[发明专利]一种可调节地下热湿环境的高效土壤源热泵地下换热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤源热泵地下换热装置，特别涉及调节地下热湿环境，改善地下换热装置换热性能的热交换装置。

背景技术

目前，土壤源热泵技术作为一种可再生能源利用技术已在全世界范围内得以广泛使用，而地下换热装置由于受岩层性质、岩土构造地质、水文地质的影响，其换热能力差异性极大且无规律可循。即使在同一地质年代、同一地区、同一成因的地下岩土，其热物性差异也非常大，这使土壤源热泵技术的推广应用受到较大限制。如何消除或减弱这种差异性是目前地源热泵技术需要解决的问题之一；另外，如何尽可能的提高地下换热器的换热效率，减少钻井数量和降低系统成本，是土壤源热泵技术的需要解决的关键问题之二。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有土壤源热泵地下换热装置的不足，提供一种可以人为改善地下岩土的热物性参数，消除或减弱地下岩土热物性参数的差异性，提高地下换热装置的换热能力的地下换热装置。

本发明的技术方案是 ： 一种可调节地下热湿环境的高效土壤源热泵地下换热装置，包括U型换热管1、渗漏管2、微穿孔3、分层防渗装置4、渗漏防堵塞装置5、连接管6、加压装置7、控制器8、地下岩土温湿度传感器9、地下岩土温湿度监控装置10，其特征在于，它的渗漏管2和微穿孔3、分层防渗装置4、渗漏防堵塞装置5、连接管6、加压装置7、控制器8、地下岩土温湿度传感器9、地下岩土温湿度监控装置10组成可将岩土温度传感器9测得的地下岩土的温湿度参数传输到岩土温湿度监控装置10的渗漏控制系统；它还配置有可根据测定值和设定值之间的差异向控制器8发出启停信号的岩土温湿度监控装置10；和有信号差异时启动加压装置7，通过连接管6、渗漏管2、微穿孔3、分层防渗装置4、渗漏防堵塞装置5向地下岩土补充的水分的控制器8。补充入地下岩土的水分在分层防渗装置4的作用下沿岩层径向和轴向方向填充地下岩土中的节理、裂隙、置换岩土中的气态介质、形成热湿传递通道，提高地下岩土的热传导能力，从而达到人为调整地下热湿环境、减弱或消除地下岩土热物性差异、提高换热能力的目的。

本发明使用时，在钻孔11中U型换热管1、渗漏管2（管上有微穿孔3）、分层防渗装置4（安装在各岩层分界处）、渗漏防堵塞装置5，在钻孔外地面安装连接管6、加压装置7、控制器8，在地下岩土内安装地下岩土温湿度传感器9（安装在各岩层中），在钻孔外地面安装地下岩土温湿度监控装置10并与控制器8连接。换热器侧，在钻孔外地面安装循环泵14、地面换热器15并与U型换热管连接组成换热系统。U型换热管与钻孔之间回填钻孔回填料12。U型换热管内充满换热介质（水或其它介质）通过外置循环泵14将换热介质送入地下，换热介质通过U型换热管1与钻孔回填料12、地下岩土13发生热交换后回到地面，将热量和地面热交换器15换热后再被循环泵14送入地下，完成一个热交换循环。加压装置7通过控制器8向渗漏管2注入水，水通过渗漏管2上的微穿孔3和防堵塞装置5沿换热管1的轴向和径向地下岩土补充水分，微穿孔3的出流量及出流压力通过控制器8控制，加压装置7的启停由控制器8根据数据监控装置9采集的地下温湿度数据控制。这样达到人为调控地下热湿环境、消除或减弱地下岩土热物性差异性，提高地下换热装置换热能力的目的。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。说明书附图是本发明的一个实施例。

图1为装置主视图；图2装置俯视图；图3为装配主视图；图4为装配俯视图。图中1为U型换热管、2为渗漏管、3为微穿孔、4为分层防渗装置、5为渗漏防堵塞装置、6为渗漏连接管、7为加压装置、8为控制器、9温湿度传感器、10温湿度监控装置、11钻孔、12为钻孔回填料、13地下岩土、14为循环水泵、15为地面热交换器。

具体实施方式

一种可调节地下热湿环境的高效土壤源热泵地下换热装置，包括U型换热管1、渗漏管2、微穿孔3、分层防渗装置4、渗漏防堵塞装置5、渗漏连接管6、加压装置7、控制器8、温湿度传感器9、温湿度监控装置10，它的渗漏管2和微穿孔3、分层防渗装置4、渗漏防堵塞装置5、连接管6、加压装置7、控制器8、地下岩土温湿度传感器9、地下岩土温湿度监控装置10组成可将岩土温度传感器9测得的地下岩土的温湿度参数传输到岩土温湿度监控装置10的渗漏控制系统；它还配置有可根据测定值和设定值之间的差异向控制器8发出启停信号的岩土温湿度监控装置10；和有信号差异时启动加压装置7，通过连接管6、渗漏管2、微穿孔3、分层防渗装置4、渗漏防堵塞装置5向地下岩土补充的水分的控制器8。

本发明使用时，在钻孔11中U型换热管1、渗漏管2（管上有微穿孔3）、分层防渗装置4（安装在各岩层分界处）、渗漏防堵塞装置5，在钻孔外地面安装连接管6、加压装置7、控制器8，在地下岩土内安装地下岩土温湿度传感器9（安装在各岩层中），在钻孔外地面安装地下岩土温湿度监控装置10并与控制器8连接。换热器侧，在钻孔外地面安装循环泵14、地面换热器15并与U型换热管连接组成换热系统；U型换热管与钻孔之间回填钻孔回填料12；U型换热管1内充满换热介质（水或其它介质）通过外置循环泵14将换热介质送入地下，换热介质通过U型换热管1与钻孔回填料12、地下岩土13发生热交换后回到地面，将热量和地面热交换器15换热后再被循环泵14送入地下，完成一个热交换循环；加压装置7通过控制器8向渗漏管2注入水，水通过渗漏管2上的微穿孔3和防堵塞装置5在层防渗装置4的作用下沿换热管1的轴向和径分层向地下岩土补充水分，微穿孔3的出流量及出流压力通过控制器8控制，加压装置7的启停由控制器8根据数据监控装置9采集的地下温湿度数据控制。这样达到人为调控地下热湿环境、消除或减弱地下岩土热物性差异性，提高地下换热装置换热能力的目的。经试用完全能达到发明目的。