地热井隔热管、地热井管总成及地热井热交换系统和其施工方法与流程

文档序号:14394702阅读:396来源:国知局

本发明涉及地热井隔热管、地热井管总成及地热井热交换系统和其施工方法,更具体来讲涉及提高在地热井的内部循环热传递介质并回收地热的系统的效率的地热井隔热管、地热井管总成及地热井热交换系统和其施工方法。



背景技术:

地壳内部所具有的热即地热以地球内部地幔的对流或地壳内放射性物质的崩溃或火山地区的岩浆等的热做为其热源。

为了将这种地热作为能源利用,全世界约80个以上的国家在利用地热能,地热的利用按技术可大致分类如下。

第一、穿孔深度32~200m内外并用热泵制冷取暖的技术即小口径的垂直密闭型浅部地热技术,第二、钻探小口径300~500m左右并直接循环地下的地下水且利用热泵的管井型浅部地热技术,第三、作为河山地带使用的方式,钻探小口径1000m以上并从地下直接向地上吸上来200℃以上的高温水并用地热发电的技术,第四、通过钻探深度600m~5,000m的长深度大口径并循环地热循环介质的方式只把热引到地上且在不用热泵的情况下用地热直接取暖及发电的技术即深部地热技术。

本发明相当于最后的第四项所述的技术,是关于钻探地热井并向地热井的内部插入管或地源热交换机使热传递介质沿着地热井流动,以在不损失热的同时进行生产将地下高温的热引到地上的长深度/高效率的大口径深部地热地源热交换机的制造的技术。

尤其,全世界地热产业的产业范式从以往的浅部地热向高效率形态的深部地热形态转换,因此本发明公开的大口径/深部地热技术近来在全世界范围内受到广泛瞩目。

并且,本发明是非常适合用于既是非火山地带又是岩盘坚硬的花岗岩地带的韩国等的技术,可谓是今后开发成功的情况下能够加速国内地热产业且创造新的地热能产业的技术。

即,是向地热井插入一个以上的管划分地热井内部的空间,通过划分的空间的局部将热传递介质注入到注入井内部以获得地热,通过其他划分的空间向地上回收利用热能的构成。

对于本技术公开的长深度地源热交换机驱动特性来讲,地热井上部的生产温度和注入温度的温度差大,因此上部由于生产井及注入井之间的温度差大而大幅发生热传递,因此能够造成生产井的温度下降以导致高温水生产能力下降。

即,注入地热井的内部的热传递介质的温度相对低于地热井下部的温度,热传递介质从地热井的下部以加热的状态被回收,因此具有地热井的上部侧被管划分的空间之间的温度差大的问题。

这种情况下,通过插入地热井内部的管发生热传递,因此被加热的热传递介质的热传递到新注入的热传递介质的过程中,回收的热传递介质的温度下降。

因此,整个地热回收循环系统的效率必定下降,而这在地热回收循环系统的施工及运营方面具有降低经济性的问题。

并且,插入地热井内部的管受到地壳内部本身的压力及在管的内部和外部流动的热传递介质的压力等,根据地热井内部的深度暴露于多种温度环境,因此管可能会发生变形,甚至具有管破损的问题。

并且,由于管的结构相对复杂化,因此还有制造管所需的时间、努力及费用上升的问题。

另外,对于插入地热井的管来讲,仅凭一个管是难以达到地热井的下部的,因此主要连接多个管并将延长的管总成插入到地热井的内部。

如上,对于彼此连接以延长的管总成来讲,管连接部位相对脆弱在所难免,因此具有连接部位因多种原因而破损的问题。

插入地热井内部的管破损的情况下,需要经历全部回收整个管总成并更换破损的管后重新插入地热井的过程,因此具有管总成的管理及维修保养所需的时间及费用大幅上升的问题。

并且,具有可从地热井的内部回收的地热受到地热井内部的面积及在地热井内部循环的热传递介质的流速等的制约的问题。

因此,具有难以提高整个地热井热交换系统的地热回收效率的问题。

另外,为回收地热而形成地热孔的地区的地壳弱的情况下,热传递介质流动的过程中地热孔的内面可能坍塌,这种情况下具有热传递介质的流路被坍塌的地壳切断可能丧失地热孔功能的问题。



技术实现要素:

技术问题

本发明旨在解决背景技术部分所述的问题,提供提高在地热井的内部循环热传递介质以回收地热的系统的效率的地热井隔热管、地热井管总成及地热井热交换系统和其施工方法。

本发明要解决的问题不限于以上所述的技术问题,本发明所属技术领域的普通技术人员可通过以下记载明确理解未提及的其他技术问题。

技术方案

用于解决技术问题的本发明的地热井隔热管是插入到地热井的内部使得热传递介质沿着所述地热井流动的管,可包括:外管部,其从地上延伸至所述地热井的下部,直径相对小于所述地热井的直径,配置成与所述地热井的内侧面相隔;内管部,其形成为具有对应于所述外管部的长度的长度和比所述外管部相对小的直径,配置成与所述外管部的内侧面相隔;以及隔热部,其由设置在所述外管部及所述内管部之间的空间的至少一个以上的隔热材料形成。

此处,所述地热井隔热管可形成为所述地热井隔热管的上部的热阻相对大于所述地热井隔热管的下部的热阻。

并且,所述隔热部的上部的厚度可相对大于所述隔热部的下部的厚度。

并且,所述隔热部的上部隔热材料的热传递率可相对小于所述隔热部的下部隔热材料的热传递率。

此处,由所述隔热部的热传递率互异的多个管可沿长度方向连接。

并且,本发明的地热井隔热管是插入到地热井的内部使得热传递介质沿着所述地热井流动的管,可包括:管部,其外管及内管彼此相隔配置;多个支撑部,其形成为至少局部与所述外管的内周面及所述内管的外周面接触,并且沿着所述管部的长度方向相隔预定的间隔配置;以及隔热部,其由设置在所述外管及所述内管之间的空间的隔热材料形成。

此处,所述支撑部可形成为在所述管部的长度方向截面上的面积相对小于所述外管及所述内管之间的空间。

另外,本发明的地热井隔热管是插入到地热井的内部使得热传递介质沿着所述地热井流动的管,可包括:管部,其外管及内管彼此相隔配置;支撑部,其形成为至少局部与所述外管的内周面及所述内管的外周面接触,沿着所述管部的长度方向形成且具有长长的形状;以及隔热部,其由设置在所述外管及所述内管之间的空间的隔热材料形成。

此处,所述支撑部可形成有连通被所述支撑部划分的所述外管及内管之间的空间的孔。

另外,本发明的地热井管总成是插入到地热井的内部使得热传递介质沿着所述地热井流动的管总成,可包括:多个单位管模块,其一端形成有第一锁定部,另一端形成有以对应于所述第一锁定部的形态结合于所述第一锁定部的第二锁定部;以及连接环模块,其设置成包围彼此相邻的各所述单位管模块的所述第一锁定部及所述第二锁定部的结合部位。

此处,所述单位管模块是包括外管及内管的双重管,所述外管及内管之间的空间设置有隔热材料,所述第一锁定部及所述第二锁定部可形成于所述内管的两端。

此处,所述连接环模块可形成为包围所述单位管模块的所述外管。

另外,本发明的地热井热交换系统可包括:地热井,其通过钻探地壳形成;管,其从地上延伸至所述地热井的下部,配置于所述地热井的内部且与所述地热井的内周面彼此相隔;以及蓄热部,其具有设置于所述地热井及所述管之间的空间的蓄热材,用于回收地热的热传递介质通过。

此处,所述蓄热部具有多孔性形态的蓄热材,所述热传递介质能够通过所述蓄热部的空隙透过。

并且,所述蓄热部可以由多个蓄热材以凸出形态结合于所述管的外周面形成。

此处,所述蓄热材可形成为所述蓄热材的上面具有预定的面积。

另外,本发明的地热井热交换系统施工方法可包括:钻探地壳形成预定直径的地热井的钻探步骤;向在所述钻探步骤形成的所述地热井的内部延伸插入包括隔热部的管至所述地热井的下部的插入步骤;以及在所述地热井的内周面及所述管之间的空间填充蓄热材的填充步骤。

另外,本发明的地热井热交换系统可包括:地热井,其通过钻探地壳形成;多孔性的外侧管,其从地上延伸至所述地热井的下部,配置于所述地热井的内部且与所述地热井的内周面彼此相隔;内侧管,其形成为对应于所述外侧管的长度,配置于所述外侧管的内部且与所述外侧管的内周面彼此相隔;以及蓄热部,其具有设置于所述地热井及所述外侧管之间的空间的蓄热材,用于回收地热的热传递介质通过。

此处,所述蓄热部可以由具有预定的体积的多个蓄热材设置在所述地热井及所述外侧管之间的空间形成。

另外,本发明的地热井热交换系统施工方法可包括:钻探地壳形成预定直径的地热井的钻探步骤;向在所述钻探步骤形成的所述地热井的内部延伸插入内侧管及多孔性的外侧管至所述地热井的下部的插入步骤;以及向所述地热井的内周面及所述外侧管之间的空间填充蓄热材的填充步骤。

技术效果

本发明的地热井隔热管、地热井管总成及地热井热交换系统和其施工方法可得到如下效果。

第一、降低热传递介质在地热井的内部循环时插入到地热井内部的管的内部及外部之间的热传递率,从而能够提高地热回收效率。

第二、能够节省制造为回收地热而插入地热井的隔热管所需的时间、努力及费用。

第三、强化插入地热井内部的管结构,能够防止管破损或变形。

第四、提高插入地热井内部的多个管连接部位的强度,从而能够提高地热井管总成的耐久性。

第五、为了从地热井的内部回收地热而向地热井的内部插入管总成时,能够更加容易施工管总成。

第六、能够提高地热井内部的热容量及热传递系数。

第七、在地热井内部流动的热传递介质发生紊流,从而能够提高热回收效率。

第八、增大在地热井的内部向热传递介质传递热的面积,从而能够提高地热回收效率。

这些本发明的效果不限于以上所述的效果,本领域技术人员可通过权利要求的范围明确理解未提及的其他效果。

附图说明

图1为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的构成的示意图;

图2及图3为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第1变形例的示意图;

图4为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第1变形例的生产井内部的流速发生变化的状态的示意图;

图5为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第1变形例的注入井内部的流速发生变化的状态的示意图;

图6及图7为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第2变形例的示意图;

图8为显示本发明的地热井隔热管第1-2实施例的构成的示意图;

图9为显示本发明的地热井隔热管第1-2实施例的第1变形例的示意图;

图10为显示本发明的地热井隔热管第1-2实施例的第2变形例的示意图;

图11为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的构成的示意图;

图12为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的管部及支撑部构成的示意图;

图13为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的形成隔热部的状态的示意图;

图14为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的支撑部位于管部的两端部的状态的示意图;

图15为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的支撑部形成有第一锁定部及第二锁定部的状态的示意图;

图16为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的变形例的构成的示意图;

图17为显示本发明的地热井管总成第1实施例的构成的示意图;

图18为显示本发明的地热井管总成的第1实施例的具有限位部的状态的示意图;

图19为显示本发明的地热井管总成第1实施例的限位部的变形例的示意图;

图20为显示本发明的地热井管总成的第1实施例的具有第三锁定部及第四锁定部的状态的示意图;

图21为显示本发明的地热井管总成第1实施例的第1变形例的示意图;

图22为显示本发明的地热井管总成第1实施例的第2变形例的示意图;

图23为显示本发明的地热井管总成第2实施例的构成的示意图;

图24为显示本发明的地热井管总成的第2实施例的具有限位部的状态的示意图;

图25为显示本发明的地热井管总成的第2实施例的具有第三锁定部及第四锁定部的状态的示意图;

