基于景观水的地热能源利用系统的制作方法

本发明涉及地热利用设备技术领域，尤其涉及一种基于景观水的地热能源利用系统。

背景技术：

地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变，还有一小部分能量来自太阳，大约占总的地热能的5％，景观水指用于视觉观赏的水体，通常分为两类：一类是自然水景，像天然的湖泊、河流等；另一类是人工水景，像喷泉、人工湖、城市小型河道等，都是露天地表水，景观水除了具备观赏性还具有调节生态平衡、增加生物多样性的功能，在人类社会与自然生活中具有重要作用，近年来，人们尝试将地热能利用方面的研究应用在景观水方面，以减少化石能源的使用，加强对生态环境的保护，建设绿色、协调、可持续发展的社会。

目前，地热发电是地热利用中最重要的方式，其次为地热供暖，虽然我国地热利用技术发展十分迅速，但基于景观水的地热能源利用系统还是较为稀缺，仅有一些较为简单的装置，如已授权的专利cn106403100a中所描述的一种基于水平埋管的景观水地热利用系统，其通过换热系统、室内空调末端系统以及热泵系统的相互配合，实现景观水地热能的利用，虽然可以达到换热目的，但是将景观水抽取到热源井中，再通过管道分流到换热装置处这一过程需要为水提供较多的动能才能使水流动，此外，景观水抽取过程中必然需要经过过滤，以免堵塞管道，现有的过滤装置结构都较为复杂，生产成本相对较高，为解决上述问题，我们提出一种基于景观水的地热能源利用系统。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于景观水的地热能源利用系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于景观水的地热能源利用系统，包括换热井和检修井，所述换热井上架设有安装盖，所述安装盖的底面焊接有连接杆并在连接杆的底端设有换热机构，所述换热机构包括换热桶和换热桶内部设置的缓冲器，所述换热桶内填充有换热液；

所述缓冲器包括固定安装在换热桶顶壁的连杆，所述连杆的两侧对称焊接有两个平衡架，连杆与两个平衡架上共同滑动安装有透气板，且透气板上对称开设有多个穿孔，每个所述穿孔的底端直径均大于其顶端直径，且其截面为等腰梯形，所述透气板与换热桶的内壁间滑动密封连接；

所述检修井内设置有用于除去水中泥沙的过滤机构，所述过滤机构与换热井之间安装有进水管，所述过滤机构的进流端通过法兰连接有直管，且直管内通过螺栓固定安装有粗过滤网，所述检修井内安装有排水机，所述排水机的进水端通过排水管与换热井的上部相连接，所述排水及的出水端连接有反流管，且反流管安装有单向阀。

优选地，所述过滤机构包括过滤管，且过滤管的两端水平中部隆起，所述过滤管内对称设置有第一过滤网和第二过滤网，且第一过滤网的网孔大小大于第二过滤网的网孔大小，所述过滤管上安装有第一收集罐和第二收集罐，所述第一收集罐位于过滤管的隆起端并靠近第二过滤网，所述第二收集罐位于过滤管的水平端并靠近第一过滤网，所述第一收集罐和第二收集罐的罐底处均安装有封盖。

优选地，所述换热桶通过连接管连接有热泵机构，所述热泵机构包括压缩机、分液器、膨胀阀和换热器，所述压缩机的进气端与分液器的出气端相连通，所述压缩机的出液端通过连通管与换热桶相连通，所述分液器的输水端与连通管连接，所述分液器通过第二弯管连接有换热器，且第二弯管连通有第一弯管，所述第一弯管连接有加压泵且加压泵通过两个水管与换热井相连，其中一个所述水管位于缓冲器的上端，另外一个所述水管位于缓冲器的下端。

优选地，所述安装盖的上部设有用于取出换热机构的提升机构，所述提升机构包括提升架和对称设置在安装盖上的多根拉绳，且多根拉绳的上端共同连接有套环，所述提升架上固定安装有收绳器，所述收绳器上绕设有钢索并通过钢索与套环连接，所述提升架上焊接有电机，且电机的输出轴与收绳器的转轴相连。

优选地，所述换热液的密度小于水的密度。

本发明的有益效果：

1、通过在景观水体内设置直管，可利用景观水自身的压力使换热井内的液面与水面相平，不需要利用水泵向换热井内抽水，并且排水机只需要将换热井上部的景观水从排水管处排放到景观水水体中，即可使换热井内的水流一直保持流动状态，相较于其他地热利用装置，本装置只需要水流在换热井与景观水之间循环，省略了很多向高处提升湖水的步骤，并且在这一循环过程中，只需要排水机将小部分水抽出即可，耗能极少。

