本实用新型涉及地热采集技术领域，具体涉及一种分区回灌式中深层地热能采集井。
背景技术：
近年来，我国大气污染问题日益严峻，其中以可吸入颗粒物（pm10）、细颗粒物（pm2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题尤为突出，同时随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力不断加大。2016年12月21日召开的中央财经领导小组第十四次会议上，习近平总书记强调，要按照企业为主、政府推动、居民可承受的方针，宜气则气，宜电则电，尽可能利用清洁能源，加快提高清洁供暖比重。
利用地下水源的热能为居室或商业场合供暖是一种清洁能源供暖方式，近年来得到广泛的应用，现有的水源热泵中央空调的能量采集系统存在一些问题：1.一般采用一抽多回模式的采集井，弊端是长期使用不能完全回灌会造成地下水位下降，并且使用中会产生移砂，长期使用容易造成地质塌陷等不利影响；2.一般采用地埋管土壤换热器系统，弊端是占用场地大，成本高；3.一般是利用浅层地热能为热源，提取的热量为15-18℃，热源转换率不高，供暖效果不理想。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种分区回灌式中深层地热能采集井，同一个采集井既能抽水又能回水、回灌率高，且对地质结构无破坏。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
设计一种分区回灌式中深层地热能采集井，包括井体，所述井体包括下部的热能提取区和上部的回灌区，
所述热能提取区的井孔直径小于回灌区的井孔直径，在所述热能提取区与回灌区之间的相邻处设有封闭装置，所述封闭装置包括承重钢板和固定设置在所述承重钢板下表面的密封橡胶板，所述封闭装置设置在热能提取区的井孔顶部，在所述承重钢板的中心设有用于穿过抽水管的通孔，所述抽水管的下端延伸至所述热能提取区内，在所述抽水管的下端连接有用于抽取地热水的潜水泵，所述抽水管上端与外部的换热装置相连接，换热后的地热水通过回水管流回到所述回灌区；在所述回灌区的井管外侧与井孔内壁之间填充有石英砂滤料层。
在上述技术方案中，一个采集井的井体内分为下部的热能提取区和上部的回灌区，热能提取区内用于抽取中深层的地热水，抽出的地热水与外部换热装置（如板式换热器）进行热交换，为供暖管网提供热量，热交换之后的地热水通过封闭的回水管路回流到回灌区，回灌区的井管与井孔内壁之间填充有石英砂滤料，起到滤水、蓄热作用，使得回灌的地热水回渗的过程中与地下水和地下土壤进行热交换。在热能提取区与回灌区之间设置封闭装置，将热能提取区与回灌区有效隔开，回灌区的地热水不会进入热能提取区，能够避免回灌水影响热能提取区水质、水温；抽取的地热水在进行换热之前可以先经过过滤净化装置进行过滤，可以避免深层水中含有的矿物质如锰、铁、硫等污染浅层水，同时起到保护换热设备和管道的作用。
优选的，所述密封橡胶板通过固定螺栓与承重钢板紧固在一起。所述抽水管与通孔之间为密封连接。
优选的，所述石英砂滤料层采用2-4㎜直径的石英砂滤料填充而成，能够起到更好的渗水、滤水作用。
优选的，所述井体的深度大于1000米；所述回灌区位于井体内100-500米之间的位置。
优选的，所述回灌区的井管为桥式滤水管。
优选的，所述回灌区的井孔直径为600mm，所述回灌区的井管直径为300mm。
优选的，所述热能提取区内500-1000米深度的区域的井孔直径为300mm，井管为250mm螺旋管，此区域不取水；取水区位于大于1000米深度的区域，井孔直径为250mm，从基岩裂隙中取水，不需放置井管。
本实用新型分区回灌式中深层地热能采集井的有益效果在于：
1.本实用新型中的采集井，主要用于采集800米以下地层中的地热水热量，为建筑物供暖。该采集井结构，一口采集井能够在提取热量的同时还能回水，只采集中深层地下水中的能量，不消耗地下水，抽取地热水经过外部换热装置换热后又回到井内，回灌率接近100％全回灌，运行中无高温高压，长期运行无沉沙。
