全文摘要
本实用新型涉及一种地源热泵井和地源热泵系统，地源热泵井包括井坑和换热管道；井坑的深度为600～4000m；换热管道包括进水管道、回水管道、恒压注水装置和井体；井体设置在井坑内；进水管道的第一端、回水管道的第一端均与热泵机组相连；进水管道的第二端、回水管道的第二端均延伸至井体内；井坑与井体之间还设置有填充介质；恒压注水装置设置在井坑和井体之间，向井坑和井体之间注水，提高填充介质的导热系数。本方案的地源热泵井和地源热泵系统能够换取中深层地热能，可利用的热量达到150～200W\/米，热量利用率较高，热源稳定，进而降低了打井数量。
主设计要求
1.一种地源热泵井，其特征在于，包括井坑和换热管道；所述井坑的深度为600～4000m；所述换热管道包括进水管道、回水管道、恒压注水装置和井体；所述井体设置在所述井坑内；所述进水管道的第一端、所述回水管道的第一端均与热泵机组相连；所述进水管道的第二端、所述回水管道的第二端均延伸至所述井体内；所述井坑与所述井体之间还设置有填充介质；所述恒压注水装置设置在所述井坑和所述井体之间，向所述井坑和所述井体之间注水，以提高所述填充介质的导热系数；循环介质通过所述进水管道进入到所述井体内，进行热交换后经过所述回水管道进入到所述热泵机组内，通过所述热泵机组实现对末端设备的加热或制冷。
设计方案
1.一种地源热泵井，其特征在于，包括井坑和换热管道；
所述井坑的深度为600～4000m；
所述换热管道包括进水管道、回水管道、恒压注水装置和井体；
所述井体设置在所述井坑内；
所述进水管道的第一端、所述回水管道的第一端均与热泵机组相连；所述进水管道的第二端、所述回水管道的第二端均延伸至所述井体内；
所述井坑与所述井体之间还设置有填充介质；
所述恒压注水装置设置在所述井坑和所述井体之间，向所述井坑和所述井体之间注水，以提高所述填充介质的导热系数；
循环介质通过所述进水管道进入到所述井体内，进行热交换后经过所述回水管道进入到所述热泵机组内，通过所述热泵机组实现对末端设备的加热或制冷。
2.根据权利要求1所述地源热泵井，其特征在于，所述填充介质为高渗透性砂土。
3.根据权利要求1所述地源热泵井，其特征在于，还设置有通孔；
所述进水管道、所述回水管道通过所述通孔延伸至所述井体内。
4.根据权利要求3所述地源热泵井，其特征在于，所述通孔包括第一通孔和第二通孔；
所述井体包括井盖；
所述第一通孔设置在所述井盖上，所述第二通孔设置在所述井体的井壁上。
5.根据权利要求1所述地源热泵井，其特征在于，所述进水管道的第二端延伸至所述井体内壁的第一位置；
所述回水管道的第二端延伸至所述井体内壁的第二位置；
所述第一位置位于所述井体靠近地面的一侧；
所述第二位置位于所述井体靠近所述井底的一侧。
6.根据权利要求1所述地源热泵井，其特征在于，还包括地源侧循环泵；
所述回水管道的第一端通过所述地源侧循环泵与所述热泵机组相连。
7.根据权利要求1所述地源热泵井，其特征在于，所述回水管道设置在所述井体外的部分设置有保温层。
8.根据权利要求1所述地源热泵井，其特征在于，所述进水管道、所述回水管道上分别设置有温度检测器。
9.根据权利要求1所述地源热泵井，其特征在于，还包括潜水泵；
所述潜水泵设置于所述回水管道的第二端，将所述循环介质向地面的方向运输。
10.一种地源热泵系统，其特征在于，包括所述热泵机组、所述末端设备和如权利1-9所述的地源热泵井；
所述进水管道的第一端、所述回水管道的第一端均与所述热泵机组相连；
所述热泵机组与所述末端设备相连。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及中深层地热能开发利用技术领域，具体涉及一种地源热泵井和地源热泵系统。
背景技术
