本發(fā)明涉及土壤源熱泵高效地下?lián)Q熱裝置，特別涉及可用于貧水或缺水地區(qū)的閉式單井循環(huán)調(diào)節(jié)地下熱濕環(huán)境，改善單井循環(huán)換熱性能的熱交換裝置。

背景技術(shù)：

單井循環(huán)是地下水源熱泵的一種形式，目前單循環(huán)井的形式有抽灌同井和填粒同井兩種類(lèi)型。為開(kāi)式系統(tǒng)，兩者均是抽取地下水和地源熱泵機(jī)組換熱后再回灌到地下。這種井具有較高的熱交換效率，但由于受地下水資源的限制，在無(wú)水或貧水地區(qū)無(wú)法應(yīng)用，在有地下水的地區(qū)因受地下水資源的嚴(yán)格管控（防治地下水污染）而不被大多數(shù)地區(qū)采用，同時(shí)，目前的抽灌同井存在熱貫通問(wèn)題，填粒同井存在長(zhǎng)期運(yùn)行后由于填粒堵塞造成回灌困難。本發(fā)明旨在發(fā)明一種閉式單循環(huán)井土壤源熱泵高效地下?lián)Q熱裝置。這種裝置和目前的開(kāi)式系統(tǒng)的單循環(huán)井相比較，可不用抽取地下水，避免地下水資源被污染的可能；也可解決在無(wú)水或貧水地區(qū)無(wú)法應(yīng)用的問(wèn)題；還可解決填粒同井長(zhǎng)期運(yùn)行后的回灌困難和抽灌同井的熱貫通問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在針對(duì)單井循環(huán)地下水源熱泵地下?lián)Q熱裝置的不足，提供一種不抽取地下水，避免地下水污染和解決熱貫通問(wèn)題，可以人為改善地下巖土的熱物性參數(shù)，消除或減弱地下巖土熱物性參數(shù)的差異性，提高地下?lián)Q熱裝置的換熱能力的地下?lián)Q熱裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種閉式單井循環(huán)地源熱泵高效地下?lián)Q熱裝置，包括換熱井管1、4根滲漏管2、微穿孔3、防堵塞裝置4、分配器5、連接管6、擾流裝置7、分層防滲裝置8、吸水管9、絕熱排水管10、巖土溫濕度傳感器11、巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、控制器14，其特征在于，它設(shè)置有由滲漏管2、微穿孔3、防堵塞裝置4、分配器5、連接管6、分層防滲裝置8、巖土溫濕度傳感器11巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、和控制器14組成滲漏及滲漏控制系統(tǒng)；該系統(tǒng)可將巖土溫度傳感器11測(cè)得的地下巖土的溫濕度參數(shù)傳輸?shù)綆r土溫濕度監(jiān)控裝置12；巖土溫濕度監(jiān)控裝置12可根據(jù)測(cè)定值和設(shè)定值之間的差異向控制器14發(fā)出啟停信號(hào)；在有信號(hào)差異時(shí)，控制器14啟動(dòng)加壓裝置13、通過(guò)連接管6、分配器5、滲漏管2向地下巖土補(bǔ)充的水分，補(bǔ)充入地下巖土的水分在分層防滲裝置8的作用下沿巖層徑向和軸向方向填充地下巖土中的節(jié)理、裂隙、置換巖土中的氣態(tài)介質(zhì)、形成熱濕傳遞通道，提高地下巖土的熱傳導(dǎo)能力，從而達(dá)到提高換熱能力的目的；同時(shí)在換熱井管1內(nèi)部設(shè)置擾流裝置7，加強(qiáng)換熱介質(zhì)與換熱井管壁的對(duì)流換熱，用以提高其熱交換能力。

本發(fā)明安裝使用時(shí)，鉆孔15內(nèi)安裝有換熱井管1；換熱井管1與鉆孔15之間有鉆孔回填料16；換熱井內(nèi)安裝有吸水管9和絕熱排水管10；排水管10上安裝擾流裝置7；排水管地面段安裝有循環(huán)水泵14和地面熱交換器15，它們相互連接組成熱交換系統(tǒng)；地下巖層中安裝的巖土溫濕度傳感器11和鉆孔外安裝的巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、控制器14相互連接組成滲漏監(jiān)控系統(tǒng)；換熱井管外壁沿軸向安裝有4根帶微穿孔3的滲流管2、防堵塞裝置4、安裝于各巖層分界處的分層防滲裝置8、滲流管2通過(guò)安裝于地面的連接管6、分配器5與加壓裝置13連接組成滲漏系統(tǒng)；換熱井管內(nèi)充滿(mǎn)換熱介質(zhì)并通過(guò)循環(huán)泵18、排水管10將換熱介質(zhì)送入地下；換熱介質(zhì)通過(guò)換熱井管管1與鉆孔回填料16、地下巖土17發(fā)生熱交換后通過(guò)吸水管9回到地面，將熱量和地面熱交換器19換熱后再通過(guò)排水管10送入地下，完成一個(gè)熱交換循環(huán)。循環(huán)過(guò)程中，安裝于換熱管內(nèi)的擾流裝置主要用于擾動(dòng)和分配換熱介質(zhì)，達(dá)到強(qiáng)化換熱的作用；由滲流管2、微穿孔3、防堵塞裝置4、分配器5、連接管6、分層防滲裝置8、巖土溫濕度傳感器11、巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、和控制器14組成滲漏及滲漏控制系統(tǒng)，可根據(jù)地下巖土的溫濕度參數(shù)的測(cè)定值和設(shè)定值之間的差異，啟動(dòng)或停止向地下巖土補(bǔ)充水分，控制地下熱濕環(huán)境處在最佳的換熱狀態(tài)。從而達(dá)到人為調(diào)控地下熱濕環(huán)境，提高地下?lián)Q熱器換熱效率；分層防滲裝置8阻止?jié)B流水沿鉆孔回填料16直接下滲。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明增加了由滲漏管、微穿孔、分層防滲裝置、防堵塞層、溫濕度傳感器、溫濕度監(jiān)控器、連接管、控制器和加壓裝置組成的滲漏控制系統(tǒng)，可以通過(guò)滲漏水來(lái)增加地下巖土的導(dǎo)熱性能和熱擴(kuò)散能力（滲漏水可以填補(bǔ)地下巖層中的孔隙和裂隙，這樣巖土的導(dǎo)熱和傳熱就可以大大提高），在此基礎(chǔ)上提高換熱器器的換熱能力，防止熱擴(kuò)散不充分造成的換熱效率下降或換熱失效的問(wèn)題。特別適用于貧水或缺水地區(qū)，完全能達(dá)到發(fā)明目的。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。說(shuō)明書(shū)附圖是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。

