一种应用动力分离式热管的地热温泉与供暖的恒温系统的制作方法

本实用新型涉及地热能应用领域，具体涉及一种应用动力分离式热管的地热温泉与供暖的恒温系统。

背景技术：

地热能应用领域常采用板式换热器及水源热泵机组梯级利用，先将热量供给供暖系统，后将换热后的地热尾水应用于温泉，地热尾水常因温度不可控而导致温泉系统水温起伏，系统存在不等温性；传统地热供暖系统中板式换热器换热系数约3000w/㎡·k，换热效率低。

常规热管因为存在黏性极限(蒸汽由蒸发段流向冷凝段时，由于黏性力作用导致热管冷凝段末端蒸汽压力降为零，使热管不能顺利传热，此时对应的传热量称为黏性极限)、毛细极限(当冷凝液依靠毛细力回流时，由于毛细结构可提供的毛细压头有限制，蒸汽流动的阻力和凝结液回流的阻力超过了毛细力，使热管不能正常运行。因此吸液芯最大毛细力所能达到的传热量就称之为毛细极限)、携带极限(热管内蒸汽的流动方向与回流液体方向不相同，当蒸汽流动速度足够高时，由于两者之间存在剪切力，在蒸汽流动时会将部分回流液体携带至凝结段，使冷凝回流液减少，当携带量到一定程度时，热管将无法正常工作，此时对应的传热量称为携带极限)，相变的工质回流的驱动力由微小压差以及蒸发段、冷凝段的高度差以及气液密度差决定，需要将热管蒸发段置于冷凝段低点，也由于流动传热极限的限制，常规热管安装位置在传输距离上有较大限制。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种应用动力分离式热管的地热温泉与供暖的恒温系统。

本实用新型采用的技术方案是：

一种应用动力分离式热管的地热温泉与供暖的恒温系统，

包括地热井，在地热井内设置有潜水泵，所述潜水泵通过地热管与封闭储存罐上的地热水进水口连接，所述封闭储存罐下端侧壁上的地热出水口通过地热温泉管与温泉用户连接，所述封闭储存罐上设有温度控制器，所述封闭储存罐底部设置有沉沙口，

还包括分离式热管换热器，所述分离式热管换热器包括热管蒸发器、汽管、热管冷凝器和冷凝液管，所述热管蒸发器、汽管、热管冷凝器和冷凝液管依次连接形成回路，在冷凝液管上设有真空工质泵和逆止阀，所述热管蒸发器设置在封闭储存罐内，所述热管冷凝器供热水口通过供暖供水管与热用户进热水口连接，所述热用户出冷水口通过回水管与热管冷凝器进冷水口连接，在回水管上设置有供暖循环泵，

还包括pcl控制柜，所述pcl控制柜通过第一路控制线和第二路控制线分别与温度控制器和潜水泵连接。

优选的，所述封闭储存罐选用玻璃钢板材质。

优选的，所述地热管和地热温泉管的管壁采用奥式体合金钢。

优选的，所述热管蒸发器和热管冷凝器均包括若干根高频翘片管束，其表面采用钛合金材质。

本实用新型的有益效果：

与常规地热供暖梯级利用系统相比，以热管为传热元件的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点，本实用新型采用动力分离式热管换热器的系统，可远距离传输、温度可控、系统等温性高、热管传热效率高、既可以降低能耗，同时减少了设备腐蚀和环境污染等特点，其次，分离式热管换热器热流密度为25-50kw/㎡，其导热能力高达纯铜导热能力的上百倍。其次，所述温度控制器与地热井内潜水泵在plc控制柜内形成联动，温度控制器联动潜水泵，根据储存罐内地热下水口的需求的恒定温度，以及热管蒸发器侧需求热量及温度变化而调控潜水泵频率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2为常规热管的结构示意图。

其中，1、地热井；2、潜水泵；3、地热管；4、封闭储存罐；4-a、地热水进水；4-b、地热出水口；4-c、沉沙口；5、分离式热管换热器；5-a、热管蒸发器；5-b、汽管；5-c、热管冷凝器；5-d、冷凝液管；5-e、真空工质泵；5-f、逆止阀；6、供暖供水管；7、热用户；8、回水管；9、供暖循环泵；10、地热温泉管；11、温泉用户；12、温度控制器；13、第一路控制线；14、第二路控制线；15、pcl控制柜；

16、热管管壳；17、毛细吸液芯；18、蒸汽；19、液体；20、冷凝段；21、绝热段；22、蒸发段。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

参照图2所示，常规热管包括热管管壳16、毛细吸液芯17和端盖，热管的一端为蒸发段22，其另一端为冷凝段20，所述蒸发段22与冷凝段20之间布置由绝热段21，当热管的一端受热时，毛细吸液芯17中的液体蒸发汽化，蒸汽18在微小的压差下流向冷凝段20放出热量凝结成液体19，液体19再沿着多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段22，如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。

