本发明专利技术涉及地热能源开发利用领域，具体涉及一种地源热泵的成井装置及方法，地源热泵的成井装置包括地热抽水组、地源热泵机组和地热回灌组。地热抽水组包括抽水井和过滤设备，抽水井设置有水泥管，水泥管中同轴设置有PVC管，部分PVC管设置有滤孔，水泥管与PVC管之间填充有砾料，PVC管中设置有抽水管路和抽水泵。PVC管包括双层的第二PVC管，第二PVC管的外管和内管设有大小一致的滤孔，且滤孔相互对应，外管与内管滑动连接，第二PVC管中设置有开孔度调节装置。本发明专利技术通过设置砾料有效过滤水中的砂，进一步通过开孔度调节装置，提高过滤效率，具有提高抽水井过滤性能以及延长热源泵组使用寿命的效果。用寿命的效果。用寿命的效果。
【技术实现步骤摘要】
一种地源热泵的成井装置及方法
[0001]本专利技术涉及地热能源开发利用领域，具体涉及一种地源热泵的成井装置及方法。
技术介绍
[0002]浅层地热能作为当前重要新能源之一，在工业、农业、服务业等多领域得到广泛利用。其具有温度比较稳定、分布广泛、开发利用方便的特点。浅层地热能的利用，主要是通过热泵技术的热交换方式，将赋存于地层中的低位热源转化为可以利用的高位热源，既可以供热，又可以制冷。我国可被直接开发利用的浅层地热能资源量相当于3.5亿吨标准煤。2020年我国地源热泵装机容量占全球的比重上升到34.11%，位居全球第一位。
[0003]地下水式地源热泵系统工作原理是通过抽取地下水，利用地下水全年温度保持恒定的特点，与主机冷凝器或蒸发器进行热交换，或通过板式换热器与冷凝器产生的高温热水（夏季工作时）或蒸发器产生的低温冷水（冬季运行时）进行热交换，然后将置换冷量或热量的地下水全部回灌入同一含水层中。
[0004]地下水热泵的设计理念是：根据建筑物冷热负荷大小确定地下水循环量及当地水文地质条件开凿一定数量的抽、灌井以实现换热后的地下水全部、同层回灌。因此地下水热泵项目能否长期高效运行的关键是地下水质能否满足系统的要求，包括地下水含砂量、化学成分等。在工程实际运行当中，就有因地下水含砂量高损坏热泵机组，降低换热效率的现象发生，导致使用寿命减少，给工程运行带来麻烦，并造成经济损失。在浅层地温能热泵工程中目前绝大部分采用单一水泥管成井的工艺，该材质井一般的寿命为5
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10年，个别井从新建成就因含砂大不满足热泵对水质的要求就成为废井，这样造成极大人力物力损失的同时，还污染周围生态环境和干扰地下水环境。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术提出一种地源热泵的成井装置及方法，改变已有的传统成井工艺，已有工艺为单一井管（水泥管），本工艺采用组合管，外管采用传统的水泥管，内管采用薄壁PVC管，中间填充砾料。该成井工艺有效降低出水井含砂量，在新建工程和改建工程中均得到应用，效果良好。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下专利技术构思：地源热泵的成井装置包括地热抽水组、地源热泵机组和地热回灌组。地热抽水组包括抽水井和过滤设备，抽水井设置有水泥管，水泥管中同轴设置有塑料管，塑料管设置有滤孔，水泥管与塑料管之间填充有砾料，塑料管中设置有抽水管路和抽水泵。塑料管上滤孔段长度大于含水层厚度，砾料的填充高度与水位线一致。
[0007]进一步地，砾料为石英砾石，砾料的不均匀系数要小于2，砾料尺寸为0.6
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0.8mm。
