本發(fā)明涉及地溫能源應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種地溫能換熱器及其安裝方法。

背景技術(shù)：
地溫能源作為儲量巨大、穩(wěn)定可控、清潔環(huán)保的能源，現(xiàn)階段在我國部分地區(qū)已得到了一定規(guī)模的應(yīng)用。地溫能源的開發(fā)主要是通過地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行采暖與制冷，所述的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)原理就是將媒介輸送至地層內(nèi)進(jìn)行熱交換，將熱交換后的媒介抽取至地層上的地源熱泵機(jī)組，地源熱泵機(jī)與室內(nèi)的空調(diào)末端系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，從而實(shí)現(xiàn)對建筑物的制冷或制熱。現(xiàn)有的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，為最大程度上獲取地溫能，一般在建筑物的地基及周圍區(qū)域的下方鉆設(shè)密集的井孔，將通有媒介(一般為水)的熱交換管安裝至地層的井孔內(nèi)，熱交換管多為U形或者螺旋形的彎管結(jié)構(gòu)，以增加熱交換管與地層的接觸面積，從而最大層度的獲取地溫能，由于熱交換管多為PE材料制成，其結(jié)構(gòu)本身具備一定的保溫性，熱交換性能有限，若想獲取充足的地溫能，必須通過增加孔的數(shù)量，從而來增加熱交換管的數(shù)量?，F(xiàn)階段對于我國的國情來說，由于建筑的容積率較大，通過上述獲取地溫能的方式，一方面建筑的地基存在嚴(yán)重的安全隱患，另一方面數(shù)量較多的換熱管對于地源熱泵系統(tǒng)的安裝及維護(hù)也是一個難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：提供一種地溫能換熱器，可提高換熱器的換熱效率。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種地溫能換熱器，包括隔熱材料制成的內(nèi)管及套設(shè)在內(nèi)管外部的導(dǎo)熱材料制成的外管，外管的下管口的管腔處設(shè)置有堵頭，堵頭自上而下通過管腔并與外管的下管口處的內(nèi)壁構(gòu)成密封配合，內(nèi)管延伸至外管管腔下端且二者相互連通，外管的上端設(shè)置有媒介入口，內(nèi)管上端設(shè)置有媒介出口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：所述的媒介通過外管輸送到管底，并由與外管連通的內(nèi)管將媒介抽至于地面的地源熱泵機(jī)組進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到對地溫能源的利用，上述的由導(dǎo)熱材料制成的外管能夠提高與地層的熱交換效率，由隔熱材料制成的內(nèi)管可確保對熱交換后的媒介的保溫效果，該換熱器的換熱效率極高，可減少地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中鉆孔的數(shù)量，進(jìn)而可減少地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的造價成本及安裝維護(hù)成本。本發(fā)明的另外一個目的在于：提供一種地溫能換熱器的安裝方法，可將地溫能換熱器安裝至地下較深的位置，并提高地溫能換熱器的換熱效率。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種地溫能換熱器的安裝方法，包括如下步驟：a)鉆井，在待安裝地面鉆設(shè)設(shè)定深度的安裝井，安裝井的直徑與外管的外管徑相符；b)將外管置入至安裝井內(nèi)，直至外管的下管端鄰近井底位置；c)洗井，將置入安裝井內(nèi)的外管內(nèi)的渾水、泥沙抽出外管外；d)將堵頭由外管的上管端投入；堵頭與外管下管口處的內(nèi)壁構(gòu)成密封配合。