但由于常规热管存在黏性极限(蒸汽18由蒸发段22流向冷凝段20时，由于黏性力作用导致热管冷凝段20末端蒸汽18压力降为零，使热管不能顺利传热，此时对应的传热量称为黏性极限)、毛细极限(当冷凝液依靠毛细力回流时，由于毛细结构可提供的毛细压头有限制，蒸汽流动的阻力和凝结液回流的阻力超过了毛细力，使热管不能正常运行，因此吸液芯17最大毛细力所能达到的传热量就称之为毛细极限)、携带极限(热管内蒸汽18的流动方向与回流液体19方向不相同，当蒸汽18流动速度足够高时，由于两者之间存在剪切力，在蒸汽18流动时会将部分回流液体19携带至凝结段20，使冷凝回流液减少，当携带量到一定程度时，热管将无法正常工作，此时对应的传热量称为携带极限)，相变的工质回流的驱动力由微小压差以及蒸发段22、冷凝段20的高度差以及气液密度差决定，需要将热管蒸发段置于冷凝段20低点，也由于流动传热极限的限制，常规热管安装位置在传输距离上有较大限制。

因此本实用新型采用优化的动力分离式热管换热器5，其具有传热效率高、远程传热、现场布置灵活等特点，对换热装置大型化的适应性强。

如图1所示，本实用新型具体公开了一种应用动力分离式热管的地热温泉与供暖的恒温系统，包括地热井1，在地热井1内设置有潜水泵2，所述潜水泵2通过地热管3与封闭储存罐4上的地热水进水口4-a连接，所述封闭储存罐4下端侧壁上的地热出水口4-b通过地热温泉管10与温泉用户11连接，所述封闭储存罐4上设有温度控制器12，所述封闭储存罐4底部设置有沉沙口4-c，所述封闭储存罐4选用玻璃钢板材质，

还包括分离式热管换热器5，所述分离式热管换热器5包括热管蒸发器5-a、汽管5-b、热管冷凝器5-c和冷凝液管5-d，所述热管蒸发器5-a、汽管5-b、热管冷凝器5-c和冷凝液管5-d依次连接形成回路，在冷凝液管5-d上设有真空工质泵5-e和逆止阀5-f，所述热管蒸发器5-a设置在封闭储存罐4内，所述热管冷凝器5-c供热水口通过供暖供水管6与热用户7进热水口连接，所述热用户7出冷水口通过回水管8与热管冷凝器5-c进冷水口连接，在回水管8上设置有供暖循环泵9，

还包括pcl控制柜15，所述pcl控制柜15通过第一路控制线13和第二路控制线14分别与温度控制器12和潜水泵2连接。

其工作原理：地热井1内的地热水经潜水泵2提升至地面上，经过地热管3进入封闭储存罐4内，置于封闭储存罐4内的热管蒸发器5-a被加热，工作工质从热源吸热蒸发，吸收汽化潜热，有液体变为蒸汽，在压力以及真空工质泵5-e的作用下，流动到热管冷凝器5-c，再由汽体凝结成液体，通过管壁放出的热量供热用户7，液体依靠管内动力又流回热管蒸发器5-a内，重新开始新一轮的循环，热管通过管内工质的连续变相，使热量连续转移，完成换热。

同时，经过热交换的地热水1因为热流密度增大进入封闭储存罐4的出水口4-b处，通过地热管10进入温泉用户11,再次综合利用。而地热水1中一般含有少量粉砂，在上述换热系统中未进行有效处理，进入封闭储存罐4内稳流沉降，可定期在沉沙口4-c处掏砂处理。

在上述过程中，上述的冷凝液管5-d上设置有小流量的真空工质泵5-e，以液位差及压力差辅助以小功率动力完成相变工质的蒸发、冷凝循环过程。上述的温度控制器12和潜水泵2分别通过第一路控制线13和第二路控制线14在plc控制柜15内形成联动，上述的温度控制器12联动潜水泵2，根据储存罐4内地热下水口4-b处需求的恒定温度，以及热管冷凝器侧5-c和供暖系统7需求热量及温度变化而调控潜水泵2的频率。

所述地热管3和地热温泉管10的管壁采用奥式体合金钢，由于地热水中cl-含量极大，所以管壁采用掺混有cr、ni元素的高强度奥氏体合金钢能够增强金属抗腐蚀性能。

所述热管蒸发器5-a和热管冷凝器5-d均包括若干根高频翘片管束，其表面采用钛合金材质，所述热管蒸发器5-a和热管冷凝器5-d的传热面积可根据系统需求进行工况设计。抽成1.3×10-1pa～1.3*10-4pa的负压后充以管束总容量计为18％～38％的工作液体，具有良好的导热性能。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。