專利名稱：套管式地下?lián)Q熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于地源熱泵換熱系統(tǒng)中的地下?lián)Q熱器，特別是一種套管式地下?lián)Q熱器。
背景技術(shù)：
地?zé)嵩礋岜门照{(diào)技術(shù)主要是利用地下常規(guī)地溫能量，主要包括地下水開放式和土壤能封閉式。前者由于造成地下水資源的破壞，已經(jīng)不被推薦使用。后者主要是利用地下?lián)Q熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冷、熱能在土壤中的交換和存貯。目前國內(nèi)外常用的地?zé)嵩礋岜玫叵聯(lián)Q熱形式有水平埋管式、豎直套管式和豎直U型管式等，其中，地下豎直套管式換熱形式換熱效果較好，換熱能力為50～115w/m，盡管工程量大，投資較高，但占地面積較少，有更好的發(fā)展前景。豎直埋設(shè)式的典型結(jié)構(gòu)為在地下鉆一定深度的孔，孔內(nèi)置入套管式換熱設(shè)備或U型管式換熱設(shè)備。其中套管式換熱器，是在一外管(或稱為換熱管)內(nèi)套裝一根內(nèi)管，形成套管形式的地下?lián)Q熱系統(tǒng)。內(nèi)管與管間環(huán)室形成換熱介質(zhì)流動(dòng)回路，從而完成在地下與周遍土壤的換熱過程。由于換熱管內(nèi)介質(zhì)流經(jīng)的截面大于內(nèi)管截面。介質(zhì)換熱流速低，不利于與土壤的熱交換。并且，內(nèi)、外管采用同質(zhì)管材，存在著內(nèi)管與換熱管間介質(zhì)熱短路現(xiàn)象，使地下?lián)Q熱系統(tǒng)的進(jìn)、出口溫差降低，削弱換熱效果。由于換熱能力的限制，往往需要較大數(shù)量的埋管，地下系統(tǒng)初投資較大，造價(jià)成本高。此外，有一些提高換熱能力的技術(shù)方案，如套管式換熱器中加裝導(dǎo)流片、內(nèi)管加裝保溫層、換熱管加裝翅片和加裝蓄熱袋等，由于需特殊加工、制備和安裝，局限性較大，不利于大型工程應(yīng)用和廣泛推廣應(yīng)用。因此，提高地下?lián)Q熱系統(tǒng)換熱能力和方便于工程批量應(yīng)用勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為克服目前地下?lián)Q熱器存在的上述缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高其換熱能力和方便于工程批量應(yīng)用，提出一種改進(jìn)的地下?lián)Q熱器。
本實(shí)用新型套管式地下?lián)Q熱器，主要由外管和內(nèi)管組成，內(nèi)、外管上端分別與循環(huán)系統(tǒng)管路相連通，其特征是所述的內(nèi)管是由數(shù)根柔性管螺旋式繞制而成的螺旋芯管束，各柔性管上端連通在與循環(huán)系統(tǒng)管路相連通的管束聯(lián)箱上，其下段管壁上均開有多個(gè)通孔。
所述的外管上端集水器上設(shè)置切向進(jìn)水口，通過法蘭盤與系統(tǒng)管路相連通。
本實(shí)用新型地下?lián)Q熱器具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果1.采用螺旋芯管束作為內(nèi)管，液體流動(dòng)成螺旋形運(yùn)動(dòng)，一方面加強(qiáng)了流動(dòng)擾動(dòng)，另一方面增加流程，使換熱能力明顯增強(qiáng)，提高熱交換效率。
2.由于錐型集水器上設(shè)置切向進(jìn)水口，進(jìn)一步加強(qiáng)旋流的引導(dǎo)和延續(xù)作用，使換熱管內(nèi)的旋流強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高和加強(qiáng)。
3.依據(jù)換熱管與芯管束傳熱熱阻對(duì)比，選擇兩管材質(zhì)和厚度，保證芯管束具有相對(duì)較高隔熱性能，即保證一定程度的隔熱，減少熱短路的傳熱影響，又有利于應(yīng)用中的芯管束選材和螺旋繞制。使選擇更科學(xué)化，既不要過分強(qiáng)調(diào)隔熱，提高投資成本和工藝難度，又合理考慮熱短路的影響。提高實(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。