[0008]进一步地，塑料管采用多节设置，塑料管自上而下依次为第一PVC管、第二PVC管和第三PVC管，第一PVC管为单层管，不具有滤孔，其设置在水位线以上，第二PVC管为双层PVC管，包括外管和内管，外管和内管设有大小一致的滤孔，且滤孔相互对应，外管与内管滑动
连接，第二PVC管中设置有开孔度调节装置，第三PVC管为单层管，设置在抽水井底部，数量为1个，其底部为封闭状，管侧壁设置多个多级支管，具体地，管侧壁设置多个第一支管，第一支管上设置多个第二支管，第二支管设置有多个第三支管，各支管上设置有精细滤孔，第一支管、多个第二支管和多个第三支管构成多级支管。
[0009]进一步地，开孔度调节装置包括驱动装置和触碰装置，内管上设置有向内突出的腔体，腔体由斜面、竖直面和水平面自下而上连接组成，斜面、竖直面和水平面在水平方向上弧度与内管一致，驱动装置和触碰装置均设置在腔体中，驱动装置驱动内管左右移动，从而对滤孔大小进行调节。内管的外壁上部设置有环形凸块，外管内壁上部设置有与凸块滑动配合的凹槽，起到便于滑动和限位的功能。
[0010]进一步地，驱动装置包括电机、螺杆、滚珠螺母、第一连接块和限位块，第一连接块一端与腔体侧壁固定连接，另一端与滚珠螺母固定连接，电机与螺杆连接，限位块设有两个，分别设置在螺杆上下两端，用于对滚珠螺母进行限位。触碰装置包括压力检测装置和第一凸块，第一凸块为斜面凸块或者弧面凸块，倾斜角度或者弧度逐渐增加，压力检测装置一端设置在滚珠螺母上，另一端与第一凸块抵接。
[0011]进一步地，压力检测装置包括外壳、底座、以及设置在外壳和底座构成空间内的触碰头、连接杆、滑块、弹簧、导杆、导向槽、第一凹槽和压力传感器，滑块与外壳的内壁滑动连接，导杆一端与滑块连接，另一端深入导向槽中，与压力传感器抵接，触碰头设置在外壳外部，滑块与连接杆相连接，外壳顶部设置有通孔，连接杆穿过外壳通孔与触碰头连接，触碰头远离外壳的端部为弧面，触碰头的直径大于通孔。滑块与底座上均设置第一凹槽，弹簧的两端设置在对应的凹槽中，以对弹簧进行固定。外壳和底座均为圆筒状，外壳底端设置第二凸块，底座上设置固定槽，固定槽与第二凸块卡接。
[0012]在使用开孔度调节装置时，电机带动螺杆转动，从而带动滚珠螺母与第一连接块上下移动，进而带动内管上下移动，在移动的过程中压力发生变化，不同的滤孔开度对应不同的压力大小，在使用该装置之前，先建立滤孔开度与压力之间的对应关系，通过设定压力值作为终止条件，从而精确的控制开度。
[0013]进一步地，过滤设备设置有第一过滤器和第二过滤器，第一过滤器两侧分别为电磁阀一和电磁阀二，第二过滤器两侧分别为电磁阀三和电磁阀四。电磁阀一和电磁阀三与抽水管路连接，电磁阀二和电磁阀四与出水管连接，从而实现第一过滤器和第二过滤器的并联。当需要对第一过滤器进行清理时，仅需关闭电磁阀一和电磁阀二，对过滤设备进行清理，热源水泵无需停止工作，可极大提高地热的利用效率。
[0014]第二PVC管的外管底端设置三个第一凸锥和一个第二凸锥，四个凸锥自上而下半径逐渐减小，沿管底部均布，在外管顶端设置有与第一凸锥和一个第二凸锥分别对应的第一圆形凹槽和第二圆形凹槽，第二凸锥底端设置四个电极，其中两个电极用来导电，两个电极传输数据，第二圆形凹槽底部具有与电极对应的金属触点，电极为金属弹簧柱，将第一凸锥和第二凸锥设置为圆锥状，有利于管路对接，并且便于在凸锥外围布置密封部件，延长电路的使用寿命。
[0015]第二PVC管的开孔度根据抽水速率进行调节，当抽水速率较高时，提高开孔度，增加水渗流速度，当抽水速率较低时，降低开孔度，增加过滤效果，有利于延长地源热泵机组的使用寿命。由于泥沙在重力的作用下发生沉积，因此在抽水井最底部设置了具有多级支
