CN108088102A - 一种不锈钢波纹管地热源换热***及其设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢波纹管地热源换热***及设置方法，包括：地上换热装置；地下换热装置，所述的地下换热装置包括设置在地基下的地源孔洞和设置在地源孔洞内部的换热件；所述的换热件包括稳固填充件和至少一个换热***单元，每个换热***单元包括不锈钢波纹管段、聚烯烃材料管段和不锈钢弯管段；所述的不锈钢波纹管段和聚烯烃材料管段沿地源孔洞垂直方向平行设置；所述的不锈钢弯管段的一端对接在不锈钢波纹管段下端，另一端对接在聚烯烃材料管段的下端，并且连通不锈钢弯管段和聚烯烃材料管段；所述的稳固填充件填充在地源孔洞内部实现对换热***单元的密封稳固。该不锈钢波纹管地热源换热***，换热面积大大增加，换热量大大提高。

Description

一种不锈钢波纹管地热源换热***及其设置方法

技术领域

本发明涉及建筑工具技术领域，更具体的说涉及一种不锈钢波纹管地热源换热***及其设置方法。

背景技术

现有的地热《源》***《管》采用的一般是PPR、PE-XDN光管，也有采用PPR波纹管的，但是这样的《材料》结构，《传热系数低》，流体管道采用PE-XDN20×2，导热系数为0.38W/K，现有的地热换热***存在换热效果不显著，导热效果差等问题。

中国专利文献（公告日：2015年9月2日，公告号：CN104880104A）公开了用于地源热泵换热***的地下波纹管换热装置，属换热设备领域，特别涉及地下埋管换热设备，本发明装置由地下套管和井头连接槽架组成，地下套管由保温内管和传热波纹外管套装组成，地下套管波纹外管的上端通过卡箍与井头连接槽架的下连接口连接而连通，其下端通过卡箍与锥椭球形封帽连接而底端封闭；该地下套管的保温内管上端口与井头连接槽架的上连接口连接；地下套管保温内管的上端口、井头连接槽架的上连接口分别与室外循环***管路连通，实现地源热泵换热***的换热循环；本发明装置换热性能优越，显著提高了地源热泵换热***地下换热效率，从而可减少热泵井设置数量，节省占地面积，降低地源热泵换热***的初始和运行成本。

中国专利文献（公告日：2014年7月16日，公告号：CN 103925739A）公开了一种新型的闭式单管型垂直埋管地源热泵***，涉及一种浅层地热能利用领域。该***包括：单管换热井、上行管、下行管、循环泵、井口装置及热泵。可设于遇水易软化、地下裂隙丰富、地下水资源匮乏、地下水质差的地质区域。利用地下浅层岩土温度相对稳定的特性，常年保持在适宜的15-20℃，不受大气环境温度影响，可为热泵机组提供稳定的冷热源，提高热泵机组的效率。该***施工简单、单井换热量高、不消耗及污染地下水资源，该***具有环境友好，换热量高，降低钻井费用及钻井数量，节省占地面积运行费用低等特点。

上述技术方案虽然也有采用波纹管实现换热，但是上述换热***在使用过程中存在压力，存在换热效果不显著，导热不稳定，换热量不高，成本高等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的换热***设置不方便，导热面积小，换热量低，换热不稳定，成本高等问题，而提供一种成本低，换热稳定，导热面积大，换热量高的不锈钢波纹管地热源换热***及其设置方法。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案是：一种不锈钢波纹管地热源换热***，包括：

地上换热装置，用于实现热能交换的地上装置；

地下换热装置，与地上换热装置连接实现地下热能够转换的装置；所述的地下换热装置包括设置在地基下的地源孔洞和设置在地源孔洞内部的换热件；

所述的换热件包括稳固填充件和至少一个换热***单元，每个换热***单元包括不锈钢波纹管段、聚烯烃材料管段和不锈钢弯管段；所述的不锈钢波纹管段和聚烯烃材料管段沿地源孔洞垂直方向平行设置；所述的不锈钢弯管段的一端对接在不锈钢波纹管段下端，另一端对接在聚烯烃材料管段的下端，并且连通不锈钢弯管段和聚烯烃材料管段；所述的稳固填充件填充在地源孔洞内部实现对换热***单元的密封稳固。

