專利名稱：地埋套筒式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱交換裝置，特別是涉及一種適用于淺層土壤熱量交換的地 埋套筒式換熱器。
背景技術(shù)：
目前，全球都面臨著能源危機(jī)，各行各業(yè)均大力提倡環(huán)保節(jié)能或再生能源。其中， 對淺層土壤熱量的利用已經(jīng)是比較普遍的技術(shù)，其主要分為土壤源換熱系統(tǒng)和水源換熱系 統(tǒng)兩種。但是，現(xiàn)有的土壤源換熱系統(tǒng)存在系統(tǒng)造價(jià)較高、系統(tǒng)運(yùn)行的能效比(COP)相對 較低的缺陷。而現(xiàn)有的水源換熱系統(tǒng)通常采用一抽多灌式或單井回灌式換熱方式。其中，一 抽多灌式換熱系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)(1)鑿井?dāng)?shù)量較多；(2)實(shí)現(xiàn)100%回灌的難度較大；(3) 攜沙量相對較大；⑷潛水泵揚(yáng)程相對較高，從而降低了系統(tǒng)的能效比(COP) ； (5)在地下水 相對貧乏的地區(qū)使用受到限制。而單井回灌的主要缺點(diǎn)為系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，水體溫度 下降/上升較大，降低了熱交換能力，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的能效比(COP)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種換熱能效比高、可實(shí)現(xiàn)100%回灌，并可有效避免水 體污染的地埋套筒式換熱器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種地埋套筒式換熱器，包括埋裝于地下的外套筒和 設(shè)于該外套筒內(nèi)的內(nèi)套筒，所述外套筒與內(nèi)套筒之間設(shè)有填料，以形成所述外套筒的實(shí)心 式筒體，該實(shí)心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體，下段為填充了 濾水材料的回水段筒體；所述內(nèi)套筒內(nèi)部分為相分隔的上、下兩個(gè)腔體，下方腔體作為取水 腔，該取水腔內(nèi)設(shè)有抽水裝置，上方腔體作為排水腔，所述排水腔內(nèi)設(shè)有回水管道；并且，所 述排水腔的底部低于所述的密封段筒體；所述的外套筒頂部設(shè)有蓋板，所述的內(nèi)套筒的頂 部向上伸出至所述蓋板之外。本實(shí)用新型可以作以下改進(jìn)，所述的抽水裝置包括用于提取地下水的潛水泵和與 該潛水泵相連的取水管道，所述的取水管道和回水管道均向上伸出至所述的蓋板之外。本實(shí)用新型所述的取水管道的向外伸出端設(shè)有止回閥。本實(shí)用新型還可以作以下改進(jìn)，所述的蓋板可拆地安裝于所述外套筒的密封段筒 體的頂部端面上，并通過橡膠墊圈密封，以保證本實(shí)用新型的整體密閉性。本實(shí)用新型所述的內(nèi)套筒的頂部設(shè)有封板，從而有效避免地下水體受到外部環(huán)境 的污染，并且避免地下水體外溢。本實(shí)用新型所述的內(nèi)套筒的取水腔與排水腔通過隔水板分隔。本實(shí)用新型還可以作以下改進(jìn)，所述的外套筒的密封段筒體內(nèi)所填充的密封材料 為粘土或混凝土 ；回水段筒體內(nèi)所填充的濾水材料為礫料。所述的外套筒的回水段筒體內(nèi)所填充礫料的規(guī)格為3 10mm。[0013]本實(shí)用新型還可以作以下改進(jìn)，所述的蓋板上方設(shè)有檢查井，所述的內(nèi)套筒、回水 管道及取水管道的頂部伸出端均設(shè)于該檢查井內(nèi)。本實(shí)用新型所述的外套筒的實(shí)心筒體的外徑為700 800mm，內(nèi)徑為280 360mm，所述實(shí)心筒體的填充厚度為170 250mm ；所述密封段筒體的填充深度為50 80m， 具體位于所述的檢查井底部至地下50 80m處，所述回水段筒體的具體填充位置為自所述 密封段筒體底部至所述實(shí)心筒體底部。本實(shí)用新型的有益效果是(1)本實(shí)用新型的地埋套筒式換熱器，采用地下水閉式循環(huán)換熱技術(shù)，對水資源沒 有任何消耗和成分改變，僅以水為導(dǎo)熱介質(zhì)，通過水與土壤的熱量交換，實(shí)現(xiàn)吸熱與散熱的 目的。該換熱器可以有效杜絕水體污染，實(shí)現(xiàn)100%回灌，大大提高整個(gè)換熱系統(tǒng)的能效比 (COP)，同時(shí)為相對貧水地區(qū)淺層土壤熱量的利用提供技術(shù)條件。(2)本實(shí)用新型的地埋套筒式換熱器，由于實(shí)現(xiàn)了閉式循環(huán)，及完善的過濾、保護(hù) 措施，該換熱器可以減緩提水運(yùn)行時(shí)地下水的流速，有效控制砂移，可以將攜沙量減少到 三十萬分之一以內(nèi)。另外，由于采用了閉式循環(huán)，還可以提高動水位，以降低潛水泵的揚(yáng)程。