e)將內(nèi)管插入外管內(nèi)，直至內(nèi)管的下管端鄰近外管的下管端位置；f)將內(nèi)管的上管端與外管的上管端固連為一體，并在內(nèi)管的上管端開設(shè)媒介出口，外管的上管端開設(shè)媒介入口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在的技術(shù)效果在于：將外管設(shè)置成通管狀結(jié)構(gòu)，水及泥漿可進(jìn)入外管內(nèi)，外管的下端承受的壓力很小，進(jìn)而外管可打入地表很深的位置，利用洗井裝置將外管內(nèi)的泥漿及水等抽取出來，向外管內(nèi)投入堵頭，堵頭在其自身重力的作用下下落，并一直下落至外管的下管端位置處，外管的收口狀設(shè)置的下管端可對堵頭進(jìn)行限位，防止堵頭的進(jìn)一步下落，該限位部可以為斜面或者階梯面，以起到對堵頭的托撐，堵頭與外管的下管端構(gòu)成的密閉配合，可防止泥漿再次進(jìn)入外管內(nèi)，上述的換熱器換熱效率高。附圖說明圖1是本發(fā)明的剖視的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中實(shí)施例一中的外管與內(nèi)管上管端連接位置處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中實(shí)施例二中的外管與內(nèi)管上管端連接位置處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中外管下端的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式結(jié)合附圖1至4，對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明：一種地溫能換熱器，包括隔熱材料制成的內(nèi)管10及套設(shè)在內(nèi)管10外部的導(dǎo)熱材料制成的外管20，外管20的下管口的管腔處設(shè)置有堵頭30，堵頭30自上而下通過管腔并與外管20的下管口處的內(nèi)壁構(gòu)成密封配合，內(nèi)管10延伸至外管20管腔下端且二者相互連通，外管20的上端設(shè)置有媒介入口，內(nèi)管10上端設(shè)置有媒介出口。該換熱器摒棄了現(xiàn)有只利用單個熱交換管作為地溫能的采集裝置，將現(xiàn)有的熱交換管也就是內(nèi)管10作為抽取媒介的保溫管，將導(dǎo)熱材料制成的外管20打入地層A中并作為與地層A的熱交換器，可快速的將外管20內(nèi)的媒介加熱或者降溫，進(jìn)而提高換熱器的熱交換效率。該換熱器可減少地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中地源井的數(shù)量，進(jìn)而可減少地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地源側(cè)占地面積，為大型公用建筑及住宅小區(qū)使用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)解決了地源側(cè)場地不夠的難題，并且解決了地源井日后維修的瓶頸問題，(傳統(tǒng)地源熱泵空調(diào)由于地源井過多，有些地源井甚至打到建筑物底板下，一旦出現(xiàn)故障將無法進(jìn)行維修，進(jìn)而造成空調(diào)無法使用，這也是傳統(tǒng)意義上地源熱泵空調(diào)未能大范圍推廣的主要原因之一)，該新型換熱系統(tǒng)大大提高了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的適用性，為地溫能的大范圍推廣使用提供了基礎(chǔ)。上述的外管20的導(dǎo)熱材料可選用導(dǎo)熱效果好及剛性強(qiáng)的鋼作為制造材料，位于外管20的下半段部分內(nèi)部管壁可鍍鋅，防止媒介對外管20的腐蝕，外管20采用鋼作為制造材料，在確保熱交換效率的同時，還能提升換熱器的整體剛度，使得換熱器能夠打入地層較深的位置，以最大層度獲取地溫能；所述的內(nèi)管10可依然選用隔熱材料效果較好的PE作為制造材料，位于內(nèi)管10的中段位置，可采用多層保溫管結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可參考申請人于2014年12月31日申請的名為《用于地源熱泵換熱器的保溫管》，此處不做贅述。