[发明专利]U形管地热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换器，特别涉及一种应用地热交换技术的地热交换器。

背景技术

当今世界为解决化石能源危机及防治其对环境污染，我国及不少国家都在积极研发热泵技术，即利用地下热水资源，以水为热量载体，通过热泵机组实现供暖、制冷、热水的“三联供”。但由于大量抽取地下水资源，而回灌水要求难以落实，故造成地面下沉，以及土地、河流和大气也遭受污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用浅层、低温地热能(地温能)而给建筑物直接提供冷暖气的地热交换器，克服热泵技术存在的消耗水资源及污染环境的缺点。

本发明解决此问题采用的技术方案是：一种U形管地热交换器，包括上气管、下气管和连通管，而上、下气管互相平行，同接在连通管口上，呈U字形。上气管高于下气管，两管上端分别设有出风口和进气口，与建筑物连接。出风口内安装一台风机，该风机设置温控开关及自动调速功能。出风口内还设有一块风门，其位于风机后方，风门只可向风机方向打开，使上气管中空气能顺畅流入室内，停机时风门则自动关闭，以阻止室内空气倒流。进气口用筛网套住，以防止它物进入。

本发明的U形管地热交换器，是直接以空气为热量交换的介质，其绝不动用水资源。所述的上气管、下气管、连通管为塑料管或金属管，而其连接部位必须密封防水。

所述管径大小及其长度，根据现场实际设计确定，为施工操作方便可分段制作。其次是钻井孔和安装地热交换器。因地下恒温层的地温约等于当地的年平均气温，故钻井孔深20-30米至恒深层，或更深至增温带，井孔口径视管径而定。安装时为克服井孔中水的浮力，须在管中注水让其逐渐沉降至井孔底部，然后在管外周用石碤砂填埋固定，再将管中水抽干。为节省工程费用，并保证地热交换效果，一般一个井孔应同时并列安装两个U形管，亦即双U管。使用多个地热交换器则联网，井孔间距3米左右，连接网管下埋1米之内，用绿化地覆盖。靠墙管道安置优选内墙。

本发明的工作原理：出风口和进气口均与建筑物的室内连通，风机转动时，室内空气则可不停地通过地热交换器的上气管、连通管及下气管道上、下对流，在地下至恒温层进行热量交换，地温能则源源不断地传导给地热交换器，加热或冷却后的空气再沿上气管道继续输送到室内。这样夏冬两季可分别获得当地年平均气温±5℃以内的冷暖气。冬暖夏凉，气象春秋。

该技术方案的要点与实质：依靠U形管地热交换器，以风机为动力，以空气为介质，使空气在室内和地热交换器之间循环流动，完成室内与地下之间的热量交换过程。采用该技术直接给建筑物提供冷暖气，最适宜于年均气温为15-17℃的长江流域，而黄河流域的部分地区也可以。对恒温层地温为10℃左右的北方地区，可钻井孔深200米左右至增温带，使地温接近20℃，这样才能解决供暖问题。或者选择有地热温泉的地方钻井孔，安装地热交换器。对于有热水河、热水湖或温水塘的特殊地区，可因地制宜，把地热交换器按平卧式或倾斜式，固定安放在地热水中，其供暖效果更佳。

本发明的有益效果是：由于U形管地热交换器科学可行，结构新颖、创新实用，完全不使用水泵、压缩机和散热器，不动用水资源，不燃烧煤、油、气，无任何污染。其近乎零耗电，用电量只相当于电空调的5％，热泵机组的10％。而且其造价也较低为100多元每平方，与电空调相当，比热泵机组造价则节省150元/m²以上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图中：1、下气管；2、上气管； 3、连通管；4、风机；5、风门；6、出风口；7、进气口。

具体实施方式：

如图1所示U形管地热交换器是发明的实施方式，其包括下气管(1)和上气管(2)、连通管(3)，(1)(2)两管互相平行，分别连接连通管(3)的两个开口，必须密封防水，呈U字形。上气管(2)高于下气管(1)，分别设有出风口(6)与进气口(7)，且与建筑物室内连通。进气口(7)用筛网套住。出风口(6)内安装一台风机(4)，其设有温控开关及自动调速功能。出风口(6)内还设有一块风门(5)，只能向风机(4)方向打开，使上气管内的空气能顺畅流向室内；停机时则风门(5)自动关闭，以阻止室内空气倒流。

因该装置长度太长，难于起立和支撑，为施工操作方便，最好把上、下气管(2)和(1)分段制作，待安装时再接连，可用热接法或冷接法。安装时为克服井孔中水的浮力，最佳方法就是往管中注水，使其逐渐沉降至井孔底部，然后用石碤砂填埋固定，再将管中水抽干。地面部分则按常规操作实施。