[发明专利]一种用于地下换热的热管型地埋式低温高效换热管

说明书

技术领域：

本发明属于热管及换热器技术领域，具体涉及材料学(热物性)，热力学。

背景技术：

地源/水源热泵的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文现中。20世纪50年代，欧洲和美国开始了研究地源热泵的第一次高潮。到目前为止美国已安装了600,000台，而且计划每年安装40万台的目标，能降低温室气体排放一百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染排放或种植树一百万英亩，年节约能源费用4、2亿美元。瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用地源热泵，用于供暖及提供生活热水。据1999年的统计，为家用的供热装置中，地源热泵所占比例：瑞士为96％，奥地利为38％，丹麦为27％。

可以预见，随着经济的发展，人们节能、环保意识的日益提高，地(水)源热泵作为一种节能、环保的绿色空调设备适应能源可持续发展战略要求，在中国必将有广阔的应用和发展前景。

换热器是热泵机组成本构成中最大的一块，超过50％，而且其性能的好坏直接决定了热泵机组的性能及能耗，但目前现有地(水)源热泵地埋式换热器和一般热管换热器存在以下问题：

1：地埋式换热器的取热、放热不平衡容易引起岩土体温度场温度的升高或降低，从而影响热泵热源的稳定性，也直接影响热泵机组的运行性能与节能率。同时，由于埋管换热器的表面结垢及土壤腐蚀等影响，一定时间内换热性能会有较大的衰减；由于地埋式换热器需要足够大的换热(接触)面积，所以体积宠大，如果没有足够的场地埋设换热器，则直接导致地源热泵在场地紧张的项目中的应用受到限制。

2：一般热管式换热器

以水或水融性混合液作工作介质，其换热效率较低，水及水融性液体在冰土层极易失去传热性能。尤其在北方地区有很大的应用局限；当热源温度在15℃以下时换热器传热性能只能达到设计值的50％，影响热泵的热源稳定性，为保持中央空调系统的性能机组只能通过大幅增加了电力消耗来达到供暖或制冷的目标。

鉴于这两种换热器各自的缺点，本发明所述热管型地埋式低温高效换热管能克服上述缺点，提高地(水)源热泵机组的性能。

发明内容：

为克服如上所述技术上存在几个缺陷和问题，本发明的目的是提供一种热管型地埋式低温高效换热管，使地热资源能得以更高效利用，使地(水)源热泵性能效率提高30％以上，且节能率提高30％以上。同时降低中央空调系统的设备故障率，提高系统的运行效率和安全性。

为实现上述这种发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的用于地下换热的热管型地埋式低温高效换热管的制作方法与工艺，其核心工艺为工质的选择及以这种介质为运动工质的热管的制备方法。

以R-123这种化学材料为驱动热管做功的介质(工质)，选择与R-123不发生化学反应的钢管或铜管为热管外部构成件。

制作热管前首先将R-123按照需要的量提前分装进保鲜袋(厚度0.3MM，食品级)，进工业冷藏柜使其成固态，取出后快速装入钢管或铜管内，使用真空机达到一定真空度时封堵成形。

R-123用量的大小测定方法为：根据R-123固态时的体积来计算，体积达到管内容积的20％时为最佳。

将钢管或铜管的一端用L350型车床，通过磨擦使管的一端迅速变热软化后用工夹具使其完全密闭，留一端呈敞口状，取出冷藏柜内的固态R-123，剥开外层薄膜后垂直投入钢管或铜管底部。

固态R-123填充进管材后1分钟内进行封堵密闭，同样用L350型车床，通过磨擦使管的一端迅速变热软化后用工夹具使其完全密闭，密闭后2分钟内选择在管顶端开一0.5MM小孔，插入真空管抽真空，当负压达到740～750毫米汞柱时，用焊材直接将0.5MM小孔焊死。

上述技术方案可根据需要调整真空设备的配置，可采用数字设备对参数进行设定，达到一定程度的自动化时其质量也会有较大幅度的提高。

由于上述热管及制备工艺的实现，将大大提高地埋式换热器的热利用效率，大提高地(水)源热泵中央空调的性能，因为热效率的提高和稳定性的提升所以同时也大降低了热泵机组的能源消耗(电消耗)。上述热管的应用将有利于热泵中央空调的推广，有利于节能减排事业的推进，同时也会降低企业的供暖与制热成本。

图面说明：

图1是热管及制备工艺

如图1中所示：1一R-123工质，2一工质气化后产生的气体，3一毛细口服液芯，4一回流液体，5一热管管壳a-热管蒸发段b-热管绝热段c-热管冷凝段

图2固态状R-123

图3热管制造工艺流程图