專利名稱：一種u型埋管換熱器的隔熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種u型埋管換熱器的隔熱裝置。
背景技術(shù)：
目前在我國得到應(yīng)用的地源(土壤源)熱泵系統(tǒng)采用介質(zhì)流經(jīng)埋在地下的管子與大地 (土壤、地jg、地—F水)進(jìn)行換熱的模式。這種換熱器有豎直和水平兩種埋管型式。在技
術(shù)一h:水平與豎直埋管的系統(tǒng)基本相同。水平埋管是在淺層土壤中埋管，設(shè)置較為簡單。 但占地面積大，而且水平埋管的地?zé)釗Q熱器受地表氣候變化的影響，效率較低。因此水 平埋管型式的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國人多地少的情況下，應(yīng)用受到一定的制約。豎直 埋管的換熱器，埋管深度通常達(dá)60 200米，因此占地面積大大減小，應(yīng)用范圍廣。這 種空調(diào)系統(tǒng)在國外從單獨(dú)民居到較大型的公共建筑都有應(yīng)用的報(bào)道。
豎直U型埋管地?zé)釗Q熱器是在地層中豎直鉆孔，然后在鉆孔中插入U(xiǎn)型管或套管， 并用封井材料填實(shí)。對(duì)于豎直U型埋管，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，載熱流體從U型管一支管流到 鉆孔底部，再從另一支管流冋，參見附圖l所示，從而實(shí)現(xiàn)管中流體與其周圍七壤的熱 交換。豎直埋管方式占地面積小，工作性能穩(wěn)定，單位長度取熱率高(相對(duì)水平方式)。 不過值得指出的是，在豎直U型埋管地?zé)釗Q熱器中，鉆孔孔徑通常為110mm 130mm， 在這樣一個(gè)狹小的空間內(nèi)，兩支流動(dòng)著冷熱溫度不同流體的支管間必然會(huì)發(fā)生熱回流 (熱量交換)現(xiàn)象(簡稱熱干擾或熱短路)，這對(duì)換熱器實(shí)際的換熱效果將產(chǎn)生一定 的影響。如處理不當(dāng)，將產(chǎn)生較大的影響。這是在設(shè)計(jì)和安裝豎直U型埋管地?zé)釗Q熱器 時(shí)應(yīng)特別注意的問題。
為了解決上述問題，作者為范軍，刁乃仁，方肇洪的一篇論文《豎直U型埋管
換熱器支管間熱量回流分析》中，詳細(xì)描述了減少熱回流效果的方法，他得到以下結(jié)論
1、 豎直單u型管地?zé)釗Q熱器支管間的熱量回流與兩支管的間距有關(guān)。支管間距越
大，對(duì)于減小支管間的熱量回流效果就越好。
2、 當(dāng)回灌材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于巖土層導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，管間距較大的U型管的熱量回 流作用將會(huì)增強(qiáng)，而且比其它管間距的熱量回流作用要強(qiáng)的多。對(duì)于特定的管間距，總 的趨勢是采用導(dǎo)熱性能好的回灌材料對(duì)地?zé)釗Q熱器的換熱較為有利。
3、 為減小U型管地?zé)釗Q熱器兩個(gè)管間的熱量回流，應(yīng)使兩個(gè)支管間的距離盡量大， 最好是兩個(gè)支管的管壁緊貼鉆孔壁。當(dāng)U型管的管間距于一定時(shí)，合理選擇回灌材料的 導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)于減小U型管地?zé)釗Q熱器兩支管間的熱量回流也有一定作用。許多研究都表明，影響熱短路的主要因素是U型管兩腿間距和回灌材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
增加支管的間距，雖然可以減小支管間的熱量回流，但是勢必需要更大的鉆孔，而 鉆孔直徑越大，施工成本越高。
使用導(dǎo)熱系數(shù)大的回灌材料(大于巖土層導(dǎo)熱系數(shù))，在增大u型管與土壤換熱量
的同時(shí)，也增大了 U型管兩管間的換熱量；由于此時(shí)U型管與土壤換熱量的增加幅度 大于U型管兩管間的換熱量的增加幅度，相對(duì)而言，"對(duì)地?zé)釗Q熱器的換熱較為有利"。 實(shí)際上，由于U型管結(jié)構(gòu)上的特殊性，使用導(dǎo)熱系數(shù)大的回灌材料后，U型管兩直管段 間發(fā)生的熱干擾(或叫熱短路)的絕對(duì)值也是增大的，因熱短路而造成的損失，相當(dāng)于減
少了換熱器u型管的換熱量。為此，為了增加u型管與土壤間的換熱量，需要使用導(dǎo)
熱系數(shù)大于土壤的回灌材料(一般土壤的導(dǎo)熱系數(shù)在0.8 1. 6 W/(nvK)之間，回灌材料的 導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)大于1.8W/(nvK))，且在一定范圍內(nèi)越大越好；這樣，勢必造成兩管之間的 熱短路損失也相應(yīng)增大。因此，上述特性在一定程度上影響了回灌灌漿材料的使用，還 直接導(dǎo)致U型管數(shù)量的增加及工程造價(jià)的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種設(shè)置在換熱器U型換熱
管的直管段之間、可大大減少u型換熱管的直管段之間發(fā)生熱干擾現(xiàn)象的u型埋管換
熱器的隔熱裝置。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該U型埋管換熱器的隔熱裝置，