地源热泵是国家重点推广应用的建筑节能减排的技术之一，是一种利用地下地埋管换热器与大地地下浅层地热资源进行热冷交换的装置，冬季可作为热泵供暖的热源，夏季可作为空调的冷源。随着我国冬季雾霾越发严重，不可再生资源的逐渐枯竭，寻求一种节能环保的能源是我国需要重点解决的问题。我国疆域辽阔，地热资源丰富，平均地温梯度约3℃\/100米。即在恒温层以下，每向下增加100米，地温增加约3℃。
而目前应用较广的浅层地源热泵井，井坑的深度不高，使得可利用的热量仅仅为50W\/米，热量利用率较低，需要打井数量较多，获得稳定的热源比较困难。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种地源热泵井和地源热泵系统，以克服目前浅层地源热泵井热量利用率较低，需要打井数量较多，获得稳定的热源比较困难的问题。
为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种地源热泵井，包括井坑和换热管道；
所述井坑的深度为600～4000m；
所述换热管道包括进水管道、回水管道、恒压注水装置和井体；
所述井体设置在所述井坑内；
所述进水管道的第一端、所述回水管道的第一端均与热泵机组相连；所述进水管道的第二端、所述回水管道的第二端均延伸至所述井体内；
所述井坑与所述井体之间还设置有填充介质；
所述恒压注水装置设置在所述井坑和所述井体之间，向所述井坑和所述井体之间注水，以提高所述填充介质的导热系数；
循环介质通过所述进水管道进入到所述井体内，进行热交换后经过所述回水管道进入到所述热泵机组内，通过所述热泵机组实现对末端设备的加热或制冷。
进一步地，以上所述地源热泵井，所述填充介质为高渗透性砂土。
进一步地，以上所述地源热泵井，还设置有通孔；
所述进水管道、所述回水管道通过所述通孔延伸至所述井体内。
进一步地，以上所述地源热泵井，所述通孔包括第一通孔和第二通孔；
所述井体包括井盖；
所述第一通孔设置在所述井盖上，所述第二通孔设置在所述井体的井壁上。
进一步地，以上所述地源热泵井，所述进水管道的第二端延伸至所述井体内壁的第一位置；
所述回水管道的第二端延伸至所述井体内壁的第二位置；
所述第一位置位于所述井体靠近地面的一侧；
所述第二位置位于所述井体靠近所述井底的一侧。
进一步地，以上所述地源热泵井，还包括地源侧循环泵；
所述回水管道的第一端通过所述地源侧循环泵与所述热泵机组相连。
进一步地，以上所述地源热泵井，所述回水管道设置在所述井体外的部分设置有保温层。
进一步地，以上所述地源热泵井，所述进水管道、所述回水管道上分别设置有温度检测器。
进一步地，以上所述地源热泵井，还包括潜水泵；
所述潜水泵设置于所述回水管道的第二端，将所述循环介质向地面的方向运输。
本实用新型还提供了一种地源热泵系统，包括所述热泵机组、所述末端设备和以上所述地源热泵井；
所述进水管道的第一端、所述回水管道的第一端均与所述热泵机组相连；
所述热泵机组与所述末端设备相连。
本实用新型的地源热泵井和地源热泵系统，地源热泵井包括井坑和换热管道，地源热泵井的井坑的深度为600～4000m；换热管道包括进水管道、回水管道、恒压注水装置和井体；井体设置在井坑内；进水管道的第一端、回水管道的第一端均与热泵机组相连；进水管道的第二端、回水管道的第二端均延伸至井体内；井坑与井体之间还设置有填充介质；恒压注水装置设置在井坑和井体之间，向井坑和井体之间注水，提高填充介质的导热系数；循环介质通过进水管道进入到井体内，进行热交换后经过回水管道进入到热泵机组内，通过热泵机组实现对末端设备的加热或制冷。本方案的地源热泵井和地源热泵系统能够换取中深层地热能，可利用的热量达到150～200W\/米，热量利用率较高，热源稳定，单个井的热量利用率得以提高，进而降低了打井数量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型地源热泵井的结构图；
图2是本实用新型地源热泵系统的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