4.該地下?lián)Q熱器的地源熱泵地下放熱量可達(dá)240～280W/m。在對(duì)比工程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中，比較相同井孔條件下的U型換熱形式試驗(yàn)結(jié)果，換熱能力提高1～1.5倍。節(jié)省工程初投資20％左右。
5.螺旋芯管束采用常規(guī)柔性管，簡單工藝?yán)@制而成，無需特殊加工、制備和安裝，不存在工藝局限性，利于大型工程應(yīng)用和廣泛推廣應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型地下?lián)Q熱器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中螺旋芯管束(3)上端連接示意圖；圖3是圖1中螺旋管束(3)下端結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型地下?lián)Q熱器結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參照?qǐng)D1至3，套管式地下?lián)Q熱器，主要由外管2和置于外管2內(nèi)的螺旋芯管束3組成，螺旋芯管束3是由數(shù)根柔性管13螺旋式繞制而成，各柔性管13上端通過管接頭14、15和過度連接管9連通在管束聯(lián)箱7上，管束聯(lián)箱7的端口法蘭盤6與循環(huán)系統(tǒng)管路相連通，各柔性管13下段部4m內(nèi)管壁上均開有多個(gè)通孔17，其下端呈斜切面端口18。
為防止污物沉積堵塞，令柔性管13底端與外管2底端相距1.5m為宜。
螺旋芯管束3的螺距與芯管外徑比以15～25為宜。每2～3m段處采用塑料鎖扣4捆綁扎緊。柔性管13可采用熱阻較大的鋁塑管或塑膠管等。
外管2上端集水器11上設(shè)置切向端口，通過法蘭盤5與系統(tǒng)管路相連通。外管2之底端設(shè)有錐橢球形封帽1。圖中8為自動(dòng)排氣閥、10為螺旋芯管束3的連接端盤、12為集水器11與外管2的連接法蘭盤。
權(quán)利要求1.一種套管式地下?lián)Q熱器，主要由外管(2)和內(nèi)管組成，內(nèi)、外管上端分別與循環(huán)系統(tǒng)管路相連通，其特征在于所述的內(nèi)管是由數(shù)根柔性管(13)螺旋式繞制而成的螺旋芯管束(3)，柔性管(13)上端連通在與循環(huán)系統(tǒng)管路相連通的管束聯(lián)箱(7)上，其下段管壁上均開有多個(gè)通孔(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式地下?lián)Q熱器，其特征在于所述的螺旋芯管束(3)之各柔性管(13)的下端呈斜切面端口(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式地下?lián)Q熱器，其特征在于所述的柔性管(13)上端是通過管接頭(14)、(15)和過度連接管(9)連通在管束聯(lián)箱(7)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管式地下?lián)Q熱器，其特征在于所述的外管(2)上端集水器(11)上設(shè)置切向進(jìn)水口，通過法蘭盤(5)與系統(tǒng)管路相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的套管式地下?lián)Q熱器，其特征在于所述的外管(2)之底端設(shè)有錐橢球形封帽(1)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于地源熱泵換熱系統(tǒng)中的地下?lián)Q熱器，特別是一種套管式地下?lián)Q熱器。主要由外管和內(nèi)管組成，內(nèi)、外管上端分別與循環(huán)系統(tǒng)管路相連通，其特征是所述的內(nèi)管是由數(shù)根柔性管螺旋式繞制而成的螺旋芯管束，各柔性管上端連通在與循環(huán)系統(tǒng)管路相連通的管束聯(lián)箱上，其下段管壁上均開有多個(gè)通孔。采用螺旋芯管束作為內(nèi)管，液體流動(dòng)成螺旋形運(yùn)動(dòng)，一方面加強(qiáng)了流動(dòng)擾動(dòng)，另一方面增加流程，使換熱能力明顯增強(qiáng)，提高熱交換效率。
文檔編號(hào)F24J3/00GK2681047SQ20032011295
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者高青, 于鳴, 白金玉, 喬廣 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)