設(shè)置在換熱器u型換熱管的直管段之間，包括一本體，該本體外壁上軸向地設(shè)置有與換 熱器U型換熱管的直管段相貼合的弧形凹槽，并且該本體由導(dǎo)熱系數(shù)在0.02 W/(nvK) 0.06 W/(m，K)之內(nèi)的材料制成。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，換熱器U型換熱管的熱干擾現(xiàn)象發(fā)生在U型管周圍很小的范圍內(nèi)。 在這個(gè)小范圍內(nèi)，溫度曲線達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程相對(duì)比較快，而且在以后不會(huì)產(chǎn)生很大的變 化，離U型管遠(yuǎn)的地方，這種熱干擾效果就不明顯了，于是，本發(fā)明在換熱器U型換 熱管的直管段之間設(shè)置一隔熱裝置，在不減少U型管有效換熱面積前提下，通過保證U 型管兩管之間的距離和應(yīng)用高導(dǎo)熱系數(shù)回灌材料后，可以使U型管的換熱量提高15% 左右。
所述本體外壁上的弧形凹槽可以為兩個(gè)，并呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置，這種結(jié)構(gòu)的隔熱裝置 可適用于單U型換熱管。
所述本體外壁上的弧形凹槽可以為四個(gè)，并呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置，這種結(jié)構(gòu)的隔熱裝置 可適用于雙U型換熱管。
較好的，所述本體由吸水率為0.05 0.1%之內(nèi)的材料制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過在換熱器U型換熱管的直管段之間設(shè)置 一導(dǎo)熱系數(shù)在0.02 W/(nvK) 0.06 W/(nvK)之內(nèi)的隔熱裝置，可以避免U型換熱管的直 管段之間發(fā)生熱干擾現(xiàn)象，在不減少U型管有效換熱面積前提下，通過保證U型管兩 管之間的距離和應(yīng)用高導(dǎo)熱系數(shù)回灌材料后，可以使U型管的換熱量提高15%左右。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中U型埋管換熱器的埋管結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例一與換熱器U型換熱管之間的裝配圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例二與換熱器U型換熱管之間的裝配圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例一
參見圖2、 3，本發(fā)明提供的U型埋管換熱器的隔熱裝置，包括一本體l，該本體l 外壁上軸向?qū)ΨQ地設(shè)置有與換熱器單U型換熱管的直管段21相貼合的弧形凹槽11，并 且該本體1由導(dǎo)熱系數(shù)在0.02 W/(m'K) 0.06 W/(m'K)之內(nèi)，吸水率為0.05 0.1%之內(nèi)
的材料制成。
這里，本體1大體呈圓柱形，且本體1的直徑略大于熱器單U型換熱管直管段21 的直徑。
裝配時(shí)，可以用固定架3將隔熱裝置與換熱器單U型換熱管之間緊固。
實(shí)施例二
與實(shí)施例一不同的是，本體外壁上的弧形凹槽有四個(gè)，并呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置。這種結(jié) 構(gòu)的隔熱裝置適用于雙U型換熱管。
本體l大體呈立柱形，四個(gè)弧形凹槽分ll別設(shè)置在立柱的四個(gè)角上，并與雙U型 換熱管的直管段21相貼合。
權(quán)利要求
1、一種U型埋管換熱器的隔熱裝置，設(shè)置在換熱器U型換熱管的直管段之間，包括一本體，該本體外壁上軸向地設(shè)置有與換熱器U型換熱管的直管段相貼合的弧形凹槽，并且該本體由導(dǎo)熱系數(shù)在0.02W/(m·K)～0.06W/(m·K)之內(nèi)的材料制成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的U型埋管換熱器的隔熱裝置，其特征在于所述本體外 壁上的弧形凹槽有兩個(gè)，并呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的U型埋管換熱器的隔熱裝置，其特征在于所述本體外壁上的弧形凹槽有四個(gè)，并呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的U型埋管換熱器的隔熱裝置， 其特征在于所述本體由吸水率為0.05 0.1%之內(nèi)的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種U型埋管換熱器的隔熱裝置，設(shè)置在換熱器U型換熱管的直管段之間，包括一本體，該本體外壁上軸向地設(shè)置有與換熱器U型換熱管的直管段相貼合的弧形凹槽，并且該本體由導(dǎo)熱系數(shù)在0.02W/(m·K)～0.06W/(m·K)之內(nèi)的材料制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過在換熱器U型換熱管的直管段之間設(shè)置一導(dǎo)熱系數(shù)在0.02W/(m·K)～0.06W/(m·K)之內(nèi)的隔熱裝置，可以避免U型換熱管的直管段之間發(fā)生熱干擾現(xiàn)象，在不減少U型管有效換熱面積前提下，通過保證U型管兩管之間的距離和應(yīng)用高熱阻回灌材料后，可以使U型管的換熱量提高15％左右。
文檔編號(hào)F16L59/02GK101581393SQ20091009807
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者閆成文 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)