[發(fā)明專利]具有混合元件的地熱探頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480052490.8
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105579786B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 安東·萊德翁
• 申請（專利權）人: 動力藍控股公司
• 主分類號: F24T10/13
• 分類號: F24T10/13
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產(chǎn)權代理有限公司 11279
• 代理人: 席勇;陳變花

本發(fā)明涉及一種地熱探頭(10)，其用于地熱探頭(10)周圍的地面與傳熱流體之間的熱交換，其中地熱探頭(10)被設置在工作狀態(tài)。地熱探頭(10)包括具有流入管內(nèi)表面(16)的流入管(12)和具有流出管外表面(19)的流出管(18)，其特征在于，在流入管內(nèi)表面(16)與流出管外表面(19)之間形成了環(huán)形空間(15)，層流的傳熱流體進入該環(huán)形空間(15)。環(huán)形空間(15)中設置有至少兩個彼此間隔的混合元件(20)。混合元件(20)使得傳熱流體在層流與混合之間反復更替。

技術領域

本發(fā)明涉及一種地熱探頭，在某些情況中也被稱為土地探頭，其用于傳熱流體與地熱探頭周圍的地面之間的熱交換，其中地熱探頭被設置為工作狀態(tài)。在此，本發(fā)明涉及一種大型同軸地熱探頭，其中流出管設置在流入管內(nèi)。

背景技術

地熱探頭可以構造為同軸的或者U型的。U型地熱探頭包括流入管，該流入管向下通往地面里，并且在下游端在連接區(qū)與流出管流體連接。因此，傳熱流體，也被稱為傳熱液體，從流入管向下流動，在連接區(qū)匯入流出管，并且又沿著流出管向上流動。在同軸地熱探頭中，流入管為探頭外管，而流出管為設置在探頭外管內(nèi)的探頭內(nèi)管。在探頭內(nèi)管之外、探頭外管之內(nèi)存在環(huán)形空間，也被稱為傳熱空間，其形成了傳熱區(qū)。在這種情況中，探頭外管相對于探頭內(nèi)管被設置為同軸的。同軸地熱探頭的連接區(qū)由探頭內(nèi)管的開口形成，以使得在這種情況中，位于探頭外管或環(huán)形空間中的傳熱流體能夠流進探頭內(nèi)管。

在穿過地熱探頭的時候，傳熱流體與地面之間發(fā)生熱傳遞。熱傳遞實質(zhì)上是通過對流發(fā)生的。熱量在哪里發(fā)出或吸收取決于地熱探頭是用于制冷過程還是加熱過程。有鑒于此，一般的地熱探頭被設置為深達地下100米，在個別情況中，甚至實現(xiàn)了更大的深度。

傳熱流體在入口處被引導至地熱探頭中。

當傳熱流體在入口處被引導至地熱探頭時，傳熱流體通常由增壓推動以兩次穿過地熱探頭的整個長度，一次是沿流入方向向下流過流入管，另一次是沿著與流入方向相反的方向向上流過流出管。單位時間流經(jīng)地熱探頭的傳熱流體的量被稱為體積流速。在地熱探頭的下游端，傳熱流體再次向上穿過探頭內(nèi)部/外管，并且能夠通過排水管移除。探頭內(nèi)管也可以被連接至入口，而探頭外管被連接至排水管。

流入與流出地熱探頭的傳熱流體之間的溫度差在下文中被稱為溫度梯度。熱流或熱輸出，簡言之熱量，是從作為熱源的地面提取的。

在地熱探頭小于100米長或100米深的情況中，導入的傳熱流體和排出的傳熱流體之間的溫度梯度一般的量值為幾度。常見地，導入值介于-2℃至1℃之間，排出值介于2℃至5℃之間。溫度梯度相對較低，并且從地熱探頭離開的傳熱流體的溫度尚未符合所需的熱量要求，例如加熱住宅房間所需的熱量。然而，在熱泵的輔助下，熱輸出可以變得有利用價值，其中熱泵的效率表示了傳熱流體提供的熱輸出是如何有效地被轉(zhuǎn)化為加熱所需的熱量。在熱泵中，所提供的熱輸出在低溫水平被利用，從而在蒸發(fā)器中蒸發(fā)位于第二流體循環(huán)中的熱介質(zhì)。在這一情況中，蒸發(fā)器是這樣的組件，在其中從地熱探頭提取的熱量被供給處于低溫水平的熱泵。有鑒于此，從地熱探頭排出的傳熱液體流過熱交換器，將其熱量傳遞給第二流體循環(huán)。在此之后，熱介質(zhì)被提供給泵，該泵壓縮當前為氣態(tài)的熱介質(zhì)，由此使其處于更高的壓力水平。在這一過程中，氣態(tài)的熱介質(zhì)升溫，并且這些熱量可以被用于加熱住宅房間。當將其熱量傳遞給住宅房間后，熱介質(zhì)冷卻下來并且凝結。不用說，壓力再次擴展到較低的壓力水平。這時，再次將其提供至熱泵的蒸發(fā)器中，從而提供熱泵循環(huán)。然而，也存在其他類型的熱泵，其并不是如上所述那樣運行。這對于本領域技術人員來說是眾所周知的。當熱介質(zhì)本身在地熱探頭中循環(huán)時，可以省略地熱探頭中的傳熱流體。本發(fā)明并不限于具有兩個單獨的循環(huán)的地熱熱循環(huán)。