竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性能的结构制造技术

本发明专利技术竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性能的结构属于竖直地埋管换热器技术领域中的一种新型结构。主要包括设置在竖直地埋管换热器同孔中的渗透水竖管A，管A上有出水孔B，地下水井E，潜水泵SP，加压泵JP及连接管道SG，管道上压力表Y，温度计F，流量计G，调节阀K，构成一个独立循环渗透水子系统。该子系统运转时，可使地下水经渗透水竖管A上的出水孔B流入竖直地埋管换热器周围的土壤层内，增加了土壤的含水量流动梯度，也向土壤层输入新的冷热源，从而提高原竖直地埋管换热器的性能。

Structure of vertical underground pipe heat exchanger for adding ground water and improving heat transfer performance

The vertical buried pipe heat exchanger has the structure of adding ground water and improving the heat exchange performance, and belongs to the technical field of the vertical ground pipe heat exchanger. Mainly includes water standpipe A heat exchanger with holes in the buried vertical pipe, a water outlet pipe of B A, wells E, SP JP submersible pump, pressure pump and a connecting pipe SG, pipe pressure gauge thermometer Y, F, G, K control valve, flowmeter, an independent circulation penetration water system. The system is running, can make the groundwater seepage water standpipe on A B inflow hole buried vertical pipe soil layer surrounding the heat exchangers, increase water flow gradient containing soil, also enter new cold source to the soil layer, so as to improve the heat exchanger performance of vertical buried tube.