(3)本實(shí)用新型的地埋套筒式換熱器，由于每一套地埋套筒式換熱器在進(jìn)行取水 運(yùn)行的同時(shí)，亦進(jìn)行回灌，與傳統(tǒng)水源換熱系統(tǒng)相比，可以減少取水井、回灌井的數(shù)量。(4)本實(shí)用新型的地埋套筒式換熱器，其上部采用密封結(jié)構(gòu)，密封深度為50 80m,即外套筒的密封段筒體的填充深度為50 80m，具體位于檢查井底部至地下50 80m 處。由于50 80m內(nèi)的地下水具有不流動、無砂移現(xiàn)象，靜水位基本不變，土壤含水的飽和 度基本不變等特點(diǎn)，因此，本實(shí)用新型對項(xiàng)目實(shí)施地區(qū)的地下50 80m范圍內(nèi)的水文地質(zhì) 構(gòu)造不會構(gòu)成影響。(5)本實(shí)用新型的地埋套筒式換熱器，其安裝深度為120 300m，具體安裝深度可 以根據(jù)具體項(xiàng)目的水文地質(zhì)條件和地源熱泵系統(tǒng)換熱量的需求靈活設(shè)定。(6)本實(shí)用新型的地埋套筒式換熱器，可以單獨(dú)使用，也可以多套同時(shí)使用。在多 套同時(shí)使用時(shí)，每個(gè)地埋套筒式換熱器的回灌水量是可以調(diào)配的，可維持地下水水溫的相 對平衡。(7)本實(shí)用新型的地埋套筒式換熱器，在貧水地區(qū)，其主要功能是增加循環(huán)水量， 減少水源系統(tǒng)的鑿井?dāng)?shù)量，實(shí)現(xiàn)土壤熱量的有效交換；而在地下水水量相對富裕的地區(qū)，地 埋套筒式換熱器的主要功能是實(shí)現(xiàn)100%回灌，避免地下水資源的浪費(fèi)。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的剖視圖；圖2是圖1中的換熱器的水流流向及熱量交換原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1、圖2所示的一種地埋套筒式換熱器是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，其包括埋裝 于地下的外套筒1和設(shè)于該外套筒1內(nèi)的內(nèi)套筒2，外套筒1與內(nèi)套筒2之間設(shè)有填料，以 形成外套筒1的實(shí)心式筒體，該實(shí)心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體11，下段為填充了濾水材料的回水段筒體12;內(nèi)套筒2內(nèi)部分為相分隔的上、下兩個(gè) 腔體，下方腔體作為取水腔21，該取水腔21內(nèi)設(shè)有抽水裝置，上方腔體作為排水腔22，排水 腔22內(nèi)包含水體與空氣兩部分，二者通過水位線8相分隔，當(dāng)水位提高時(shí)，空氣將被壓縮， 從排氣閥排出。排水腔22內(nèi)設(shè)有回水管道5，并且，排水腔22的底部低于密封段筒體11， 以使回流的水順利地由內(nèi)套筒2的排水腔22流入外套筒1的回水段筒體12 ；外套筒1頂 部設(shè)有蓋板9，內(nèi)套筒2的頂部向上伸出至蓋板9之外。本實(shí)施例中，抽水裝置包括用于提取地下水的潛水泵3和與該潛水泵3相連的取 水管道4，取水管道4和回水管道5均向上伸出至蓋板9之外，用于連接外部熱交換系統(tǒng)。 取水管道4的向外伸出端設(shè)有止回閥6。蓋板9可拆地安裝于外套筒1的密封段筒體11的 頂部端面上，并通過橡膠墊圈密封，以保證本實(shí)用新型的整體密閉性。內(nèi)套筒2的頂部設(shè)有 封板23，從而有效避免地下水體受到外部環(huán)境的污染和溢出。內(nèi)套筒2的取水腔21與排水 腔22通過隔水板10分隔。本實(shí)施例中，外套筒1的密封段筒體11內(nèi)所填充的密封材料為粘土或混凝土 ；回 水段筒體12內(nèi)所填充的濾水材料為礫料，回流水在該回水段筒體12內(nèi)被進(jìn)一步凈化后流 出并交換熱量，最終流入本套筒式換熱器或其它套筒式換熱器內(nèi)套筒2的取水腔21。外套 筒1的回水段筒體12的厚度為170 250mm，內(nèi)徑為360mm，外徑為700 800mm，回水段筒 體12內(nèi)所填充礫料的規(guī)格為3 10mm，即礫料直徑為3 10mm。內(nèi)套筒2為井管，材質(zhì)為配筋混凝土或鋼管，內(nèi)套筒2的排水腔22采用濾水管，則 回流水經(jīng)過內(nèi)套筒2的排水腔22流入外套筒1的回水段筒體12的礫料層內(nèi)，回流水經(jīng)過 礫料層后大部分流出至含水層13，經(jīng)過土壤換熱后再流入取水腔21，如此循環(huán)往復(fù)，而少 部分回流水直接垂直向下流入內(nèi)套筒2的取水腔21。本實(shí)施例中，蓋板9上方還設(shè)有檢查井7，內(nèi)套筒2、回水管道5及取水管道4的頂 部伸出端均設(shè)于該檢查井7內(nèi)。外套筒1的實(shí)心筒體的外徑為700 800mm，內(nèi)徑為280 360mm，實(shí)心筒體的填充厚度為170 250mm ；密封段筒體11的填充深度為50 80m，具體 位于檢查井7底部至地下50 80m處，回水段筒體12的具體填充位置為自密封段筒體11 底部至實(shí)心筒體底部。