图26为显示本发明的地热井管总成第3实施例的构成的示意图;

图27为显示本发明的地热井管总成的第3实施例的具有限位部的状态的示意图;

图28为显示本发明的地热井管总成的第3实施例的具有第三锁定部及第四锁定部的状态的示意图;

图29为显示本发明的地热井管总成的第3实施例的具有注入口的状态的示意图;

图30为显示本发明的地热井管总成第3实施例的变形例的构成的示意图;

图31为显示本发明的地热井热交换系统的第1-1实施例的构成的示意图;

图32为显示本发明的地热井热交换系统第1-1实施例的变形例的示意图;

图33为显示本发明的地热井热交换系统的第1-2实施例的构成的示意图;

图34为显示本发明的地热井热交换系统的第1-3实施例的构成的示意图;

图35为显示本发明的地热井热交换系统第1-3实施例的第1变形例的示意图;

图36为显示本发明的地热井热交换系统第1-3实施例的第2变形例的示意图;

图37为显示本发明的地热井热交换系统的第1-4实施例的构成的示意图;

图38为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第1-1实施例的示意图;

图39为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第1-2实施例的示意图;

图40为显示本发明的地热井热交换系统的第2-1实施例的构成的剖面图;

图41为显示本发明的地热井热交换系统的第2-1实施例的构成的平面图;

图42为显示本发明的地热井热交换系统第2-1实施例的变形例的示意图;

图43为显示本发明的地热井热交换系统的第2-2实施例的构成的示意图;

图44为显示本发明的地热井热交换系统的第2-3实施例的构成的示意图;

图45为显示本发明的地热井热交换系统第2-3实施例的第1变形例的示意图;

图46为显示本发明的地热井热交换系统第2-3实施例的第2变形例的示意图;

图47为显示本发明的地热井热交换系统的第2-4实施例的构成的示意图;

图48为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第2-1实施例的示意图;

图49为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第2-2实施例的示意图。

具体实施方式

以下参见附图对本发明的实施例进行具体说明。但说明本发明方面,为明确本发明的主题而省略对公知功能或构成的说明。

另外,在说明本发明方面,前方/后方或上侧/下侧之类的指示方向的术语用于使本领域技术人员能够明确理解本发明,用于指示相对的方向,权利范围不受此限制。

<地热井隔热管的第1实施例>

第1-1实施例

首先,参见图1至图7具体说明本发明的地热井隔热管第1-1实施例的构成及效果。

此处,图1为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的构成的示意图,图2及图3为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第1变形例的示意图,图4为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第1变形例的生产井内部的流速变化的状态的示意图,图5为本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第1变形例的注入井内部的流速变化的状态的示意图。

并且,图6及图7为显示本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第2变形例的示意图。

如图1所示,本发明的地热井隔热管可包括外管部a100,内管部a200及隔热部a300。外管部a100是插入地热井的内部的构成,可形成为具有从地上延伸到地热井的下部的长度和比地热井相对小的直径的管形态。

并且,可以在插入地热井的内部时与地热井的内侧面相隔地插入配置使得本发明的地热井隔热管的外部成为热传递介质注入地热井的内部的注入井。

这种外管部a100的构成由具有保持管的形态且能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的足够强度的材料形成为宜。

另外,内管部a200可形成为具有对应于上述外管部a100的长度的长度及比外管部a100相对小的直径的管的形态。

并且,位于上述外管部a100的内部且与外管部a100的内侧面相隔使得外管部a100及内管部a200之间形成空间为宜。

这种内管部a200的构成也由具有保持管的形态且能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的足够强度的材料形成为宜。

关于上述外管部a100及内管部a200的构成,可通过下述隔热部a300或另外的连接部件(未图示)相互结合以构成为一体型,或构成为能够选择性地拆卸以在设置本发明的地热井隔热管的地方进行组装。

即,在构成为包括外管部a100及内管部a200的双重管形态的管的前提下,其形状及构成可以有多种而不受限制。

另外,隔热部a300由位于上述外管部a100及内管部a200之间的空间的至少一个以上的隔热材料形成,可以是起到降低上述外管部a100及内管部a200之间发生的热交换效率的作用的构成。

本实施例中隔热部a300构成为填充发泡聚氨酯、发泡橡胶等发泡性隔热材料的形态,这种情况下,外管部a100的一侧形成有能够用于向外管部a100及内管部a200之间的空间注入发泡性隔热材料的注入口为宜。

通过注入口注入的发泡性隔热材料膨胀,可沿着外管部a100及内管部a200之间的空间流动填充到外管部a100及内管部a200之间。

这种隔热部a300的构成不限于上述实施例,可适用空气、聚苯乙烯泡沫、玻璃纤维等多种隔热材料,其材料及构成可以有多种。

并且,隔热部a300填充到上述外管部a100及内管部a200之间的空间固定,或加工成对应于外管部a100及内管部a200之间的空间形态的形态使得能够选择性地拆卸。

即,隔热部a300位于外管部a100及内管部a200之间降低本发明的地热井隔热管的内部和外部的热传递效率的前提下,其形态及构成可有多种而不受限制。

包括上述所有构成的本发明的地热井隔热管插入到形成于地壳的地热井的内部,能够形成注入到地热井内部的热传递介质能够沿着地热井循环的流路。

本实施例中,热传递介质注入到本发明的地热井隔热管的外侧与地热井的内侧面之间,在地热井的下部,热传递介质流入本发明的地热井隔热管的内部,能够通过本发明的地热井隔热管的内部向地上回收热传递介质。

为提供用于这种热传递介质流动的动力,可在本发明的地热井隔热管的内部或地上另设泵。

即,地热井的内侧面向注入到地热井的内部的热传递介质传递地热对其加热,能够通过本发明的地热井隔热管内部回收被加热的热传递介质。

此处,可通过上述所有构成防止在生产井通过热传递介质回收的地热通过本发明的地热井隔热管水平移动到注入井以得到最小化热损失的效果。

另外,从地热井的上部注入的热传递介质的温度比经过加热后回收的热传递介质的温度相对低,因此本发明的地热井隔热管的外部和内部的温度差可变得非常大。

反面,地热井下部的注入的热传递介质全部为被加热的状态,与回收的热传递介质的温度相似,因此本发明的地热井隔热管的外部和内部的温度差可能相对小。

因此,可适用如下本发明的地热井隔热管第1-1实施例的变形例。

如图2及图3所示,本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第1变形例可包括外管部a100、内管部a200及隔热部a300。

此处,外管部a100、内管部a200及隔热部a300是与上述第1-1实施例的外管部a100、内管部a200及隔热部a300的构成基本相同的构成,因此省略具体说明。

但,本变形例中外管部a100可以形成为外管部a100上部的直径l1-a比外管部a100下部的直径l1-b相对大。

并且,本变形例中内管部a200可以形成为内管部a200上部的直径l2-a比内管部a200下部的直径l2-b相对小。

根据这种构成,本发明的地热井隔热管中,随着趋向上部,上述外管部a100及内管部a200之间的间隔增大,因此位于外管部a100及内管部a200之间的空间的隔热部a300的厚度能够变厚。

因此,可在本发明的地热井隔热管的内部及外部的温度差相对高的上部确保高隔热性能,在内部及外部的温度差相对低的下部确保低隔热性能。

对于上述外管部a100及内管部a200的构成来讲,两个构成可一起适用,或仅适用任意一个构成等,在上部的隔热部a300厚度比下部相对厚的前提下,其形态及构成可以有多种而不受限制。

上述本变形例的构成可以如图2形成为外管部a100及内管部a200倾斜的形态,可以如图3构成为阶梯式。

构成为阶梯式的情况下更容易制造外管部100及内管部200,因此能够得到节省制造本发明的地热井隔热管所需的费用及努力的效果。

并且,上述本变形例的构成减少不必要的隔热性能以减小隔热材需要量,从而能够得到节省制造本发明的地热井隔热管等所需的费用的效果。

并且,能够得到即使使用等量的隔热材也能够更有效地集中隔热性能的效果。

另外,本变形例的构成形态使得热传递介质在地热井内部流动的流路的宽度随着趋向地热井的下部变宽广,而这能够使得用相同压力流动热传递介质时热传递介质的流速随着流路的宽度增大而变缓。

因此,还能够得到提高热传递介质从地热井的下部回收地热的效率的效果。

以下对这种效果进行具体说明。如图4形成为内管部a200的上部直径比下部直径相对小的情况下,回收地热的生产井的流路宽度能够变化。

因此,通过生产井回收的热传递介质的流速随着趋向生产井的上部加快,因此能够减少本发明的地热井隔热管的内部及外部之间的热交换量。

因此,能够得到利用本发明的地热井隔热管的地源热交换机的效率大幅上升的效果。

另外,如图5形成为外管部a100的上部直径比下部直径相对大的情况下,向地热井的内部注入热传递介质的注入井的流路宽度能够变化。

因此,通过注入井注入的热传递介质的流速随着趋向注入井的下部变缓,因此能够延长从地热井的下部获得地热的时间。

即,从地下的岩盘获得尽可能多的热,从而能够得到利用本发明的地热井隔热管的地源热交换机的效率大幅上升的效果。

另外,如图6及图7所示,本发明的地热井隔热管第1-1实施例的第2变形例可包括外管部a100、内管部a200及隔热部a300。

此处,外管部a100及内管部a200是与上述第1-1实施例的外管部a100及内管部a200的构成基本相同的构成,因此省略具体说明。

但,如图6所示,本变形例中隔热部a300可以由具有不同隔热性能的多种的隔热材料a310、a320、a330形成。

即,可在需要高隔热性能的部分和需要相对低的隔热性能的部分适用不同的隔热材料构成隔热部a310、a320、a330。

关于选择这种具有不同隔热性能的隔热材料,综合判断隔热材料的价格、施工难易度、耐久性等以选择合适的材料为宜。

各部位的隔热性能如同上述第1-1实施例的第1变形例所述,使上部的隔热性能比下部相对高为宜。

即,可以使得隔热部上部的隔热材料a310的热传递率比隔热部下部的隔热材料a330的热传递率相对低。

这种构成能够得到更加有效地集中隔热性能的效果,还能够得到节省构成隔热部a310、a320、a330所需的费用的效果。

本变形例的地热井隔热管可通过在一个管的各位置注入不同的隔热材料构成。

另外,如图7所示,可以使本变形例的地热井隔热管中插入到地热井的最下端部侧的部位无隔热部a300。

这种情况下,可以使外管部a100及内管部a200之间的空间无隔热部a300,也可以如本变形例将形成为双重管形态的管变形为单一管结构且无隔热部a300。

根据一个例子,本发明的地热井隔热管的下端部由无隔热材的单一管道构成为宜。

构成如上单一管道的情况下,可使用优点为费用低廉的塑料管道,也可以用刚性高的钢管在地热井内部支撑整个地热井隔热管。

并且,这种构成也能够得到有效集中隔热性能,节省隔热部a300的构成所需的费用的效果。

并且,也可以向预定长度的多个管注入不同材料的隔热材料并选择性地连接多个本发明的地热井隔热管构成。

本变形例中,可以构成为隔热部a310、a320、a330的热传递率互异的多个管向长度方向连接。

这种构成能够得到确保本发明的地热井隔热管的运输及设置等的便利性的效果。

并且,连接多个管的构成也可以适用于上述第1-1实施例及第1-1实施例的第1变形例。

通过上述构成,本发明的地热井隔热管可形成为地热井隔热管上部的热阻比地热井隔热管下部的热阻相对大。

适用傅里叶定律,使热传递率为一种流动,使热传递系数、物质的厚度及截面积的组合为对流动的阻抗,温度成为用于热流动的驱动函数,因此可整理出热流动和热势的差成比例,和热阻成反比例。

