CN107246819A - 一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，包括密封外管和密封内管，密封外管的上端与制冷外管衔接，下端悬空，密封内管的上端与中层管衔接，下端与制热换热管衔接，中心管贯穿中层管、密封内管和制热换热管，在密封内管中设置有位于上层的一级膨胀管和位于下层的二级膨胀管，在密封内管与密封外管之间相应于一级膨胀管和二级膨胀管的高度处分别设置有密封橡胶，从而在一级膨胀管和二级膨胀管的作用下形成一级密封和二级密封，本发明还提供了相应密封方法，解决了无干扰地岩热换热孔冷热源转换密封问题，确保冷热源功能转换管不发生泄漏，使得无干扰地岩热换热孔可实现冷热转换，适用于中深层地岩热孔制冷制热转换设备。
Description
技术领域
本发明属于土壤源热泵技术领域，特别涉及一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置与方法。
背景技术
目前无干扰地岩热技术利用中深层地热能热源，但由于无法解决套管密封技术限制，无法实现地热直接作为冷源的同为地热的技术使用，只能通过外置冷却塔制冷，限制了无干扰地岩热制冷的适用性，使得无干扰地岩热技术在夏季的使用受到了一定限制。
基于此，有必要提供一种能够在冬季利用-2500m内所有地热，而夏季隔离-1000m～-2500m高温地热部分的装置，该装置中，需解决制冷与制热功能分区并密封无干扰地岩热换热孔的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置与方法，直接利用无干扰地岩热换热孔，改变无干扰地岩热换热孔上半部分的结构连接形式，为无干扰地岩热换热孔作为冷热源时的冷热转换设备提供制冷与制热功能区分割功能，并可靠完全密封无干扰地岩热换热孔，保证无干扰地岩热换热孔内外的完全隔绝，保留了无干扰地岩热换热孔的基本特性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，包括密封外管4和密封内管10，密封外管4的上端与制冷外管1衔接，下端悬空，密封内管10的上端与中层管7衔接，下端与制热换热管6衔接，中心管贯穿中层管7、密封内管10和制热换热管6，在密封内管10中设置有位于上层的一级膨胀管9和位于下层的二级膨胀管11，在密封内管10与密封外管4之间相应于一级膨胀管9和二级膨胀管11的高度处分别设置有密封橡胶，从而在一级膨胀管9和二级膨胀管11的作用下形成一级密封3和二级密封5。
所述中层管7上安装有冷热转换器2，冷热转换器2为管状结构，其作为中层管7的一部分，冷热转换器2的侧面开有出流孔，连通中层管7与制冷外管1。
所述制冷外管1、密封外管4和制热换热管6均位于中深层地热孔中，且管外壁距离孔壁8有一定距离。
所述制冷外管1的底端位于冷源区域下表面位置，制热换热管6底端位于热源区域下表面位置，中心管在底端与制热换热管6连通。
所述冷源区域为地下0～1000米，所述热源区域为地下0～2500m。
一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封方法，所述冷热转换设备为套管结构，在地表与冷源区域下表面之间为三层管，在冷源区域下表面与热源区域下表面之间为双层管，所述双层管是三层管的中管和内管的延伸，并在各管顶部出口设置阀门，所述三层管中，外管与中管在三层管底部连通，所述双层管中，中管与内管在双层管底部连通，在中管注入介质，通过控制阀门，使得在夏季形成介质沿中管向下—沿外管向上流出的冷源回路，在冬季形成介质沿中管向下—沿内管向上流出的热源回路，其特征在于，在冷源区域下表面位置处，利用中管中的膨胀管和中管与外管之间的橡胶环，将外管和中管底部密封，从而隔离上部的冷源区域与下部的热源区域。
与现有技术相比，本发明解决了无干扰地岩热换热孔冷热源转换的密封问题，确保冷热源功能转换管不发生泄漏，不影响制冷和制热功能的使用，使得无干扰地岩热换热孔可以可靠实现冷热转换，适用于中深层地岩热孔制冷制热功能转换设备。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
附图标记：
1，制冷外管；2，冷热转换器；3，一级密封；4，密封外管；5，二级密封；6，制热换热管；7，中层管；8，外孔壁；9，一级膨胀管；10，密封内管；11，二级膨胀管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，用于保障无干扰地岩热换热孔冷热系统隔绝，不发生串流和渗漏，保障冷热功能顺利转换。在不影响无干扰地岩热换热孔基本结构的基础上，有效分隔冷热源功能区，且持久耐用，可修复性强，耐压能力高。
本密封装置，分隔制冷和制热功能区，夏季无干扰地岩热换热孔上部作为冷源，冬季无干扰地岩热换热孔下部作为热源，在冷热转换衔接处采用本密封技术保障冷热转换后介质不泄漏，不串流。整体结构安装分步骤由外到内逐次完成安装施工。