當(dāng)?shù)芈裉淄彩綋Q熱器運(yùn)行時(shí)，地下水從取水腔21被提取，經(jīng)過熱量交換后，再排 回排水腔22和外套筒1，通過外套筒1與土壤交換熱量，然后進(jìn)入取水腔21被再次提取，如 此循環(huán)往復(fù)。在運(yùn)行過程中，可以調(diào)配提水水量與回灌水量，直至實(shí)現(xiàn)運(yùn)行水溫與初始水溫 的基本平衡。上述的實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，不能以此來限定本實(shí)用新型的權(quán)利 范圍，因此，依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求一種地埋套筒式換熱器，包括埋裝于地下的外套筒(1)和設(shè)于該外套筒(1)內(nèi)的內(nèi)套筒(2)，其特征在于所述外套筒(1)與內(nèi)套筒(2)之間設(shè)有填料，以形成所述外套筒(1)的實(shí)心式筒體，該實(shí)心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體(11)，下段為填充了濾水材料的回水段筒體(12)；所述內(nèi)套筒(2)內(nèi)部分為相分隔的上、下兩個(gè)腔體，下方腔體作為取水腔(21)，該取水腔(21)內(nèi)設(shè)有抽水裝置，上方腔體作為排水腔(22)，所述排水腔(22)內(nèi)設(shè)有回水管道(5)；并且，所述排水腔(22)的底部低于所述的密封段筒體(11)；所述的外套筒(1)頂部設(shè)有蓋板(9)，所述的內(nèi)套筒(2)的頂部向上伸出至所述蓋板(9)之外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的抽水裝置包括用于提 取地下水的潛水泵⑶和與該潛水泵⑶相連的取水管道(4)，所述的取水管道(4)和回水 管道(5)均向上伸出至所述的蓋板(9)之外。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的取水管道(4)的向外 伸出端設(shè)有止回閥(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的蓋板 (9)可拆地安裝于所述外套筒⑴的密封段筒體(11)的頂部端面上，并通過橡膠墊圈密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的內(nèi)套筒(2)的頂部設(shè) 有封板(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的內(nèi)套筒(2)的取水腔 (21)與排水腔(22)通過隔水板(10)分隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的外套筒(1)的密封段 筒體(11)內(nèi)所填充的密封材料為粘土或混凝土；所述回水段筒體(12)內(nèi)所填充的濾水材 料為礫料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的外套筒(1)的回水段 筒體(12)內(nèi)所填充礫料的規(guī)格為3 10mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的蓋板(9)上方設(shè)有檢 查井(7)，所述的內(nèi)套筒(2)、回水管道(5)及取水管道(4)的頂部伸出端均設(shè)于該檢查井 (7)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地埋套筒式換熱器，其特征在于所述的外套筒(1)的實(shí)心筒 體的外徑為700 800mm，內(nèi)徑為280 360mm，所述實(shí)心筒體的填充厚度為170 250mm ； 所述密封段筒體(11)的填充深度為50 80m，具體位于所述的檢查井(7)底部至地下50 80m處，所述回水段筒體(12)的具體填充位置為自所述密封段筒體(11)底部至所述實(shí)心筒 體底部。專利摘要一種地埋套筒式換熱器，包括埋裝于地下的外套筒和設(shè)于該外套筒內(nèi)的內(nèi)套筒，所述外套筒與內(nèi)套筒之間設(shè)有填料，以形成所述外套筒的實(shí)心式筒體。該實(shí)心式筒體分為上下兩段，上段為填充了密封材料的密封段筒體，下段為填充了濾水材料的回水段筒體；所述內(nèi)套筒內(nèi)部分為相分隔的上、下兩個(gè)腔體，下方腔體作為取水腔，該取水腔內(nèi)設(shè)有抽水裝置；上方腔體作為排水腔，所述排水腔內(nèi)設(shè)有回水管道；并且，所述排水腔的底部低于所述的密封段筒體。所述的外套筒頂部設(shè)有蓋板，所述的內(nèi)套筒的頂部向上伸出至所述蓋板之外。本實(shí)用新型換熱能效比高，可實(shí)現(xiàn)100％回灌，并可有效避免水體污染。
文檔編號F25B30/06GK201680644SQ20102019859
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者吳展豪, 樊躍進(jìn) 申請人:美意(浙江)空調(diào)設(shè)備有限公司