專利名稱：夾層式同軸套管地下?lián)Q熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地源熱泵系統(tǒng)中的地下?lián)Q熱裝置，特別是具有密封夾層的地下?lián)Q熱裝置。
背景技術(shù)：
地源熱泵技術(shù)由于節(jié)能、環(huán)保、運(yùn)行成本較低等特點(diǎn)成為利用可再生能源技術(shù)的一個(gè)熱點(diǎn)，地源熱泵系統(tǒng)是把傳統(tǒng)空調(diào)器的冷凝器或蒸發(fā)器直接埋入地下，通過(guò)中間介質(zhì)作為熱載體，使中間介質(zhì)在封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)通過(guò)大地，實(shí)現(xiàn)與大地進(jìn)行熱交換的目的。其能量來(lái)源主要是地下常規(guī)地溫能量，類型主要包括開式和閉式地源熱泵系統(tǒng)。前者由于受到水文地質(zhì)條件的影響，使用受到一定的限制，而后者主要是利用地下閉式換熱器實(shí)現(xiàn)冷、熱能的交換和存貯，已成為國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)推薦使用類型。
目前國(guó)內(nèi)外常用的地源熱泵閉式地下?lián)Q熱形式有水平埋管式、豎直套管式和豎直U型管式等。水平埋管式換熱效率較低，占地面積較大；堅(jiān)直U型管目前市場(chǎng)上普遍采用；豎直套管式換熱效果較好，在相同邊界條件下比U型管式的傳熱效率高15％左右。豎直套管式結(jié)構(gòu)為在換熱器外管內(nèi)套裝一根內(nèi)管，內(nèi)管底端部開口與外管相連，頂端與循環(huán)管路相連，外管兩端密封，在頂端面上開一個(gè)口與循環(huán)管路相連。介質(zhì)由循環(huán)管路外管開口進(jìn)入換熱管內(nèi)，介質(zhì)在外管內(nèi)與大地進(jìn)行熱交換后，在換熱管的底端面處流入內(nèi)管，再經(jīng)出口流出。
由于常規(guī)套管式換熱器采用內(nèi)、外兩層管，并為同質(zhì)管材，存在著嚴(yán)重的熱短路現(xiàn)象，使地下?lián)Q熱系統(tǒng)的進(jìn)、出口溫差降低，削弱換熱效果。有一些提高換熱能力的技術(shù)方案，如在套管式換熱器中加裝導(dǎo)流片，換熱管加裝翅片和加裝蓄熱袋等，由于需特殊加工、制備和安裝，局限性較大，不利于推廣應(yīng)用。再如CN2681047公開的一種套管式地下?lián)Q熱器，內(nèi)管是由數(shù)根柔性管螺旋式繞制而成的螺旋芯管，雖然解決了熱短路問(wèn)題，仍存在導(dǎo)流內(nèi)管導(dǎo)熱介質(zhì)回流時(shí)的熱損失問(wèn)題。因此，有效的降低套管式地下?lián)Q熱器的熱短路、提高地下?lián)Q熱器換熱能力并便于工程應(yīng)用是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種換熱效果好的夾層式同軸套管地下?lián)Q熱裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為由換熱外管、導(dǎo)流內(nèi)管、中間隔熱管三層管組成。中間隔熱管與導(dǎo)流內(nèi)管聯(lián)成一體，換熱外管與導(dǎo)流內(nèi)管間為封閉的環(huán)腔。導(dǎo)流內(nèi)管和換熱外管上端分別與地源熱泵循環(huán)管路進(jìn)出口相通，換熱外管底端封閉，導(dǎo)流內(nèi)管下端開孔，與換熱外管相通。導(dǎo)流內(nèi)管外壁、中間隔熱管外壁均設(shè)有導(dǎo)正環(huán)。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)流內(nèi)管7與中間隔熱管6之間為密封夾層，導(dǎo)流內(nèi)管7與中間隔熱管6的下端通過(guò)隔熱管下堵頭3密封，上端通過(guò)隔熱管上堵頭10密封，導(dǎo)流內(nèi)管7和換熱外管4的上端均設(shè)有與循環(huán)管路相連的開口，在中間隔熱管6外壁設(shè)有導(dǎo)正環(huán)5，換熱外管4的上部設(shè)有三通管8，導(dǎo)流內(nèi)管7的下端為開口，并設(shè)有側(cè)向孔2，換熱外管4與中間隔熱管6之間為環(huán)腔11，其上端通過(guò)導(dǎo)流管上堵頭9熔接或粘接在一起。
本實(shí)用新型有益的效果這種夾層式同軸套管換熱器，由于導(dǎo)流內(nèi)管與中間隔熱管采用夾層式作為隔熱層，隔熱效果好，能大大減少導(dǎo)流內(nèi)管導(dǎo)熱介質(zhì)回流時(shí)的熱損失，同時(shí)在中間隔熱管外壁增加了導(dǎo)正環(huán)，一方面可以保證換熱外管與中間隔熱管的間距，有效防止外管與中間隔熱管的接觸導(dǎo)熱，另一方面加強(qiáng)了流動(dòng)擾動(dòng)，利于換熱。
附圖及

附圖1為夾層式同軸套管地下?lián)Q熱裝置結(jié)構(gòu)外型示意圖；附圖2為夾層式同軸套管地下?lián)Q熱裝置結(jié)構(gòu)剖面圖；附圖說(shuō)明1換熱井，2側(cè)向孔，3隔熱管下堵頭，4換熱外管，5導(dǎo)正環(huán)，6中間隔熱管，7導(dǎo)流內(nèi)管，8三通管，9導(dǎo)流管上堵頭，10隔熱管上堵頭，11環(huán)腔.