2、通过设置粗过滤网、过滤管、第一过滤网、第二过滤网、第一收集罐、第二收集罐等装置，景观水中的体积较大的杂志景观粗过滤网处被筛掉，在过滤管中，水流的方向沿过滤管的切线方向，因此会先向上经过第一过滤网过滤后，由于重力作用，杂质沉淀到第二收集罐中，然后水流向下运动时，杂质会沉淀到第一收集罐中，这样逐级过滤不同直径的杂质颗粒，既能过滤充分，又不会造成网眼堵塞的情况。

3、通过设置透气板、平衡架组成的缓冲器，当夏季景观水温度比外界低时，换热液位于透气板下方，从透气板下方的水管与外界热源进行换热，当冬季景观水温度高于外界时，换热液受热蒸发，蒸发器流从透气板上的通孔流到换热井上部，从透气管上方的水管与外界换热，这样可以避免上方水管抽吸力较大吸到液态的换热液。

4、提升机构可通过电机、钢索等装置将换热桶从换热井内提出，对换热桶外壁进行清理，避免长时间使用后水中杂质或微生物附着在换热桶外壁，影响换热的效率，而检修井的设计便于对过滤装置中第一收集罐与第二收集罐的清理、更换，保证整个系统正常运行。

综上所述，本发明结构新颖，利用景观水的水体压力和少量电力实现换热井内的景观水的流动与更换，消耗的能量更少，并且与外界换热的液体不再是水，而是密度较小的换热液，因此，换热液的循环过程对抗重力时消耗的能量明显降低，换热效率也会相应增加。

附图说明

图1为本发明提出的基于景观水的地热能源利用系统的结构示意图；

图2为本发明提出的基于景观水的地热能源利用系统中换热井部分的结构示意图；

图3为本发明提出的基于景观水的地热能源利用系统中过滤机构的结构示意图；

图4为本发明提出的基于景观水的地热能源利用系统中压缩机部分的结构示意图；

图5为本发明提出的基于景观水的地热能源利用系统中透气板的结构示意图。

图中：1返流管、2单向阀、3排水机、4排水管、5井盖、6拉绳、7套环、8提升架、9收绳器、10钢索、11电机、12安装盖、13加压泵、14第一弯管、15换热器、16第二弯管、17压缩机、18换热桶、19缓冲器、1901透气板、1902平衡架、20检修井、21进水管、22过滤管、2201第一过滤网、2202第二过滤网、23换热井、24第一收集罐、25第二收集罐、26粗过滤网、27直管、28第三弯管、29分液器、30膨胀阀。

具体实施方式

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。

参照图1-5，基于景观水的地热能源利用系统，包括换热井23和检修井20，换热井23上架设有安装盖12，安装盖12的底面焊接有连接杆并在连接杆的底端设有换热机构，换热机构包括换热桶18和换热桶18内部设置的缓冲器19，换热桶18内填充有换热液；

缓冲器19包括固定安装在换热桶18顶壁的连杆，连杆的两侧对称焊接有两个平衡架1902，连杆与两个平衡架1902上共同滑动安装有透气板1901，以保证透气板1901移动时的平衡性，且透气板1901上对称开设有多个穿孔，每个穿孔的底端直径均大于其顶端直径，且其截面为等腰梯形，当气体从穿孔内通过时，在穿孔的底面不会形成较强的压力，避免换热液被气压吸到透气板1901的上方，透气板1901与换热桶18的内壁间滑动密封连接；

检修井20内设置有用于除去水中泥沙的过滤机构，过滤机构与换热井23之间安装有进水管21，过滤机构的进流端通过法兰连接有直管27，且直管27内通过螺栓固定安装有粗过滤网26，检修井20内安装有排水机3，排水机3的进水端通过排水管4与换热井23的上部相连接，排水及3的出水端连接有反流管1，且反流管1安装有单向阀2，只能向景观水水体内排水，不能从景观水水体内吸水。

