【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地热系统，具体涉及到一种光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置。
技术介绍
1、地热能开发利用具有供能持续稳定、高效循环利用、清洁可再生的特点，可减少温室气体排放、改善生态环境，在未来清洁能源发展中占重要地位，有望成为能源结构转型的新方向。地热资源可大致分为浅层地热(地下200m左右)、中深层地热(地下2000～3000m)和深层地热(地下3000m以下)，单井同轴套管闭式换热系统完美契合该倡议。该系统实现了“取热不取水”，该系统采用循环流体与地下热储进行换热来获得热能，避免了直接“取水取热”导致的腐蚀结构以及回灌等问题，而且只在一口井内即可完成，开采效率高，市场应用广泛。但是目前由于单井的换热成本高，取热效率低，不能够满足较大建筑工程面积的供暖需求，因此，研发一种低成本换热效率高的换热系统是迫在眉睫的。
2、同轴套管式换热器主要由热岩体、注入通道、采出通道、内管32、外管31和填充物(水泥)组成。由于注入方式的不同，同轴套管式换热器分为内进外出式，外进内出式。
3、中国专利申请号202123017278.4、名称《一种气驱型深井地热地埋管换热器》中公开了一种气驱型换热器，该换热器也只是针对于中深层地热而言，而且采用的是外进内出式套管换热器，为了保温所以在内管32外侧还有一层pe保温管，虽然采取了冷空气注入气驱，但是仅仅只是对于同轴套管内管32底部的工作流体进行了扰动，相比较于换热，同轴套管外套管所接触的土壤两侧面积更大，所换取的热量更多，但是目前的气驱型换热技术仅仅只是针对于地热井底层，并
4、浅层地热(地下200m左右)如果能开发利用，则能大幅降地热开采低成本。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺点，提供一种设计合理、结构简单、操作简单、换热效率高的光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置。
2、解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，包括热泵、热交换管、抽水泵，热交换管为内管和外管组成的同轴套管，内管下端位于外管内且与外管下端间隔一定距离，外管下端封闭，热泵的回流水管通过管道与内管相连通、进水管通过管道与热交换管的外管与内管之间的腔体相连通，进水管与热交换管之间的管道上设置有抽水泵，热交换管的内管内设置有注气机构，注气机构的进气口通过空压机与太阳能空气加热器出气管相连，所述注气机构为注气杆底部设置有气体分布盘、上中部设置有安装架、顶部端口处的固定安装有两个对称的绞线轴，气体分布盘沿着圆周方向设置有4～8个气体分布杆，气体分布杆与气体分布盘通过软管相连，注气杆上套装有配重盘，配重盘上铰接有与气体分布杆数量相同的连杆，连杆另一端铰接在气体分布杆上，配重盘上设置有对称的钢丝拉绳，钢丝拉绳另一端缠绕在绞线轴上，绞线轴上设置有锁止扣，注气机构进入内管的过程中气体分布杆呈收缩状态，等到达外管底部从内管下端脱出后，注气机构通过安装架固定安装在内管上，打开锁止扣，配重盘下降将气体分布杆打开，气体分布杆射出的气流对热交换管内水流产生扰动。
3、作为一种优选的技术方案，所述绞线轴包括固定轴、转动套、轴承、挡盘，固定轴一端设置在注气杆上、另一端设置有挡盘，固定轴上套装有转动套，转动套与固定轴之间设置有轴承，转动套上缠绕有钢丝绳。
4、作为一种优选的技术方案，所述锁止扣包括连接柱、扣环、固定柱，连接柱固定在转动套上，连接柱上铰接有扣环，固定柱水平固设在挡盘上，扣环套在固定柱上为转动套锁止状态。
5、作为一种优选的技术方案，所述太阳能空气加热器上连接有储热器。
6、作为一种优选的技术方案，所述气体分布杆为杆体上均匀分布有气嘴。
7、作为一种优选的技术方案，所述外管外径为339mm～340mm、壁厚为9.65mm、长度为200m～2000m。
8、作为一种优选的技术方案，所述内管外径为177mm～178mm，壁厚为9.19mm、内管长度为198m～1998m。
9、本专利技术的有益效果如下：
10、本专利技术主要针对于浅层地热取热，利用内进外出式同轴套管不仅可以增强工作流体对于地热井两侧土壤热量的吸取，而且利用太阳能空气加热器对注气进行加热，形成光热多能互补，可以避免因为注入冷空气而吸取了部分已经提取到的地热，极大程度上减少了对于地热取热耗散，通过多个气体分布杆产生不同大小的气泡，利用浮力作用对已经换热的水流继续扰动，以继续增强对于地热井底部以及地热井两侧土壤的换热，极大程度上提高换热效率以及换热量，用以给用户供暖，而且针对于浅层地热，相对于现有技术针对中深层地热，大幅缩减了同轴套管的长度，降低了同轴套管的运输和安装难度，同时也减少了制作成本，浅层不需要中深层那样的高气压来注气，从而可以减少电能的消耗，降低了用电成本。