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明換熱外管4采用高密度聚乙烯或其它傳熱性能好的材料，導(dǎo)流內(nèi)管7和中間隔熱管6采用聚丙烯或其它隔熱性能好的材料，導(dǎo)流內(nèi)管7與中間隔熱管6之間為密封夾層，密封夾層內(nèi)可以是真空的，也可與填充隔熱氣體。導(dǎo)流內(nèi)管7與中間隔熱管6的下端通過(guò)隔熱管下堵頭3密封，上端通過(guò)隔熱管上堵頭10密封，導(dǎo)流內(nèi)管7和換熱外管4的上端均設(shè)有與循環(huán)管路相連的開口，在中間隔熱管6或?qū)Я鲀?nèi)管7外壁均設(shè)有導(dǎo)正環(huán)5，換熱外管4的上部裝有三通管8，導(dǎo)流內(nèi)管7的下端為開口，并設(shè)有側(cè)向孔2，側(cè)向孔2也可以是槽，以保證中間隔熱管6和導(dǎo)流內(nèi)管7兩管同軸。換熱外管4與中間隔熱管6之間為環(huán)腔11，其上端通過(guò)導(dǎo)流管上堵頭9粘接在一起。
施工方法換熱井1施工后，首先將換熱管4底端封閉好，在上部接好三通管8，由于其較長(zhǎng)將一部分下入井中，然后將裝配好具有密封夾層的導(dǎo)流內(nèi)管7和中間隔熱管6套裝入換熱管4內(nèi)，最后將導(dǎo)流管上堵頭9與換熱外管4進(jìn)行熔接，導(dǎo)流管上堵頭9與中間隔熱管6之間采用膠粘，全部裝配完成后將換熱管4下到井底。
換熱器工作介質(zhì)從地表循環(huán)管路經(jīng)換熱外管4上端從三通管8流入，進(jìn)入外管4與中間隔熱管6之間的環(huán)腔11，通過(guò)換熱外管4與換熱井1進(jìn)行熱交換后，從導(dǎo)流內(nèi)管7下端開口和側(cè)向孔2流入導(dǎo)流內(nèi)管7管內(nèi)，上返后從導(dǎo)流內(nèi)管7上端開口流出，回到地表循環(huán)管路系統(tǒng)中。工作方式也可以這樣實(shí)現(xiàn)，工作介質(zhì)從地表循環(huán)系統(tǒng)管路經(jīng)導(dǎo)流內(nèi)管7上端開口流入導(dǎo)流管內(nèi)7中，從導(dǎo)流內(nèi)管7下端開口和側(cè)向孔2進(jìn)入到換熱外管4與中間隔熱管6之間的環(huán)腔11內(nèi)，通過(guò)換熱外管4與換熱井1熱交換后從換熱外管4的上端三通管8流入到地表循環(huán)管路系統(tǒng)中，形成閉式循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種用于地源熱泵系統(tǒng)中的地下?lián)Q熱裝置，包括內(nèi)管、外管，其特征在于導(dǎo)流內(nèi)管(7)與中間隔熱管(6)之間為密封空腔(11)，導(dǎo)流內(nèi)管(7)與中間隔熱管(6)的下端通過(guò)隔熱管下堵頭(3)密封，上端通過(guò)隔熱管上堵頭(10)密封，導(dǎo)流內(nèi)管(7)和換熱外管(4)的上端均設(shè)有與循環(huán)管路相連的開口，在中間隔熱管(6)或?qū)Я鲀?nèi)管(7)外壁設(shè)有導(dǎo)正環(huán)(5)，換熱外管(4)的上部設(shè)有三通管(8)，導(dǎo)流內(nèi)管(7)的下端為開口，并設(shè)有側(cè)向孔或槽(2)，換熱外管(4)與中間隔熱管(6)之間為環(huán)腔，其上端通過(guò)導(dǎo)流管上堵頭(9)熔接或粘接在一起。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種應(yīng)用于地源熱泵系統(tǒng)中的地下?lián)Q熱裝置，主要由換熱外管、導(dǎo)流內(nèi)管、中間隔管和導(dǎo)正環(huán)構(gòu)成。中間隔管與導(dǎo)流內(nèi)管兩端密封，中部形成一定間隙的夾層，導(dǎo)流內(nèi)管與中間隔熱管及夾層形成一共同體，導(dǎo)流內(nèi)管和換熱外管上端分別與地源熱泵循環(huán)管路進(jìn)出口相通，換熱外管下端封閉，導(dǎo)流內(nèi)管下端開口并在下端管壁開有小孔。導(dǎo)流內(nèi)管外壁加有導(dǎo)正環(huán)，防止導(dǎo)流內(nèi)管與中間隔管緊貼在一起，在中間隔熱管外壁加有導(dǎo)正環(huán)，一方面保證內(nèi)外管的同心，防止中間隔熱管與外管的接觸，另一方面加強(qiáng)傳熱介質(zhì)流動(dòng)擾動(dòng)，增強(qiáng)換熱器的換熱能力。有效地解決了雙層同軸換熱器的熱短路現(xiàn)象，提高換熱效率。
文檔編號(hào)F28D7/10GK2842345SQ20052002929
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者孫友宏, 劉冬生, 趙大軍, 吳曉含 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)