该不锈钢波纹管地热源换热***，通过对于换热件的全新设置，在同一地源孔洞内部设置至少一个换热***单元，每个换热***单元均包括一根与PPR直管并排设置的不锈钢波纹管，在不锈钢波纹管的下端U型管连接聚烯烃材料管段，而聚烯烃材料管段的下端通过一不锈钢弯管段连接，实现了一个换热***单元的内部连通，当换热***单元设置完成后，在地源孔洞内部填充稳固填充件，稳固填充件为钻孔泥浆与水泥的混合材料在地源孔洞内部实现对换热***单元与孔洞孔腔填充、密封、稳固作用，使得在使用过程中换热单元在换热工作压力中不会产生压力负面影响，由于采用的为不锈钢波纹管进行换热，换热面积大大增加，同时由于在同一地源孔洞内部设置有一个及一个以上的换热***单元，换热量大大提高，极大的减少了开发成本，而且通过稳固填充件实现了稳定的热传递，不会产生因工作压力而导致的换热管受压而损坏现象的发生。

作为优选，所述的不锈钢波纹管段与聚烯烃材料管段在径向上通过卡扣式抱箍相互连接。由于在热源较深，地源孔洞在地下较深处，因此，为了保证不锈钢波纹管下井设置顺利，采用分段卡扣与相邻的PPR管卡接连接成一体，这样保证了不锈钢波纹管在下井设置过程不因产生变形弯曲从而影响安装问题。

作为优选，所述的不锈钢弯管段为U型管结构，所述的不锈钢弯管段的一端管口设置有插接套口，所述的插接套口内部设置有带密封件的密封槽；所述的聚烯烃材料管段插卡密封套接在插接套口内部并通过密封件密封连接成一体。这样的方式方便整个换热件的设置，保证了不锈钢波纹管段在下放过程中不会弯曲变形。

作为优选，所述的不锈钢波纹管段的上端延伸至地源孔洞外部，并通过密封件与地上换热装置连接。

作为优选，所述的不锈钢波纹管段出洞口前至延伸出地源孔洞的一段距离上设置有橡塑保温材料。为了保证转换的地热源能够充分利用，不锈钢波纹管段出洞口前至延伸出地源孔洞一段距离，一般在出洞口前3至5米，设置有橡塑保温材料，使不锈钢波纹管直接与地上换热装置进行对接，减少热损失，保证换热效果。

作为优选，所述的不锈钢波纹管段的管径大于等于32毫米。不锈钢波纹管的管径优选大于等于32毫米，能够保证有足够的换热面积，达到最优的换热效果。

作为优选，所述的聚烯烃材料管段为PPR管段或PE管段。优选PPR管段或PE管段，方便整个换热***单元向地源孔洞内部设置。

作为优选，所述的稳固填充件为钻孔泥浆与水泥的混合材料。稳固填充件为钻孔泥浆与水泥的混合材料在地源孔洞内部实现对换热***单元与孔洞孔腔填充、密封、稳固作用。原泥浆纯水泥混合浆料作为稳固填充件不会改变整个地源孔洞内部的原料组成，能够保证换热效果，同时这样的操作能够节省材料和成本。

作为优选，所述的地源孔洞的直径大于等于100毫米。地源孔洞的直径优选大于等于100毫米这样的结构既方便地源孔洞的开设，同时能够保证换热***单元的设置，保证换热效果。

作为优选，多个换热***单元相互之间交叉设置或者平行设置。多个换热***单元可以交叉设置，也可以平行设置，无论采用哪个方式，只要能够保证最大的换热效果即可。

本发明实现其第二个发明目的所采用的技术方案是：一种不锈钢波纹管地热源换热***的设置方法，包括以下步骤：

步骤1：钻地源孔洞，在需要设置在地热源换热装置的地基上，根据需要间隔一定间距打出直径大于等于120毫米的地源孔洞；并将地源孔洞内部挖出的钻孔泥浆留存备用；

步骤2：换热***单元的制作，取不锈钢波纹管段、聚烯烃材料管段和不锈钢弯管段,并且将不锈钢波纹管的一端与U型结构的不锈钢弯管的一端固定在一起，将聚烯烃材料管段插卡密封套接在不锈钢弯管段的插接套口内部并通过密封件密封连接成一体；将不锈钢波纹管段和聚烯烃材料管段分段通过卡扣式抱箍相互连接在一起形成换热***单元；

步骤3：保温设置，在不锈钢波纹管段远离不锈钢弯管段的一端外部设置橡塑保温材料；

步骤4：换热***单元的安装，将换热***单元通过吊装机吊入地源孔洞内部，U型结构的不锈钢弯管段在下降过程中起导向作用使换热***单元能够顺利下降，换热***单元以一个整体下放不锈钢波纹管段不会变形；

