一种模块化复合式热交换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地热资源的应用领域，具体来说是一种模块化复合式热交换装置。
【背景技术】
[0002]地热资源世界上最古老的能源之一。据测算，地球内部的总热能量，约为全球煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量，相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。地表常温夏天在20度，冬天在5度，地表面下14-25米在14度，地表面下200米在22度，地表常温层(距地面约15米)以下约15公里范围内，地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3° C/100米。而地表浅层又是一个巨大的太阳能集热器，收集了 47%的太阳能量，是人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
[0003]地热的应用又几种，一:高温地热井；二:地表水与地下水；三:土壤热源。高温地热井因地域的局限，不具有应用的广泛性。水是很理想的热源，由于水具有热容量大、传热性能好、温度变化范围比较小的优点，因而水源热泵换热设备紧凑，运行工况稳定。但水源热泵换热设备对水质要求比较高，PH值小于7的水都不宜使用。如果大量取用，还会造成地面下沉和水源枯竭。虽然可以采用回灌的方法解决，但也有对环境污染的可能。再者，水是理想的热源，也是宝贵的生活用水，在生活用水缺乏的地区，大量利用水源热，也是不妥的行为。而对于土壤热源，有人居住的地方几乎都有土壤，所以土壤热源具有广泛利用的前景。土壤是一种低位热源，可以通过土壤耦合地热交换器来达到提取热量。土壤耦合地热交换器的工作原理与水源热泵换热设备很相似，就是多了一道热传换，通过传热介质，一般是水、盐水或乙二醇等，将地热能传换为水热能。它的优点是1:土壤的温度比较稳定，常年的温度波动比较小。夏季土壤温度比空气低，冬季土壤温度又比空气高，所以热泵的制冷系数和供热系数比较空气源热泵高。2:地热交换器埋于地下，不需要除霜，也不需要风机强化换热。3:地热交换器冬季从土壤中取出热量，在夏季可通过热传导由热泵系统排热到土壤，土壤就起到了储能作用。
[0004]目前，地热交换装置有水平埋管式和竖直埋管式。水平埋管式因占地面积大，埋设成本高，是土壤热源利用装置的最大缺点，因而不推荐。竖直埋管式又分单管竖直埋管式与U型竖直埋管式(CN 202869060U)，在单管竖直埋管式里(CN 202420031U、CN 2510817Y等)，国内的中外申请者的专利就有十几个，它的优势就可知了。但其中所有的专利都有一特点，要现场制造安装，使整个过程耗时较长，而质量又无法保证。因地表常温层下，不同的深度有不同的温度，想要提取不同的温度，就要有不同长度的热交换管，要现场安装，灵活性不是很好，效率不高。管子未按功能要求区分结构。因此热交换管的热交换率也不高。而且对热交换管的结构和原理都有不完善的地方。
【发明内容】
[0005]为了完善竖直埋管式地热交换管在实际中的应用，更好地发挥它的优势，本实用新型通过模块化的设计，优化和简化结构，发挥各种材料的特性，使热交换达到较好的交换效率；工厂化的制造，质量更有保证，制造成本更低，长度选择更灵活，安装操作也更高效与简便。
[0006]为解决上述技术中存在的技术问题，采用的具体技术方案是:
[0007]模块化复合式热交换装置由下向上设有回流头模块、复合热交换管模块、复合保温管模块和外连接头模块；回流头模块与复合热交换管模块之间通过连接件一连接，复合热交换管模块与复合保温管模块之间通过连接件二连接，复合保温管模块与外连接头模块之间通过连接件三连接，所述连接件一、连接件二和连接件三为同尺寸的部件，且可互换。
[0008]所述回流头模块包括一下部为半球形、上部开口的中空回流管，所述回流管长度大于或等于外径4倍以上；所述复合热交换管模块由内到外设有内隔热管一和外交换管一；所述复合保温管模块由内到外设有内隔热管二、外交换管二和外隔热层一；所述外连接头模块包括接头本体、内隔热管三和外隔热层二，所述内隔热管三设于接头本体内，所述外隔热层二包裹于接头本体外；所述内隔热管一、内隔热管二、内隔热管三均为同尺寸的双层壁的中空塑料管。
[0009]所述连接件一、连接件二、连接件三均包括与之对应的公接头和母接头，以上所述各公接头、母接头均采用高强度的复合塑料制作，所述各配对的公接头与母接头为中空的管状，所述各公接头套设于与之配对的母接头内部，所述各公接头、各母接头上均设有多个通孔，所述各母接头通孔的下部正对与之配对的各公接头通孔的上部，所述各公接头通孔和与之配对的各母接头通孔的中心线不在同一直线上，所述各母接头上部与各公接头下部设有多个梅花凸台，所述各公接头与各母接头外部为六角形。
[0010]所述复合热交换管模块中的内隔热管一和外交换管一做成定尺寸长度，复合热交换管模块可以由多个定尺寸长度的内隔热管一和外交换管一通过连接件连接而成。
