[实用新型]高效土壤换热传输装置

说明书

技术领域

本实用新型属于热传导设备技术领域，尤其是涉及一种高效 土壤换热传输装置。

背景技术

地源热泵是一种利用浅层地热资源既能制冷又能制热的高效 节能环保的空调系统。地源热泵利用少量高品位能源，冬季将热 能从土壤中取出，转移到室内需求侧，夏季将室内的热量转移到 地下土壤，保持室内的低温环境。但是地源热泵系统，地埋管埋 管数量大换热传输能力低，主要的输导方式是用水当作输热介质， 由泵循环将能量由地下导往建筑内机房系统中。常用垂直重力热 管热量传输能力大，但不能在下端冷上端热工况下运行。纳米溶 液/气固两相流体可提高传输能力，但存在纳米粒子沉降聚集而堵 管使分散性破坏的问题，除此之外，现有的重力热管换热时还存 在着：稳定性差，热传导效率低，热传导效果差等问题。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提 出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种重力 热管强化传热结构[申请号：201310353861.3]，包括设置于重力 热管内腔的导流筒，导流筒内部形成汽态工质的上升通道，导流 筒外侧壁与重力热管内侧管壁之间形成液态工质的下降通道，导 流筒的上部设有将上升通道与下降通道导通的通汽口，导流筒的 下部设有将下降通道与上升通道导通的回流口。

上述方案在一定程度上解决了现有重力热管热传导效果差的 问题，但是该方案依然存在着：稳定性差，热传导效率低，纳米 粒子沉降聚集而堵管使分散性破坏的问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种结构简单合理， 热传导效率高的高效土壤换热传输装置。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本高效土壤 换热传输装置，其特征在于，本高效土壤换热传输装置包括两端 封闭的导热外管，所述的导热外管内设有能将导热外管外的导热 工质自其上端流入并从其下端流出从而使导热工质进入导热外管 内的内置管体，所述的导热工质为纳米颗粒超导介质，所述的内 置管体沿着导热外管轴向延伸，所述的内置管体的上端位于导热 外管的上端，且在所述的导热外管的上端设有能使导热外管内的 导热工质流出的导热工质出口，所述的内置管体下端部与导热外 管下端底部之间具有间距，所述的间距处设有能对导热工质进行 搅拌从而防止纳米颗粒超导介质中的纳米颗粒沉积的搅拌机构。 这里的导热外管可以随钻机一次性埋入土壤，在流体驱动装置的 工作下，含纳米粒子的导热工质能高效地将地源冷/热能量携带输 送地源热泵装置，当系统处于非工作状态甚至较长时间段的停机 时，导热工质中的部分纳米粒子有集聚沉降时，甚至沉积于管道 底部时,通过搅拌机构的运动，将纳米粒子重新均匀，这里的导热 工质可以是单一成分流体，也可以是多相复合的流体，流体可以 是液体也可以是气体，流体传热的形式可以是流动传输脉动传输 以及振动传输，导热工质其主要成分为水、R123、R134a、纳米碳、 纳米TO2，其灌注空间比为30-100％，纳米材料质量百分比1-100％， 且搅拌机构能防止纳米颗粒超导介质中的纳米颗粒沉积发生堵管 使分散性破坏的问题。

在上述的高效土壤换热传输装置中，所述的搅拌机构包括通 过转动安装结构设置在内置管体端部下方且能周向转动的搅拌转 子，且所述的搅拌转子朝向内置管体下端。即搅拌转子正对着内 置管体下端，从内置管体出来的导热工质能促进搅拌转子转动从 而提高防沉积作用。

在上述的高效土壤换热传输装置中，所述的搅拌转子能在导 热工质的热流作用下直接被带动旋转；或者所述的搅拌转子上还 连接有能驱动搅拌转子旋转的动力机构。即搅拌转子主动或被动 转动，可以随导热工质运动而转动，也可以通过动力机构而转动。

在上述的高效土壤换热传输装置中，所述的搅拌转子包括安 装座，所述的安装座周向外侧设有若干均匀分布且位于间距内的 搅拌叶轮。搅拌叶轮优选采用斜流叶片形式，这样能提高搅拌效 果，防止纳米颗粒超导介质中的纳米颗粒沉积。

在上述的高效土壤换热传输装置中，所述的转动安装结构包 括固定设置在导热外管内的支架，所述的支架内穿设有能周向转 动的驱动轴，所述的安装座固定设置在驱动轴上，且所述的驱动 轴端部延伸至内置管体内，所述的驱动轴周向外侧与内置管体周 向内侧之间设有轴承。搅拌转子材料为塑料，这里的轴承可以采 用无油磁悬浮轴承，这样使得轴承不易堵塞内置管体端部。