本发明专利技术涉及地热工程技术领域，具体涉及一种地热施工装置及其施工方法。所述地热施工装置包括：钻孔柱，适于伸入土壤内；爆炸物，至少部分的设置于所述钻孔柱的外周侧，并适于爆炸后在所述土壤内形成空室；泵送管，设置于所述钻孔柱内部，所述泵送管一端适于与所述空室连通，另一端与混凝土泵连通，适于将导热混凝土填充进入所述空室内。本发明专利技术提供的地热施工装置，通过导热混凝土填充空室增加导热性，混凝土与土壤接触面积大于土壤直接与同轴套管的接触面积，进而增强换热效果；同时爆炸膨胀将钻孔柱周围土壤夯实，增加导热性。增加导热性。增加导热性。
【技术实现步骤摘要】
一种地热施工装置及其施工方法
[0001]本专利技术涉及地热工程
，具体涉及一种地热施工装置及其施工方法。
技术介绍
[0002]地热能是源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变，并以热力形式存在的可再生性能源。通常需要在土壤中埋设换热器进而实现换热。土壤中的热的传导过程很复杂，主要包括两个交错进行的过程：一是通过空隙中空气或水分传导；二是通过固相之间接触点直接传导。
[0003]土壤气体导热率最小，固体物质中矿物质导热率最大，水介于两者之间，水的导热率比空气要大25倍，矿物质比空气要大100倍。土壤固相物质尤其是矿物质，虽然导热率大，但相对稳定而不易变化，空气导热率很小，可以忽略不计；土壤总含有一定水分，而且总是处于变动状态，因此土壤导热率的变化主要决定于土壤含水量的多少。当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙被空气占领。导热率就小。当土壤湿润时，土粒间的孔隙被水分占领，导热率増大。
[0004]土壤吸收一定热量后，一部分用于它本身升温，一部分传送给其临近土层。土壤具有将所吸收热量传导到邻近土层的性能，称为导热性。而其大小用导热率λ表示，其表示1cm厚度的土层，温度差1℃时，每秒钟经断面1cm2通过的热量的焦耳数，单位：J/cm.s.℃。
[0005]土壤三相物质的导热率相差很大：土壤固体>土壤液体>土壤空气。
[0006]换热器中，同轴套管换热器是常见的一种，现有技术中在对同轴套管换热器安装进行施工时，通常是直接进行打孔然后将同轴套管换热器插入到打孔内，进而完成安装，但是受制于打孔孔径的影响，同轴套管换热器与土壤的接触面积有限，进而影响其导热效果，在同轴套管埋设的中部通常为土壤层，土壤的导热性较差，特别对于相对干燥的土壤，进而导致中层土壤层热量无法有效与同轴套管交换，进而影响换热效率。
技术实现思路
[0007]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中同轴套管换热器与土壤的接触面积有限导致换热效率低的缺陷，从而提供一种能够有效保证同轴套管换热器与土壤的接触面积以提高换热效率的地热施工装置。
[0008]本专利技术要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中同轴套管换热器与土壤的接触面积有限导致换热效率低的缺陷，从而提供一种能够有效保证同轴套管换热器与土壤的接触面积以提高换热效率的地热施工方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种地热施工装置，包括：
[0010]钻孔柱，适于伸入土壤内；
[0011]爆炸物，至少部分的设置于所述钻孔柱的外周侧，并适于爆炸后在所述土壤内形成空室；
[0012]泵送管，设置于所述钻孔柱内部，所述泵送管一端适于与所述空室连通，另一端与
混凝土泵连通，适于将导热混凝土填充进入所述空室内。
[0013]可选的，所述钻孔柱的外周侧至少部分区域凹陷形成盛放槽，所述盛放槽适于放置所述爆炸物；所述盛放槽与所述钻孔柱的内腔经由引线槽相连通，所述引线槽内适于穿设引线。
[0014]可选的，所述地热施工装置还包括：电子点火装置，与所述爆炸物的引线电连接，适于引爆所述爆炸物。
[0015]可选的，所述钻孔柱包括：实心层，所述实心层设置于所述钻孔柱与所述盛放槽相对应位置处。
[0016]可选的，所述钻孔柱包括：出料口，由所述钻孔柱沿径向方向贯穿而成，所述泵送管适于经由所述出料口与所述空室连通。
[0017]可选的，所述钻孔柱还包括：隔板，设置于所述钻孔柱内部，并沿高度方向设置于所述出料口的相对上方位置，所述隔板适于在所述钻孔柱内部分隔形成感应腔；
[0018]所述感应腔经由所述钻孔柱上贯穿形成的出气孔与外部导通，所述出气孔上设置有滤网；
[0019]所述感应腔内设置有电极，所述电极适于在接触液体介质后短路。