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，為確保外管20能夠打入地層較深的位置，外管20的下端管腔的管內(nèi)徑至上而下整體呈逐漸減小的收口狀布置，所述的堵頭30的外壁與外管20的下管口的內(nèi)壁密閉配合。在實(shí)際的操作過程中，在地層A鉆設(shè)預(yù)留錨孔，利用設(shè)備將連接好的外管20打入至預(yù)留錨孔內(nèi)，由于預(yù)留錨孔較深，孔內(nèi)還存在大量的水及泥漿，越深的地方水及泥漿的壓力越大，在外管20打入預(yù)留錨孔的過程中，如若外管20的下端設(shè)置在封閉狀結(jié)構(gòu)，外管20根本無法打入地下較深的位置，而本發(fā)明中通管狀的外管20在實(shí)際打入預(yù)留錨孔的過程中，基本不存在水及泥漿對外管20的壓力，外管20很容易就可插入預(yù)留錨孔內(nèi)，當(dāng)外管20打入到安裝位后，即對外管20進(jìn)行洗井操作，利用洗井設(shè)備將外管20內(nèi)的水及泥沙等抽出，此時，將堵頭30由外管20的上端關(guān)口投入，在堵頭30自身重力的作用下，下落至于外管20下管端位置處，外管20下管端收口式設(shè)計(jì)，可使得堵頭30停留在該管端位置處，在外管20管內(nèi)的水壓及其自身重力的作用下，使得堵頭30與外管20下管端內(nèi)壁愈壓愈緊，從而使得堵頭30與外管20的下管端構(gòu)成密封配合，防止地層內(nèi)的泥漿再次進(jìn)入外管20內(nèi)對媒介的干擾，該外管20下管端呈開口式設(shè)計(jì)，可減少外管20打入下壓時下端面承受的壓力，增加外管20的入地深度，一般都能打入地下200米以上，進(jìn)而可進(jìn)一步增加對地溫能的利用。當(dāng)然，堵頭20與外管20的下管端可以設(shè)計(jì)的形狀很多，但為確保堵頭30與外管20配合的緊密性，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的外管20的下端管腔為倒圓錐臺形管腔，所述的堵頭30為球形或圓錐或圓錐臺形。作為本發(fā)明更為優(yōu)選的方案，所述堵頭30為一金屬材質(zhì)球，球狀堵頭30在其自身重力作用下，可快速滾動至外管20下管口位置處，球狀堵頭30自身可完成與外管20下端管內(nèi)壁的貼合導(dǎo)正動作，無需外力來實(shí)現(xiàn)對堵頭30與外管20下管端密封配合的導(dǎo)正操作，該球與斜面的配合高效穩(wěn)定。為進(jìn)一步確保外管20內(nèi)壁與堵頭30之間的密封，堵頭30外壁與外管20內(nèi)壁之間設(shè)置有密封圈40，所述密封圈40徑向方向的內(nèi)側(cè)面及外側(cè)面分別與堵頭30的外壁及外管20的內(nèi)壁貼合所述密封圈40徑向方向的兩側(cè)面分別與堵頭30的外壁及外管20的內(nèi)壁貼合，所述的密封膠圈40為防水膠材料制成，在球狀堵頭30自身重力及水壓的作用下，堵頭30與外管20上的密封圈40愈壓愈緊。作為本發(fā)明的另外一種優(yōu)選方案，所述堵頭30為橡膠球，堵頭30的外壁與外管20的下管口的內(nèi)壁密閉配合，利用橡膠材質(zhì)的堵頭30直接與外管20的下端管口配合，可將堵頭30做成內(nèi)芯為金屬材質(zhì)，在堵頭30的表面設(shè)置橡膠，在增大堵頭30重量的同時，確保堵頭30與外管20下管口配合的密封性。為避免內(nèi)管10由于外管20洗井操作不徹底而抽取外管20筒底部的污泥，所述內(nèi)管10的下管端封閉，臨近內(nèi)管10下管端的管身上設(shè)置有通孔11，所述通孔11沿著內(nèi)管10的管長方向均勻間隔設(shè)置，優(yōu)選地，通孔11距離內(nèi)管10的下管端2米左右，這樣設(shè)計(jì)可降低媒介混有污泥雜質(zhì)的可能性，確保地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的實(shí)施例一，結(jié)合圖2所示，為方便實(shí)現(xiàn)對內(nèi)管10安裝及日常維護(hù)檢修，所述外管20的上管端與外管法蘭60連接，所述內(nèi)管10穿過內(nèi)管法蘭70且管外壁與內(nèi)管法蘭70固定，所述的內(nèi)管法蘭70位于外管法蘭60的上方，內(nèi)管法蘭70與外管法蘭60盤面貼合且構(gòu)成可拆卸式的緊固連接。