[0011]所述各配对的公接头与母接头连接面为锥形面，各对公接头与母接头之间采用螺纹连接，并在公接头和与之配对的母接头配合的锥形面上采用两道以上的O型圈密封。
[0012]所述连接件一下部与回流管上部之间、连接件一上部与外交换管一的下部之间、连接件二下部与外交换管一的上部之间、连接件二上部与外交换管二的下部之间、连接件三下部与外交换管二的上部之间、连接件三上部与接头本体的下部之间均设有两道以上的O型圈密封、密封胶密封和机械压紧密封三道密封装置。
[0013]所述各公接头、各母接头和与之相连的各内隔热管之间用梅花凸台和密封胶合剂连接。
[0014]所述接头本体为中空管状结构，管内下部设有多个梅花凸台，内隔热管三与接头本体之间通过梅花凸台和密封胶合剂连接，所述接头本体顶部设有一出液接口，接头本体上部沿圆周方向也设有多个出液接口，接头本体下端沿圆周方向设有多个进液接口。
[0015]所述外交换管一的内面积比内隔热管一的内面积大两倍以上。
[0016]所述模块化复合式热交换装置可采用不同的载热介质。
[0017]通过采用上述方案，本实用新型的模块化复合式热交换装置与现有技术相比，其技术效果在于:
[0018]外交换管一和内隔热管一做成定尺寸长度，通过选择不同的支数，就可得到不同的长度，形成不同的热交换功率，满足对不同温度层温度的吸取，使用更方便灵活。
[0019]为了更好的传导热量，外交换管一的内面积比内隔热管一的内面积大两倍以上，因此外交换管一内的载热液体流速要比内隔热管一慢，也就增加了热交换时间。再加上各公、母接头的热交换通道的有效截面积的改变，使流液紊流，提高了载热液温度的均匀性，使热交换更有效。
[0020]因地表常温夏天在20度，冬天在5度，地表面下14-25米在14度。如要交换地表面下14-25米在14度温度，就要避免地表面下10米内的地表温度对热交换装置的温度影响。所以热交换装置近地表面部分，就要与地层隔热，本热交换装置通过在外交换管二的外层包裹导热系数低的发泡塑料(导热系数为0.04ff/(m.k)，而导热系数在0.05 ff/(m.K)以下的材料称为高效保温材料)，实现了热交换装置与近地面的隔热。
[0021]模块化复合式热交换装置中各隔热管都为双层壁的中空塑料管，其两端都用复合塑料的公、母接头密封，隔热效果更好，经久耐用；各公、母接头的外形采用六角形，方便管子间的旋紧连接。
[0022]在各公、母接头和与之对应的各隔热管的连接中，采用各公、母接头做成梅花凸台，插入与之相连的隔热管的中空壁中，并用密封胶合剂连接，即起到密封作用，又提高了扭转强度。而各公、母接头和与对应的各热交换管的密封，采用O型圈+密封胶+机械压紧的三重密封方法，以保证长期使用的密封性和连接强度。在各公、母接头的连接上，则采用螺纹连接，使连接方便可靠，在密封上，采用O型圈+锥形面的双重密封，保证了密封性和可靠性。
[0023]在回流头部分，采用增长的回流管，以免在长期工作中，沉积物的沉积，造成回流头的堵塞，使整个热交换装置的报废。
[0024]在进出水部分的接头本体上开设有多个进液接口和出液接口，除为了方便接管夕卜，还可安装传感器，为自动控制提供方便。接头本体的外层，也包覆了一层发泡塑料，作为隔热层，提高了隔热效果。
[0025]模块化复合式热交换装置中的所有零部件，都可在工厂大批量生产和组装，工业化生产，使成本降低，产品的质量有了保证，工作效率也有很大提高。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型模块化复合式热交换装置的整体结构示意图；
[0027]图2为本实用新型模块化复合式热交换装置中外交换管一和内隔热管一的配合形式一的放大图；
[0028]图3为本实用新型模块化复合式热交换装置中外交换管一和内隔热管一的配合形式二放大图；
[0029]图4为本实用新型模块化复合式热交换装置A部放大图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合图1至图4所示的实施例对本实用新型作进一步的说明:
[0031]如图1至图4所示:
[0032]一种模块化复合式热交换装置，包括由下向上设置的回流头模块1、复合热交换管模块2、复合保温管模块3和外连接头模块4 ;回流头模块I与复合热交换管模块2之间通过连接件一 5连接，复合热交换管模块2与复合保温管模块3之间通过连接件二 6连接，复合保温管模块3与外连接头模块4之间通过连接件三7连接，所述连接件一 5、连接件二6和连接件三7为相同部件，可互换。所述回流头模块I包括一下部为半球形、上部开口的中空回流管11，所述回流管11长度大于I米；所述复合热交换管模块2由内到外设有内隔热管一 21和外交换管一 22，所述复合热交换管模块2中的内隔热管一 21和外交换管一 22做成定尺寸长度，复合热交换管模块2可以由多个定尺寸长度的内隔热管一 21和外交换管一 22通过连接件连接而成，就可得到不同长度，及不同的热交换功率与温度；所述复合保温管模块3由内到外设有内隔热管二 31、外交换管二 32和外隔热层一 33 ;所述外连接头模块4包括接头本体41、内隔热管三42和外隔热层二 43 ;所述内隔热管三42设于接头本体41内，所述外隔热层二 43包裹于接头本体41外