本发明中，过滤机构包括过滤管22，且过滤管22的两端水平中部隆起，过滤管22内对称设置有第一过滤网2201和第二过滤网2202，且第一过滤网2201的网孔大小大于第二过滤网2202的网孔大小，过滤管22上安装有第一收集罐24和第二收集罐25，第一收集罐24位于过滤管22的隆起端并靠近第二过滤网2202，第二收集罐25位于过滤管22的水平端并靠近第一过滤网2201，第一收集罐24和第二收集罐25的罐底处均安装有封盖，通过封盖的拆卸，就能轻松对收集罐内部的泥沙进行清理，使收集罐可反复利用。

本发明中，换热桶18通过连接管连接有热泵机构，热泵机构包括压缩机17、分液器29、膨胀阀30和换热器15，压缩机17的进气端与分液器29的出气端相连通，压缩机17的出液端通过连通管与换热桶18相连通，分液器29的输水端与连通管连接，分液器29通过第二弯管16连接有换热器15，且第二弯管16连通有第一弯管14，第一弯管14连接有加压泵13且加压泵13通过两个水管与换热井23相连，其中一个水管位于缓冲器19的上端，另外一个水管位于缓冲器19的下端。

本发明中，提升机构包括提升架8和对称设置在安装盖12上的多根拉绳6，且多根拉绳6的上端共同连接有套环7，提升架8上固定安装有收绳器9，收绳器9上绕设有钢索10并通过钢索10与套环7连接，提升架8上焊接有电机11，且电机11的输出轴与收绳器9的转轴相连，通过电机带动收绳器9转动，从而使换热桶18被提上去。

本发明中，换热液的密度小于水的密度，同等体积的换热液与水，换热液的质量更小，在提升过程中消耗的功也较少。

本发明使用时，由于直管27位于景观水体内部偏下的位置，在水体压力下，换热井23内的液面应自动与水体的液面相齐平，粗过滤网26、第一过滤网2201、第二过滤网2202的网眼大小依次减小，景观水经过粗过滤网26时水流中体积较大的杂质被过滤掉，水流流到过滤管22时，因为过滤管22是弯曲设置的，所以水流向上流动或向下流动时，过滤下的杂质在重力作用下会慢慢下沉，直到沉淀在第一收集罐24或第二收集罐25内，弯曲的过滤管22更利于杂质沉淀在特定位置，即隆起端与水平端的交界处，即收集罐的罐口处；

值得说明的是，在水流的流动过程中，收集罐罐体内必然也充满了水，但水流只能对罐口处的水层有微小的扰动作用，并不能影响罐体底部沉淀的杂质，所以不会发生杂质返流到过滤管22内的情况。

排水机3只对换热井23上层的液面进行抽取，不需要克服很大的重能，所以耗能较少，景观水通过返流管1又回到水体中，保证水体的水量平衡，在这一过程中，换热井23内的液面一直趋向于与水体液面齐平的状态，所以水体内的水从进水管21处持续进入换热井23，实现换热井23内的水流动态平衡。

景观水水体底部的温度常年保持在一定范围内，各地区的这一范围各不同，但一般为7℃-24℃之内，在夏季，环境温度可达到32℃-45℃，如果只用空调进行降温，要达到适宜的温度无疑需要跨越较大的温差，因此空调耗电较高，同样的，在冬季，环境温度可达到10℃甚至0℃以下，热泵依旧需要做较多的功才能使室内温度达到舒适温度，因此，利用温差较小的水源热泵空调可节约很多电能；

如夏季时，水体温度一般在17℃-24℃范围内，比外界气温低很多，加压泵13将低温、低压的换热液输送到换热器15处，换热器15位于室内或其他需要降温的场所，经过换热器15换热后，低温、高压的换热液温度逐渐升高，变为常温、低压的换热液饱和蒸汽，再通过第二弯管16回到分液器29内，其内部的气、液分离，常温、低压的换热液气体经过压缩机17变为高温、高压的液体回到换热桶18内，被换热井23内的景观水流冷却，重新变为低温、高压的换热液，值得说明的是，常温是指与外界环境温度相同；

若在冬季时，水体温度一般在7℃-12℃范围内，而外界温度一般在5℃以下，水体温度比外界气温高很多，换热桶18内的换热液在水流作用下也具有较高的温度，此时高温换热液与换热器15换热后，自身热量减少，变为低温换热液，与夏季热泵机构工作原理相同，低温换热液经过分液器29气液分离后，回到换热桶18内，再次被流动的景观水加热。

当此装置使用一段时间后，通过电机带动收绳器9转动，使换热桶18从换热井23内移出，对换热桶18侧壁进行清理，避免杂质的吸附降低换热桶18热传递的速度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。