[發明專利]超長重力循環管地熱供暖裝置及方法

在審

• 申請號: 202010914091.5
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111964286A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 徐陽;岳晨;高鵬舉;彭有德;葛浩;于文博;姚尚君;羅連潭
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F24T10/40
• 分類號: F24T10/40;F28D15/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.一種超長重力循環熱管地熱供暖裝置，其特征在于：

包括重力循環熱管組件、熱泵蒸發器（8）、壓縮機（10）、熱泵冷凝器（11）、熱力節流閥（14）、真空泵（17）、儲罐（19）；

其中重力循環熱管組件由粗管、細管和冷凝器（6）組成，粗管下端和細管下端相向彎折后對接，粗管上端向細管一側彎折，并從細管上方向下彎折后經過冷凝器（6）與細管上端對接；其中粗管分成蒸發段（2）和絕熱段（3）；其中蒸發段（2）位于地面（5）以下，絕熱段（3）一部分位于地面以下，另一部分位于地面以上；其中細管即為冷凝液下降管（23），一部分位于地面以下，另一部分位于地面以上；粗管的絕熱段（3）和冷凝液下降管（23）外部均布置有保溫層（22）；

真空泵（17）布置在垂直高度高于冷凝器（6）液位的位置；

冷凝器（6）包括冷側進口、冷側出口、熱側進口、熱側出口；

熱泵蒸發器（8）包括冷側進口、冷側出口、熱側進口、熱側出口；

熱泵冷凝器（11）包括冷側進口、冷側出口、熱側進口、熱側出口；

粗管的蒸發段（2）出口通過絕熱段（3）與位于冷凝器（6）上方的熱側進口相連，冷凝器（6）下方熱側出口分為兩路：

第一路通過側管（16）與真空泵（17）相連，真空泵（17）出口與環境相連；儲罐（19）與上述側管（16）相連；

第二路依次通過流量計（15）、冷凝液下降管（23）與蒸發段（2）進口相連，以上構成循環熱管工質的循環連接關系；

冷凝器（6）冷側出口與熱泵蒸發器（8）熱側進口相連，熱泵蒸發器（8）熱側出口與冷凝器（6）冷側進口相連；

熱泵蒸發器（8）冷側出口通過壓縮機（10）與熱泵冷凝器（11）熱側進口相連，熱泵冷凝器（11）熱側出口通過熱力節流閥（14）與熱泵蒸發器（8）冷側進口相連；

用戶端（13）二次回水（12）出口通過熱泵冷凝器（11）熱側后再送回用戶端（13）二次回水（12）進口。

2.根據權利1所述的超長重力循環熱管地熱供暖裝置，其特征在于：上述粗管的絕熱段（3）的直徑為冷凝液下降管（23）直徑的8-10倍。

3.根據權利1所述的超長重力循環熱管地熱供暖裝置的方法，其特征在于：

鉆井（1）布置在地面以下，部分蒸發段（2）、部分冷凝下降管（23）在鉆井（1）內部，蒸發段（1）位于地下干熱巖層；

儲罐（19）中的補充液（20）在重力作用下通過側管（16）送入冷凝液下降管（23），最終進入到重力循環熱管組件的蒸發段（2）；

開啟真空泵（17）使管道內部處于真空狀態；

蒸發段（2）中的冷凝液（21）吸收周圍干熱巖的熱量變為汽態水蒸汽（4），經過絕熱段（3）被送入冷凝器（6）熱側，被冷側的一次回水（7）吸收熱量再經過冷凝器（6）繼續釋放熱量液化為冷凝液（21），冷凝液（21）經過冷凝液下降管（23）最終流向蒸發段（2）；

流量計（15）檢測到有流體經過時，打開壓縮機（10）；一次回水（7）經過冷凝器（6）吸收熱側汽態水蒸汽（4）的熱量流向熱泵蒸發器（8），將熱量釋放給冷側的制冷劑（9），吸收熱量的制冷劑（9）在壓縮機（10）中進一步加壓溫度進一步升高，氣態的制冷劑（9）在熱泵冷凝器（11）中將熱量釋放給二次回水（12）并以此來供給用戶端（13），降溫后的二次回水（12）繼續吸收熱泵冷凝器（11）中熱側制冷劑（9）的熱量，冷凝后的制冷劑（9）經過熱力節流閥（14）流向熱泵蒸發器（8）吸收熱側一次回水（7）的熱量。

4.根據權利3所述的超長重力循環熱管地熱供暖裝置的方法，其特征在于：鉆井（1）的直徑在20-30cm，深度在1.5km-2km。