因此,热阻高的情况下热流动因成反比而减小,本发明的地热井隔热管的上部发生的热流动可比下部少。

第1-2实施例

以下参见图8至图10具体说明本发明的地热井隔热管第1-2实施例的构成及效果。

此处,图8为显示本发明的地热井隔热管第1-2实施例的构成的示意图,图9为显示本发明的地热井隔热管第1-2实施例的第1变形例的示意图,图10为显示本发明的地热井隔热管第1-2实施例的第2变形例的示意图。

首先,如图8所示,本发明的地热井隔热管可包括隔热管部a400。

隔热管部a400是插入地热井的内部的构成,可形成为具有从地上延伸到地热井的下部的长度和比地热井相对小的直径的管形态。

并且,插入到地热井的内部时可与地热井的内侧面相隔地插入配置使得本发明的地热井隔热管的外部构成用于热传递介质注入到地热井的内部的注入井。

并且,隔热管部a400可以是由热传递率低的隔热材料形成以起到降低隔热管部a400的内部及外部之间发生的热交换量的作用的构成。

并且,形成为具有保持管的形态且能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的足够强度为宜。

这种隔热管部a400的构成在具有热传递率低以防止隔热管部a400内部及外部之间的热交换,具有能够承受预定的压力的强度的前提下,其材料及构成可有多种而并不受限制。

包括上述构成的本发明的地热井隔热管插入到形成于地壳的地热井的内部,能够形成注入地热井的内部的热传递介质能够沿着地热井循环的流路。

本实施例中,热传递介质注入本发明的地热井隔热管的外侧与地热井的内侧面之间,热传递介质从地热井的下部流入本发明的地热井隔热管的内部,因此能够通过本发明的地热井隔热管的内部将热传递介质回收到地上。

为提供用于这种热传递介质的流动的动力,可在本发明的地热井隔热管的内部或地上另设泵。

即,地热井的内侧面向注入到地热井的内部的热传递介质传递地热使得加热,能够通过本发明的地热井隔热管内部回收加热的热传递介质。

此处,可通过上述所有构成防止在生产井通过热传递介质回收的地热通过本发明的地热井隔热管水平移动到注入井以得到最小化热损失的效果。

另外,从地热井的上部注入的热传递介质的温度比经过加热后回收的热传递介质的温度相对低,因此本发明的地热井隔热管的外部和内部的温度差可变得非常大。

反面,地热井下部的注入的热传递介质全部为被加热的状态,与回收的热传递介质的温度相似,因此本发明的地热井隔热管的外部和内部的温度差可能相对小。

因此,可适用如下本发明的地热井隔热管第1-2实施例的变形例。

如图9所示,本发明的地热井隔热管第1-2实施例的第1变形例可包括隔热管部a400。

此处,隔热管部a400是与上述第2实施例的隔热管部a400的构成基本相同的构成,因此此处省略具体说明。

但,本变形例中隔热管部a400上部的厚度l3-a可以比隔热管部a400下部的厚度l3-b相对大。

即,本发明的地热井隔热管可以是隔热管部a400的厚度随着趋向上部变厚且上部具有较厚的隔热层的构成。

因此,可在本发明的地热井隔热管的内部及外部的温度差相对高的上部确保高隔热性能,在内部及外部的温度差相对低的下部确保低隔热性能。

这种隔热管部a400的构成在形成为上部的厚度比下部相对厚的前提下,其形态及构成可有多种而不受限制。

本变形例的构成减少不必要的隔热性能以减小隔热材需要量,从而能够得到节省制造本发明的地热井隔热管等所需的费用的效果。

并且,能够得到即使使用等量的隔热材也能够更有效地集中隔热性能的效果。

另外,本变形例的构成形态使得热传递介质在地热井内部流动的流路的宽度随着趋向地热井的下部变宽广,而这能够使得用相同压力流动热传递介质时热传递介质的流速随着流路的宽度增大而变缓。

因此,还能够得到提高热传递介质从地热井的下部回收地热的效率的效果。

另外,如图10所示,本发明的地热井隔热管第1-2实施例的第2变形例可包括隔热管部a410、a420、a430。

此处,隔热管部a410、a420、a430可以由具有不同的隔热性能的多种隔热材料形成。

即,可在需要高隔热性能的部分和需要相对低的隔热性能的部分适用不同的隔热材料构成隔热管部a410、a420、a430。

关于选择这种具有不同隔热性能的隔热材料,综合判断隔热材料的价格、施工难易度、耐久性等以选择合适的材料为宜。

各部位的隔热性能如同上述第1-2实施例的第1变形例所述,使上部的隔热性能比下部相对高为宜。

即,可以使得隔热部上部的隔热管部a410的热传递率比隔热部下部的隔热管部a430的热传递率相对低。

这种构成能够得到更加有效地集中隔热性能的效果,能够得到节省用于构成隔热管部a410、a420、a430所需的费用的效果。

本变形例的地热井隔热管可以通过选择性地向长度方向连接热传递率互异的隔热材料形成的多个隔热管部a410、a420、a430构成。

这种构成能够得到确保本发明的地热井隔热管的运输及设置等的便利性的效果。

并且,连接多个管的构成也可以适用于上述第1-2实施例及第1-2实施例的第1变形例。

通过本实施例的上述构成,本发明的地热井隔热管可形成为地热井隔热管上部的热阻比地热井隔热管下部的热阻相对大。

适用傅里叶定律,使热传递率为一种流动,使热传递系数、物质的厚度及截面积的组合为对流动的阻抗,温度成为用于热流动的驱动函数,因此可整理出热流动和热势(potential)的差成比例,和热阻成反比例。

因此,热阻高的情况下热流动因成反比而减小,本发明的地热井隔热管的上部发生的热流动可比下部少。

通过本发明的地热井隔热管的所有实施例记载的构成,可得到提高在地热井的内部循环热传递介质以回收地热的系统的效率的效果。

<地热井隔热管的第2实施例>

一个实施例

以下参见图11至图15具体说明本发明的地热井隔热管一个实施例的构成及效果。

此处,图11为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的构成的示意图,图12为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的管部及支撑部构成的示意图。

并且,图13为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的形成隔热部的状态的示意图,图14为本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的支撑部位于管部的两端部的状态的示意图,图15为本发明的地热井隔热管第2实施例的一个实施例的支撑部上形成有第一锁定部及第二锁定部的状态的示意图。

如图11及图12所示,本发明的地热井隔热管可包括管部b100、支撑部b200及隔热部b300。

管部b100是插入地热井的内部的构成,划分地热井的内部空间使得热传递介质注入管部b100的外周面与地热井的内周面之间,能够通过管部b100的内部将在地热井的下部经过加热的热传递介质回收到地上。

本实施例中,管部b100可形成为外管b110及内管b120彼此相隔配置的形态。

外管b110可形成为具有从地上延伸到地热井的下部的长度和比地热井相对小的直径的管形态。

并且,内管b120可形成为具有对应于上述外管b110的长度和比外管b110相对小的直径的管的形态。

这种管部b100的构成由具有保持管的形态且能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的足够强度的材料形成为宜。

另外,支撑部b200是相互连接上述外管b110及内管b120进行支撑的构成,形成为至少局部与外管b110的内周面及内管b120的外周面接触,可沿着管部b100的长度方向以预定的间隔相隔配置有多个。

本实施例的支撑部b200如图12所示,可构成为具有在管部b100的长度方向的截面上与外管b110及内管b120之间对应的面积和预定的厚度的环形态。

这种支撑部b200的构成在位于管部b100的外管b110及内管b120之间保持外管b110及内管b120的间隔且进行支撑的前提下,其形态及构成可有多种而不受限制。

后续对能够适用于支撑部b200的更多种构成进行具体说明。

另外,隔热部b300为用于降低管部b100的内部和外部之间的热交换效率的构成,可通过在外管b110及内管b120之间的空间设置隔热材料形成。

本发明的地热井隔热管插入到地热井的内部,用于回收地热的热传递介质通过管的外部注入并在地热井的下部被地热加热,能够通过管的内部将经过加热的热传递介质回收到地上。

此处,管的内部及外部发生热传递介质的温度差,管内部的经过加热的热传递介质的热通过管排到外部的情况下能够降低整个地热回收系统的效率,因此可通过上述隔热部b300的构成防止本发明的地热井隔热管内部及外部的热交换。

本实施例可构成为填充发泡聚氨酯、发泡橡胶等发泡性隔热材料的形态,但也可以适用空气、聚苯乙烯泡沫、玻璃纤维等多种隔热材料,其材料及构成可有多种而不受限制。

通过上述构成,本发明的地热井隔热管能够得到确保管内部和内部的隔热性的同时从结构上强化管以防止变形及破损的效果。

另外,为降低外管b110及内管b120通过支撑部b200相互热交换的效率,支撑部b200由热传导率比管部b100相对低的材料形成为宜。

为防止管部b100内部及外部之间的热交换而设置隔热部b300,但由于支撑部b200和管部b100的外管b110及内管b120都发生接触,因此热通过支撑部b200传递,从而可能造成隔热性能下降。

因此,用热传递率相对低的材料形成支撑部b200使得支撑部b200的构成也执行与隔热部b300相同的功能为宜。

通过上述构成,本发明的地热井隔热管能够确保更高的隔热性能,可得到提高适用本发明的地热井隔热管的地热回收系统的效率的效果。

另外,本发明的地热井隔热管的支撑部b200可形成为面积比管部b100的长度方向截面上外管b110及内管b120之间的空间相对小。

即,支撑部b200的构成可形成为不完全密闭外管b110及内管b120之间的空间。

本实施例中支撑部b200如图12所示,可形成有沿着管部b100的长度方向贯通支撑部b200的贯通孔b210。

这种贯通孔b210的构成不限于本实施例,可以形成为支撑部b200接触外管b110和内管b120的面部分凹陷的形态等多种形态。

此处,如图13所示,管部b100的一侧可形成有用于向管部b100的外管b110及内管b120之间的空间内部注入构成上述隔热部b300的隔热材料的注入口b112。

通过这种构成,可在制造本发明的地热井隔热管的过程中结合管部b100及支撑部b200,通过形成于管部b100的外管b110的注入口b112注入隔热材料以在外管b110及内管b120之间的空间形成隔热部b300。

并且,注入管部b100的内部的隔热材料沿着管部b100的长度方向移动接触支撑部b200,此处,隔热材料可通过形成于支撑部b200的贯通孔b210移动使得隔热材料填充到整个管部b100的内部。

通过上述构成,本发明的地热井隔热管能够更加简便地在管的内部形成隔热层,因此能够得到节省制造本发明的地热井隔热管所需的时间及努力的效果。

另外,本发明的地热井隔热管的支撑部b200如图14所示,可至少设置于管部b100的长度方向两端部。

管部b100的外管b110及内管b12彼此相隔配置,因此长度方向的两端部可形成为开放形态,在外管b110及内管b120之间的空间设置隔热部b300后封住管部b100的两端部为宜。

此处,可将支撑部b200的构成设置在管部b100的长度方向两端部,通过支撑部b200封住管部b100的开放的两端部。

这种情况下,支撑部b200上没有用于隔热材料通过的贯通孔b210为宜,可在管部b100的两端部之间增设形成有贯通孔b210的支撑部b200。

通过上述构成,本发明的地热井隔热管无需另外加工管,利用支撑部b200的构成即可封住两端部,因此可得到能够比较容易制造地热井隔热管的效果。

另外,对于插入地热井的管来讲,仅凭一个管是难以达到地热井的下部的,因此相互连接多个单位管以延伸其长度为宜。

因此,对于本发明的地热井隔热管来讲,至少在管部b100的两端部设置支撑部b200,设置于管部b100的两端部的支撑部b200如图15所示,可形成有第一锁定部b220及第二锁定部b230。

