[发明专利]土壤换热传输装置

说明书

本发明属于热传导设备技术领域，尤其是涉及一种土壤换热传输装置。它解决了现有换热传输装置换热效率低等技术问题。本土壤换热传输装置包括两端封闭的导热外管，导热外管内设有内置管体，导热工质为纳米颗粒超导介质，内置管体沿着导热外管轴向延伸，内置管体的上端位于导热外管的上端，且在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，内置管体下端部与导热外管下端底部之间具有间距，间距处设有搅拌机构。优点在于：热传输效率高，可以有效地防止流体中的悬浮固体物沉积于管子最底端，方便地选用流体流动力被动驱动或外部电力/磁力的主动驱动。

技术领域

本发明属于热传导设备技术领域，尤其是涉及一种土壤换热传输装置。

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

本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单合理，热传导效率高的土壤换热传输装置。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本土壤换热传输装置，其特征在于，本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。