[0020]可选的，所述地热施工装置包括：提升装置，与所述钻孔柱直接或间接连接，适于将所述钻孔柱插入或提出钻孔。
[0021]可选的，所述地热施工装置包括：
[0022]电机；
[0023]蜗轮，与所述钻孔柱直接或间接固定连接；
[0024]蜗杆，与所述电机的输出轴连接，所述蜗杆适于驱动所述蜗轮转动并带动所述钻孔柱绕轴转动。
[0025]可选的，所述钻孔柱包括：
[0026]由上到下依序相连的上柱、中柱与下柱，所述爆炸物设置于所述中柱的外周侧。
[0027]本专利技术提供的地热施工方法，应用如上述所述的地热施工装置，所述地热施工方法包括：
[0028]S1：钻孔后将钻孔柱插入钻孔内；
[0029]S2：引燃爆炸物并在土壤内形成空室；
[0030]S3：向所述空室内填充导热混凝土，并使所述钻孔柱绕轴转动；
[0031]S4：获取电极的短路信号，控制钻孔柱向上提升；当所述电极停止短路后，延迟第一预设时间后控制钻孔柱停止提升；
[0032]S5：重复执行步骤S4，直至电极连续第二预设时间保持短路状态后，拔出所述钻孔柱。
[0033]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0034]1.本专利技术提供的地热施工装置，通过在钻孔的外周侧至少部分区域设置有爆炸物，爆炸物爆炸后能够在所述土壤内形成空室，钻孔柱内部还设置有泵送管，适于将导热混凝土填充进入所述空室内，从而通过导热混凝土填充空室增加导热性，混凝土与土壤接触面积大于土壤直接与同轴套管的接触面积，进而增强换热效果；同时爆炸膨胀将钻孔柱周围土壤夯实，增加导热性。
[0035]2.本专利技术提供的地热施工装置，通过在感应腔内设置有电极，电极适于在接触液体介质后短路，进而在电极短路后控制提升装置将钻孔柱一定高度，停止短路后则停止提升钻孔柱，从而方便导热混凝土的填充，实现本装置自动化对导热混凝土的充填。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术地热施工装置的示意图；
[0038]图2为图1中的局部放大图；
[0039]图3为图2的局部进一步放大图；
[0040]图4为图1的另一局部放大图；
[0041]图5为本专利技术同轴套管换热器的安装状态示意图；
[0042]附图标记说明：
[0043]11
‑
提升装置，12
‑
电机，13
‑
安装平台，14
‑
混凝土泵，15
‑
泵送管，151
‑
泵送软管，16
‑
旋转接头，17
‑
蜗杆，18
‑
蜗轮，19
‑
安装轴；
[0044]21
‑
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地热施工装置，其特征在于，包括：钻孔柱(4)，适于伸入土壤(91)内；爆炸物(94)，至少部分的设置于所述钻孔柱(4)的外周侧，并适于爆炸后在所述土壤(91)内形成空室(92)；泵送管(15)，设置于所述钻孔柱(4)内部，所述泵送管(15)一端适于与所述空室(92)连通，另一端与混凝土泵(14)连通，适于将导热混凝土(93)填充进入所述空室(92)内。2.根据权利要求1所述的地热施工装置，其特征在于，所述钻孔柱(4)的外周侧至少部分区域凹陷形成盛放槽(41)，所述盛放槽(41)适于放置所述爆炸物(94)；所述盛放槽(41)与所述钻孔柱(4)的内腔经由引线槽(44)相连通，所述引线槽(44)内适于穿设引线。3.根据权利要求2所述的地热施工装置，其特征在于，所述地热施工装置还包括：电子点火装置(21)，与所述爆炸物(94)的引线电连接，适于引爆所述爆炸物(94)。4.根据权利要求2所述的地热施工装置，其特征在于，所述钻孔柱(4)包括：实心层(43)，所述实心层(43)设置于所述钻孔柱(4)与所述盛放槽(41)相对应位置处。5.根据权利要求1所述的地热施工装置，其特征在于，所述钻孔柱(4)包括：出料口(42)，由所述钻孔柱(4)沿径向方向贯穿而成，所述泵送管(15)适于经由所述出料口(42)与所述空室(92)连通。6.根据权利要求5所述的地热施工装置，其特征在于，所述钻孔柱(4)还包括：隔板(47)，设置于所述钻孔柱(4)内部，并沿高度方向设置于所述出料口(42)的相对上方位置，所述隔板(47)适于在所述钻孔柱(4)内部分隔形成感应腔(451)；所述感应腔(451)经由所述钻孔柱(4)上贯穿形成的出气孔(410...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵博，尚超，杨媛，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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