的柱芯30为硅柱；柱芯30的圆周外侧依次设有玻璃棉层28、聚氨酯泡沫塑料层27、镀铝聚酯亚胺隔热层26和防腐涂层25。中部导热柱9的柱芯30为硅柱；柱芯30的圆周外侧依次设有玻璃棉层28、聚氨酯泡沫塑料层27和防腐涂层25。下部导热柱10的柱芯30为硅柱，柱芯30的圆周侧面直接与干热岩接触导热。
[0026]上部柱体单元15、中部柱体单元8和下部柱体单元11的上端和下端分别设有一个连接柱头29，连接柱头29的外径小于柱芯30的外径；上下相邻的两个连接柱头29通过连接结构7连接；连接结构7包括连接环22，连接环22的内壁上设有螺纹21，连接柱头29的圆周外侧设有与连接环22内壁螺纹21配合的螺纹21，这样通过连接柱头29旋接在连接环22上，相邻的两个柱体单元连接。
[0027]连接结构7还包括位于连接环22内部的硅胶导热片23，所述硅胶导热片23的上下侧面分别与连接环22上下两侧的两个连接柱头29的端部平面贴合。硅胶导热片23具有弹性，能够将上下两个柱头之间紧密贴合，确保导热效率。连接环22的上侧面和下侧面由外到内依次设有外侧密封环20、内侧密封环19和硅胶密封环24 ;外侧密封环20的外径与连接环22的外径相同。采用密封环将连接环22的连接部位密封，避免热量的散失，保持连接结构7的密封性，防止其受外部物质的腐蚀和污损。外侧密封环20为玻璃棉隔热密封环；内侧密封环19为陶瓷纤维密封环。具有较佳的隔热效果。
[0028]地面供热站4上设有导热结构和散热器1，导热结构与上部导热柱的柱芯连接将热量传导至用热场所即热负载；散热器I与导热流体接触，导热流体通过流入管2和流出管18进出散热器I进行热交换。
[0029]根据实际开采地热的地层条件，选择导热柱的长度，上部导热柱的长度为l-200m ;中部导热柱的长度为1.0-3.0km ;下部导热柱的长度为100-500m。下部导热柱与干热岩层相对应。
[0030]可选的，上部导热柱6、中部导热柱9和下部导热柱10的柱芯30可以选用铜柱或铝柱进行导热。
[0031]可选的，上部导热柱6、中部导热柱9和下部导热柱10的柱芯也可以选用高热导材料进行导热。
[0032]可选的，下部导热柱的柱芯柱芯可以利用高热导的液态材料与干热岩充分接触进行热能传导。
[0033]本实施例的有益效果为:能够长期高效使用，具有极佳的导热效率，零能耗；并且，不使用传统的注水循环的方式，避免了对地下水的污染，具有极佳的环保效果。连接结构，设有硅胶导热片，能够将相邻的柱头紧密贴合，确保导热效率；同时密封环能够确保连接结构的密封性，减少热量散失，避免外界物质造成的腐蚀和污损。
[0034]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种高效低成本的地热利用系统，其特征在于，该地热利用系统以热传导形式来提取地热，所述地热利用系统包括地面供热站和地下导热柱，在一个热田设置多根导热柱，形成导热柱的并联；地下导热柱包括首尾连接为整体的上部导热柱、中部导热柱和下部导热柱；上部导热柱、中部导热柱和下部导热柱分别由若干个上部柱体单元、中部柱体单元和下部柱体单元通过连接结构首尾相连组成； 上部导热柱位于第四系松散的地层内，中部导热柱位于固结成岩的地层内，下部导热柱位于干热岩层内。2.如权利要求1所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，上部导热柱的柱芯为硅柱、铜柱、铝柱；柱芯的圆周外侧依次设有玻璃棉层、聚氨酯泡沫塑料层、镀铝聚酯亚胺隔热层和防腐涂层。3.如权利要求1所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，中部导热柱的柱芯为硅柱或高热导材料；柱芯的圆周外侧依次设有玻璃棉层、聚氨酯泡沫塑料层和防腐涂层。4.如权利要求1所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，下部导热柱的柱芯为硅柱或高热导材料，柱芯的圆周侧面直接与干热岩接触导热，或利用高热导的液态材料与干热岩充分接触进行热能传导。5.如权利要求1-4任一所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，上部柱体单元、中部柱体单元和下部柱体单元的上端和下端分别设有一个连接柱头，连接柱头的外径小于柱芯的外径；上下相邻的两个连接柱头通过连接结构连接；连接结构包括连接环，连接环的内壁上设有螺纹，连接柱头的圆周外侧设有与连接环内壁螺纹配合的螺纹。6.如权利要求5所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，连接结构还包括位于连接环内部的硅胶导热片，所述硅胶导热片的上下侧面分别与连接环上下两侧的两个连接柱头的端部平面贴合。7.如权利要求5所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，连接环的上侧面和下侧面由外到内依次设有外侧密封环、内侧密封环和硅胶密封环；外侧密封环的外径与连接环的外径相同。8.如权利要求7所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，外侧密封环为玻璃棉隔热密封环；内侧密封环为陶瓷纤维密封环。9.如权利要求1-4任一所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，上部导热柱的长度为l-200m ;中部导热柱的长度为1.0-3.0km ;下部导热柱的长度为100_500m。10.如权利要求1-4任一所述的高效低成本的地热利用系统，其特征在于，地面供热站上设有导热结构和散热器，导热结构与上部导热柱的柱芯连接将热量传导至用热场所即热负载；散热器与导热流体接触，导热流体通过流入管和流出管进出散热器进行热交换。
【专利摘要】本发明公开了一种高效低成本的地热利用系统，其重要特点是利用热传导性能，包括地面供热站和地下高热传导系数的导热柱；地下导热柱包括首尾连接为整体的上部导热柱、中部导热柱和下部导热柱；上部导热柱位于表层新生代松散沉积地层内，中部导热柱位于中层地层内，下部导热柱位于干热岩层内。本发明的系统采用地下导热柱的结构插入地热层，通过热传导的形式将热量从地热层导出至地面，能够长期高效使用，零能耗，具有极佳的导热效率；并且，不使用传统的注水循环的热对流方式，避免了对地下水和地表水的污染，具有极佳的环保效果。
【IPC分类】F24J3/08
【公开号】CN105042913
【申请号】CN201510453256
【发明人】毛小平, 郭少斌, 李克文, 肖建新, 陈永进
【申请人】中国地质大学（北京）
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月29日