图1是本实用新型地源热泵井的结构图。请参考图1，本实施例的地源热泵井可以包括井坑11和换热管道12。井坑11的深度为600～4000m，本实施例的地源热泵井属于中深层地源热泵井。在恒温层以下，每向下增加100米，地温增加约3℃。本实施例的井坑11深度优选为600m，可利用的热量达到150～200W\/米，热量利用率较高，热源稳定。
具体地，本实施例的换热管道12可以包括进水管道121、回水管道122、恒压注水装置123和井体124；井体124设置在井坑11内，其中井体124的深度可以略小于井坑11，井体124放置于井坑11之后，井体124顶部与地面之间可以填充土壤、细砂或者混凝土等。
进一步地，进水管道121的第一端、回水管道122的第一端均与热泵机组相连，进水管道121的第二端、回水管道122的第二端可以延伸至井体124内。
井坑11和井体124之间可以设置填充介质125，恒压注水装置123也可以设置在井坑11和井体124之间，并向井坑11和井体124之间注水。填充介质125的含湿率提高，导热系数增大，进而提高循环介质的热交换率。
循环介质通过进水管道121进入到井体124内，在井体124内在地热的作用下进行热交换，温度升高，热量增大，之后通过回水管道122进入到热泵机组内，热泵机组利用循环介质的热量实现对末端设备的加热或者制冷。具体地，本实施例的循环介质可以是水、乙二醇溶液或者其他物质。
本实施例的地源热泵井的井坑11的深度为600～4000m；换热管道12包括进水管道121、回水管道122、恒压注水装置123和井体124；井体124设置在井坑11内；进水管道121的第一端、回水管道122的第一端均与热泵机组相连；进水管道121的第二端、回水管道122的第二端均延伸至井体124内；井坑11与井体124之间还设置有填充介质125；恒压注水装置123设置在井坑11和井体124之间，向井坑11和井体124之间注水，提高填充介质125的导热系数，具体地，本实施例中恒压注水装置123的压力优选为1.0MPa；循环介质通过进水管道121进入到井体124内，进行热交换后经过回水管道122进入到热泵机组内，通过热泵机组实现对末端设备的加热或制冷。本方案的地源热泵井能够换取中深层地热能，可利用的热量达到150～200W\/米，热量利用率较高，热源稳定，单个井的热量利用率得以提高，进而降低了打井数量。
本实用新型还提供了另外一种实施例，请参阅图1，本实施例的填充介质125可以是高渗透性砂土，本实施例优选为细砂。具体地，本实施例的恒压注水装置123的注水管可以延伸至填充介质125顶部，从填充介质125顶部开始向下注水，高渗透性砂土的高渗水性能够使水迅速向下渗透，使井坑11与井体124之间的填充介质125能够全部快速浸湿，填充介质125的含湿率提高，导热系数提高，进而提高循环介质的换热率。而且循环介质中流动的水能够加速地下水的流动，进一步提高了换热效率。
具体地，本实施例的地源热泵井还设置有通孔13，进水管道121和回水管道122通过通孔13延伸至井体124内。具体地，本实施例的井体124还包括井盖1241。通孔13包括第一通孔131和第二通孔132，本实施例优选将第一通孔131设置在井盖1241上，第二通孔132设置在井体124侧壁上，进水管道121可以通过第一通孔131延伸至井体124，回水管道122可以通过第二通孔132延伸至井体124。具体地，还可以根据实际情况将通孔13的位置设置在其他位置，例如，可以将第一通孔131和第二通孔132都设置在井盖1241上，或者将第一通孔131和第二通孔132都设置在井体124侧壁上。
