[發明專利]地熱管式收集器

有效

• 申請號: 201310066168.8
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103965533B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 阿迪布·卡蘭塔爾·梅哈拉耶迪;米卡爾·斯克里瓦爾斯
• 申請（專利權）人: 穆奧維技術公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K3/34;C08K3/04;F24T10/10
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 高瑜;鄭霞

提供了地熱管式收集器。地熱管式收集器由包含以下的聚合物組合物制成：大于50wt％聚乙烯、0.1wt％?35wt％滑石和0.5wt％?10wt％炭黑。

技術領域

本申請涉及用于地熱交換的管式收集器和用于改進地熱管式收集器的性能的聚合物組合物。

背景

地熱能是在地下以熱的形式被儲存的能量。該能量可以來源于熱的地核或可以是由暴露于來自太陽的紅外輻射的地球表面產生的熱。現今，大部分地熱設施使用第二類地熱能，即在例如水、地面或基巖中以熱的形式被儲存的太陽能。

在使用循環流體的地熱能系統中，使用地熱管式收集器從地面(例如水或基巖)提取熱。在地熱管式收集器中，已知為傳熱介質或傳熱液體的流體被循環，使得通過地熱能加熱的流體在地熱管式收集器的一端被提取，冷卻的流體然后返回到地熱管式收集器的另一端，使得產生封閉系統。

地熱能系統的實例是地表熱系統、海洋熱系統和鉆孔熱系統(borehole heatsystem)。在地表熱系統中，幾百米長的地熱管式收集器以防凍深度被埋在地下。在海洋熱系統中，相似的管式收集器被放置在海水中和/或海床上/中。

在鉆孔熱系統中，將具有兩個流體導管的地熱管式收集器放置在鉆孔中，使得流體可以在第一流體導管中被輸送到鉆孔中且在第二流體導管中被輸送出鉆孔。用于鉆孔熱系統的地熱管式收集器可以是所謂的U形管式收集器。U形管式收集器包括單獨的閉管，其被彎曲為使得其形成U形，使得被輸送的流體的方向在鉆孔的底部被改變。可選擇的地熱管式收集器是所謂的雙U形管式收集器，其包括用于將傳熱液體向下輸送至鉆孔的兩個管，其分叉成兩個管，從鉆孔輸送回流體且進一步輸送至熱泵。

用于鉆孔熱系統的又一種類型的收集器是所謂的共軸收集器。在共軸收集器中，內管被布置在外管內。管被焊接在一起，使得形成單一組件，且隨后將其安裝在鉆孔中。流體在外管中被向下輸送到鉆孔中且因此從鉆孔吸收熱。當流體到達鉆孔的底部時，其又通過內管被向上輸送。期望避免在加熱的流體和冷卻的流體之間的長表面積接觸，這是為什么外管設置有較大的橫截面面積，使得在內管中實現更快的流動的原因。

借助于上述收集器中的任一種收集的熱或冷卻用于蒸發或冷凝系統中的熱泵的冷卻劑，且由此從循環流體提取熱或冷卻。

由于其對被地面環境降解的抵抗力，聚乙烯(PE)是廣泛用于制造地熱管式收集器的材料。然而，PE通常被看作具有低熱導率的絕熱體，當該材料用于熱交換應用時，這是缺點。為了降低管式收集器的熱阻的目的，可以減小管式收集器的壁厚度。然而，降低壁厚度影響管的機械性質，這對于實現管標準的要求和管的處理來說可能是不利條件。在M.Ojala等人的EP 2195586中，描述了地熱管式收集器的熱導率可以如何通過在管式收集器內部產生流體的湍流來增加。然而，產生湍流涉及在地熱管式收集器的壁中產生凹槽或凹部，這降低了地熱管式收集器的壁的厚度，又影響一些管的機械性質。

為了能夠減小地表熱系統中使用的管的長度，和減小鉆孔熱系統中的鉆孔的深度，得到具有減小的熱阻和維持的機械性質的地熱管式收集器的設計將是有利的。

概述

提供了地熱管式收集器。地熱管式收集器由包含以下的聚合物組合物制成：大于50wt％聚乙烯(PE)、0.1wt％-35wt％滑石和0.5wt％-10wt％炭黑(CB)。CB的加入使地熱管式收集器免受自然環境影響但降低聚合物組合物的機械性質中的一些。滑石的加入增加熱導率的性能，因此增加地熱管式收集器的熱交換能力，使采用較短的管式收集器但具有相同的熱交換能力成為可能。滑石的加入還增加管式收集器的相關聯的機械性質，這使具有較薄的壁成為可能，這還降低管式收集器的熱阻并因此增加熱交換。

根據一個實施方案，地熱管式收集器由包含0.1wt％-3wt％滑石的聚合物組合物制成。