一種利用深層地?zé)崮艿膗型換熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深層地?zé)衢_(kāi)采的組合換熱系統(tǒng)，尤其是涉及一種利用深層地?zé)崮艿腢型換熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地?zé)崮?Geothermal Energy)是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來(lái)自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，是一種再生能源。中國(guó)國(guó)土資源部發(fā)布官方數(shù)據(jù)表明，中國(guó)大陸3000米至10000米深處干熱巖資源總計(jì)相當(dāng)于中國(guó)目前年度能源消耗總量的26萬(wàn)倍；地?zé)崂靡灾苯永脼橹?，直接利用的能量最大份額是地源熱栗占49.0 %，其次是洗浴和游泳占24.9%，再次是常規(guī)地?zé)峁┡?4.4%。直接開(kāi)采地下水利用的方式有兩個(gè)主要的缺點(diǎn):一是地下水過(guò)度開(kāi)采不可持續(xù)，會(huì)導(dǎo)致地下水資源枯竭、地面沉降等問(wèn)題；二是利用后的廢水排放會(huì)造成生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種取熱不取水、高換熱能力、低功耗的一種利用深層地?zé)崮躑型換熱系統(tǒng)。本發(fā)明可以解決【背景技術(shù)】中的兩個(gè)問(wèn)題，做到取熱不取水，不造成環(huán)境問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種利用深層地?zé)崮躑型換熱系統(tǒng)，包括U型換熱器(1)、輸出管(3)、動(dòng)力栗(4)、熱栗換熱器(5)、末端(6)、返回管(7)和蓄熱巖層(9)，蓄熱巖層(9)內(nèi)布設(shè)有一組或多組U型換熱器(1)，U型換熱器(I)內(nèi)充注換熱所需的循環(huán)介質(zhì)，U型換熱器⑴分別與輸出管(3)和返回管(7)相連，輸出管(3)在地下設(shè)有輸出管保溫段(2)，返回管(7)在地下設(shè)有返回管保溫段(8)，通過(guò)輸出管(3)連接至動(dòng)力栗(4)和熱栗換熱器(5)，熱栗換熱器(5)與末端(6)相連，熱栗換熱器(5)通過(guò)返回管(7)連接至U型換熱器(I)。
[0005]U型換熱器(I)的換熱管直徑為100?200毫米。
[0006]所述的U型換熱器(I)的數(shù)量、管道直徑、管道長(zhǎng)度和管間距離根據(jù)熱負(fù)荷需求確定，輸出管保溫段距離較長(zhǎng)，返回管保溫段距離較短，U型換熱器兩直管的管間距為200?4000米，多個(gè)U型換熱器(I)通過(guò)輸出管(3)和返回管(7)并聯(lián)。
[0007]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0008](I)本發(fā)明可以根據(jù)熱負(fù)荷需求確定U型換熱器的數(shù)量和井深，保證地下?lián)Q熱系統(tǒng)能夠交換出充分的熱量滿(mǎn)足系統(tǒng)所需熱負(fù)荷。
[0009](2)U型換熱器為封閉循環(huán)體系，在地下2000-6000米的深處安放，通過(guò)管壁與高溫巖層和地下熱水進(jìn)行換熱。
[0010](3)U型換熱器兩直管的管間距為200-4000米，較長(zhǎng)的水平管道具有更好的換熱效果。
[0011](4)輸出管保溫段和返回管保溫段可以減少熱量損失。
[0012](5)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)取熱不取水，對(duì)地下系統(tǒng)不造成污染，實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開(kāi)采，真正實(shí)現(xiàn)C02和粉塵的零排放，減少對(duì)化石能源的需求，對(duì)改善目前環(huán)境具有積極作用。