圖1為裝置主視圖；圖2裝置俯視圖；圖3為裝配主視圖；圖4為裝配俯視圖。圖中1為換熱管井管、2為滲漏管、3為微穿孔、4為防堵塞裝置、5為分配器、6為連接管、7為擾流裝置、8為分層防滲裝置、9為吸水管、10為絕熱排水管、11為地下巖土溫濕度傳感器、12為地下巖土溫濕度監(jiān)控裝置、13為加壓裝置、14為控制器、15為鉆孔、16為鉆孔回填料、17為地下巖土、18為循環(huán)泵、19為地面熱交換器。

具體實(shí)施方式

一種閉式單井循環(huán)地源熱泵高效地下?lián)Q熱裝置，包括換熱井管1（防腐金屬材質(zhì)）、4根滲漏管2、微穿孔3、防堵塞裝置4、分配器5、連接管6、擾流裝置7、分層防滲裝置8、吸水管9、絕熱排水管10、巖土溫濕度傳感器11、巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、控制器14；其特征在于：由滲流管2、微穿孔3、防堵塞裝置4、分配器5、連接管6、分層防滲裝置8、巖土溫濕度傳感器11、巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、和控制器14組成滲漏及滲漏控制系統(tǒng)；該系統(tǒng)可將巖土溫度傳感器11測(cè)得的地下巖土的溫濕度參數(shù)傳輸?shù)綆r土溫濕度監(jiān)控裝置12；巖土溫濕度監(jiān)控裝置12可根據(jù)測(cè)定值和設(shè)定值之間的差異向控制器14發(fā)出啟停信號(hào)，在有信號(hào)差異時(shí)，控制器14啟動(dòng)加壓裝置13、通過(guò)連接管6、分配器5、滲漏管2向地下巖土補(bǔ)充的水分，補(bǔ)充入地下巖土的水分在分層防滲裝置8的作用下沿巖層徑向和軸向方向填充地下巖土中的節(jié)理、裂隙、置換巖土中的氣態(tài)介質(zhì)、形成熱濕傳遞通道，提高地下巖土的熱傳導(dǎo)能力，從而達(dá)到提高換熱能力的目的，同時(shí)，在換熱井管1內(nèi)部設(shè)置擾流裝置7，加強(qiáng)換熱介質(zhì)與換熱井管壁的對(duì)流換熱，用以提高其熱交換能力。

安裝使用時(shí)，在鉆孔15內(nèi)安裝換熱井管1，換熱井管1與鉆孔15之間用鉆孔回填料16回填，在換熱井內(nèi)安裝吸水管9和排水管10（絕熱）并在排水管10上安裝擾流裝置7；排水管地面段安裝循環(huán)水泵14和地面熱交換器15，相互連接組成熱交換系統(tǒng)；地下巖層中安裝巖土溫濕度傳感器11（安裝于地下各巖層中）、鉆孔外安裝巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、控制器14并相互連接組成滲漏監(jiān)控系統(tǒng)；在換熱井管外壁沿軸向安裝滲流管2（4根含微穿孔3）、防堵塞裝置4、分層防滲裝置8（安裝于各巖層分界處），滲流管2通過(guò)安裝于地面的連接管6、分配器5與加壓裝置13連接組成滲漏系統(tǒng)；換熱井管1內(nèi)充滿(mǎn)換熱介質(zhì)（水或其它介質(zhì)）通過(guò)循環(huán)泵18、排水管10將換熱介質(zhì)送入地下，換熱介質(zhì)通過(guò)換熱井管管1與鉆孔回填料16、地下巖土17發(fā)生熱交換后通過(guò)吸水管9回到地面，將熱量和地面熱交換器19換熱后再通過(guò)排水管10送入地下，完成一個(gè)熱交換循環(huán)。循環(huán)過(guò)程中，安裝于換熱管內(nèi)的擾流裝置主要用于擾動(dòng)和分配換熱介質(zhì)，達(dá)到強(qiáng)化換熱的作用。由滲流管2、微穿孔3、防堵塞裝置4、分配器5、連接管6、分層防滲裝置、巖土溫濕度傳感器11巖土溫濕度監(jiān)控裝置12、加壓裝置13、和控制器14組成滲漏及滲漏控制系統(tǒng)，可根據(jù)地下巖土的溫濕度參數(shù)的測(cè)定值和設(shè)定值之間的差異，啟動(dòng)或停止向地下巖土補(bǔ)充水分，控制地下熱濕環(huán)境處在最佳的換熱狀態(tài)。從而達(dá)到人為調(diào)控地下熱濕環(huán)境，提高地下?lián)Q熱器換熱效率；其中分層防滲裝置8的作用是阻止?jié)B流水沿鉆孔回填料16直接下滲。