結(jié)合圖2所示，將內(nèi)管10的外壁固定設(shè)置在內(nèi)管法蘭70上，內(nèi)管法蘭70與外管法蘭60構(gòu)成的可拆卸式的緊固連接，當(dāng)將內(nèi)管10通入外管20內(nèi)時，可實(shí)現(xiàn)對內(nèi)管10的固定，并且實(shí)際檢修的過程中，可方便將內(nèi)管法蘭70從外管法蘭60上拆卸下來，進(jìn)而方便對內(nèi)管10的維護(hù)。結(jié)合圖1所示，通過在地面上設(shè)置觀察井B，進(jìn)而方便對該換熱器的日常維護(hù)。具體地，所述的外管法蘭60與外管20的上管端之間設(shè)置有連接管50，連接管50的中段開設(shè)有用于通入媒介的入料管51，入料管51管口水平設(shè)置，連接管50的下管口與外管20的上管口螺紋連接、上管口與外管法蘭60連接。所述的內(nèi)管法蘭70上設(shè)置有內(nèi)管法蘭管71，所述內(nèi)管法蘭管71的兩管端伸出內(nèi)管法蘭70的兩盤面，內(nèi)管法蘭管71的兩管口分別與鋼塑過渡管80的鋼管段螺紋連接，所述鋼塑過渡管80的塑料管段分別與內(nèi)管10的管端連接。所述的外管法蘭60上設(shè)置有供內(nèi)管法蘭管71穿過的通孔，所述通孔的下孔端所在的盤面設(shè)置有外管法蘭管61，所述外管法蘭管61與連接管50的上管口螺紋連接。作為本發(fā)明的實(shí)施例二，結(jié)合圖3所示，所述外管20的上管端設(shè)置有管帽90，所述管帽90呈蓋筒狀，管帽90的蓋口與外管20的上管端焊接固定，管帽90的上設(shè)置有媒介入口，內(nèi)管10的管身穿過管帽90的蓋底。該種結(jié)構(gòu)的管頭主要應(yīng)用于永久錨地的換熱器，該種換熱器免維護(hù)或者少維護(hù)。鄰近內(nèi)管10的上端管段的外壁設(shè)置成螺紋連接段，內(nèi)管10的螺紋連接段與封蓋90的蓋底設(shè)置的螺紋孔構(gòu)成螺紋配合。通過內(nèi)管10上的螺紋連接段實(shí)現(xiàn)與封蓋90蓋底之間的螺紋連接，內(nèi)管10的上管段采用鋼制材料制成，可避免封蓋90與外管20焊接時對內(nèi)管10的損傷。下面對上述地溫能換熱器的安裝方法進(jìn)行介紹：上述地溫能換熱器的安裝方法，包括如下步驟：a)鉆井，在待安裝地面鉆設(shè)設(shè)定深度的安裝井，安裝井的直徑與外管(10)的外管徑相符；b)將外管20置入至安裝井內(nèi)，直至外管20的下管端鄰近井底位置；c)洗井，將置入安裝井內(nèi)的外管20內(nèi)的渾水、泥沙抽出外管20外；d)將堵頭30由外管20的上管端投入；堵頭30與外管20下管口處的內(nèi)壁構(gòu)成密封配合。e)將內(nèi)管10插入外管20內(nèi)，直至內(nèi)管10的下管端鄰近外管20的下管端位置；f)將內(nèi)管10的上管端與外管20的上管端固連為一體，并在內(nèi)管10的上管端開設(shè)媒介出口，外管的上管端開設(shè)媒介入口。將外管20設(shè)置成通管狀結(jié)構(gòu)，水及泥漿可進(jìn)入外管20內(nèi)，外管20的下端承受的壓力很小，進(jìn)而外管20可打入地表很深的位置，利用洗井裝置將外管20內(nèi)的泥漿及水等抽取出來，向外管20內(nèi)投入堵頭，堵頭30在其自身重力的作用下下落，并一直下落至外管20的下管端位置處，外管20的收口狀設(shè)置的下管端可對堵頭30進(jìn)行限位，防止堵頭30的進(jìn)一步下落，該限位部可以為斜面或者階梯面，以起到對堵頭30的托撐，堵頭30與外管20的下管端構(gòu)成的密閉配合，可防止泥漿再次進(jìn)入外管內(nèi)，上述的換熱器換熱效率高。為確保堵頭30實(shí)現(xiàn)對外管20的下管端的封堵，堵頭30的表面涂設(shè)防水膠，采用上述方法安裝換熱器，能夠安裝至地下200米以上，因此安裝井的深度可開設(shè)至250米～350米之間。