设置于管部b100的一端部的支撑部b200可形成有第一锁定部b220,设置于管部b100的另一端部的支撑部b200可形成有对应于第一锁定部b220的形态的第二锁定部b230。

本实施例中第一锁定部b220及第二锁定部b230可以由螺栓和螺母的形态形成,构成为多个本发明的地热井隔热管相互旋转结合。

这种构成不限于本实施例,在多个地热井隔热管形成为通过支撑部b200的构成结合的前提下,其形态及构成可有多种而不受限制。

上述构成通过在比较容易加工的支撑部b200上加工第一锁定部b220及第二锁定部b230并结合到管部b100,因此可省去为了连接多个地热井隔热管而另外加工管的工程。

因此,可得到节省制造本发明的地热井隔热管所需的时间、努力及费用的效果。

另外,本发明的地热井隔热管的支撑部b200可由弹力材料形成。

这种构成可具有能够在本发明的地热井隔热管受多种温度及压力而变形的情况下主动应对的效果。

即,根据周边情况允许略微变形,防止变形导致管本身破损,从而可得到提高耐久性的效果。

基于上述所有构成的本发明的地热井隔热管强化了插入地热井的内部的管结构,从而能够防止管破损或变形,热传递介质在地热井的内部循环时,降低插入地热井内部的管的内部及外部之间的热传递率,从而能够提高地热回收效率。

变形例

以下参见图16具体说明本发明的地热井隔热管变形例的构成及效果。

此处,图16为显示本发明的地热井隔热管第2实施例的变形例的构成的示意图。

如图16所示,本发明的地热井隔热管可包括管部b400、支撑部b500及隔热部b600。

此处,管部b400及隔热部b600的构成与上述一个实施例的管部b100及隔热部b300的构成相同,因此省略具体说明。

但,本变形例中支撑部b500可至少局部与管部b400的外管b410的内周面及内管b420的外周面接触且沿着管部b400的长度方向形成为长长的结构。

即,多个支撑部b500可向管部b400的长度方向将管部b400的外管b410及内管b420之间的空间划分成长长的空间。

此处,多个支撑部b500设置成在管部b400长度方向的截面上以管部b400的中心为基准呈放射状为宜。

并且,多个支撑部b500彼此相隔等同间隔配置为宜。

可在如上划分的管部b400的外管b410及内管b420之间的空间设置上述隔热部b600。

通过这种构成,本发明的地热井隔热管的变形例能够像上述一个实施例一样确保管内部和内部的隔热性,并且通过从结构上强化管以得到防止变形及破损的效果。

另外,支撑部b500可形成有将通过支撑部b500划分的外管b410及内管b420之间的空间相互连通的孔b510。

通过管部b400的一侧注入隔热材料在外管b410及内管b420之间的空间形成隔热部b600的过程中,注入管部b400的内部的隔热材料在填充由支撑部b500划分的空间的内部的同时接触支撑部b500,此处,隔热材料可通过形成于支撑部b500的贯通孔b510向相邻的其他划分区域移动使得隔热材料填充于整个管部b400的内部。

通过上述构成,本发明的地热井隔热管能够更加简便地在管的内部形成隔热层,因此可得到能够节省制造本发明的地热井隔热管所需的时间及努力的效果。

并且,支撑部b500可沿着管部b400的长度方向形成为以管部b400的中心为基准的螺旋形态。

这种情况下,支撑部b400更复合地接触管部b400的外管b410及内管b420,因此能够提高保持和支撑整个管部b400的形态的效果。

<地热井管总成的实施例>

第1实施例

以下参见图17至图22具体说明本发明的地热井隔热管总成第1实施例的构成及效果。

此处,图17为显示本发明的地热井管总成第1实施例的构成的示意图。

并且,图18为显示本发明的地热井管总成的第1实施例的具有限位部的状态的示意图,图19为显示本发明的地热井管总成第1实施例的限位部的变形例的示意图,图20为显示本发明的地热井管总成的第1实施例具有第三锁定部及第四锁定部的状态的示意图。

并且,图21为显示本发明的地热井管总成第1实施例的第1变形例的示意图,图22为显示本发明的地热井管总成第1实施例的第2变形例的示意图。

首先,如图17所示,本发明的地热井管总成的第1实施例可包括单位管模块c100及连接环模块c200。

单位管模块c100形成为包括内管c110及外管c120的双重管形态,可包括设置于内管c110及外管c120之间的空间的隔热材料c130。

这种构成可以是本发明的地热井管总成插入到地热井内部时,降低注入到地热井的内部的热传递介质和在地热井的内部经过加热后被回收的热传递介质之间的热传递效率的构成。

这种构成可得到提高利用地热井管总成的地热回收系统的效率的效果。

并且,单位管模块c100像上述第2实施例的单位管模块c400一样,一端形成有第一锁定部c112,另一端形成有以对应于第一锁定部c112的形态结合于第一锁定部c112的第二锁定部c114,而且可具有多个。

即,多个单位管模块c100通过彼此相邻的各单位管模块c100的第一锁定部c112和第二锁定部c114的结合彼此连接,可向单位管模块c100的长度方向增加长度。

此处,第一锁定部c112及第二锁定部c114可形成为分别具有形成为能够相互连接的锁定部以分别焊接到不同的内管c110的末端的形态。

并且,本实施例中第一锁定部c112及第二锁定部c114可分别形成为螺栓与螺母形态,以构成为相邻的单位管模块c100彼此旋转结合。

为连接多个单位管模块c100而直接加工内管c110以加工出第一锁定部c112及第二锁定部c114是非常困难的,因此上述构成可得到更轻易地连接多个单位管模块c100的效果。

并且,本实施例中第一锁定部c112及第二锁定部c114可插入内管c110及外管c120之间的空间以固定于单位管模块c100的末端部。

此处,第一锁定部c112及第二锁定部c114的插入单位管模块c100内部的部位可形成为末端的直径相对小以使得容易插入,可通过过盈配合方式固定或另外通过焊接固定。

这种构成还可以得到防止在单位管模块c100的两端部位于内管c110及外管c120之间的隔热材料c130流出的效果。

上述第一锁定部c112及第二锁定部c114的构成不限于本实施例,第一锁定部c112及第二锁定部c114的设置位置及结合方式可有多种。

另外,连接环模块c200可形成为直径比上述单位管模块c100相对大,设置成包围相邻的单位管模块c100彼此连接的部位。

可在连接相邻的单位管模块c100的过程一并结合这种连接环模块c200使得各单位管模块c100的第一锁定部c112和第二锁定部c114能够在连接环模块c200的内部结合。

此处,连接环模块e200形成为内径等于单位管模块c100外管e120的外径为宜,形成为向长度方向具有预定的宽度为宜。

这种构成可得到更强力地支撑单位管模块c100的结合部位的效果。

另外,本实施例中单位管模块c100的连接部位和连接环模块c200之间形成有空间,该空间的内部可用于设置隔热材料c300。

本实施例的单位管模块c100是为降低内部及外部之间的热交换而包括双重管结构及隔热材料的构成,因此通过上述构成,在单位管模块c100的连接部位也能够得到降低内部及外部之间的热交换的效果。

关于这种隔热材料c300的构成,可组装预先加工成对应于单位管模块c100的连接部位和连接环模块c200之间的空间的形态的隔热材料e300,或注入发泡性隔热材料等,其材料及构成可有多种而不受限制。

本实施例中连接环模块c200的一侧可形成有用于向连接环模块c200所包围的部位的内部注入隔热材料c300的注入口c260。

即,可通过注入口c260向单位管模块c100的连接部位和连接环模块c200之间的空间轻易地注入隔热材料c300。

另外,如图18所示,本发明的地热井管总成的第1实施例可具有用于固定连接环模块c200在单位管模块c100上的位置的限位部c140。

本实施例中,限位部c140可形成为凸出于单位管模块c100的外管的形态。

本实施例中限位部c140配置成以相互连接的单位管模块c100的连接部位为中心向长度方向相隔对应于连接环模块c200的长度的距离,可形成为单位管模块c100的外侧面局部凸出的形态。

这种限位部c140的构成不限于本实施例,可采用结合固定销之类的另外的固定部件的形态等多种形态。

通过上述构成,连接环模块c200精确地位于单位管模块c100的连接部位而不发生移动,因此可得到强化连接部位的性能的效果。

另外,如图19所示,本发明的地热井管总成的第1实施例可包括变形的形态的限位部c140。

本变形例中限位部c140可形成为两端部包括连接限位部c140的外侧面和单位管模块c100的外侧的倾斜的面。

即,凸出于单位管模块c100的外侧面的限位部c140及连接环模块c200可不形成与本发明的地热井管的长度方向相对的面。

通过这种构成,可得到降低限位部c140及连接环模块c200施加于沿本发明的地热井管的外侧面流动的热传递介质的阻抗的效果。

另外,根据如图20所示的本发明的地热井管总成的第1实施例,可在单位管模块c100的两端部形成第三锁定部c150,在连接环模块c200的两端部形成与上述第三锁定部c150结合的第四锁定部c250。

本实施例中,第三锁定部c150可形成于单位管模块c100的外管外周面。

本实施例中第三锁定部c150以相互连接的单位管模块c100的连接部位为中心向长度方向相隔,形成为厚度比与单位管模块c100结合的连接环模块c200的厚度相对小的螺栓形态,彼此相隔的第三锁定部c150可设置成与连接环模块c500局部重叠。

并且,第四锁定部c250以对应于上述第三锁定部c150的形态的螺母形态形成于连接环模块c200的两端部,可通过旋转相互结合第三锁定部c150及第四锁定部c250。

通过这种构成,多个单位管模块c100连接且单位管模块c100及连接环模块c200也相互结合,从而可得到更有效地强化单位管模块c100的连接部位的效果。

并且,上述第一锁定部c112、第二锁定部c114、第三锁定部c150及第四锁定部c250全部形成为螺栓螺母形态的情况下,全部形成为具有相同间隙的螺栓螺母形态为宜。

这种情况下,相邻的单位管模块c100之间的结合及单位管模块c100和连接环模块c200的结合同时进行时,各单位管模块c100及连接环模块c200旋转以相互结合的程度可相同。

因此,可得到节省结合各构成的工程所需的努力及时间的效果。

并且,第三锁定部c150及第四锁定部c250的构成也不限于本实施例,在设置成相互连接单位管模块c100及连接环模块c200的前提下,其形态及构成可有多种。

包括上述构成的本发明的地热井管总成的第1实施例在连接多个单位管模块c100的同时使单位管模块c100连接得更加牢固,可得到防止在本发明的地热井管的内部及外部流动的热传递介质通过多个单位管模块c100的连接部位相互连通的密封效果。

另外,如图21所示,本发明的地热井管总成第1实施例的第1变形例可包括单位管模块c100及连接环模块c200。

此处,单位管模块c100及连接环模块c200构成的基本特征与上述第1实施例相同,因此省略具体说明。

但,本变形例中连接环模块c200形成为包围各单位管模块c100的内管c110连接部位,连接环模块c200的外侧面可形成为高度等于外管c120的外侧面的高度。

即,可形成为连接环模块c200的外径和外管c120的外径相同。

并且,此处为切断本发明的地热井管总成内部及外部之间的热交换,连接环模块c200由隔热材料形成为宜。

这种构成强化本发明的地热井管总成的连接部位的同时消除源于连接环模块c200的凸出部,因此能够防止将本发明的地热井管总成插入地热井的内部的过程中管被卡住的现象。

并且,还能够得到防止沿本发明的地热井管总成的外周面流动的热传递介质受到阻抗的同时提高地热井管总成的隔热性能的效果。

另外,如图22所示,本发明的地热井管总成第1实施例的第2变形例可包括单位管模块c100及连接环模块c200。

此处,单位管模块c100及连接环模块c200构成的基本特征与上述第1实施例的第1变形例相同,因此省略具体说明。

但,本变形例中连接环模块c200的内部具有空腔,内部可设置有隔热材料c300。

这种构成可得到强化本发明的地热井管总成的连接部位的同时提高隔热性能的效果。

并且,与上述第1变形例一样消除源于连接环模块c200的凸出部,因此能够防止将本发明的地热井管总成插入地热井的内部的过程中管被卡住的现象。

并且,可得到防止沿着本发明的地热井管总成的外周面流动的热传递介质受到阻抗的效果。

第2实施例

以下参见图23至图25具体说明本发明的地热井管总成第2实施例的构成及效果。

此处,图23为显示本发明的地热井管总成第2实施例的构成的示意图,图24为显示本发明的地热井管总成的第2实施例具有限位部的状态的示意图,图25为显示本发明的地热井管总成的第2实施例具有第三锁定部及第四锁定部的状态的示意图。