步骤5：填充稳固填充件，将步骤1中钻孔泥浆与水泥混合形成稳固填充件，将稳固填充件填充到设有换热***单元的地源孔洞内部对换热***单元进行密封、稳固，形成换热件；

步骤6：与地上换热装置连接，将换热***单元与地上换热装置通过密封件密封连接为一体，实现完成整个地热源换热***设置。

该不锈钢波纹管地热源换热***的设置方法，不锈钢波纹管段与聚烯烃材料管段连接成一个整体，并且在进入的下端设置一不锈钢弯管段，保证了整个换热***单元在下放过程中能够顺利进入地源孔洞的同时，不会导致不锈钢波纹管段弯曲变形进而影响换热效果，有效解决了现有技术中换热管下放困难等问题，使用钻孔泥浆与水泥混合形成稳固填充件，保证了整个地源孔洞内部的环境不受影响，从而保证了换热效果，而且该设置方法操作方便快捷，安装方便。

本发明的有益效果是：该不锈钢波纹管地热源换热***，在使用过程中换热单元在换热工作中不会产生过大压力，由于采用不锈钢波纹管进行换热，换热面积大大增加，同时由于在同一地源孔洞内部设置有一个及一个以上的换热***单元，换热量大大提高，极大的减少了开发成本，而且通过稳固填充件实现了稳定的换热，不会产生因产生压力而导致的换热不稳定现象的发生。而该不锈钢波纹管地热源换热***的设置方法，操作方便快捷，安装方便，换热***单元在下放过程中不变形，不受阻，有效保证了换热面积和换热效果。

附图说明

图1是本发明不锈钢波纹管地热源换热***的一种结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1中B处的放大图；

图4是本发明中换热件的一种结构示意图；

图5是本发明中换热件的第二种结构示意图；

图中：1、地上换热装置，2、地下换热装置，3、地基，4、地源孔洞，5、换热件，6、稳固填充件，7、换热***单元，8、不锈钢波纹管段，9、聚烯烃材料管段，10、不锈钢弯管段，11、卡扣式抱箍，12、密封件，13、橡塑保温材料，14、插接套口。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1、图4所示的实施例中，一种不锈钢波纹管地热源换热***，包括：

地上换热装置1，用于实现热能交换的地上装置；

地下换热装置2，与地上换热装置1连接实现地下热能够转换的装置；地下换热装置2包括设置在地基3下的地源孔洞4和设置在地源孔洞4内部的换热件5；

换热件5包括稳固填充件6和至少一个换热***单元7，每个换热***单元7包括不锈钢波纹管段8、聚烯烃材料管段9和不锈钢弯管段10；不锈钢波纹管段8和聚烯烃材料管段9沿地源孔洞4垂直方向平行设置；不锈钢弯管段10的一端对接在不锈钢波纹管段8下端，另一端对接在聚烯烃材料管段9的下端，并且连通不锈钢弯管段10和聚烯烃材料管段9；稳固填充件6填充在地源孔洞4内部实现对换热***单元7的密封稳固。

不锈钢波纹管段8与聚烯烃材料管段9在径向上通过多个卡扣式抱箍11相互连接。

不锈钢弯管段10为U型管结构，不锈钢弯管段的一端管口设置有插接套口14，插接套口内部设置有带密封件的密封槽；聚烯烃材料管段9插卡密封套接在插接套口内部并通过密封件密封连接成一体（见图3）。密封件为橡胶密封圈。

不锈钢波纹管段8的上端延伸至地源孔洞4外部，并通过密封件12与地上换热装置1连接。

不锈钢波纹管段8出洞口前至延伸出地源孔洞的一段距离上设置有橡塑保温材料13（见图2）。本实施例中不锈钢波纹管段8出洞口前的3米和出洞后的地上段分别设置有橡塑保温材料13。

稳固填充件6为钻孔泥浆与水泥的混合材料。聚烯烃材料管段9为PPR管段或PE管段。本实施例中聚烯烃材料管段9为PPR管段。

地源孔洞4的直径大于等于100毫米。不锈钢波纹管段8的管径大于等于32毫米。

本实施例中地源孔洞4的直径等于100毫米，不锈钢波纹管段8的管径等于32毫米，而同一地源孔洞4内部设置一个换热***单元7。采用该实施例中的不锈钢波纹管地热源换热***，水地暖预热时间为可以减少至1小时，换热***单元中的不锈波纹管采用DN20×0.32，导热系数为17W/K，导热面积波纹管是光管的2.6倍。极大提高了换热量，而且换热稳定，不会因压力产生不稳定现象。