[0013](6)具有采熱量大、供熱穩(wěn)定、生產(chǎn)成本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為多個(gè)U型換熱器并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:一種利用深層地?zé)崮躑型換熱系統(tǒng)，如附圖1所示:包括U型換熱器1、輸出管保溫段2、輸出管3、動(dòng)力栗4、熱栗換熱器5、末端6、返回管7、返回管保溫段8和蓄熱巖層9。通過(guò)鉆機(jī)向蓄熱巖層鉆出直徑100-200毫米的鉆孔兩個(gè)，通過(guò)定向鉆井技術(shù)將兩鉆孔聯(lián)通，U型換熱器I布設(shè)在蓄熱巖層9中，U型換熱器I內(nèi)充注換熱所需的循環(huán)用介質(zhì)，U型換熱器I分別與輸出管3和返回管7相連，輸出管3在地下設(shè)有輸出管保溫段2，返回管7在地下設(shè)有返回管保溫段8，輸出管保溫段2和返回管保溫段8采用內(nèi)涂層保溫或外包覆保溫的方式。U型換熱器I通過(guò)輸出管3連接至動(dòng)力栗4和熱栗換熱器5，熱栗換熱器5與末端6相連，熱栗換熱器5通過(guò)返回管7連接至U型換熱器I。
[0017]通過(guò)鉆探設(shè)備向地下深處巖層鉆孔，鉆孔直徑在100-200毫米之間，鉆孔深度在2000-6000米之間，U型管兩直管的管間距離在200-4000米之間，通過(guò)定向鉆井技術(shù)將U型管兩直管聯(lián)通，形成U型結(jié)構(gòu)，將此新結(jié)構(gòu)的換熱系統(tǒng)定義為U型換熱系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明在運(yùn)行時(shí)，U型換熱器I內(nèi)充注好換熱所需的循環(huán)介質(zhì)，高溫循環(huán)介質(zhì)將來(lái)自深層巖層和熱水的熱量通過(guò)輸出管3和動(dòng)力栗4輸送到熱栗換熱器5，熱交換后的地溫循環(huán)介質(zhì)通過(guò)返回管7重新注入U(xiǎn)型換熱器1，U型換熱器I和蓄熱巖層9主要通過(guò)傳導(dǎo)換熱的方式使循環(huán)介質(zhì)升溫，實(shí)現(xiàn)熱交換。經(jīng)由熱栗換熱器5將熱量向末端6輸出。
[0019]在極端情況下，通過(guò)動(dòng)力栗4改變循環(huán)介質(zhì)的流速，加大采熱量，甚至可以通過(guò)熱栗換熱器5向系統(tǒng)補(bǔ)充熱源，以滿(mǎn)足熱負(fù)荷需求。該換熱系統(tǒng)可以用于供暖、制冷、低溫發(fā)電、工業(yè)干燥等行業(yè)。
[0020]實(shí)施例2:如果熱負(fù)荷較大，需要布設(shè)多組并聯(lián)U型換熱器，以布設(shè)兩組U型換熱器為例，如附圖2所示:包括U型換熱器I和10、輸出管保溫段2和14、輸出管3和11、動(dòng)力栗4和15、熱栗換熱器5、末端6、返回管7和12、返回管保溫段8和13、蓄熱巖層9。通過(guò)鉆機(jī)向蓄熱巖層鉆出直徑100-200毫米的鉆孔四個(gè)，通過(guò)定向鉆井技術(shù)將兩鉆孔聯(lián)通，通過(guò)定向鉆井技術(shù)將兩鉆孔聯(lián)通，U型換熱器I布設(shè)在蓄熱巖層9中，U型換熱器I內(nèi)充注換熱所需的循環(huán)用介質(zhì)，U型換熱器I分別與輸出管3和返回管7相連，輸出管3在地下設(shè)有輸出管保溫段2，返回管7在地下設(shè)有返回管保溫段8，輸出管保溫段2和返回管保溫段8采用內(nèi)涂層保溫或外包覆保溫的方式。U型換熱器I通過(guò)輸出管3連接至動(dòng)力栗4和熱栗換熱器5，熱栗換熱器5與末端6相連，熱栗換熱器5通過(guò)返回管7連接至U型換熱器I。同樣通過(guò)定向鉆井技術(shù)將另兩鉆孔聯(lián)通，U型換熱器10布設(shè)在蓄熱巖層9中，U型換熱器10內(nèi)充注換熱所需的循環(huán)用介質(zhì)，U型換熱器10分別與輸出管11和返回管12相連，輸出管11在地下設(shè)有輸出管保溫段14，返回管12在地下設(shè)有返回管保溫段13，輸出管保溫段14和返回管保溫段13采用內(nèi)涂層保溫或外包覆保溫的方式。U型換熱器10通過(guò)輸出管11連接至動(dòng)力栗15和熱栗換熱器5，熱栗換熱器5與末端6相連，熱栗換熱器5通過(guò)返回管12連接至U型換熱器10。U型換熱器I與10并聯(lián)。
[0021]通過(guò)鉆探設(shè)備向地下深處巖層鉆孔，鉆孔直徑在100-200毫米之間，鉆孔深度在2000-6000米之間，U型管兩直管的管間距離在200-4000米之間，通過(guò)定向鉆井技術(shù)將U型管兩直管聯(lián)通，形成U型結(jié)構(gòu)，將此新結(jié)構(gòu)的換熱系統(tǒng)定義為U型換熱系統(tǒng)。