如图23所示,本发明的地热井管总成可包括单位管模块c400及连接环模块c500。

单位管模块c400是插入地热井的内部的管结构的构成,一端形成有第一锁定部c410,另一端形成有第二锁定部c420,并且可具有多个。

第一锁定部c410及第二锁定部c420形成为相互对应的形态,可以相互结合以相互连接相邻的各个单位管模块c400。

即,多个单位管模块c400通过彼此相邻的各单位管模块c400的第一锁定部c410和第二锁定部c420的结合彼此连接,从而能够向单位管模块c400的长度方向增加长度。

本实施例中第一锁定部c410及第二锁定部c420分别形成为螺栓及螺母的形态,以构成为使相邻的单位管模块c400旋转以彼此结合,但在构成为连接环形态等使相邻的单位管模块c400相互结合的前提下,其形态及构成可有多种而不受限制。

另外,连接环模块c500可形成为直径比上述单位管模块c400相对大,设置成包围相邻的单位管模块c400的彼此连接的部位。

可在连接相邻的单位管模块c400的过程中一并结合这种连接环模块c500使得各单位管模块c400的第一锁定部c410和第二锁定部c420在连接环模块c500的内部结合。

此处,连接环模块c500形成为内径等于单位管模块c400的外径为宜,向长度方向具有预定的宽度为宜。

这种构成可得到能够更强力地支撑单位管模块c400的结合部位的效果。

另外,如图24所示,本发明的地热井管总成的第2实施例可具有固定连接环模块c500在单位管模块c400上的位置的限位部c430。

本实施例中,限位部c430设置成以相互连接的单位管模块c400的连接部位为中心向长度方向相隔对应于连接环模块c500的长度的距离,可形成为单位管模块c400的外侧面局部凸出的形态。

这种限位部c430的构成不限于本实施例,可适用结合固定销之类的另外的固定部件的形态等多种形态。

通过上述构成,连接环模块c500精确地位于单位管模块c400的连接部位而不发生移动,从而可得到强化连接部位的性能的效果。

另外,根据如图25所示的本发明的地热井管总成的第2实施例,单位管模块c400的两端部形成有第三锁定部c440,连接环模块c500的两端部可形成有与上述第三锁定部c440结合的第四锁定部c540。

本实施例中第三锁定部c440以相互连接的单位管模块c400的连接部位为中心向长度方向相隔,形成为厚度比结合于单位管模块c400的连接环模块c500的厚度相对小的螺栓形态,彼此相隔的第三锁定部c440可设置成与连接环模块c500局部重叠。

并且,第四锁定部c540以对应于上述第三锁定部c440的形态的螺母形态形成于连接环模块c500的两端部,可通过旋转相互结合第三锁定部c440及第四锁定部c540。

通过这种构成,多个单位管模块c400连接的过程中单位管模块c400及连接环模块c500也相互结合,从而可得到更有效地强化单位管模块c400的连接部位的效果。

并且,上述第一锁定部c410、第二锁定部c420、第三锁定部c440及第四锁定部c540全部形成为螺旋构件形态的情况下,全部形成为具有相同间隙的螺旋构件形态为宜。

这种情况下,相邻的单位管模块c400之间的结合及单位管模块c400和连接环模块c500的结合同时进行时,各单位管模块c400及连接环模块c500旋转以相互结合的程度可相同。

因此,可得到能够节省结合各构成的工程所需的努力及时间的效果。

并且,第三锁定部c440及第四锁定部c540的构成也不限于本实施例,在设置成相互结合单位管模块c400及连接环模块c500的前提下,其形态及构成可有多种。

第3实施例

以下参见图26至图30具体说明本发明的地热井隔热管总成第3实施例的构成及效果。

此处,图26为显示本发明的地热井管总成第3实施例的构成的示意图。

并且,图27为显示本发明的地热井管总成的第3实施例的具有限位部的状态的示意图,图28为显示本发明的地热井管总成的第3实施例的具有第三锁定部及第四锁定部的状态的示意图,图29为显示本发明的地热井管总成的第3实施例的具有注入口的状态的示意图。

并且,图30为显示本发明的地热井管总成第3实施例的变形例的构成的示意图。

首先,如图26所示,本发明的地热井管总成的第3实施例可包括单位管模块c600及连接环模块c700。

单位管模块c600形成为包括内管c610及外管c620的双重管形态,可包括位于内管c610及外管c620之间的空间的隔热材料c630。

这种构成可以是在本发明的地热井管总成插入地热井内部的情况下,用于降低注入到地热井的内部的热传递介质和在地热井的内部加热后回收的热传递介质之间的热传递效率的构成。

这种构成可得到提高利用地热井管总成的地热回收系统的效率的效果。

并且,单位管模块c600像上述第2实施例的单位管模块c400一样,一端形成有第一锁定部c612,另一端形成有以对应于第一锁定部c612的形态结合于第一锁定部c612的第二锁定部c614,可具有多个。

即,多个单位管模块c600通过彼此相邻的各单位管模块c600的第一锁定部c612和第二锁定部c614的结合彼此连接,可向单位管模块c600的长度方向增加长度。

并且,本实施例中第一锁定部c612及第二锁定部c614形成于内管c610的两端部,可分别形成为螺栓及螺母的形态使得相邻的单位管模块c600旋转以彼此结合。

这种构成可得到使连接的单位管模块c600内部保持预定的宽度以使得在单位管模块c600内部流动的热传递介质保持预定的压力的效果。

这种第一锁定部c612及第二锁定部c614的构成不限于本实施例,第一锁定部c612及第二锁定部c614的设置位置及结合方式可有多种。

另外,连接环模块c700为与上述第2实施例的连接环模块c500类似的构成,因此省略具体说明。

但,本实施例中单位管模块c600形成为双重管形态,因此连接环模块c700可形成为具有包围单位管模块c600的外管c620的直径。

这种构成可得到更强化单位管模块c600的结合部位的效果。

并且,本实施例中单位管模块c600的连接部位和连接环模块c700之间形成有空间,该空间的内部可具有隔热材料c800。

本实施例的单位管模块c600是为降低内部及外部之间的热交换而包括双重管结构及隔热材料的构成,因此通过上述构成还可以得到降低单位管模块c600的连接部位的内部及外部之间的热交换的效果。

关于这种隔热材料c800的构成,可组装预先加工成对应于单位管模块c600的连接部位和连接环模块c700之间的空间的形态的隔热材料c800或注入发泡性隔热材料等,其材料及构成可有多种而不受限制。

另外,如图27所示,本发明的地热井管总成的第3实施例可具有用于固定连接环模块c700在单位管模块c600上的位置的限位部c640。

本实施例的限位部c640可形成为从单位管模块c600的外管凸出的形态。

限位部c640的构成是与上述第2实施例的限位部c430构成相同的构成,因此省略具体说明。

通过这种构成,连接环模块c700精确地位于单位管模块c600的连接部位而不发生移动,从而可得到强化连接部位的性能的效果。

另外,如图28所示,本发明的地热井管总成的第3实施例的单位管模块c600的两端部形成有第三锁定部c650,连接环模块c700的两端部可形成有与上述第三锁定部c650结合的第四锁定部c750。

本实施例的第三锁定部c650可形成于单位管模块c600的外管外周面。

第三锁定部c650及第四锁定部c750的构成是与上述第2实施例的第三锁定部c440及第四锁定部c540的构成相同的构成,因此省略具体说明。

通过这种构成连接多个单位管模块c600的同时相互结合单位管模块c600及连接环模块c700,因此可得到更有效地强化单位管模块c600的连接部位的效果。

并且,像上述第2实施例一样使第一锁定部c612、第二锁定部c614、第三锁定部c650及第四锁定部c750全部形成为螺旋构件形态的情况下,全部形成为具有相同间隙的螺旋构件形态为宜。

这种情况下,相邻的单位管模块c600之间的结合及单位管模块c600与连接环模块c700的结合同时进行时,各单位管模块c600及连接环模块c700旋转以相互结合的程度可相同。

因此,可得到能够节省结合各构成的工程所需的努力及时间的效果。

另外,如图29所示,本发明的地热井管总成的第3实施例的连接环模块c700的一侧可形成有用于向连接环模块c700所包围的部位的内部注入隔热材料c800的注入口c760。

即,可通过注入口c760向单位管模块c600的连接部位和连接环模块c700之间的空间轻易地注入隔热材料c800。

另外,如图30所示,本发明的本发明的地热井管总成第3实施例的变形例可包括单位管模块c600及连接环模块c700。

本实施例的单位管模块c600是与上述第3实施例的单位管模块c600相同的构成,因此省略具体说明。

但,本变形例的连接环模块c700可形成为不同于上述第3实施例,即,可形成为直接和单位管模块c600的连接部位接触且包围连接部位。

本变形例的连接环模块c700形成为长度对应于为连接单位管模块c600而从双重管结构的内管c610凸出的形态的连接部位的长度,厚度对应于单位管模块c600的外管c620及隔热材料c630的厚度为宜。

即,连接环模块c700可形成为外径等于外管c620的外径。

这种构成预定地保持结合有单位管模块c600及连接环模块c700的地热井管的整体形态,因此可得到本发明的地热井管总成内部及外部的热传递介质稳定地流动的效果。

并且,本变形例的连接环模块c700可由隔热材料形成。

本变形例的单位管模块c600也是为降低内部及外部之间的热交换而包括双重管结构及隔热材料的构成,因此上述构成还可以得到降低单位管模块c600的连接部位的内部及外部之间的热交换的效果。

这种情况下,连接环模块c700由具有能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的强度且热传递率低的材料形成为宜。

本发明的地热井管总成通过上述第1实施例至第3实施例的构成提高插入地热井内部的多个管连接部位的强度,从而可得到提高地热井管总成的耐久性的效果。

并且,可得到节省因管的破损等而发生的管理及维修保养地热井管总成所需的时间及费用的效果。

<地热井热交换系统及其施工方法的第1实施例>

地热井热交换系统的第1-1实施例

以下参见图31及图32具体说明本发明的地热井热交换系统第1-1实施例的构成及效果。

此处,图31为显示本发明的地热井热交换系统的第1-1实施例的构成的示意图,图32为显示本发明的地热井热交换系统第1-1实施例的变形例的示意图。

如图31所示,本发明的地热井热交换系统可包括地热井d100、管d200及蓄热部d300。

地热井d100是钻探地壳形成的孔,可钻探至发生欲利用的温度的地热的深度形成。

并且,为回收地热,地热井d100形成为具有足够量的热传递介质所能流动的宽度为宜。

另外,管d200是用于划分上述地热井d100的内部空间的构成,从地上延伸至地热井d100的下部,可以配置于地热井d100的内部且与地热井d100内周面彼此相隔。

并且,管d200配置成不接触地热井d100的内部下面,而是相隔预定的间隔为宜。

即,管d200的构成将地热井d100内部的空间划分为管d200的外部及内部空间,用于回收地热的热传递介质注入地热井d100及管d200之间的空间而被地热加热,从地热井d100的下部流入管d200的内部并通过管d200回收到地上。

