一种水动力地源换热埋管装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及地源热泵空调安装技术领域，具体涉及一种水动力地源换热埋管装置及其使用方法。

背景技术

清洁新能源的开发，对解决能源紧张问题和环境治理问题，起着至关重要的作用；浅层地热能作为一种清洁能源，贮量丰富，浅层地表温度基本常年恒定，并且十分接近建筑房间所需要的舒适温度；可以利用地热能源，通过热泵技术实现建筑供冷暖的需求，地源热泵空调在供冷和采暖的各个用途中都具有突出的节能性，具有广阔的发展前景。

地源热泵空调在系统应用过程中，机组与大地土壤交换热量的方式，通常是将封闭塑料管深埋于地下，并将塑料管内注满水或是防冻介质，与热泵机组闭合连接，通过介质在闭合回路中循环与大地换热；目前系统埋管的安装一般分为水平埋管和垂直埋管两种方式，其中水平埋管土方开挖量大，占地面积大，而且地下换热量也受地表气候变化的影响；垂直埋管应用较为广泛，但需要用笨重庞大的钻井机械，向地下钻地孔，再将封闭塑料管下到地孔里，回填完成；无论是水平埋管和垂直埋管，由于这两种形式的埋管安装成本都比较高，导致地源热泵空调的整体初装费用增高，成为了地源热泵空调产业发展的瓶颈，限制了其推广，并且在实施埋管安装的过程中，容易受场地大小的约束，灵活性差，施工难度较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水动力地源换热埋管装置，以达到降低地源热泵空调的整体初装费用，施工简单的目的。

同时，本发明还提供了上述水动力地源换热埋管装置的使用方法。

一种水动力地源换热埋管装置，其特征在于，包括有外壳，在外壳中设置有水动力部分和功能部分；

所述的水动力部分中，外壳上部固定有进水丝接，进水丝接上连接有需要埋入地下的U型换热管；外壳内部设置有护管，且护管上部与下部分别与外壳连接；护管内设置有水动力涡轮，通过上轴承和下轴承固定在护管的两端；

所述的功能部分包括蜗杆与相反方向转动的破土轮，蜗杆与水动力涡轮设置在同一主轴上，且破土轮连接在外壳上，与蜗杆啮合。

进一步的，所述的上轴承与下轴承分别通过支架连接在外壳与涡轮之间。

进一步的，所述的破土轮，为齿形牙轮，为钢制材质。

同时，本发明还提供了上述水动力地源换热埋管装置的使用方法，包括如下步骤：

高压水流接入U型换热管，之后高压水流通过进水丝接流到水动力涡轮，冲击涡轮使其旋转，并带动蜗杆同速旋转，蜗杆咬合破土轮上的齿牙，使两侧的破土轮相反方向减速转动，转动的破土轮粉碎土壤和泥沙，土壤和泥沙被流到轮上的水流冲刷成泥浆水，通过外壳和钻井之间的缝隙返回到地面，带走泥沙形成空间，本装置靠自身重力继续下进，同时将连接在进水丝接上的U型换热管牵引下行进，填入地下，回填完成。

本发明的工作原理与有益效果：

本发明提供的水动力地源换热埋管装置，以高压水作为动力，高压水的冲击使涡轮产生旋转扭力，通过蜗杆与破土轮的齿数配速比减小了转速，增大了扭力力矩；垂直方向上，转动的破土轮分解了水动力涡轮旋转时在水平方向上的扭力，破土轮粉碎泥沙，做工后的高压水，再将粉碎的泥沙冲刷为泥浆水带出地面，使装置持续下行进，将U型换热管牵引埋到地下，当进尺达到要求时，回填完成埋管安装，达到地源换热管埋管的目的；

传统的钻井机械与本发明的水动力地源换热埋管装置相比，传统地源热泵换热井是先钻孔后下管，这就对地孔要求较高：不能坍塌且在不可避免的偏斜情况下，下管要顺畅，从而对钻孔机械要求较高，需要消耗足够大的功来形成泥浆护壁和较大的井孔。而本发明中，以“一次成型”思路，实现的是对很小的双U管截面的土壤进行掘进，并且不需考虑护壁问题，因此，节省了大量的工作用功；

再有，地源热泵空调的应用场景，界定了地下地质条件，地质情况应该为适合换热的土壤和沙层，并且浅层地热利用也只有百米左右，无须凿石、破岩石，所以，本发明在应用时，具有较好的效果。

本发明的水动力地源换热埋管装置操作简单，施工方便，造价低廉无需回收，适合于各种地源热泵、空调系统需要埋管的场景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：A、水动力部分；B、功能部分；1、外壳；2、进水丝接；3、上轴承；4、涡轮；5、下轴承；6、蜗杆；7、破土轮；8、护管；9、主轴。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明技术方案作进一步解释说明。

实施例1

参见附图，一种水动力地源换热埋管装置，包括有外壳1，在外壳1中设置有水动力部分A和功能部分B；

水动力部分A中，外壳1上部固定有进水丝接2，进水丝接2连接需要埋入地下的U型换热管；外壳1内部设置有护管8，且护管8上部与下部分别与外壳1连接；护管8内设置有水动力涡轮4，涡轮4通过上轴承3和下轴承5固定在护管8的两端，上轴承3与下轴承5分别通过支架连接在外壳1与涡轮4之间；

功能部分包括蜗杆6与相反方向转动的破土轮7，其中破土轮7为齿形牙轮，蜗杆6与水动力涡轮4设置在同一主轴9上，且破土轮7连接在外壳1上，与蜗杆6啮合，为钢制材质。

实施例2

实施例1中水动力地源换热埋管装置的工作方法，包括如下步骤：

高压水流接入U型换热管，之后高压水流通过进水丝接2流到水动力涡轮4，冲击涡轮4使其旋转，并带动蜗杆6同速旋转，蜗杆6咬合破土轮7上的齿牙，使两侧的破土轮7相反方向减速转动，转动的破土轮7粉碎土壤和泥沙，土壤和泥沙被流到轮上的水流冲刷成泥浆水，通过外壳1和钻井之间的缝隙返回到地面，带走泥沙形成空腔，本装置靠自身重力继续下进，同时将连接在进水丝接2上的U型换热管牵引下进，填入地下；当进尺达到要求时，回填完成埋管安装，达到地源换热管埋管的目的。