具体地，本实施例的地源热泵井，进水管道121的第二端延伸至井体124内壁的第一位置；回水管道122的第二端延伸至井体124内壁的第二位置；第一位置位于井体124靠近地面的一侧；第二位置位于井体124靠近井底的一侧。本实施例中，进水管道121内的循环介质从进水管道121的第二端流出后，进入到井体124内进行热交换，井体124的直径大于进水管道121，与外界接触的面积大，在井体124内进行热交换能够获得更高的换热效率。具体地，第二位置可以延伸到井体124底部，在井体124底部完成热交换的循环介质进入回水管道122，通过回水管道122进入热泵机组内。
具体地，本实施例的地源热泵井还包括地源侧循环泵14，回水管道122的第一端通过地源侧循环泵14与热泵机组相连，地源侧循环泵14工作时，能够将循环介质运送到热泵机组中。
具体地，本实施例的回水管道122设置在井体124外的部分可以设置保温层，保温层的厚度与外界温度有关，一般情况下，保温层标准厚度为6.5～8.5mm，强化一般为6～8mm，三层为8～9mm。
具体地，本实施例的进水管道121、回水管道122上可以分别设置温度检测器，其中进水管道121的温度检测器可以设置在第一通孔131处，用于检测循环介质进入井体124，进行热交换之前的温度；回水管道122可以在回水管道122第二端处、第二通孔132处分别设置温度检测器，检测循环介质的最高温度和循环介质离开井体124时的温度，实现对地源热泵井的监测。
具体地，本实施例的地源热泵井还可以设置潜水泵15，潜水泵15可以设置在回水管道122的第二端，如果井坑11较深时，仅仅依靠地源侧循环泵14，难以将循环介质运送到热泵机组中，潜水泵15能够将循环介质向地面的方向运输，提高循环介质的运输效率。
本实施例的地源热泵井，在以上实施例的基础上，填充介质125选用高渗透性砂土，地源热泵井还设置有通孔13，进水管道121和回水管道122通过通孔13延伸至井体124内，进水管道121的第二端延伸至井体124内壁的第一位置；回水管道122的第二端延伸至井体124内壁的第二位置；第一位置位于井体124靠近地面的一侧；第二位置位于井体124靠近井底的一侧；还包括地源侧循环泵14，地源侧循环泵14工作时，能够将循环介质运送到热泵机组中；回水管道122设置在井体124外的部分可以设置保温层，进水管道121、回水管道122上可以分别设置温度检测器；地源热泵井还可以设置潜水泵15，提高循环介质的运输效率。本实施例的地源热泵井能够换取中深层地热能，可利用的热量达到150～200W\/米，热量利用率较高，热源稳定，进而降低了打井数量。
图2是本实用新型地源热泵系统的结构图。本实施例的地源热泵系统包括热泵机组21、末端设备22和以上实施例中的地源热泵井23。进水管道121的第一端、回水管道122的第一端均与热泵机组21相连；热泵机组21与末端设备22相连。循环介质在进水管道121、回水管道122中，在地热的作用下，完成热交换后，通过热泵机组21，在热泵机组21的作用下实现对末端设备22的加热和制冷，为了加快末端设备22的循环，可以设置末端侧循环泵24。本实施例的地源热泵系统能够换取中深层地热能，可利用的热量达到150～200W\/米，热量利用率较高，热源稳定，单个井的热量利用率得以提高，进而降低了打井数量。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920089157.4
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209371569U
授权时间:20190910
主分类号:F25B 30/06
专利分类号:F25B30/06
范畴分类:35D;
申请人:北京维源泰德机电设备有限公司
第一申请人:北京维源泰德机电设备有限公司
申请人地址:101149 北京市通州区九棵树东路386号京贸新干线A区803室
发明人:刘心一
第一发明人:刘心一
当前权利人:北京维源泰德机电设备有限公司
代理人:刘冬梅
代理机构:11471
代理机构编号:北京细软智谷知识产权代理有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计