

本实用新型的有益效果：

利用具有回水流道和传热材料的砂管，使热泵机组吸、放热后的回水在流过换热井土壤岩石层时，与砂管外土壤充分换热，应用该砂管的换热井兼顾了水源热泵和地源热泵两种地热采集方法的优势，实现了热泵系统循环水的完全回灌，又解决了地源热泵地埋管的占地面积大，造价高及施工难度大的问题，成本低廉，施工容易，无水体污染，且不浪费水资源仅，便于在有浅层地下水的地区推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的砂管结构示意图；

图2为本实用新型的地源换热井结构示意图。

图中：1、管壁；2、回水流道；3、土壤沙岩层；4、水层；5、潜水泵；6、出水管；7、回水管；8、内壁；9、外壁。

具体实施方式

实施例1

参见附图1，本实用新型提供了一种具有回水流道的砂管，其特征在于，包括管体，在管壁1中，形成有回水流道2，所述管体与回水流道2浇注一体成型，且浇注料为大粒砂石与混有传热材料的水泥；所述的传热材料为胶体石墨；所述的回水流道2为贯穿管体上下的直通道。

实施例2

参见附图1-2，本实用新型还提供了一种应用上述砂管的地源换热井，其特征在于，包括有井体，井体的上部分处于土壤沙岩层3，下部分处于水层4；井体由实施例1中的砂管上下叠列形成，相邻砂管内的回水流道2相互连接，形成贯通井底的回水流道；在井底设置有潜水泵5，潜水泵5处于水层4内，潜水泵5出水管6延伸至井外，连接换热装置，换热装置回水管7连接有回水分流器，分流器连接在井体上端的砂管上；所述的回水分流器包括有内壁8与外壁9，内壁8支撑固定在砂管的内壁上；分流器的外壁9夹紧在砂管的外壁上，且在外壁上连接回水管7。

技术特征：

1.一种具有回水流道的砂管，其特征在于，包括管体，在管壁中，形成有回水流道，所述管体与回水流道浇注一体成型，且浇注料为大粒砂石与混有传热材料的水泥。

2.根据权利要求1所述的具有回水流道的砂管，其特征在于，所述的传热材料为胶体石墨。

3.根据权利要求1所述的具有回水流道的砂管，其特征在于，所述的回水流道为贯穿管体上下的直通道。

4.一种由根据权利要求1所述的具有回水流道的砂管组成的地源换热井，其特征在于，包括有井体，井体由多节砂管上下叠列形成，相邻砂管内的回水流道相互连接，形成贯通井底的回水流道；在井底设置有潜水泵，潜水泵出水管延伸至井外，连接换热装置，换热装置回水管连接有回水分流器，分流器连接在井体上端的砂管上；所述的回水分流器包括有内壁与外壁，内壁支撑固定在砂管的内壁上；分流器的外壁夹紧在砂管的外壁上，且在外壁上连接回水管。

技术总结
本实用新型提供了一种具有回水流道的砂管，包括管体，在管壁中，形成有回水流道，管体与回水流道浇注一体成型，且浇注料为大粒砂石与混有传热材料的水泥。同时，本实用新型还提供了一种应用上述砂管的地源换热井，包括有井体；在井底设置有潜水泵，潜水泵出水管延伸至井外，连接换热装置，换热装置回水管连接回水分流器，分流器连接在井体上端砂管上。本实用新型中热泵机组吸、放热后的回水在流过换热井土壤岩石层时，与砂管外土壤换热，应用该砂管的换热井兼顾水源热泵和地源热泵两种地热采集方法优势，实现了热泵系统循环水的完全回灌，又解决了地源热泵地埋管的占地面积大，造价高及施工难度大的问题，便于在有浅层地下水的地区推广使用。

技术研发人员：贾浩博;周和泉;韩晓朋;张士恒;贾迎贺;贾娟
受保护的技术使用者：艾科尔建设有限公司
技术研发日：2019.11.08
技术公布日：2020.06.19