[實用新型]一種利用深層地熱能的U型換熱系統

有效

• 申請號: 201520609556.0
• 申請日: 2015-08-13
• 公開（公告）號: CN204923573U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 徐德龍;馮紹航;杜興亮;陳延信
• 申請（專利權）人: 徐德龍;馮紹航;杜興亮;陳延信
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24J3/08
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 彭冬英

技術領域

本實用新型涉及深層地熱開采的組合換熱系統，尤其是涉及一種利用深層地熱能的U型換熱系統。

背景技術

地熱能(GeothermalEnergy)是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是一種再生能源。中國國土資源部發布官方數據表明，中國大陸3000米至10000米深處干熱巖資源總計相當于中國目前年度能源消耗總量的26萬倍；地熱利用以直接利用為主，直接利用的能量最大份額是地源熱泵占49.0％，其次是洗浴和游泳占24.9％，再次是常規地熱供暖占14.4％。直接開采地下水利用的方式有兩個主要的缺點：一是地下水過度開采不可持續，會導致地下水資源枯竭、地面沉降等問題；二是利用后的廢水排放會造成生態環境問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種取熱不取水、高換熱能力、低功耗的一種利用深層地熱能U型換熱系統。本實用新型可以解決背景技術中的兩個問題，做到取熱不取水，不造成環境問題。

本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的：一種利用深層地熱能U型換熱系統，包括U型換熱器(1)、輸出管(3)、動力泵(4)、熱泵換熱器(5)、末端(6)、返回管(7)和蓄熱巖層(9)，蓄熱巖層(9)內布設有一組或多組U型換熱器(1)，U型換熱器(1)內充注換熱所需的循環介質，U型換熱器(1)分別與輸出管(3)和返回管(7)相連，輸出管(3)在地下設有輸出管保溫段(2)，返回管(7)在地下設有返回管保溫段(8)，通過輸出管(3)連接至動力泵(4)和熱泵換熱器(5)，熱泵換熱器(5)與末端(6)相連，熱泵換熱器(5)通過返回管(7)連接至U型換熱器(1)。

U型換熱器(1)的換熱管直徑為100～200毫米。

所述的U型換熱器(1)的數量、管道直徑、管道長度和管間距離根據熱負荷需求確定，輸出管保溫段距離較長，返回管保溫段距離較短，U型換熱器兩直管的管間距為200～4000米，多個U型換熱器(1)通過輸出管(3)和返回管(7)并聯。

本實用新型具有以下優點：

(1)本實用新型可以根據熱負荷需求確定U型換熱器的數量和井深，保證地下換熱系統能夠交換出充分的熱量滿足系統所需熱負荷。

(2)U型換熱器為封閉循環體系，在地下2000-6000米的深處安放，通過管壁與高溫巖層和地下熱水進行換熱。

(3)U型換熱器兩直管的管間距為200-4000米，較長的水平管道具有更好的換熱效果。

(4)輸出管保溫段和返回管保溫段可以減少熱量損失。

(5)本實用新型實現取熱不取水，對地下系統不造成污染，實現地熱資源的可持續開采，真正實現CO₂和粉塵的零排放，減少對化石能源的需求，對改善目前環境具有積極作用。

(6)具有采熱量大、供熱穩定、生產成本和運營費用低等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖。

圖2為多個U型換熱器并聯結構示意圖。

具體實施方式

實施例1：一種利用深層地熱能U型換熱系統，如附圖1所示：包括U型換熱器1、輸出管保溫段2、輸出管3、動力泵4、熱泵換熱器5、末端6、返回管7、返回管保溫段8和蓄熱巖層9。通過鉆機向蓄熱巖層鉆出直徑100-200毫米的鉆孔兩個，通過定向鉆井技術將兩鉆孔聯通，U型換熱器1布設在蓄熱巖層9中，U型換熱器1內充注換熱所需的循環用介質，U型換熱器1分別與輸出管3和返回管7相連，輸出管3在地下設有輸出管保溫段2，返回管7在地下設有返回管保溫段8，輸出管保溫段2和返回管保溫段8采用內涂層保溫或外包覆保溫的方式。U型換熱器1通過輸出管3連接至動力泵4和熱泵換熱器5，熱泵換熱器5與末端6相連，熱泵換熱器5通過返回管7連接至U型換熱器1。

通過鉆探設備向地下深處巖層鉆孔，鉆孔直徑在100-200毫米之間，鉆孔深度在2000-6000米之間，U型管兩直管的管間距離在200-4000米之間，通過定向鉆井技術將U型管兩直管聯通，形成U型結構，將此新結構的換熱系統定義為U型換熱系統。

本實用新型在運行時，U型換熱器1內充注好換熱所需的循環介質，高溫循環介質將來自深層巖層和熱水的熱量通過輸出管3和動力泵4輸送到熱泵換熱器5，熱交換后的地溫循環介質通過返回管7重新注入U型換熱器1，U型換熱器1和蓄熱巖層9主要通過傳導換熱的方式使循環介質升溫，實現熱交換。經由熱泵換熱器5將熱量向末端6輸出。