[0022]本發(fā)明在運(yùn)行時(shí)，U型換熱器I和10內(nèi)充注好換熱所需的循環(huán)介質(zhì)，第一組中高溫循環(huán)介質(zhì)將來(lái)自深層巖層和熱水的熱量通過(guò)輸出管3和動(dòng)力栗4輸送到熱栗換熱器5，熱交換后的地溫循環(huán)介質(zhì)通過(guò)返回管7重新注入U(xiǎn)型換熱器I ;第二組中高溫循環(huán)介質(zhì)將來(lái)自深層巖層和熱水的熱量通過(guò)輸出管11和動(dòng)力栗15輸送到熱栗換熱器5，熱交換后的地溫循環(huán)介質(zhì)通過(guò)返回管12重新注入U(xiǎn)型換熱器10。U型換熱器I和10與蓄熱巖層9主要通過(guò)傳導(dǎo)換熱的方式使循環(huán)介質(zhì)升溫，實(shí)現(xiàn)熱交換。熱量經(jīng)由熱栗換熱器5將向末端6輸出。
[0023]在極端情況下，通過(guò)動(dòng)力栗4和15改變循環(huán)介質(zhì)的流速，加大采熱量，甚至可以通過(guò)熱栗換熱器5向系統(tǒng)補(bǔ)充熱源，以滿(mǎn)足熱負(fù)荷需求。當(dāng)熱負(fù)荷較小時(shí)，可以通過(guò)動(dòng)力栗4和15改變循環(huán)介質(zhì)的流速，減小采熱量，甚至關(guān)閉一組換熱器。該換熱系統(tǒng)可以用于供暖、制冷、低溫發(fā)電、工業(yè)干燥等行業(yè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用深層地?zé)崮躑型換熱系統(tǒng)，包括U型換熱器(1)、輸出管(3)、動(dòng)力栗(4)、熱栗換熱器(5)、末端(6)、返回管(7)和蓄熱巖層(9)，其特征在于:蓄熱巖層(9)內(nèi)布設(shè)有一組或多組U型換熱器(1)，U型換熱器(I)內(nèi)充注換熱所需的循環(huán)介質(zhì)，U型換熱器(I)分別與輸出管⑶和返回管(7)相連，輸出管(3)在地下設(shè)有輸出管保溫段(2)，返回管(7)在地下設(shè)有返回管保溫段(8)，U型換熱器(I)通過(guò)輸出管(3)連接至動(dòng)力栗(4)和熱栗換熱器(5)，熱栗換熱器(5)與末端(6)相連，熱栗換熱器(5)通過(guò)返回管(7)連接至U型換熱器⑴。2.如權(quán)利要求1所述的一種利用深層地?zé)崮躑型換熱系統(tǒng)，其特征在于:U型換熱器(I)的換熱管直徑為100?200毫米。3.如權(quán)利要求1所述的一種利用深層地?zé)崮躑型換熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的U型換熱器(I)的數(shù)量可根據(jù)熱負(fù)荷需求確定，輸出管保溫段距離較長(zhǎng)，返回管保溫段距離較短，U型換熱器兩直管的管間距為200?4000米，多個(gè)U型換熱器(I)通過(guò)輸出管(3)和返回管(7)并聯(lián)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用深層地?zé)崮躑型換熱系統(tǒng)，包括U型換熱器、輸出管、動(dòng)力泵、熱泵換熱器、末端、返回管和蓄熱巖層。蓄熱巖層內(nèi)布設(shè)有一組或多組U型換熱器，U型換熱器內(nèi)充注換熱所需的循環(huán)介質(zhì)，U型換熱器分別與輸出管和返回管相連，通過(guò)輸出管連接至動(dòng)力泵和熱泵換熱器，熱泵換熱器與末端相連，熱泵換熱器通過(guò)返回管連接至U型換熱器。U型換熱器內(nèi)循環(huán)介質(zhì)在換熱器內(nèi)升溫，吸收巖層和熱水的能量，并將熱能輸送到熱泵換熱器，換完熱的低溫循環(huán)介質(zhì)返回U型換熱器。往復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)地?zé)崮艿牡统杀?、高效率、環(huán)境友好的開(kāi)發(fā)。本發(fā)明是一種新的提高地?zé)崂眯实膿Q熱系統(tǒng)。
【IPC分類(lèi)】F25B30/06, F24J3/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105066515
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510496852
【發(fā)明人】徐德龍, 馮紹航, 杜興亮, 陳延信
【申請(qǐng)人】徐德龍, 馮紹航, 杜興亮, 陳延信
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日