一种新型高效地埋管换热器

1.本实用新型属于地埋管换热器技术领域，尤其是一种新型高效地埋管换热器。


背景技术：

2.地埋管换热器是地源热泵系统的重要构成部分，地埋管换热器设计的合理与否是地源热泵系统能否成功运行的关键，而换热器的换热效率又是换热器设计中首要考虑的重点。
3.现有的地源热泵系统多采用的套管式地埋管换热器，其结构包含内管与外管，而其内外管多采用塑胶材质，导致其热量流失较大，换热效率不高，且外管难以承受地下复杂环境，故整个系统难以满足实际需要。


技术实现要素：

4.针对现有的技术的缺陷，本实用新型提供了一种新型高效地埋管换热器，以达到提高换热器换热效率、增强换热器在实际中的适用性的目的。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种新型高效地埋管换热器，其特征在于：包括内管和在装置底部与所述内管相连的外管，所述内管内壁中形成出流通道，所述外管的内壁中形成进流通道，所述进流通道以出流通道为轴螺旋缠绕在其周围，所述进流通道内壁上进行了粗糙处理，外壳与所述外管和聚氨酯硬泡防水保温层之间填充导热凝胶，装置上方设置有导热凝胶注入口。
7.其进一步技术方案为：
8.所述进流通道截面积大于出流通道截面积。
9.所述内管为光滑面塑料材质，结构为空心柱形，出流通道的出口位于所述内管的上方，出流通道的下方通过一个弯曲结构与所述外管相连。
10.所述外管内壁表面进行了减小流速的粗糙处理，所述外管底部内壁设置有加大流阻的向上凸起扰流结构。
11.所述内管外壁上包裹有聚氨酯硬泡防水保温层。
12.所述外管固定于所述导热凝胶中，外壁与所述导热凝胶相接触，同时所述外管上端用于向所述进流通道导入需要交换热量的流质。
13.所述导热凝胶注入口可用于导入和导出导热凝胶。
14.所述外壳采用利于导热的高强度不锈钢材料制成。
15.本实用新型的有益效果为：
16.本实用新型有效提高了地埋管换热器的换热效率，增强了其在实际地下环境中的适用性。本实用新型具有如下的优点：
17.1、增大进流通道截面面积，以减小进流流速达到外管内液体与周围介质更充分的热量交换的目的。
18.2、进流通道采用螺旋管设计，大大延长进流流体与周围介质的换热时间，提高了
换热效率。
19.3、外管内壁进行了粗糙化处理，加大外管内流阻，减慢外管内流速，延长换热时间，提高了换热效率。
20.4、外管底部的向上凸起扰流结构，增大了外管内流阻，减慢外管内流速，延长换热时间，提高了换热效率。
21.5、内管截面积小于外管截面积，可增加出流流速，缩小流体在出流通道中的时间，减小了热损失。
22.6、内管外壁包裹有聚氨酯硬泡防水保温层，进一步减少了内管内流体的热损失，提高了整个系统的换热效率。
23.7、换热器外壳内壁与外管外壁、聚氨酯硬泡防水保温层外壁间填充有导热凝胶，热量可以从换热器金属外壳到导热凝胶再进入到外管流体中，此法可以使热量交换进行的更加高效。
24.8、换热器外壳由高强度不锈钢材料构成，增加导热性的同时也增加了整个换热器的强度，增强了其在实际地下环境中的适用性。
附图说明
25.图1为本实用新型具体实施的结构示意图
26.图2为图一中换热器底部外管与内管连接处的结构示意图
27.图3为装置顶部俯视图
28.图中：1、出流通道；2、进流通道；3、内管；4、外管；5、聚氨酯硬泡防水保温层；6、导热凝胶注入口；7、外壳；8、导热凝胶；9、扰流结构；10、外管壁粗糙处理。
具体实施方式
29.以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
30.本实施例的新型高效地埋管换热器，如图1所示，包括内管和在装置底部与所述内管相连的外管，所述内管内壁中形成出流通道，所述外管的内壁中形成进流通道，所述进流通道以出流通道为轴螺旋缠绕在其周围，所述进流通道内壁上进行了粗糙处理，外壳与所述外管和聚氨酯硬泡防水保温层之间填充导热凝胶，装置上方设置有导热凝胶注入口。
31.上述实施例中，装置外壳7的外壁与外界环境相接触，外壳7的内壁与外管4和聚氨酯硬泡防水保温层5之间填充有导热凝胶。外管4的上端是流体的注入口，用于注入需要换热的流体。热量通过外壳7到导热凝胶8再通过外管4的外壁与从注入口进入外管4的流体进行换热，然后从底部进入出流通道1，最后从装置的上端流出，形成换热回路。
