一种中深层地埋管高效换热器的制作方法

本技术属于地埋管领域，具体涉及一种中深层地埋管高效换热器。

背景技术：

1、中深层地热能无干扰清洁供暖技术具有取热持续稳定、地温恢复快、环境影响低的特点，适宜作为建筑清洁供热热源；该项技术主要采用同轴套管工艺，一般钻孔深度大于2000m以上，且仅能用于供暖，成本造价较高。

2、长江以南地区属夏热冬冷地区，近些年出现极端‘冷冬’现象，供暖问题成了非常紧迫的现实需求，南方集中供暖是顺应时代发展的必然趋势。采用中深层地热能为建筑供暖，既能实现为建筑供暖，又能完成减碳目标。但传统的中深层地埋管仅能供暖，无法满足南方地区夏季制冷的需求。

3、研究一种中深层地埋管高效换热器，提高地埋管换热器的换热能力，降低钻孔的深度，节约初始成本。同时，在冬季开采热能以后，因地温场温度降低，夏季可以继续取其冷量，为建筑制冷，提高换热器的效率。解决中深层地埋管成本造价高，且只能供暖的局限问题。开展该项技术研究，能促进南方地区清洁低碳型能源开发利用，使之产生显著的经济社会效益。

4、因此我们提出了一种中深层地埋管高效换热器来解决上述提出的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的:

2、一种中深层地埋管高效换热器，包括孔壁、同轴双管、回填料，其中：孔壁采用潜孔锤或其他专业钻机设备成孔，成孔完毕后按照自下而上的顺序安装同轴双管，并在孔壁和同轴双管之间采用回填料充填，一般所述回填料为水泥、膨润土及砂比例配置料，所述同轴双管由外管、内管两部分组成，所述外管依次包括空腔接头、传热管、真空保温管和外管封帽，所述外管内部通过管箍接头连接紧密，所述内管依次包括喇叭口、止回阀和内管进水管，所述内管进水管通过钢塑转换接头与内管出水管连接紧密，所述内管进水部分由喇叭口、内管进水管组成，所述喇叭口外大内小，增加过水面积，并与所述止回阀连接，确保水体只能由所述外管通过所述喇叭口流入所述内管中，所述同轴双管内有具体的水流方向进行循环。

3、优选的，所述内管进水管管身内分布若干进水孔，进水孔一般为圆孔沿内管进水管四个方向交叉分布，内管进水管长度根据计算确定。

4、优选的，所述外管中传热管和真空保温管的长度是根据变温层厚度确定，传热管采用镀锌钢管材质，设计变温层分界线以上采用真空保温管，以下采用传热管，但是当恒温层分界线埋藏较浅时（低于30m定义为较浅），恒温层分界线以上采用真空保温管，以下采用传热管。

5、优选的，外管封帽侧壁上设有进水管口，进水管口通过钢塑转换接头与外管进水管连接紧密，外管封帽顶部设有出水管口，出水管口尺寸比内管出水管外径略大，在出水管口周边设有封口法兰。

6、优选的，所述空腔接头下部为敞口，定义为接头敞口，为所述外管下放过程中所述孔壁存在地下水时，使得所述外管内外水压力一致，利于所述外管的下放，避免浮力过大下管困难。当下放一定深度内将封堵球放到所述外管，后期所述同轴双管充水过程中，所述封堵球会将所述接头敞口密封，而后形成密闭的循环管路。

7、优选的，所述水流方向依次从外管进水管进入外管封帽、真空保温管、传热管、空腔接头，在水流作用下封堵球将接头敞口密封；进入外管中的水流方向依次通过喇叭口、内管进水管进入内管出水管完成一个循环。

8、综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

9、本实用新型通过设计一种中深层地埋管高效换热器，针对地下至上而下分为变温层、恒温层、增温层，变温层受大气温度影响较大，恒温层地温场基本稳定不变，而增温层每百米地温升高1~3℃的特点。利用地下温度场特点，变温层采用真空保温管，恒温层以下采用高效传热管，充分利用地下温度进行热量交换。通过同轴套管技术，提高换热效率，同时满足供暖、制冷需求，降低成本，产生显著的经济社会效益，具有较大的推广价值。

