[發明專利]一種地熱施工裝置及其施工方法

在審

• 申請號: 202210116839.6
• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114482845A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 邵博;尚超;楊媛
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉林濤

本發明涉及地熱工程技術領域，具體涉及一種地熱施工裝置及其施工方法。所述地熱施工裝置包括：鉆孔柱，適于伸入土壤內；爆炸物，至少部分的設置于所述鉆孔柱的外周側，并適于爆炸后在所述土壤內形成空室；泵送管，設置于所述鉆孔柱內部，所述泵送管一端適于與所述空室連通，另一端與混凝土泵連通，適于將導熱混凝土填充進入所述空室內。本發明提供的地熱施工裝置，通過導熱混凝土填充空室增加導熱性，混凝土與土壤接觸面積大于土壤直接與同軸套管的接觸面積，進而增強換熱效果；同時爆炸膨脹將鉆孔柱周圍土壤夯實，增加導熱性。

技術領域

本發明涉及地熱工程技術領域，具體涉及一種地熱施工裝置及其施工方法。

背景技術

地熱能是源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變，并以熱力形式存在的可再生性能源。通常需要在土壤中埋設換熱器進而實現換熱。土壤中的熱的傳導過程很復雜，主要包括兩個交錯進行的過程：一是通過空隙中空氣或水分傳導；二是通過固相之間接觸點直接傳導。

土壤氣體導熱率最小，固體物質中礦物質導熱率最大，水介于兩者之間，水的導熱率比空氣要大25倍，礦物質比空氣要大100倍。土壤固相物質尤其是礦物質，雖然導熱率大，但相對穩定而不易變化，空氣導熱率很小，可以忽略不計；土壤總含有一定水分，而且總是處于變動狀態，因此土壤導熱率的變化主要決定于土壤含水量的多少。當土壤干燥缺水時，土粒間的土壤孔隙被空氣占領。導熱率就小。當土壤濕潤時，土粒間的孔隙被水分占領，導熱率増大。

土壤吸收一定熱量后，一部分用于它本身升溫，一部分傳送給其臨近土層。土壤具有將所吸收熱量傳導到鄰近土層的性能，稱為導熱性。而其大小用導熱率λ表示，其表示1cm厚度的土層，溫度差1℃時，每秒鐘經斷面1cm²通過的熱量的焦耳數，單位：J/cm.s.℃。

土壤三相物質的導熱率相差很大：土壤固體土壤液體土壤空氣。

換熱器中，同軸套管換熱器是常見的一種，現有技術中在對同軸套管換熱器安裝進行施工時，通常是直接進行打孔然后將同軸套管換熱器插入到打孔內，進而完成安裝，但是受制于打孔孔徑的影響，同軸套管換熱器與土壤的接觸面積有限，進而影響其導熱效果，在同軸套管埋設的中部通常為土壤層，土壤的導熱性較差，特別對于相對干燥的土壤，進而導致中層土壤層熱量無法有效與同軸套管交換，進而影響換熱效率。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中同軸套管換熱器與土壤的接觸面積有限導致換熱效率低的缺陷，從而提供一種能夠有效保證同軸套管換熱器與土壤的接觸面積以提高換熱效率的地熱施工裝置。

本發明要解決的另一個技術問題在于克服現有技術中同軸套管換熱器與土壤的接觸面積有限導致換熱效率低的缺陷，從而提供一種能夠有效保證同軸套管換熱器與土壤的接觸面積以提高換熱效率的地熱施工方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的一種地熱施工裝置，包括：

鉆孔柱，適于伸入土壤內；

爆炸物，至少部分的設置于所述鉆孔柱的外周側，并適于爆炸后在所述土壤內形成空室；

泵送管，設置于所述鉆孔柱內部，所述泵送管一端適于與所述空室連通，另一端與混凝土泵連通，適于將導熱混凝土填充進入所述空室內。

可選的，所述鉆孔柱的外周側至少部分區域凹陷形成盛放槽，所述盛放槽適于放置所述爆炸物；所述盛放槽與所述鉆孔柱的內腔經由引線槽相連通，所述引線槽內適于穿設引線。

可選的，所述地熱施工裝置還包括：電子點火裝置，與所述爆炸物的引線電連接，適于引爆所述爆炸物。

可選的，所述鉆孔柱包括：實心層，所述實心層設置于所述鉆孔柱與所述盛放槽相對應位置處。

可選的，所述鉆孔柱包括：出料口，由所述鉆孔柱沿徑向方向貫穿而成，所述泵送管適于經由所述出料口與所述空室連通。