[实用新型]一种模块化复合式热交换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地热资源的应用领域，具体来说是一种模块化复合式热交换装置。

背景技术

地热资源世界上最古老的能源之一。据测算，地球内部的总热能量，约为全球煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量，相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。地表常温夏天在20度，冬天在5度，地表面下14-25米在14度，地表面下200米在22度，地表常温层（距地面约15米）以下约15公里范围内，地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3°C/100米。而地表浅层又是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，是人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

地热的应用又几种，一：高温地热井；二：地表水与地下水；三：土壤热源。高温地热井因地域的局限，不具有应用的广泛性。水是很理想的热源，由于水具有热容量大、传热性能好、温度变化范围比较小的优点，因而水源热泵换热设备紧凑，运行工况稳定。但水源热泵换热设备对水质要求比较高，PH值小于7的水都不宜使用。如果大量取用，还会造成地面下沉和水源枯竭。虽然可以采用回灌的方法解决，但也有对环境污染的可能。再者，水是理想的热源，也是宝贵的生活用水，在生活用水缺乏的地区，大量利用水源热，也是不妥的行为。而对于土壤热源，有人居住的地方几乎都有土壤，所以土壤热源具有广泛利用的前景。土壤是一种低位热源，可以通过土壤耦合地热交换器来达到提取热量。土壤耦合地热交换器的工作原理与水源热泵换热设备很相似，就是多了一道热传换，通过传热介质，一般是水、盐水或乙二醇等，将地热能传换为水热能。它的优点是1：土壤的温度比较稳定，常年的温度波动比较小。夏季土壤温度比空气低，冬季土壤温度又比空气高，所以热泵的制冷系数和供热系数比较空气源热泵高。2：地热交换器埋于地下，不需要除霜，也不需要风机强化换热。3：地热交换器冬季从土壤中取出热量，在夏季可通过热传导由热泵系统排热到土壤，土壤就起到了储能作用。

目前，地热交换装置有水平埋管式和竖直埋管式。水平埋管式因占地面积大，埋设成本高，是土壤热源利用装置的最大缺点，因而不推荐。竖直埋管式又分单管竖直埋管式与U型竖直埋管式（CN 202869060U），在单管竖直埋管式里（CN 202420031U、CN 2510817Y等），国内的中外申请者的专利就有十几个，它的优势就可知了。但其中所有的专利都有一特点，要现场制造安装，使整个过程耗时较长，而质量又无法保证。因地表常温层下，不同的深度有不同的温度，想要提取不同的温度，就要有不同长度的热交换管，要现场安装，灵活性不是很好，效率不高。管子未按功能要求区分结构。因此热交换管的热交换率也不高。而且对热交换管的结构和原理都有不完善的地方。

发明内容

为了完善竖直埋管式地热交换管在实际中的应用，更好地发挥它的优势，本实用新型通过模块化的设计，优化和简化结构，发挥各种材料的特性，使热交换达到较好的交换效率；工厂化的制造，质量更有保证，制造成本更低，长度选择更灵活，安装操作也更高效与简便。

为解决上述技术中存在的技术问题，采用的具体技术方案是：

模块化复合式热交换装置由下向上设有回流头模块、复合热交换管模块、复合保温管模块和外连接头模块；回流头模块与复合热交换管模块之间通过连接件一连接，复合热交换管模块与复合保温管模块之间通过连接件二连接，复合保温管模块与外连接头模块之间通过连接件三连接，所述连接件一、连接件二和连接件三为同尺寸的部件，且可互换。

所述回流头模块包括一下部为半球形、上部开口的中空回流管，所述回流管长度大于或等于外径4倍以上；所述复合热交换管模块由内到外设有内隔热管一和外交换管一；所述复合保温管模块由内到外设有内隔热管二、外交换管二和外隔热层一；所述外连接头模块包括接头本体、内隔热管三和外隔热层二，所述内隔热管三设于接头本体内，所述外隔热层二包裹于接头本体外；所述内隔热管一、内隔热管二、内隔热管三均为同尺寸的双层壁的中空塑料管。