这种管d200的构成形成为具有能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的足够强度为宜。

并且,管d200可形成为包括用于降低管d200的内部及外部之间的热交换效率的隔热部。

可沿管d200的面设置至少一个以上的隔热材料形成隔热部,设置于包括外管及内管的双重管形态的管d200的外管及内管之间的空间为宜。

这种隔热部构成为填充发泡聚氨酯、发泡橡胶等发泡性隔热材料的形态,但也可以适用空气、聚苯乙烯泡沫、玻璃纤维等多种隔热材料,其材料及构成可有多种而不受限制。

并且,所述隔热部可形成为所述隔热部上部的热阻比所述隔热部下部的热阻相对大。

适用傅里叶定律,使热传递率为一种流动,使热传递系数、物质的厚度及截面积的组合为对流动的阻抗,温度成为用于热流动的驱动函数,因此可整理出热流动和热势(potential)的差成比例,和热阻成反比例。

因此,热阻高的情况下热流动因成反比而减小,本发明的地热井隔热管的上部发生的热流动可比下部少。

即,可通过如上构成的隔热部使得管d200上部的总热传递系数更高。

由于热传递介质在地热井d100的内部循环的过程中,地热井d100上部的管d200的内部及外部的温度差比下部更大,因此这种构成将有利于提高地热回收效率。

另外,蓄热部d300由设置于上述地热井d100及管d200之间的空间的蓄热材构成,可形成为注入地热井d100的内部的热传递介质能够通过。

构成蓄热部d300的蓄热材可适用碎石、岩石碎块、混凝土构件、混凝土碎片、金属构件、金属颗粒等热容量大的材料,只要能够蓄有地热且向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

本实施例的蓄热部d300可以通过在地热井d100及管d200之间的空间配置具有预定的体积的多个蓄热材形成。

此处,蓄热部d300的内部的各蓄热材之间形成有间隔,热传递介质可通过这种蓄热材的间隔流动以向地热井d100的下部移动。

根据这种构成,蓄热部d300本身在地热井d100的内部获得传递过来的地热,因此可得到增大地热井d100内部的热容量且提高热传递系数的效果。

并且,热传递介质流动至地热井d100的下部的过程中发生紊流,从而能够极大化热传递介质在地热井d100的内部回收的热的量。

并且,热传递介质在通过地热井d100的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部d300的热,因此可通过提高生产井内部的热传递系数更有效地吸收地热。

因此,传递到热传递介质的总热量大幅上升,从而能够回收更多的地热,得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

并且,地热井d100及管d200之间的空间被蓄热部d300填充,因此在地壳的强度弱的地区形成地热井d100的情况下,还能够得到防止地热井d100的内周面崩溃造成地热井热交换系统破损的现象。

并且,蓄热部d300设置于地热井d100的下面和管d200之间的空间为宜。

根据这种构成,蓄热部d300在地热井d100的下面支撑插入地热井d100的内部的管d200的下部,因此无需其他支撑部件即可得到防止地热井d100的下面和管d200的下端部直接接触的效果。

另外,本发明的地热井热交换系统第1-1实施例的变形例可如图32包括地热井d100、管d200及蓄热部d300。

此处,地热井d100及管d200是与上述第1-1实施例的地热井d100及管d200的构成相同的构成,因此省略具体说明。

蓄热部d300的构成也是与上述第1-1实施例的蓄热部d300构成相同的构成,但本变形例的蓄热部d300可设置至地热井d100的下部预定的深度。

即,蓄热部d300设置于地热井d100及管d200之间的空间时,并非像上述第1-1实施例一样从地上设置至地热井d100的下面,而是只设置至地热井d100的下部预定的深度。

根据这种构成,注入地热井d100的内部的热传递介质沿着地热井向下部移动的过程中在具有蓄热部d300的地区发生紊流,热交换面积能够增大。

地热井d100的内部的欲利用的温度的地热发生于地热井d100的下端部,因此可得到提高在地热井d100的下端部集中回收地热的效率的效果。

并且,热传递介质的流速因蓄热部d300而加快,因此还可得到在注入高温的热传递介质的情况下热传递介质的热也不会在地热井的浅深度部位被地热井的岩盘夺去的效果。

地热井热交换系统的第1-2实施例

以下参见图33具体说明本发明的地热井热交换系统第1-2实施例的构成及效果。

此处,图33为显示本发明的地热井热交换系统的第1-2实施例的构成的示意图。

如图33所示,本发明的地热井热交换系统可包括地热井d100、管d200及蓄热部d400。

此处,地热井d100及管d200的构成与上述第1-1实施例的地热井d100及管d200的构成相同,因此省略具体说明。

另外,蓄热部d400像上述第1-1实施例一样设置于地热井d100及管d200之间的空间,可形成为注入地热井d100的内部的热传递介质能够通过。

并且,可适用热容量大的材料,在能够蓄有地热且向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

但,本实施例的蓄热部d400可以由多孔性形态的蓄热材构成,通过形成于蓄热部d400内部的空隙使热传递介质透过。

根据这种构成,热传递介质在流动至地热井d100的下部的过程中发生紊流,从而能够极大化热传递介质回收的地热的量。

并且,热传递介质在通过地热井d100的内周面获得地热的同时获得被地热加热的蓄热部d400的热,因此能够大幅提高向热传递介质传递地热的面积。

因此,传递到热传递介质的总热量大幅上升,从而能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

另外,本实施例的蓄热部d400也可以像上述第1-1实施例设置于地热井d100的下面和管d200的下端部之间,可从地上设置至地热井d100的下面或仅设置于地热井d100的下部预定的深度。

可通过这种构成得到与第1-1实施例的具体说明记载的效果相同的效果。

地热井热交换系统的第1-3实施例

以下参见图34至图36具体说明本发明的地热井热交换系统第1-3实施例的构成及效果。

此处,图34为显示本发明的地热井热交换系统的第1-3实施例的构成的示意图,图35为显示本发明的地热井热交换系统第1-3实施例的第1变形例的示意图,图36为显示本发明的地热井热交换系统第1-3实施例的第2变形例的示意图。

如图34所示,本发明的地热井热交换系统可包括地热井d100、管d200及蓄热部d500。

此处,地热井d100及管d200的构成是与上述第1-1实施例的地热井d100及管d200的构成相同的构成,因此省略具体说明。

另外,蓄热部d500像上述第1-1实施例一样设置于地热井d100及管d200之间的空间使得注入地热井d100的内部的热传递介质能够通过。

并且,可适用混凝土等热容量大的材料,在能够蓄有地热且向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

但,蓄热部d500可以由多个蓄热材从管d200的外周面凸出的形态结合形成。

此处,各蓄热材为了基于热传递介质的流动阻抗形成紊流,形成为蓄热材的上面具有预定的面积的形态为宜。

本实施例的蓄热部d510形成为以管d200为中心向外侧部凸出的板形态及对应于地热井d100的形态的形态,各蓄热部d510可形成有流动的热传递介质能够通过的多个贯通孔d512。

根据这种构成,热传递介质流动至地热井d100的下部的过程中发生紊流,从而能够极大化热传递介质在地热井d100的内部回收的热的量。

并且,蓄热部d510的构成还可以得到辅助管d200使得在地热井d100的内部位于地热井d100的中心的扶正器(centralizer)的作用的效果。

并且,蓄热部d510的构成起到放出地热井d100的热的散热片(fin)的作用,因此能够大幅提高地热井内部的平均热容量及热传递系数。

因此,传递到热传递介质的总热量大幅上升,因此能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

另外,本发明的地热井热交换系统第1-3实施例的变形例可如图35及图36包括地热井d100、管d200及蓄热部d500。

此处,地热井d100、管d200及蓄热部d500是与上述第1-3实施例的地热井d100、管d200及蓄热部d500的构成相同的构成,因此省略具体说明。

但,第1变形例的蓄热部d520形成为面积比第1-3实施例的蓄热部d510面积相对小的板形态,可沿着管d200的外周面配置成螺旋形。

并且,第2变形例的蓄热部d530可形成为沿着管d200的外周面以螺旋形卷绕下去的板形态。

根据这种构成,热传递介质能够相对自然顺畅地流动,热传递介质流动至地热井d100的下部的过程中发生紊流,从而能够极大化热传递介质在地热井d100的内部回收的热的量。

并且,热传递介质在通过地热井d100的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部d500的热,因此能够大幅提高地热井d100内部的热容量及热传递系数。

因此,传递到热传递介质的总热量大幅上升,从而能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

这种蓄热部d500的构成在锯齿形态配置、随机配置等使向流动的热传递介质发生阻抗的前提下不受限于本变形例,其形态及配置可有多种。

另外,本实施例的凸出的形态的蓄热部d500可形成为从管凸出相同的长度。

并且,其长度形成为对应于地热井d100与管d200之间的距离为宜。

这种情况下,蓄热部d510的构成还可以得到辅助管d200使得在地热井d100的内部位于地热井d100的中心的扶正器(centralizer)的作用的效果。

因此,向地热井d100的内部注入热传递介质的注入井均匀形成,从而可得到热传递介质被均匀地传递地热的效果。

并且,热传递介质在地热井d100的内部循环回收地热的过程中,地热井d100的上部的管d200的内部及外部的温度差能够变得最大。

因此,管d200包括用于降低管d200的内部及外部之间的热交换效率的隔热部为宜。

这种情况下,管d200形成为由外管及内管形成的双重管结构,外管及内管之间填充有隔热材料的形态,蓄热部d500结合于外管的外周面能够防止经过加热回收的热传递介质的热传递到管d200的外部。

另外,本实施例的蓄热部d500也可以只形成至地热井d100的下部预定的深度。

可通过这种构成得到与第1-1实施例的具体说明记载的效果相同的效果。

地热井热交换系统的第1-4实施例

以下参见图37具体说明本发明的地热井热交换系统第1-4实施例的构成及效果。

此处,图37为显示本发明的地热井热交换系统的第1-4实施例的构成的示意图。

如图37所示,本发明的地热井热交换系统可包括地热井d100、管d200及蓄热部d300。

此处,地热井d100及蓄热部d300的构成是与上述第1-1实施例的地热井d100及蓄热部d300的构成相同的构成,因此省略具体说明。

另外,管d200可形成为管d200上部外周面的直径l4比管d200下部外周面的直径l5相对大。

这种构成可使得地热井d100的内周面及管d200之间的空间随着趋向地热井d100的下部变宽。

因此,随着趋向地热井d100的下部,热传递介质的流路变宽,因此热传递介质基于相同的压力流动的情况下,随着趋向地热井d100的下部,热传递介质的流速变缓,因此能够更加长热传递介质在地热井d100的内部流动的时间。

从而,传递到热传递介质的总热量增大,因此能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

另外,本实施例的蓄热部d300也可以仅设置至地热井d100的下部预定的深度。

可通过这种构成得到与第1-1实施例的具体说明记载的效果相同的效果。

地热井热交换系统施工方法的第1-1实施例

以下参见图38具体说明本发明的地热井热交换系统施工方法的第1-1实施例。

此处,图38为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第1-1实施例的示意图。

如图38所示,本发明的地热井热交换系统施工方法可包括钻探步骤ds100、预填充步骤ds200、插入步骤ds300及填充步骤ds400。

钻探步骤ds100是钻探地壳形成预定的直径的地热井步骤,可钻探地壳至发生欲利用的温度的地热的深度和足够量的热传递介质能够流动的宽度。

这种钻探步骤ds100可以利用通常钻探地壳的工程及装备等钻探地热井。

另外,预填充步骤ds200是在上述钻探步骤ds100形成的地热井的下端部填充蓄热材至预定的厚度的步骤,其填充厚度可以对应于地热井的下面和下述插入步骤ds300插入到地热井的内部的管的相隔间隔。