技术特征：

1.一种中深层地埋管高效换热器，包括孔壁（1）、同轴双管（2）、回填料（3），特征在于：孔壁（1）采用潜孔锤或其他专业钻机设备成孔，成孔完毕后按照自下而上的顺序安装同轴双管（2），并在孔壁（1）和同轴双管（2）之间采用回填料（3）充填，一般所述回填料（3）为水泥、膨润土及砂比例配置料，所述同轴双管（2）由外管（4）、内管（5）两部分组成，所述外管（4）依次包括空腔接头（41）、传热管（44）、真空保温管（45）和外管封帽（46），所述外管（4）内部通过管箍接头（49）连接紧密，所述内管（5）依次包括喇叭口（51）、止回阀（52）和内管进水管（53），所述内管进水管（53）通过钢塑转换接头（7）与内管出水管（8）连接紧密，所述内管（5）进水部分由喇叭口（51）、内管进水管（53）组成，所述喇叭口（51）外大内小，增加过水面积，并与所述止回阀（52）连接，确保水体只能由所述外管（4）通过所述喇叭口（51）流入所述内管（5）中，所述同轴双管（2）内有具体的水流方向（9）进行循环。

2.根据权利要求1所述的一种中深层地埋管高效换热器，其特征在于：所述内管进水管（53）管身内分布若干进水孔（54），进水孔（54）一般为圆孔沿内管进水管（53）四个方向交叉分布，内管进水管（53）长度根据计算确定。

3.根据权利要求1所述的一种中深层地埋管高效换热器，其特征在于：所述外管（4）中传热管（44）和真空保温管（45）的长度是根据变温层厚度确定，传热管（44）采用镀锌钢管材质。

4.根据权利要求1所述的一种中深层地埋管高效换热器，其特征在于：所述外管封帽（46）侧壁上设有进水管口（48），所述进水管口（48）通过钢塑转换接头（7）与外管进水管（6）连接紧密，所述外管封帽（46）顶部设有出水管口（47），所述出水管口（47）尺寸比所述内管出水管（8）外径略大，在所述出水管口（47）周边设有封口法兰（13）。

5.根据权利要求1所述的一种中深层地埋管高效换热器，其特征在于：所述空腔接头（41）下部为敞口，定义为接头敞口（43），为所述外管（4）下放过程中所述孔壁（1）存在地下水时，使得所述外管（4）内外水压力一致，利于所述外管（4）的下放，避免浮力过大下管困难。当下放一定深度内将封堵球（42）放到所述外管（4），后期所述同轴双管（2）充水过程中，所述封堵球（42）会将所述接头敞口（43）密封，而后形成密闭的循环管路。

6.根据权利要求5所述的一种中深层地埋管高效换热器，其特征在于：所述水流方向（9）依次从所述外管进水管（6）进入所述外管封帽（46）、所述真空保温管（45）、所述传热管（44）、所述空腔接头（41），在水流作用下所述封堵球（42）将所述接头敞口（43）密封；进入所述外管（4）中的水流方向（9）依次通过所述喇叭口（51）、所述内管进水管（53）进入所述内管出水管（8）完成一个循环。

技术总结
一种中深层地埋管高效换热器，包括孔壁、同轴双管、回填料，特征在于：孔壁采用潜孔锤或其他专业钻机设备成孔，成孔完毕后按照自下而上的顺序安装同轴双管，并在孔壁和同轴双管之间采用回填料充填，一般所述回填料为水泥、膨润土及砂比例配置料。本技术通过设计一种中深层地埋管高效换热器，利用地下温度场特点，变温层采用真空保温管，恒温层以下采用高效传热管，充分利用地下温度进行热量交换。通过同轴套管技术，提高换热效率，同时满足供暖、制冷需求，降低成本，产生显著的经济社会效益，具有较大的推广价值。

技术研发人员：张华,白细民,董吴军,温明星,胡慧娟,袁剑晓,芦肖,江勇涛
受保护的技术使用者：江西省勘察设计研究院有限公司
技术研发日：20230609
技术公布日：2024/1/15