【技术实现步骤摘要】
竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性能的结构
：本专利技术涉及地源热泵工程
中竖直地埋管换热器的一种可以提高换热性能的新型技术结构。技术背景：地源热泵系统(ground-sourecheatpumpsystem)是以浅层岩土体或地下水为低温热源，由热泵机组子系统、地热能交换子系统、建筑物内供热空调子系统三部分构成。而根据地热能交换子系统形式的不同，可分为地埋管换热、地下水换热、地表水换热三种形式。对于地埋管换热根据管路设置方式可分为水平地埋管换热器和竖直地埋管换热器，竖直地埋管换热器是在竖直的钻孔内埋设的，绝大部分埋管式地源热泵都是采用竖直埋管方式，因为它节省占地面积，而且换热能力都比水平地埋管换热器更高。目前规范[1]和资料[2]以及实际工程中所应用的竖直地埋管换热器孔中都仅仅是设置换热器本身，而没有地下水渗透的功能结构，所有的设计都建立在热传导原理以及确定了岩土体导热系数和容积比热容基础之上。进一步深入研究地埋管换热器的结构、传热机理是地源热泵工程技术界的主要课题。
技术实现思路
：针对目前的状况，本专利技术竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性能的结构可以较大的提高竖直地埋管区域内的换热能力，也就是使地源热泵系统的供冷或供热能力增加，同时也使地源热泵系统的综合能耗降低，经济性提高。本专利技术专利是通过下述技术方案实现的：研制了竖直地埋管换热器增设地下水渗透的复合技术结构，其特征包括以下构件与连接方式：在竖直地埋管换热器C内增设了地下水渗透的结构，渗透水竖管A，在竖管A上有出水孔B，地下水井E，井E内装有潜水泵SP，在地源热泵机房内有加压泵JP，连接潜水泵SP，加压泵JP，各渗透水竖管的管道SG，在加压泵JP的出口管道SG上设有压力表Y，温度计F，流量计G，调节阀K，构成了一个独立循环的渗透水子系统。原有的竖直地埋管换热器C，竖直地埋管换热器循环水管道DG，循环水泵P，地源热泵机组DP都保持不变。当系统运行时，潜水泵SP抽取地下水经管道SG送入加压泵JP后经管道SG送入各个竖直渗透水管A，经管A上的出水孔B渗透进入地下土壤层，在土壤层内一部分随地下水原来径流方向流向下游，一部分回流到水井E。与单独的地埋管换热器的传热性能比较，本专利技术专利的优越性是：1、使单独的地埋管换热器换热能力提高20％-50％，单独的地埋管换热器与土壤的换热主要是热传导过程，但是影响地埋管换热器换热性能的因素较多，除了沿地埋管竖直方向岩土体热物性以外，地下水的流动，土壤的含湿量梯度造成的渗透流动，对地埋管换热器换热性能影响很大。本专利技术提高了地埋管埋设区域内的含湿量梯度，加速渗透流动渗透水还向土壤层输入了新的冷热源，从而提高了原竖直地埋管换热器的换热性能。2、使原地埋管换热器子系统的经济性提高，根据工程实例，新增设的地下水渗透子系统的成本仅是原竖直地埋管换热器子系统成本的10％-15％，而换热能力提高20％-50％，所以经济性提高。3、新增设的地下水渗透子系统的施工并不比原单独的地埋管换热器子系统复杂，便于实施。具体实施方式：下面结合附图说明本专利技术专利的实施方式：竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性能的技术结构，其特征在于主要包括以下部件及连接方式：渗透水竖管A是本专利技术专利独自具有的关键构件，是选用高强度耐腐蚀的塑料管材，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PPR)、聚丁烯(PB)等管材均可，管公称直径DN20～DN32，在管A渗透深度范围内钻有多个出水孔B，孔径2-4mm，数量十几个至几十个，可以在竖直管A的渗透区段内均匀布置，也可以根据地下土壤层的结构非均匀布置，距离地面最近处的孔应在抽水井的动水位深度以下。渗透水竖管A绑扎在竖直地埋管换热器的管上与其同时埋设到钻孔内即可，施工很方便。并非每一个竖直地埋管换热器内都必须设有一根竖直渗透管A，也可以使渗透管A数量少于地埋换热器C的数量，比较均匀的配置即可。每一个竖直渗透管A的设计渗透水量为0.2m3/h～1m3/h，如果地下水井E的出水量充足使渗透水量再大些效果更好。地下水井E是提供渗透水源，与常规的地下水井结构施工方法相同。地下水井E可以是1个或多个，设置的位置应距竖直地埋管换热器区域大于50m最好。如果工程区域有限也可以近一些，或者在区域内也可以的。潜水泵SP和加压泵JP与常规泵相同，只要能保证设计流量和压力即可，连接管道SG与地埋管换热器子系统的连接管道DG设计施工方法相同，不在赘述。附图说明图1是本专利技术专利的工艺系统原理图图2是本专利技术专利的单孔结构图图中：A——渗透水竖管B——管A上的出水孔C——地埋管U型换热器E——地下水井SP——水井内潜水泵JP——加压泵SG——连接管道Y——压力表F——温度计G——流量计K——调节阀d——出水孔直径DP——地源热泵机组P——地源热泵的循环水泵DG——地埋管换热器循环水管道参考文献：〔1〕地源热泵系统工程技术规范(2009年版)中华人民共和国国家标准(GB50366-2005)〔2〕中国地源热泵发展研究报告(2013)可再生能源蓄能技术在低能耗建筑的应用课题组稿，徐伟主编中国建筑工业出版社本文档来自技高网...

【技术保护点】
竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性能的结构，其特征是：在竖直地埋管换热器孔内增设了地下水渗透竖管A结构并配置了地下水供给子系统，主要包括以下构件与连接方式：渗透水竖管A，在竖管A上有出水孔B，地下水井E，潜水泵SP，加压泵JP，该子系统的管道SG，加压泵出口管道上的压力表Y，温度计F，流量计G，及调节阀K，构成了一个独立循环的渗透水子系统。

【技术特征摘要】
1.竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性能的结构，其特征是：在竖直地埋管换热器孔内增设了地下水渗透竖管A结构并配置了地下水供给子系统，主要包括以下构件与连接方式：渗透水竖管A，在竖管A上有出水孔B，地下水井E，潜水泵SP，加压泵JP，该子系统的管道SG，加压泵出口管道上的压力表Y，温度计F，流量计G，及调节阀K，构成了一个独立循环的渗透水子系统。2.根据专利要求1所述竖直地埋管换热器增设地下水渗透提高换热性...

【专利技术属性】
技术研发人员：左明耀，左自力，
申请(专利权)人：左明耀，左自力，
类型：发明
国别省市：天津,12