管的第三PVC管，多级支管上设有精细滤孔，可过滤泥沙。通过设置多级滤管，可增加过滤强度和过滤面积，进一步防止泥沙进入抽水管路中。而多级支管的滤孔在长时间使用后会发生堵塞，因此可定期使用开孔度调节装置将第二PVC管的滤孔关闭，在塑料管中加水，从而实现对滤孔的反冲洗。
[0016]压力检测装置长时间使用后，其压力测量具有误差，影响控制效果，因此在第一凸块和第三凸块的斜面或者弧面的两端设置凸起，凸起设置在面上，压力检测装置碰到凸起后，压力值会产生突变，可根据突变判断起始位置和终止位置，当需要对开孔度调节装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地源热泵的成井装置，其特征在于，包括地热抽水组、地源热泵机组和地热回灌组；地热抽水组包括抽水井和过滤设备，抽水井设置有水泥管，水泥管中同轴设置有塑料管，塑料管设置有滤孔，水泥管与塑料管之间填充有砾料，塑料管中设置有抽水管路和抽水泵；塑料管上滤孔段长度大于含水层厚度，砾料的填充高度与水位线一致；塑料管自上而下依次为第一PVC管、第二PVC管和第三PVC管，第一PVC管为单层管，不具有滤孔，其设置在水位线以上，第二PVC管为双层PVC管，包括外管和内管，外管和内管设有大小一致的滤孔，且滤孔相互对应，外管与内管滑动连接，第二PVC管中设置有开孔度调节装置，第三PVC管为单层管，设置在抽水井底部，数量为1个，其底部为封闭状，管侧壁设置多个多级支管，多级支管设置有滤孔。2.根据权利要求1所述的地源热泵的成井装置，其特征在于，过滤设备设置有第一过滤器和第二过滤器，第一过滤器两侧分别为电磁阀一和电磁阀二，第二过滤器两侧分别为电磁阀三和电磁阀四；电磁阀一和电磁阀三与抽水管路连接，电磁阀二和电磁阀四与出水管连接。3.根据权利要求1所述的地源热泵的成井装置，其特征在于，开孔度调节装置包括驱动装置和触碰装置，内管上设置有向内突出的腔体，腔体由斜面、竖直面和水平面自下而上连接组成，斜面、竖直面和水平面在水平方向上弧度与内管一致，驱动装置和触碰装置均设置在腔体中。4.根据权利要求3所述的地源热泵的成井装置，其特征在于，驱动装置包括电机、螺杆、滚珠螺母、第一连接块和限位块，第一连接块一端与腔体侧壁固定连接，另一端与滚珠螺母固定连接，电机与螺杆连接，限位块设有两个，分别设置在螺杆上下两端，用于对滚珠螺母进行限位；触碰装置包括压力检测装置和第一凸块，第一凸块为斜面凸块或者弧面凸块，倾斜角度或者弧度逐渐增加，压力检测装置一端设置在滚珠螺母上，另一端与第一凸块抵接。5.根据权利要求3所述的地源热泵的成井装置，其特征在于，驱动装置包括电机、输出轴、齿轮、扇形锯齿，扇形锯齿绕竖直面水平设置，电机的输出轴与齿轮固定连接，触碰装置设置竖直面上，其位于扇形锯齿的上方，触碰装置包括第三凸块、压力检测装置和第二连接块，压力检测装置通过第二连接块与竖直面固定连接，第三凸块沿外管的内壁设置，压力检测装置与第三凸块抵接。6.根据权利要求4或5所述的地源热泵的成井装置，其特征在于，压力检测装置包括外壳、底座、以及设置在...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡东华，杨彩霞，赵怀涛，马洪林，邵杭杭，裴红霞，王守超，王波，高梅忠，张红薇，
申请(专利权)人：河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队河北省清洁能源应用技术中心，
类型：发明
国别省市：
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