其具体结构如图1所示，包括密封外管4和密封内管10，密封外管4的上端与制冷外管1衔接，下端悬空，密封内管10的上端与中层管7衔接，下端与制热换热管6衔接，中心管贯穿中层管7、密封内管10和制热换热管6，在密封内管10中设置有位于上层的一级膨胀管9和位于下层的二级膨胀管11，在密封内管10与密封外管4之间相应于一级膨胀管9和二级膨胀管11的高度处分别设置有强化密封橡胶，并在密封内管10外侧刷密封胶，从而在一级膨胀管9和二级膨胀管11的作用下形成一级密封3和二级密封5。一级膨胀管9和二级膨胀管11能够确保一二级密封全部密封严实，并能耐2.5MPa工作压力，而不泄露不串流。
其中，制冷外管1、密封外管4和制热换热管6均位于中深层地热孔中，且管外壁距离孔壁8有一定距离。制冷外管1的底端位于冷源区域下表面位置，即地下1000米处，制热换热管6底端位于热源区域下表面位置，即地下2500米处。
冷热转换器2为管状结构，安装于中层管7上，其作为中层管7的一部分，冷热转换器2的侧面开有出流孔，连通中层管7与制冷外管1。
根据该结构，介质从中层管7进入冷热转换器2，在夏季，关闭中心管的顶部出口阀门，介质在冷热转换器2中完成换热被冷却，从制冷外管1顶部出口流出供给用户，实现制冷。在冬季，关闭制冷外管1顶部的出口阀门，介质在冷热转换器2中完成换热被加热，沿中心管进入制热换热管6区域，最后再从中心管顶部出口流出供给用户，实现制热。
本密封装置能够防止夏季的冷介质向下泄露而导致无法实现制冷。
本发明的冷热转换技术用于但不限于中深层无干扰地岩热换热孔，用于密闭地热孔但不限于密闭地热孔，用于垂直于地表的换热孔，但不排除水平地热换热孔的使用。
本密封装置也不限于无干扰地岩热换热孔冷源转换设备密封。设备所用介质为冷却水介质但不限于冷却水介质，密封可采用膨胀管/密封胶/密封加强橡胶的择一或多组合，也可视情况增加新的密封材料。一般情况下采用两级密封已可满足要求，但不排除单级或多级密封；
本密封装置用于无干扰地岩热换热孔、冷热转换设备的密封，但不限于无干扰地岩热技术换热孔冷热转换设备的密封，但不排除以其他技术为热源向地下输送及储存热量的情况。
Claims (6)
1.一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，其特征在于，包括密封外管(4)和密封内管(10)，密封外管(4)的上端与制冷外管(1)衔接，下端悬空，密封内管(10)的上端与中层管(7)衔接，下端与制热换热管(6)衔接，中心管贯穿中层管(7)、密封内管(10)和制热换热管(6)，在密封内管(10)中设置有位于上层的一级膨胀管(9)和位于下层的二级膨胀管(11)，在密封内管(10)与密封外管(4)之间相应于一级膨胀管(9)和二级膨胀管(11)的高度处分别设置有密封橡胶，从而在一级膨胀管(9)和二级膨胀管(11)的作用下形成一级密封(3)和二级密封(5)。
2.根据权利要求1所述中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，其特征在于，所述中层管(7)上安装有冷热转换器(2)，冷热转换器(2)为管状结构，其作为中层管(7)的一部分，冷热转换器(2)的侧面开有出流孔，连通中层管(7)与制冷外管(1)。
3.根据权利要求1所述中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，其特征在于，所述制冷外管(1)、密封外管(4)和制热换热管(6)均位于中深层地热孔中，且管外壁距离孔壁(8)有一定距离。
4.根据权利要求1所述中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，其特征在于，所述制冷外管(1)的底端位于冷源区域下表面位置，制热换热管(6)底端位于热源区域下表面位置，中心管在底端与制热换热管(6)连通。
5.根据权利要求4所述中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封装置，其特征在于，所述冷源区域为地下0～1000米，所述热源区域为地下0～2500m。
6.一种中深层地热孔作为冷热源时的冷热转换设备的密封方法，所述冷热转换设备为套管结构，在地表与冷源区域下表面之间为三层管，在冷源区域下表面与热源区域下表面之间为双层管，所述双层管是三层管的中管和内管的延伸，并在各管顶部出口设置阀门，所述三层管中，外管与中管在三层管底部连通，所述双层管中，中管与内管在双层管底部连通，在中管注入介质，通过控制阀门，使得在夏季形成介质沿中管向下—沿外管向上流出的冷源回路，在冬季形成介质沿中管向下—沿内管向上流出的热源回路，其特征在于，在冷源区域下表面位置处，利用中管中的膨胀管和中管与外管之间的橡胶环，将外管和中管底部密封，从而隔离上部的冷源区域与下部的热源区域。
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