实施例2：

在图5所示的实施例中，一种不锈钢波纹管地热源换热***，包括：

地上换热装置1，用于实现热能交换的地上装置；

地下换热装置2，与地上换热装置1连接实现地下热能够转换的装置；地下换热装置2包括设置在地基3下的地源孔洞4和设置在地源孔洞4内部的换热件5；

换热件5包括稳固填充件6和至少一个换热***单元7，每个换热***单元7包括不锈钢波纹管段8、聚烯烃材料管段9和不锈钢弯管段10；不锈钢波纹管段8和聚烯烃材料管段9沿地源孔洞4垂直方向平行设置；不锈钢弯管段10的一端对接在不锈钢波纹管段8下端，另一端对接在聚烯烃材料管段9的下端，并且连通不锈钢弯管段10和聚烯烃材料管段9；稳固填充件6填充在地源孔洞4内部实现对换热***单元7的密封稳固。

不锈钢波纹管段8与聚烯烃材料管段9在径向上通过多个卡扣式抱箍11相互连接。

不锈钢弯管段10为U型管结构；不锈钢弯管段10与不锈钢波纹管段8固定连接，不锈钢弯管段10与聚烯烃材料管段9通过插卡式密封套接连成一体。

不锈钢波纹管段8的上端延伸至地源孔洞4外部，并通过密封件12与地上换热装置1连接。

不锈钢波纹管段8出洞口前至延伸出地源孔洞的一段距离上设置有橡塑保温材料13。本实施例中不锈钢波纹管段8出洞口前的5米和出洞后的地上段分别设置有橡塑保温材料13。

稳固填充件6为钻孔泥浆与水泥的混合材料。聚烯烃材料管段9为PPR管段或PE管段。本实施例中聚烯烃材料管段9为PE管段。

地源孔洞4的直径大于等于100毫米。不锈钢波纹管段8的管径大于等于32毫米。

本实施例中不锈钢波纹管段8的管径大于32毫米。地源孔洞4的直径大于100毫米，换热***单元7设置有两组，两组换热***单元7交叉设置在地源孔洞内部。

上述实施例中的不锈钢波纹管地热源换热***，通过在同一地源孔洞内部设置至少一个换热***单元，每个换热***单元均包括一根并排设置的不锈钢波纹管和一根聚烯烃材料管段，而不锈钢波纹管和聚烯烃材料管段的下端通过一不锈钢弯管段连接，实现了一个换热***单元的内部连通，当换热***单元设置完成后，在地源孔洞内部填充稳压件，使得在使用过程中换热单元在换热工作中不会产生压力，换热面积大大增加，同时由于在同一地源孔洞内部设置有一个及一个以上的换热***单元，换热量大大提高，极大的减少了开发成本，而且通过稳压件实现了稳定的换热，不会产生因产生压力而导致的换热不稳定现象的发生。

该不锈钢波纹管地热源换热***的具体设置方法如下：一种不锈钢波纹管地热源换热***的设置方法，包括以下步骤：

步骤1：钻地源孔洞4，在需要设置在地热源换热装置的地基上，根据需要间隔一定间距打出直径大于等于120毫米的地源孔洞；并将地源孔洞内部挖出的钻孔泥浆留存备用；地源孔洞的深度根据热源的深度钻挖，有些深度会超过50米；

步骤2：换热***单元7的制作，取不锈钢波纹管段8、聚烯烃材料管段9和不锈钢弯管段10,并且将不锈钢波纹管的一端与U型结构的不锈钢弯管的一端固定在一起，将聚烯烃材料管段插卡密封套接在不锈钢弯管段的插接套口内部并通过密封件密封连接成一体；将不锈钢波纹管段8和聚烯烃材料管段9分段通过卡扣式抱箍11相互连接在一起形成换热***单元7；

步骤3：保温设置，在不锈钢波纹管段8远离不锈钢弯管段的一端外部设置橡塑保温材料；

步骤4：换热***单元7的安装，将换热***单元7通过吊装机吊入地源孔洞内部，U型结构的不锈钢弯管段在下降过程中起导向作用使换热***单元7能够顺利下降，换热***单元7以一个整体下放不锈钢波纹管段不会变形；

步骤5：填充稳固填充件6，将步骤1中钻孔泥浆与水泥混合形成稳固填充件，将稳固填充件填充到设有换热***单元7的地源孔洞内部对换热***单元7进行密封、稳固，形成换热件5；