蓄热材适用混凝土等热容量大的材料,形成为热传递介质能够透过,在蓄有地热且向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

另外,插入步骤ds300是从地上向地热井的内部延长插入管至地热井的下部的步骤,管的外周面可配置成与地热井的内周面彼此相隔。

此处,可在连接多个单位管延长长度的同时将管插入到地热井的内部。

并且,可以使在上述预填充步骤ds200填充的蓄热材的上部和管的下端部接触使得蓄热材支撑管。

并且,在插入步骤ds300插入的管利用包括能够降低管的内部及外部之间的热交换效率的隔热部的管为宜。

这种管形成为双重管结构的形态,隔热材料设置在管的外管及内管之间的空间构成隔热部为宜。

另外,填充步骤ds400可以是向地热井的内周面及管的外周面之间的空间填充蓄热材的步骤。

此处,可以将蓄热材填充至地热井及管之间的空间的地上,也可以在将蓄热材填充至地热井的下部预定的深度后结束填充步骤ds400。

并且,也可以在部分填充蓄热材后填充热传递介质的透过性相对高的材料的蓄热材。

根据通过这种工程形成的地热井热交换系统,通过填充有蓄热材的地热井及管之间的空间注入热传递介质,可通过管的内部从地热井的下部回收经过加热的热传递介质。

此处,热传递介质流动至地热井d100的下部的过程中发生紊流,从而能够极大化热传递介质在地热井d100的内部回收的热的量。

并且,热传递介质在通过地热井d100的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部d510的热,因此能够大幅提高地热井d100内部的热容量及热传递系数。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,因此能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

地热井热交换系统施工方法的第1-2实施例

以下参见图39具体说明本发明的地热井热交换系统施工方法的第1-2实施例。

此处,图39为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第1-2实施例的示意图。

如图39所示,本发明的地热井热交换系统施工方法可包括蓄热管制造步骤ds500、钻探步骤ds600及插入步骤ds700。

蓄热管制造步骤ds500可以是以凸出形态将多个蓄热材结合在管的外周面以结合管和蓄热材制造蓄热管的步骤。

此处,蓄热材适用混凝土等热容量大的材料,形成为热传递介质能够透过,在能够蓄有地热且向周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

并且,多个蓄热材可以以管为中心沿着管的外周面螺旋配置、锯齿配置、随机配置等以多种配置方式结合。

并且,各蓄热材配置成朝向管的上部侧具有预定的面积结合为宜。

并且,用作蓄热管的管为包括能够降低管的内部及外部之间的热交换效率的隔热材料的管为宜。

另外,钻探步骤ds600是与上述本发明的热交换系统施工方法第1-1实施例的钻探步骤ds100相同的工程,可钻探能够插入上述蓄热管制造步骤ds500制造的蓄热管的宽度的地热井。

另外,插入步骤ds700可以是向上述钻探步骤形成的地热井的内部插入蓄热管至地热井的下部的步骤。

此处,插入步骤ds700可在连接多个蓄热管延长长度的同时插入到地热井的内部。

并且,插入的蓄热管通过结合于管的侧面的多个蓄热材保持管及地热井之间的间隔使得蓄热管位于地热井的中心。

并且,为了注入到管的外部的热传递介质能够流动到管的内部,蓄热管的下端部与地热井的下面相隔预定的间隔为宜。

并且,将蓄热管插入至地热井的下部预定的深度后,可连接未结合蓄热材的管以将管连接至地热井的地上。

即,地热井下部的局部连接配置蓄热管,并从蓄热管的上部连接一般管直至地上。

根据通过这种工程形成的地热井热交换系统,可通过填充有蓄热材的地热井及管之间的空间注入热传递介质,可通过管的内部回收在地热井的下部经过加热的热传递介质。

此处,热传递介质流动至地热井d100的下部的过程中发生紊流,从而能够极大化热传递介质在地热井d100的内部回收的热的量。

并且,热传递介质在通过地热井d100的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部d510的热,因此能够大幅提高地热井d100内部的热容量及热传递系数。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,因此能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

<地热井热交换系统及其施工方法的第2实施例>

地热井热交换系统的第2-1实施例

首先,参见图40至图42具体说明本发明的地热井热交换系统第2-1实施例的构成及效果。

此处,图40为显示本发明的地热井热交换系统的第2-1实施例的构成的剖面图,图41为显示本发明的地热井热交换系统的第2-1实施例的构成的平面图,图42为本发明的地热井热交换系统第2-1实施例的变形例的示意图。

如图40所示,本发明的地热井热交换系统可包括地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e400。

地热井e100是钻探地壳形成的孔,可钻探至发生欲利用的温度的地热的深度形成。

并且,为回收地热,地热井e100形成为具有足够量的热传递介质所能流动的宽度为宜。

另外,外侧管e200是插入上述地热井e100的内部的构成,从地上延伸至地热井e100的下部,可在地热井e100的内部配置成与地热井e100的内周面彼此相隔。

并且,外侧管e200配置成不接触地热井e100的内部下面而是相隔预定的间隔为宜。

并且,外侧管e200可形成为多孔性管的形态,即外侧管e200的表面形成有多个用于连通外侧管e200的内部和外部的形态的贯通孔。

贯通孔使得注入到地热井e100的内部的热传递介质顺畅地流动,通过从地热井e100内面到生产井附近的对流促进热传递使得能够顺畅地回收地热。

这种外侧管e200的构成形成为具有能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的足够强度为宜。

另外,内侧管e300是插入上述外侧管e200的内部的构成,形成为对应于外侧管e200的长度,可配置成与外侧管e200的内周面彼此相隔。

这种内侧管e300的构成也形成为具有能够承受地壳内部的压力及流动的热传递介质的压力的足够强度为宜。

并且,内侧管e300可形成为包括用于降低内侧管e300的内部及外部之间的热交换效率的隔热部。

可以沿内侧管e300的面设置至少一个以上的隔热材料形成隔热部,设置于包括外管及内管的双重管形态的内侧管e300的外管及内管之间的空间为宜。

这种隔热部构成为填充有发泡聚氨酯、发泡橡胶等发泡性隔热材料的形态,但也可以适用空气、聚苯乙烯泡沫、玻璃纤维等多种隔热材料,其材料及构成可有多种而不受限制。

并且,内侧管e300可形成为内侧管e300上部的热阻比内侧管e300下部的热阻相对大。

适用傅里叶定律,使热传递率为一种流动,使热传递系数、物质的厚度及截面积的组合为对流动的阻抗,温度成为用于热流动的驱动函数,因此可整理出热流动和热势的差成比例,和热阻成反比例。

因此,热阻高的情况下热流动因成反比而减小,本发明的地热井隔热管的上部发生的热流动可比下部少。

即,内侧管e300上部的总热传递系数能够更高,这种构成使得热传递介质在地热井e100的内部循环的过程中,地热井e100的上部的内侧管e300的内部及外部的温度差比下部更大,因此能够提高地热回收效率。

对于上述本发明的地热井循环系统的构成来讲,可以如图41使得外侧管e200的宽度相对小于地热井e100的宽度,内侧管e300的宽度相对小于外侧管e200的宽度。

并且,可以使外侧管e200配置于地热井e100的内部且与之相隔,内侧管e300配置于外侧管e200的内部且与之相隔。

如上,为了使外侧管e200及内侧管e300彼此相隔地配置于地热井e100的内部,外侧管e200可包括用于保持与内侧管e300之间的间隔的第一支撑部e210及用于保持与地热井e100的间隔的第二支撑部e220。

第一支撑部e210与外侧管e200的内周面及内侧管e300的外周面相接以保持外侧管e200及内侧管e300之间的间隔,可固定形成于外侧管e200和内侧管e300中至少一个。

并且,第二支撑部e220可形成为与外侧管e200的外周面及地热井e100的内壁相接以保持外侧管e200及地热井e100之间的间隔。

此处,多个第二支撑部e220配置成在水平剖面上呈放射状,凸出相同距离使得外侧管e200配置于地热井e100内部的中心为宜。

并且,第二支撑部e220可形成为具有向下方倾斜的结构,向外侧管e200的外侧凸出相当于与地热井e100的间隔的量后重新向外侧管e200的内侧方向弯曲。

根据这种构成,第二支撑部e220在一定程度上支撑外侧管e200的同时,防止外侧管e200插入地热井e100的内部时第二支撑部e220被地热井e100卡住。

另外,蓄热部e400由设置于上述地热井e100及外侧管e200之间的空间的蓄热材构成,可形成为注入地热井e100的内部的热传递介质能够通过。

构成蓄热部e400的蓄热材可以适用碎石、沙子或混凝土等热容量大的材料,此外,在能够蓄有地热且向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

本实施例的蓄热部e400可通过在地热井e100及外侧管e200之间的空间设置具有预定的体积的多个蓄热材形成。

此处,在蓄热部e400的内部,各蓄热材之间形成有间隔,热传递介质能够通过这种蓄热材的间隔流动以向地热井e100的下部移动。

即,注入内侧管e300的外部空间的热传递介质通过形成于外侧管e200的多个贯通孔连通地热井e100与外侧管e200之间的空间及外侧管e200和内侧管e300之间的空间的同时被地热加热。

并且,地热井e100与外侧管e200之间的空间起到流路的作用,因此能够节省用于循环热传递介质的泵所需的动力。

之后,经过加热的热传递介质从地热井e100的下部流入内侧管e300的内部以通过内侧管e300回收到地上。

根据这种构成,热传递介质流动至地热井e100的下部的过程中热传递介质的流速加快形成紊流,这种紊流能够促进从地热井e100到生产井的热传递。

并且,热传递介质在通过地热井e100的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部e400的热,因此能够提高生产井内部的热传递系数以更有效地吸收地热。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,从而能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

并且,地热井e100及外侧管e200之间的空间被蓄热部e400填充,因此在地壳的强度弱的地区形成地热井e100的情况下还能够得到防止地热井e100的内周面崩溃导致地热井热交换系统破损的现象。

并且,蓄热部e400设置于地热井e100的下面和上述两个管之间的空间为宜。

根据这种构成,蓄热部e400在地热井e100的下面支撑插入地热井e100的内部的外侧管e200及内侧管e300的下部,因此无需另外的支撑部件也可以得到防止地热井e100的下面和上述两个管的下端部直接接触的效果。

另外,本发明的地热井热交换系统第2-1实施例的变形例可如图42包括地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e400。

此处,地热井e100、外侧管e200及内侧管e300是与上述第2-1实施例的地热井e100、外侧管e200及内侧管e300的构成相同的构成,因此省略具体说明。

蓄热部e400的构成也是与上述第2-1实施例的蓄热部e400构成相同的构成,但本变形例中蓄热部e400可设置至地热井e100的下部预定的深度。

即,蓄热部e400设置于地热井e100及外侧管e200之间的空间时,可以不像上述第2-1实施例从地上设置至地热井e100的下面,而是仅设置至地热井e100的下部预定的深度。

地热井e100的内部的欲利用的温度的地热发生于地热井e100的下端部,因此热传递介质的流动在地热井e100的下端部集中发生紊流,从而可得到提高地热回收效率的效果。

地热井热交换系统的第2-2实施例

以下参见图43具体说明本发明的地热井热交换系统第2-2实施例的构成及效果。

此处,图43为显示本发明的地热井热交换系统的第2-2实施例的构成的示意图。

如图43所示,本发明的地热井热交换系统可包括地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e500。

此处,地热井e100、外侧管e200及内侧管e300的构成是与上述第2-1实施例的地热井e100、外侧管e200及内侧管e300的构成相同的构成,因此省略具体说明。

