[发明专利]一种地热施工装置及其施工方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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.℃。

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。

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。

发明内容

因此，本发明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。

本发明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。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种地热施工装置，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。

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。

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。

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。

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。