干热岩热管热泵供暖系统的制作方法

本实用新型涉及清洁能源设备技术领域，特别涉及一种干热岩热管热泵供暖系统。

背景技术：

中深层干热岩型地热能是地热能的一种，干热岩型地热能遍布广泛。干热岩是指地表以下2000米至6000米的岩石层，干热岩的温度一般在70度至200度之间。干热岩是普遍存在的没有水或蒸汽的、致密不渗透的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩体，赋存状态有蒸汽型、热水型、地压型、岩浆型的地热资源。较常见的干热岩有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种干热岩热管热泵供暖系统，该供暖系统的安装不受场地条件制约，对建筑地基无任何影响，地下无运动部件，系统稳定、安全可靠。该供暖系统与地下水隔离，仅通过热管的管壁与干热岩高温热储层换热，不抽取也不使用地下水，绿色环保，无废气、废液、废渣等排放。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种干热岩热管热泵供暖系统，其特征在于，包括换热器、热管和用户末端设备，其中，所述换热器设置有介质入口和介质出口，所述热管与所述换热器的所述介质入口连通，所述换热器的所述介质出口通过冷凝管与所述热管的中部连通，所述热管、所述换热器、所述冷凝管和所述热管依次连通并形成用于介质循环流通的回路；所述用户末端设备通过管路与所述换热器连通并形成供暖回路。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，所述热管的孔径为0.15-0.25m。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，所述介质为蒸馏水或者氟利昂，所述介质占热管内腔容积的1/4～1/3。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，所述热管由上至下依次包括冷凝段、绝热段和蒸发段，所述冷凝段与所述换热器连通，所述蒸发段设置于所述干热岩的岩层中。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，在所述冷凝段上和所述冷凝管上均设置有真空计和温度计。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，所述换热器为螺旋板式换热器。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，在所述冷凝管上设置有抽真空阀门，所述热管内部的压力为10^-2～10^-3Pa。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，所述冷凝管上设置有介质加注口。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，所述热管为超长重力热管，所述热管的长度大于2000m。

进一步地，在上述干热岩热管热泵供暖系统中，还包括有高温热泵机组，所述高温热泵机组与所述换热器连通。

分析可知，本实用新型公开一种干热岩热管热泵供暖系统，该系统包括换热器、热管和用户末端设备，热管、换热器、冷凝管和热管依次连通并形成用于介质循环流通的回路；用户末端设备通过管路分别与换热器的进水口和出水口连通并形成供暖回路。通过热管内两相流的换热将地下深度的干热岩的热量导出，并通过换热器向用户末端设备供暖。

该系统只取热不取水，不会因回灌困难而造成地下水的流失。钻孔放置热管的位置选定比较灵活，一般不受场地条件制约，每个建筑物下都有地热能。对建筑地基无任何影响，地下无运动部件，系统稳定、安全可靠。该系统与地下水隔离，仅通过热管的管壁与高温的干热岩岩层换热，不抽取也不使用地下水，绿色环保，无废气、废液、废渣等污染物排放。该系统运转部件少，几乎不需要维修。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

附图标记说明：1换热器；2热管；3用户末端设备；4介质入口；5介质出口；6冷凝管；7冷凝段；8绝热段；9蒸发段；10真空计；11温度计；12介质加注口；13抽真空阀门；14水泵；15进水口；16出水口。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种干热岩热管热泵供暖系统，包括换热器1、热管2和用户末端设备3，其中，换热器1设置有介质入口4和介质出口5，介质入口4设置在换热器的中部、介质出口5设置在换热器的底部。热管2与换热器1的介质入口4连通，换热器1的介质出口5通过冷凝管6与热管2的中部连通，热管2、换热器1、冷凝管6和热管2依次连通并形成用于介质循环流通的回路；用户末端设备3通过管路分别与换热器1的进水口15和出水口16连通并形成供暖回路，进水口15设置在换热器的上部、出水口16设置在换热器的中部。优选地，换热器1为螺旋板式换热器，螺旋板式换热器具有传热效率高、有效回收低温热能、运行可靠、阻力小且可多台换热器组合使用。

进一步地，热管2为密封的超长重力热管，热管2的长度大于2000m。热管2的孔径为0.15-0.25m，优选为0.2m，如此设置能够更好的传递热能。热管2由上至下依次包括冷凝段7、绝热段8和蒸发段9，其中，冷凝段7与换热器1连通，冷凝段7的管道外壁设置有保温材料，绝热段8位于地表层中，冷凝管6与绝热段8连通，蒸发段9设置于干热岩岩层中。在冷凝段7上和冷凝管6上均设置有温度计11，用于测量换热前后介质的温度值，进而能够监测介质的温度或者得到换热量。

进一步地，热管2中的介质为蒸馏水、氟利昂或者其它相变介质。优选地，介质占热管2内腔容积的1/4～1/3，使热管2的蒸发段9内充满介质，在冷凝段7上和冷凝管6上均设置有真空计10。在冷凝管6上设置有抽真空阀门13。当由真空计10测得热管2内真空度不足时，打开与抽真空阀门13连接的真空泵为系统抽真空，以自动维持10^-2～10^-3Pa的真空状态。

进一步地，冷凝管6上设置有介质加注口12。当热管2内的介质不足时，通过介质加注口12能够为热管2补充介质。

进一步地，还包括有高温热泵机组(图中未示出)，高温热泵机组与换热器1连通。当地下干热岩温度较低，不能满足直接供暖温度的要求时，利用高温热泵机组消耗少量电能产生热量，并将热量通过换热器1输送到用户末端设备3实现供暖。

本实用新型的工作原理为：

根据地质情况通过钻机向地下一定深度的干热岩热储层钻孔，钻孔深约2000～4000米左右，在钻孔中安装热管2，热管2安装完成后，通过介质加注口12向热管2内充入内腔容积的1/4～1/3的介质，然后对热管2进行密封处理，并开启与抽真空阀门13连接的真空泵，使热管2内达到10^-2～10^-3Pa的真空状态。

介质吸收干热岩的热量后由液态变为汽态，汽态的介质沿热管2的内腔向热管2的顶端运动，经热管2的绝热段8和冷凝段7后进入换热器1，介质在换热器1中与供暖回路中的水进行热量交换并释放出冷凝热，供暖回路中的水升温后在水泵14的作用下，输送到用户末端设备3中。在换热器1中介质冷凝为液体，沿换热器1底部的冷凝管6流回至热管2的底部(蒸发段9)，完成循环，如此反复将干热岩中的热量不断的输送至用户末端设备3，进而实现为用户供暖。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

本系统包括换热器1、热管2和用户末端设备3，热管2、换热器1、冷凝管6和热管2依次连通并形成用于介质循环流通的回路；用户末端设备3通过管路分别与换热器1的进水口15和出水口16连通并形成供暖回路。通过热管2内两相流的换热将地下深度的干热岩的热量导出，并通过换热器1向用户末端设备3供暖。

该系统只取热不取水，不会因回灌困难而造成地下水的流失。钻孔放置热管的位置选定比较灵活，一般不受场地条件制约，每个建筑物下都有地热能。对建筑地基无任何影响，地下无运动部件，系统稳定、安全可靠。该系统与地下水隔离，仅通过热管2的管壁与高温的干热岩岩层换热，不抽取也不使用地下水，绿色环保，无废气、废液、废渣等污染物排放。该系统运转部件少，几乎不需要维修。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。