[發明專利]一種地源熱換熱深井地表保溫裝置

在審

• 申請號: 202011260923.2
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112229076A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 李成成;李成員;崔濤;王國偉;張騰;王永強
• 申請（專利權）人: 北方瑞能（內蒙古）集團有限公司
• 主分類號: F24S10/70
• 分類號: F24S10/70;F24S23/70;F24S60/00;F24S70/20;F24S80/00;F24T10/10;F25B30/06;F28D20/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 王莉

本發明公開了一種地源熱換熱深井地表保溫裝置，該裝置的結構要點是，在換熱深井井口四周挖一圈蓄熱坑，蓄熱坑內側壁為外套管外壁，蓄熱坑外側壁和底面鋪設保溫隔熱層；蓄熱坑位于地面上的開口用透光、隔熱玻璃罩封住蓄熱坑；本裝置中的蓄熱坑在換熱深井井口的外套管外側形成一圈隔熱空間，避免地表的巖土直接接觸外套管外側吸收外套管的熱量；同時，太陽光通過玻璃罩對蓄熱坑內的空氣加熱，熱量可以對外套管進行加熱，更有利于換熱深井井口溫度提升；此外還可以在蓄熱坑內增設太陽能集熱管提高蓄熱坑的蓄熱能力。

技術領域

本發明屬于地熱能源開發技術，特別涉及一種地源熱換熱深井地表保溫裝置。

背景技術

深井換熱又稱套管換熱，是在深井中通過同軸套管進行單井內部流體循環，基于熱傳導的方式與地層換熱，從而以“取熱不取水”形式開發地熱能的技術。如圖１所示，在一口鉆井內，安裝一同軸套管，為降低熱阻，提高換熱效率，往往在套管的外壁和周邊地層之間灌入水泥砂漿，以保證套管和圍巖之間的接觸和傳熱，該技術也被稱為套管換熱技術。為實現供暖目的，在外套管1中注入冷水，冷水下降過程中被周邊的巖石（土）加熱升溫，當水流到套管底部之后，通過內管2再次向上運移．熱水回到地面后，將其熱量經熱泵機組3抬升，用于建筑供暖，冷卻之后的循環水再次進入地下換熱循環，將周邊巖石（土）中的熱量帶到地表。如公告號為CN111365871A的中國發明專利公開的一種增強型深井換熱器就是該技術的應用，相關技術還有很多不在此一一列舉。

內蒙古地區晝夜溫差大，寒冷季節中靠近地表的巖土溫度較低，在換熱的過程中，深井靠近地表的巖土容易使水的溫度降低，從而造成熱量的損失。

發明內容

本發明的目的在于提供一種地源熱換熱深井地表保溫裝置，解決地源熱換熱深井井口靠近地表的巖土溫度過低，在換熱的過程中，靠近地表的巖土容易使水的溫度降低，從而造成熱量的損失的問題。

本發明采用的技術方案如下：一種地源熱換熱深井地表保溫裝置,在換熱深井井口四周挖一圈蓄熱坑，蓄熱坑內側壁為外套管外壁，蓄熱坑外側壁和底面鋪設保溫隔熱層；蓄熱坑位于地面上的開口用透光、隔熱玻璃罩封住蓄熱坑。

上述玻璃罩的一種安裝方案為：在蓄熱坑外側壁上邊緣設置槽型的放置臺一，在同一高度的外套管外壁上設置放置臺二，玻璃罩的邊緣搭接在放置臺一和放置臺二上，邊緣縫隙用密封膠密封住。

所述玻璃罩采用鋼化玻璃制成，玻璃罩為平板玻璃或拱形玻璃。

進一步，所述保溫隔熱層的上表面涂覆黑色漆，或所述保溫隔熱層的上表面安裝反光板。

進一步，在蓄熱坑內架設多根太陽能集熱管；優選的，相鄰太陽能集熱管呈交叉形式架設。

優選的，所述太陽能集熱管的安裝方案為：蓄熱坑底部內側邊緣設置一個環形的下內卡板，蓄熱坑底部外側邊緣設置一個環形的下外卡板，蓄熱坑靠近頂部開口處的外套管外側壁設置一個環形的上內卡板，蓄熱坑靠近頂部開口處的外側壁設置一個環形的上外卡板；下內卡板、下外卡板、上內卡板、上外卡板上設置一一對應的卡口；其中，下內卡板和上外卡板用于傾斜放置朝內的太陽能集熱管，太陽能集熱管兩端卡在對應的卡口內；上內卡板和下外卡板用于傾斜放置朝外的太陽能集熱管，太陽能集熱管兩端卡在對應的卡口內。

所述蓄熱坑的深度范圍為地表向下2m-5m，所述保溫隔熱層的厚度為50mm-100mm。

本發明的有益效果在于：本裝置中的蓄熱坑在換熱深井井口的外套管外側形成一圈隔熱空間，避免地表的巖土直接接觸外套管外側吸收外套管的熱量；同時，太陽光通過玻璃罩對蓄熱坑內的空氣加熱，熱量可以對外套管進行加熱，更有利于換熱深井井口溫度提升；此外還可以在蓄熱坑內增設太陽能集熱管提高蓄熱坑的蓄熱能力。

附圖說明

圖1為背景技術中深井換熱技術的原理示意圖。