另外,蓄热部e500可以像上述第2-1实施例一样设置于地热井e100及内侧管e300之间的空间且形成为注入地热井e100的内部的热传递介质能够通过。

并且,可适用热容量大的材料,在蓄有地热并向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

但,本实施例中蓄热部e500由多孔性形态的蓄热材构成,热传递介质可通过形成于蓄热部e500内部的空隙透过。

根据这种构成,热传递介质在流动至地热井e100的下部的过程中热传递介质的流速加快形成紊流,这种紊流可促进从地热井e100到生产井的热传递。

并且,热传递介质在通过地热井e100的内周面获得地热的同时还能够获得被地热加热的蓄热部e500的热,因此能够通过提高生产井内部的热传递系数更有效地吸收地热。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,从而能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

另外,本实施例的蓄热部e500也可以像上述第2-1实施例一样设置在地热井e100的下面和上述两个管的下端部之间,可从地上设置至地热井e100的下面或仅设置至地热井e100的下部预定的深度。

可通过这种构成得到与第2-1实施例的具体说明记载的效果相同的效果。

地热井热交换系统的第2-3实施例

之后,参见图44至图46具体说明本发明的地热井热交换系统第2-3实施例的构成及效果。

此处,图44为显示本发明的地热井热交换系统的第2-3实施例的构成的示意图,图45为显示本发明的地热井热交换系统第2-3实施例的第1变形例的示意图,图46为显示本发明的地热井热交换系统第2-3实施例的第2变形例的示意图。

如图44所示,本发明的地热井热交换系统可包括地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e600。

此处,地热井e100、外侧管e200及内侧管e300的构成是与上述第2-1实施例的地热井e100、外侧管e200及内侧管e300的构成相同的构成,因此省略具体说明。

另外,蓄热部e600可像上述第2-1实施例一样设置于地热井e100及外侧管e200之间的空间,形成为注入地热井e100的内部的热传递介质能够通过。

并且,可适用混凝土等热容量大的材料,在蓄有地热其向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

但,蓄热部e600可以以凸出的形态在外侧管e200的外周面结合多个蓄热材形成。

此处,为了对热传递介质的流动发生阻抗,各蓄热材以具有预定的面积的形态形成于蓄热材的上面为宜。

本实施例的蓄热部e610形成为以外侧管e200为中心向外侧部凸出的板形态及对应于地热井e100的形态,各蓄热部e610可形成有多个流动的热传递介质能够通过的贯通孔e612。

根据这种构成,热传递介质流动至地热井e100的下部的过程中热传递介质的流速加快以形成紊流,这种紊流可促进从地热井e100到生产井的热传递。

并且,热传递介质在通过地热井e100的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部e610的热,因此能够通过提高生产井内部的热传递系数更有效地吸收地热。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,因此能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

另外,本发明的地热井热交换系统第2-3实施例的变形例可如图45及图46包括地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e600。

此处,地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e600是与上述第2-3实施例的地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e600的构成相同的构成,因此省略具体说明。

但,第1变形例的蓄热部e620是面积比第2-3实施例的蓄热部e610的面积相对小的板形态,可沿着外侧管e200的外周面配置成螺旋形。

并且,第2变形例的蓄热部e630可形成为沿着外侧管e200的外周面螺旋形卷绕下去的板形态。

这种构成使得热传递介质相对自然顺畅地流动,热传递介质流动至地热井e100的下部的过程中热传递介质的流速加快形成紊流,从而能够促进热传递。

并且,热传递介质在通过地热井e100的内周面获得地热的同时获得被地热加热的蓄热部e610的热,因此能够提高生产井内部的热传递系数得到更有效地吸收地热的效果。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,从而能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

这种蓄热部e620的构成在锯齿配置、随机配置等向流动的热传递介质发生阻抗的前提下不限于本变形例,其形态及配置可有多种。

另外,本实施例的蓄热部e600也可以仅设置至地热井e100的下部预定的深度。

可通过这种构成得到与第2-1实施例的具体说明记载的效果相同的效果。

地热井热交换系统的第2-4实施例

之后,参见图47具体说明本发明的地热井热交换系统第2-4实施例的构成及效果。

此处,图47为显示本发明的地热井热交换系统的第2-4实施例的构成的示意图。

如图47所示,本发明的地热井热交换系统的第2-4实施例可包括地热井e100、外侧管e200、内侧管e300及蓄热部e400。

此处,地热井e100、外侧管e200及蓄热部e400的构成是与上述第2-1实施例的地热井e100、外侧管e200及蓄热部e400的构成相同的构成,因此省略具体说明。

并且,内侧管e300的基本构成也可以是与上述第2-1实施例的内侧管e300相同的构成。

但,本实施例的内侧管e300可形成为内侧管e300上部外周面的直径l6-a比内侧管e300下部外周面的直径l6-b相对大。

根据这种构成,地热井e100的内周面及内侧管e300之间的空间可随着趋向地热井e100的下部增大。

因此,随着趋向地热井e100的下部,热传递介质的流路变宽,因此热传递介质基于相同的压力下流动的情况下,随着趋向地热井e100的下部,热传递介质的流速变缓,从而能够增加热传递介质在地热井e100的内部流动的时间。

并且,随着趋向地热井e100的下部,蓄热部e400层变厚,因此地热井下部的热容量进一步增大,在流动的热传递介质形成更多的紊流,从而能够提高热传递效率。

从而,传递到热传递介质的总热量增大,因此能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

另外,本实施例的蓄热部e400也可以仅设置至地热井e100的下部预定的深度。

可通过这种构成得到与第2-1实施例的具体说明记载的效果相同的效果。

并且,本实施例的内侧管e300可形成为内侧管e300上部内周面的直径l7-a比内侧管e300下部内周面的直径l7-b相对小。

这种情况下,通过内侧管e300的内部回收的热传递介质的流动随着趋向地热井e100的上部加快,因此能够防止地热井e100上部的内侧管e300的内部及外部之间发生热交换。

即,回收的地热不会被夺走,因此可得到提高热回收效率的效果。

地热井热交换系统施工方法的第2-1实施例

以下参见图48具体说明本发明的地热井热交换系统施工方法的第2-1实施例。

此处,图48为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第2-1实施例的示意图。

如图48所示,本发明的地热井热交换系统施工方法是用于施工由上述构成形成的地热井热交换系统的方法,可包括钻探步骤es100、预填充步骤es200、插入步骤es300及填充步骤es400。

钻探步骤es100是钻探地壳形成预定直径的地热井的步骤,可钻探地壳至发生欲利用的温度的地热的深度和足够量的热传递介质能够流动的宽度。

这种钻探步骤es100可以利用一般钻探地壳的工程及装备等钻探地热井。

另外,预填充步骤es200是向在上述钻探步骤es100形成的地热井的下端部填充蓄热材至预定的厚度的步骤,可填充为其厚度对应于在下述插入步骤es300插入地热井的内部的两个管与地热井的下面相隔的间隔。

蓄热材适用混凝土等热容量大的材料,形成为热传递介质能够通过,在蓄有地热且能够向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

另外,插入步骤es300是延长外侧管及内侧管且从地上插入至地热井的下部的步骤,可以配置使得外侧管的外周面与地热井的内周面彼此相隔,内侧管的外周面与外侧管的内周面彼此相隔。

此处,两个管可在连接多个单位管以延长长度的同时插入到地热井的内部。

并且,可使在上述预填充步骤es200填充的蓄热材的上部和外侧管及内侧管的下端部接触以使得蓄热材支撑管。

并且,在插入步骤es300插入的内侧管利用包括能够降低内侧管的内部及外部之间的热交换效率的隔热部的管为宜。

这种内侧管可形成为双重管结构的形态,隔热材料设置在内侧管的外管及内管之间的空间形成隔热部。

另外,填充步骤es400可以是在地热井的内周面及外侧管的外周面之间的空间填充蓄热材的步骤。

此处,蓄热材可填充地热井及外侧管之间的空间至地上,可填充蓄热材至地热井的下部预定的深度后结束填充步骤es400。

并且,可以在部分填充蓄热材后填充热传递介质的透过性相对高的材料的蓄热材。

根据通过这种工程形成的地热井热交换系统,可通过填充有蓄热材的地热井及内侧管之间的空间注入热传递介质,通过内侧管的内部从地热井的下部回收经过加热的热传递介质。

此处,热传递介质流动至地热井的下部的过程中其流动连通外侧管,此处,热传递介质流动至地热井的下部的过程中热传递介质的流速加快,因此能够形成紊流以促进热传递。

并且,热传递介质在通过地热井的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部的热,因此能够通过提高生产井内部的热传递系数以有更效地吸收地热。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,因此能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

地热井热交换系统施工方法的第2-2实施例

之后,参见图49具体说明本发明的地热井热交换系统施工方法的第2-2实施例。

此处,图49为显示本发明的地热井热交换系统施工方法的第2-2实施例的示意图。

如图49所示,本发明的地热井热交换系统施工方法是用于施工由上述构成形成的地热井热交换系统的方法,可包括蓄热外侧管制造步骤es500、钻探步骤es600及插入步骤es700。

蓄热外侧管制造步骤es500可以是以凸出的形态在外侧管的外周面设置多个蓄热材以结合外侧管和蓄热材制造蓄热外侧管的步骤。

此处,蓄热材适用混凝土等热容量大的材料,形成为热传递介质能够透过,在蓄有地热且能够向在周边流动的热传递介质传递热的前提下,其构成可有多种而不受限制。

并且,多个蓄热材可以以外侧管为中心沿着管的外周面螺旋配置、锯齿配置、随机配置等,可以通过多种配置方式结合。

并且,各蓄热材配置成朝向管的上部侧形成有预定的面积结合为宜。

另外,钻探步骤es600是与上述本发明的热交换系统施工方法第2-1实施例的钻探步骤es100相同的工程,可钻探具有在上述蓄热管制造步骤es500制造的蓄热管能够插入的宽度的地热井。

另外,插入步骤es700可以是向在上述钻探步骤形成的地热井的内部插入蓄热外侧管至地热井的下部,向蓄热外侧管的内部插入内侧管的步骤。

此处,插入步骤es700可以在连接多个蓄热外侧管以延长长度的同时插入到地热井的内部,通过相同的方法将内侧管插入到地热井的内部。

此处,内侧管利用内侧管的内部及外部之间包括由能够降低热交换效率的隔热材料的管为宜。

并且,为了使向内侧管的外部注入的热传递介质能够流动到内侧管的内部,蓄热外侧管及内侧管的下端部与地热井的下面相隔预定的间隔为宜。

并且,插入蓄热外侧管至地热井的下部预定的深度后连接未结合蓄热材的外侧管以将外侧管延长至地热井的地上。

即,在地热井的下部局部连接设置蓄热外侧管,在蓄热外侧管的上部设置一般外侧管至地上。

根据通过这种工程形成的地热井热交换系统,可通过填充有蓄热材的地热井及内侧管之间的空间注入热传递介质,通过内侧管的内部从地热井的下部回收被加热的热传递介质。

此处,热传递介质流动至地热井的下部的过程中热传递介质的流速加快形成紊流,从而能够促进热传递。

并且,热传递介质在通过地热井的内周面获得地热的同时能够获得被地热加热的蓄热部的热,因此能够通过提高生产井内部的热传递系数更有效地吸收地热。

因此,传递到热传递介质的总热量增大,从而能够回收更多的地热,可得到提高地热井热交换系统的效率的效果。

并且,如上所述,以上说明和示出了本发明的特定实施例,但本发明不限于所记载的实施例,对于本技术领域的掌握一般知识的人员来讲,在不超出本发明的思想及范围的前提下可进行多种修改及变形是显而易见的。因此,不得在与本发明的技术思想或观点不同的角度理解这些修改例或变形例,而是应理解为变形的实施例属于本发明的权利要求范围。

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