32.上述实施例中的流体为水，例如从进流通道2流进的冷水，通过整个装置后从出流通道1流出后温度会比流入前有升高。
33.上述实施例中的装置外壳7采用高强度不锈钢材料，有很好的导热性能，而且在地下环境中有着抗锈蚀和高强度的特性，提升了整个换热装置的换热系数的同时也保证了装置在地下环境中的适用性。
34.上述实施例中的外管4采用的是不锈钢金属管，内壁进行了粗糙化处理10，有利于增大管内流阻，提升换热系数；并且外管4构成的进流通道2以出流通道1为轴螺旋缠绕在其
周围，增长了进流通道2的长度，增大了换热面积的同时也增加了流体的换热时间，进一步提升了换热系数。
35.上述实施例中的扰流结构为向上凸起状结构。
36.上述实施例中，外管4的截面面积要大于内管的截面积。
37.上述实施例中，内管3材料应采用光面软塑料材料，以保证内管3内壁的光滑度，降低出流通道1的流阻，减少换热后的流体的热量损耗。
38.上述实施例中，包裹在内管3外部的聚氨酯硬泡防水保温层5，是用于给内管3内的流体保温，减少热量损失。
39.具体地，聚氨酯硬泡防水保温层是一种新型的高分子合成材料,它具有质量轻,强度高,闭孔率高、不透水、不吸湿、耐油、耐化学腐蚀等优异特性。
40.上述实施例中，导热凝胶注入口6可用于注入与导出装置中的导热凝胶。
41.本实施例中的新型高效地埋管换热器，具有换热效率高、强度高、适用性好、便于维护组装等特点。
42.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的权利范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种新型高效地埋管换热器，其特征在于：包括内管(3)和在装置底部与所述内管(3)相连的外管(4)，所述内管(3)内壁中形成出流通道(1)，所述外管(4)的内壁中形成进流通道(2)，所述进流通道(2)以出流通道(1)为轴螺旋缠绕在其周围，所述进流通道(2)内壁上进行了粗糙处理(10)，外壳(7)与所述外管(4)和聚氨酯硬泡防水保温层(5)之间填充导热凝胶(8)，装置上方设置有导热凝胶注入口(6)。2.按照权利要求1所述的新型高效地埋管换热器，其特征在于：所述进流通道(2)截面积大于出流通道(1)截面积。3.按照权利要求1所述的新型高效地埋管换热器，其特征在于：所述内管(3)为光滑面塑料材质，结构为空心柱形，出流通道(1)的出口位于所述内管(3)的上方，出流通道(1)的下方通过一个弯曲结构与所述外管(4)相连。4.按照权利要求3所述的新型高效地埋管换热器，其特征在于：所述外管(4)内壁表面进行了减小流速的粗糙处理(10)，所述外管(4)底部内壁设置有加大流阻的向上凸起扰流结构(9)。5.按照权利要求3所述的新型高效地埋管换热器，其特征在于：所述内管(3)外壁上包裹有聚氨酯硬泡防水保温层(5)。6.按照权利要求3所述的新型高效地埋管换热器，其特征在于：所述外管(4)固定于所述导热凝胶(8)中，外壁与所述导热凝胶(8)相接触，同时所述外管(4)上端用于向所述进流通道(2)导入需要交换热量的流质。7.按照权利要求1所述的新型高效地埋管换热器，其特征在于：所述导热凝胶注入口(6)可用于导入和导出导热凝胶。8.按照权利要求1所述的新型高效地埋管换热器，其特征在于：所述外壳(7)采用利于导热的高强度不锈钢材料制成。

技术总结
本实用新型涉及一种新型高效地埋管换热器，其特征在于：包括内管和在装置底部与所述内管相连的外管，所述内管内壁中形成出流通道，所述外管的内壁中形成进流通道，所述进流通道以出流通道为轴螺旋缠绕在其周围，所述进流通道内壁上进行了粗糙处理，外壳与所述外管和聚氨酯硬泡防水保温层之间填充导热凝胶，装置上方设置有导热凝胶注入口。本实用新型外管采用螺旋状设计，且外管内壁进行了粗糙化处理，延长了流质的换热时间，增大了换热效率。同时内管截面较外管要小，增大了出流流速，减小了热量损失。装置的外壳采用高强度不锈钢材料，保证与周围土体的换热效率的同时，也提升了装置的强度，提高了在实际情况下的适用性。提高了在实际情况下的适用性。提高了在实际情况下的适用性。


技术研发人员：束思源 姚直书 胡坤 许永杰
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2023/1/13