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1.一种光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，包括热泵(1)、热交换管(3)、抽水泵(2)，热交换管(3)为内管(32)和外管(31)组成的同轴套管，其特征在于：内管(32)下端位于外管(31)内且与外管(31)下端间隔一定距离，外管(31)下端封闭，热泵(1)的回流水管通过管道与内管(32)相连通、进水管通过管道与热交换管(3)的外管(31)与内管(32)之间的腔体相连通，进水管与热交换管(3)之间的管道上设置有抽水泵(2)，热交换管(3)的内管(32)内设置有注气机构，注气机构的进气口通过空压机(4)与太阳能空气加热器(6)出气管相连，所述注气机构为注气杆(7)底部设置有气体分布盘(15)、上中部设置有安装架(8)、顶部端口处的固定安装有两个对称的绞线轴(9)，气体分布盘(15)沿着圆周方向设置有4～8个气体分布杆(12)，气体分布杆(12)与气体分布盘(15)通过软管(14)相连，注气杆(7)上套装有配重盘(16)，配重盘(16)上铰接有与气体分布杆(12)数量相同的连杆(11)，连杆(11)另一端铰接在气体分布杆(12)上，配重盘(16)上设置有对称的钢丝拉绳(10)，
2.根据权利要求1所述光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，其特征在于，所述绞线轴(9)包括固定轴(91)、转动套(92)、轴承(93)、挡盘(95)，固定轴(91)一端设置在注气杆(7)上、另一端设置有挡盘(95)，固定轴(91)上套装有转动套(92)，转动套(92)与固定轴(91)之间设置有轴承(93)，转动套(92)上缠绕有钢丝绳。
3.根据权利要求2所述光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，其特征在于，所述锁止扣(94)包括连接柱、扣环、固定柱，连接柱固定在转动套(92)上，连接柱上铰接有扣环，固定柱水平固设在挡盘(95)上，扣环套在固定柱上为转动套(92)锁止状态。
4.根据权利要求1所述光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，其特征在于，所述太阳能空气加热器(6)上连接有储热器(5)。
5.根据权利要求1所述光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，其特征在于，所述气体分布杆(12)为杆体上均匀分布有气嘴(13)。
6.根据权利要求1所述光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，其特征在于，所述外管(31)外径为339mm～340mm、壁厚为9.65mm、长度为200m～2000m。
7.根据权利要求1或6所述光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，其特征在于，所述内管(32)外径为177mm～178mm，壁厚为9.19mm、内管(32)长度为198m～1998m。
...【技术特征摘要】
1.一种光热能互补的加热空气气驱型地热取热装置，包括热泵(1)、热交换管(3)、抽水泵(2)，热交换管(3)为内管(32)和外管(31)组成的同轴套管，其特征在于：内管(32)下端位于外管(31)内且与外管(31)下端间隔一定距离，外管(31)下端封闭，热泵(1)的回流水管通过管道与内管(32)相连通、进水管通过管道与热交换管(3)的外管(31)与内管(32)之间的腔体相连通，进水管与热交换管(3)之间的管道上设置有抽水泵(2)，热交换管(3)的内管(32)内设置有注气机构，注气机构的进气口通过空压机(4)与太阳能空气加热器(6)出气管相连，所述注气机构为注气杆(7)底部设置有气体分布盘(15)、上中部设置有安装架(8)、顶部端口处的固定安装有两个对称的绞线轴(9)，气体分布盘(15)沿着圆周方向设置有4～8个气体分布杆(12)，气体分布杆(12)与气体分布盘(15)通过软管(14)相连，注气杆(7)上套装有配重盘(16)，配重盘(16)上铰接有与气体分布杆(12)数量相同的连杆(11)，连杆(11)另一端铰接在气体分布杆(12)上，配重盘(16)上设置有对称的钢丝拉绳(10)，钢丝拉绳(10)另一端缠绕在绞线轴(9)上，绞线轴(9)上设置有锁止扣(94)，注气机构进入内管(32)的过程中气体分布杆(12)呈收缩状态，等到达外管(31)底部从内管(32)下端脱出后，注气机构通过安装架(8)固定安装在内管(32)上，打开锁止扣(94)，配重盘(16)下降将气体分布杆(12)打开，气体分布杆(12...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳伦，田一航，张顺哲，刘书广，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：
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