步骤6：与地上换热装置连接，将换热***单元7与地上换热装置通过密封件密封连接为一体，实现完成整个地热源换热***设置。

该不锈钢波纹管地热源换热***的设置方法，不锈钢波纹管段与聚烯烃材料管段连接成一个整体，并且在进入的下端设置一不锈钢弯管段，保证了整个换热***单元在下放过程中能够顺利进入地源孔洞的同时，不会导致不锈钢波纹管段弯曲变形进而影响换热效果，有效解决了现有技术中换热管下放困难等问题，使用钻孔泥浆与水泥混合形成稳固填充件，保证了整个地源孔洞内部的环境不受影响，从而保证了换热效果，而且该设置方法操作方便快捷，安装方便。

Claims (10)

1.一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于包括：

地上换热装置（1），用于实现热能交换的地上装置；

地下换热装置（2），与地上换热装置（1）连接实现地下热能够转换的装置；

所述的地下换热装置（2）包括设置在地基（3）下的地源孔洞（4）和设置在地源孔洞（4）内部的换热件（5）；

所述的换热件（5）包括稳固填充件（6）和至少一个换热***单元（7），每个换热***单元（7）包括不锈钢波纹管段（8）、聚烯烃材料管段（9）和不锈钢弯管段（10）；所述的不锈钢波纹管段（8）和聚烯烃材料管段（9）沿地源孔洞（4）垂直方向平行设置；所述的不锈钢弯管段（10）的一端对接在不锈钢波纹管段（8）下端，另一端对接在聚烯烃材料管段（9）的下端，并且连通不锈钢弯管段（10）和聚烯烃材料管段（9）；所述的稳固填充件（6）填充在地源孔洞（4）内部实现对换热***单元（7）的密封稳固。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的不锈钢波纹管段（8）与聚烯烃材料管段（9）在径向上通过多个卡扣式抱箍（11）相互连接。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的不锈钢弯管段（10）为U型管结构，所述的不锈钢弯管段的一端管口设置有插接套口（14），所述的插接套口内部设置有带密封件的密封槽；所述的聚烯烃材料管段（9）插卡密封套接在插接套口内部并通过密封件密封连接成一体。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的不锈钢波纹管段（8）的上端延伸至地源孔洞（4）外部，并通过密封件（12）与地上换热装置（1）连接。

5.根据权利要求4所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的不锈钢波纹管段（8）出洞口前至延伸出地源孔洞的一段距离上设置有橡塑保温材料（13）。

6.根据权利要求1所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的不锈钢波纹管段（8）的管径大于等于32毫米。

7.根据权利要求1所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的聚烯烃材料管段（9）为PPR管段或PE管段。

8.根据权利要求1所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的稳固填充件（6）为钻孔泥浆与水泥的混合材料。

9.根据权利要求1至8所述的一种不锈钢波纹管地热源换热***，其特征在于：所述的地源孔洞（4）的直径大于等于120毫米。

10.一种不锈钢波纹管地热源换热***的设置方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：钻地源孔洞（4），在需要设置在地热源换热装置的地基上，根据需要间隔一定间距打出直径大于等于120毫米的地源孔洞；并将地源孔洞内部挖出的钻孔泥浆留存备用；

步骤2：换热***单元（7）的制作，取不锈钢波纹管段（8）、聚烯烃材料管段（9）和不锈钢弯管段（10）,并且将不锈钢波纹管的一端与U型结构的不锈钢弯管的一端固定在一起，将聚烯烃材料管段插卡密封套接在不锈钢弯管段的插接套口内部并通过密封件密封连接成一体；将不锈钢波纹管段（8）和聚烯烃材料管段（9）分段通过卡扣式抱箍（11）相互连接在一起形成换热***单元（7）；

步骤3：保温设置，在不锈钢波纹管段（8）远离不锈钢弯管段的一端外部设置橡塑保温材料；

步骤4：换热***单元（7）的安装，将换热***单元（7）通过吊装机吊入地源孔洞内部，U型结构的不锈钢弯管段在下降过程中起导向作用使换热***单元（7）能够顺利下降，换热***单元（7）以一个整体下放不锈钢波纹管段不会变形；

步骤5：填充稳固填充件（6），将步骤1中钻孔泥浆与水泥混合形成稳固填充件，将稳固填充件填充到设有换热***单元（7）的地源孔洞内部对换热***单元（7）进行密封、稳固，形成换热件（5）；

步骤6：与地上换热装置连接，将换热***单元（7）与地上换热装置通过密封件密封连接为一体，实现完成整个地热源换热***设置。