一种闭式单管型垂直埋管地源热泵系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，涉及一种浅层地热能利用领域。该系统包括：单管换热井、上行管、下行管、循环泵、井口装置及热泵。可设于遇水易软化、地下裂隙丰富、地下水资源匮乏、地下水质差的地质区域。利用地下浅层岩土温度相对稳定的特性，常年保持在适宜的15-20℃，不受大气环境温度影响，可为热泵机组提供稳定的冷热源，提高热泵机组的效率。该系统施工简单、单井换热量高、不消耗及污染地下水资源，该系统具有环境友好，换热量高，降低钻井费用及钻井数量，节省占地面积运行费用低等特点。
【专利说明】 一种闭式单管型垂直埋管地源热泵系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浅层地热能利用领域，特别涉及一种闭式单管型垂直埋管地源热栗系统。
【背景技术】
[0002]伴随着科学技术的发展，冷却塔加锅炉的传统方式因其需要制冷和加热两套机组，运行费用高，且对环境有污染，越来越不被人们所接受。地源热泵系统利用绿色的可再生能源——浅层地热能，可供暖、制冷，还可提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套系统，运行费用低，且无污染成为目前可使用的对环境友好、有效的空调系统。
[0003]作为地源热泵的一种，常规垂直埋管地源热泵系统的单井换热量低，钻孔埋管数量多，占地面积大，对于岩石性地质，钻井费用高。这些都限制了常规垂直埋管地源热泵系统的发展，如何增强单井换热量，减少钻井数量、节省占地面积及钻井费用，是目前常规垂直埋管地源热泵系统需要解决的重要问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可再生，环境友好，换热量高，降低钻井费用及钻井数量，节省占地面积运行费用低等特点的闭式单管型垂直埋管地源热泵系统。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，包括单管换热井、上行管、下行管、地面循环泵、井口装置、热泵及护壁管，上述上行管与上述下行管通过上述井口装置连接通入上述单管换热井中。
[0006]进一步地，上述全程护壁管设于遇水易软化、地下裂隙丰富、地下水资源匮乏、地下水质差的地质区域。
[0007]进一步地，上述上行管深入所述单管换热井底、所述下行管通过连接上述井口装置与上述单管换热井连通。
[0008]进一步地，上述单管换热井的上行管为柔性复合保温管。
[0009]进一步地，上述单管换热井的护壁管为传热性能好，轴向刚性，径向柔性的不锈钢波纹管，不锈钢材质可根据具体水文地质条件决定。
[0010]更进一步地，上述不锈钢波纹管可采用法兰连接或焊接制成。
[0011]采用本技术方案的有益效果是:所述系统利用目前倡导采用的可再生能源之一的浅层地热能，以水为介质，通过钻入地下的单管换热井，将水引入井的最深处，水在井内循环，通过护壁管与周围土壤换热，而常规垂直埋管地源热泵系统在一层塑料管壁隔绝下与周围土壤换热，护壁管的传热系数约为常规地埋管传热系数的20倍，可见单管型垂直埋管地源热泵系统换热性能远优于常规垂直埋管热泵系统，且成井后无需灌浆回填封孔，可降低了钻井费用及钻井数量，节省占地面积。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明一种闭式单管型垂直埋管地源热泵系统实施例1的结构示意图。
[0013]图中数字所表示的相应部件名称:
1.单管换热井2.上行管3.下行管4.地面循环泵5.井口装置6.热泵7.护壁管8.接建筑负荷侧9.遇水易软化的地质。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]实施例1
参见图1，如其中的图例所示，一种闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，包括单管换热井(I)、上行管(2)、下行管(3)、地面循环泵(4)、井口装置(5)、热泵(6)及护壁管(7)，其中，上行管(2)选用保温性能好的柔性复合保温管，单管换热井(I)的护壁管(7)选用传热性能好，轴向刚性、径向柔性的不锈钢波纹管，不锈钢材质根据具体水文地质条件决定，系统采用全程护壁管的闭式成井工艺，用于井壁遇水易软化、地下裂隙丰富、地下水资源匮乏、地下水质差的遇水易软化的地质(9)，利用地下岩土温度相对稳定的特性，常年保持在适宜的15-20°C，
在系统运行过程中，通过地面循环水泵(4)抽取单管换热井(I)底部的地源水，并送至热泵(6)蒸发器(冷凝器)，把浅层地热能传给蒸发器(冷凝器)，换热后的地源水回到单管换热井(I)的上部，水在井内循环，通过护壁管(7)与周围土壤进行高效的热交换，通过上行管(2 )被地面循环泵(4 )抽取送至热泵(6 )，完成换热循环过程。
[0016]采用本技术方案的有益效果是:通过本发明中的技术方案，利用目前倡导采用的可再生能源之一的浅层地热能，以水为介质，通过钻入地下的单管换热井，将水引入井的最深处，水在井内循环，通过护壁管与周围土壤换热，而常规垂直埋管地源热泵系统在一层塑料管壁隔绝下与周围土壤换热，护壁管的传热系数约为常规地埋管传热系数的20倍，可见单管型垂直埋管地源热泵系统换热性能远优于常规垂直埋管热泵系统，且成井后无需灌浆回填封孔，可降低了钻井费用及钻井数量，节省占地面积，对于拥有合适地下构造的地块(井壁遇水易软化、地下裂隙丰富、地下水资源匮乏、地下水质差)，可以通过闭式单管型垂直埋管系统利用地下浅层地热能为制冷热及生活热水。
[0017]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，利用地下岩土层温度相对稳定的特性，以水做为换热介质，其特征在于:所述闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，包括单管换热井、上行管、下行管、地面循环泵、井口装置、热泵及护壁管，所述上行管与所述下行管通过所述井口装置连接通入所述单管换热井中。
2.根据权利要求1所述的闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，其特征在于:所述全程护壁管设于遇水易软化、地下裂隙丰富、地下水资源匮乏、地下水质差的地质区域。
3.根据权利要求1所述的闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，其特征在于:所述上行管深入所述单管换热井底、所述下行管通过连接所述井口装置与所述单管换热井连通。
4.根据权利要求1所述的闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，其特征在于:所述单管换热井的上行管为柔性复合保温管。
5.根据权利要求1所述的闭式单管型垂直埋管地源热泵系统，其特征在于:所述单管换热井的护壁管采用轴向刚性，径向柔性的不锈钢波纹管。
6.根据权利要求6所述的单管型垂直埋管地源热泵系统，其特征在于:所述不锈钢波纹管可采用法兰连接或焊接制成。
【文档编号】F25B30/06GK103925739SQ201310008867
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2013年1月10日
【发明者】陈克非, 唐卫华, 陈从余, 徐喆, 张吉, 于磊, 顾小飞, 沈娜, 杨国旗 申请人:江苏望远节能科技开发有限公司