2.本实用新型中的采集井占地少，井位置可以设置在道路旁、绿化带内等，外观只看到一个标准井盖，与现有的采用地埋管土壤换热的地热采集方式相比，能够节约大量占地面积和施工成本。
3.本实用新型对地下地质结构不破坏，不污染，系统管路可以串联净化过滤装置，过滤深层水含有的矿物质如锰、铁、硫等，通过过滤净化装置过滤后再进行换热和回灌，避免污染浅层水，同时起到保护换热装置和管路的作用。
附图说明
图1为本实用新型分区回灌式中深层地热能采集井的结构示意图；
图2为封闭装置结构示意图；
图中标号：1热能提取区，2回灌区，3封闭装置，4承重钢板，5密封橡胶板，6抽水管，7潜水泵，8回水管，9石英砂滤料层，10固定螺栓，11基岩。图中箭头标示为水流方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本实用新型的实施方式，并不以任何方式限制本实用新型的范围。
实施例1：一种分区回灌式中深层地热能采集井，参见图1、图2，包括井体，井体包括下部的热能提取区1和上部的回灌区2。
热能提取区1的井孔直径小于回灌区2的井孔直径，在热能提取区1与回灌区2之间的相邻处设有封闭装置3，封闭装置3包括承重钢板4和固定设置在承重钢板4下表面的密封橡胶板5，密封橡胶板5通过固定螺栓10与承重钢板4紧固在一起。封闭装置3设置在热能提取区1的井孔顶部，在承重钢板4的中心设有用于穿过抽水管6的通孔，抽水管6的下端延伸至热能提取区1内，在抽水管6的下端连接有用于抽取地热水的潜水泵7，抽水管6上端与外部的换热装置相连接，换热后的地热水通过回水管8流回到回灌区2；在回灌区2的井管外侧与井孔内壁之间填充有石英砂滤料层9，石英砂滤料层9采用2-4㎜直径的石英砂滤料填充而成。
其中，井体的深度大于1000米，可根据地质情况设置合适的井深，一般在1000-2000米之间；回灌区2位于井体内100-500米之间的位置，回灌区2的井管为桥式滤水管。
本实施例中，回灌区2的井孔直径为600mm，回灌区2的井管直径为300mm，热能提取区1内500-1000米深度的区域的井孔直径为300mm，井管为250mm螺旋管，此区域不取水；取水区位于大于1000米深度的区域，井孔直径为250mm，从基岩11的裂隙中取水，不需放置井管。
经过试验，采用本实用新型分区回灌式中深层地热能采集井的一套供暖系统（包括采集井和换热装置），能提供3000kw-5000kw的能量，能供应50000-80000㎡的建筑供暖。例如，一口采集井的抽水温度约为80摄氏度，流量50吨/小时，通过换热器后回水温度30℃，提取50摄氏度温度的热量就是2900kw热量，可供应72500㎡的居民冬季供暖（住宅供暖负荷按40w/㎡计算）。
在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。
本实用新型分区回灌式中深层地热能采集井的具体工作方式为：
潜水泵抽取热能提取区内的地热水，通过抽水管流出，进入外部的换热装置进行换热，换热装置连接到供暖管网，实现热能的利用；热交换之后的地热水从换热装置中流出后，通过回流管回流到采集井的回灌区，实现地热水的回灌。在回灌区设置桥式滤水管和石英砂滤料层，便于渗水和过滤。在热能提取区和回灌区的连接处设置封闭装置，能够避免回灌的水直接流到热能提取区中去影响其中的水质和水温。
本实用新型一口采集井同时具有抽水和回水的功能，采集利用中深层地热水中的热量，但不消耗地热水，换热后的地热水回灌率高，不会造成地下水位的降低，不会造成地质结构的改变和破坏。本实用新型占地面积小，便于施工和维护，成本更低，资源利用率更高。
上面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下进行变更或改变。
1.一种分区回灌式中深层地热能采集井，其特征在于，包括井体，所述井体包括下部的热能提取区和上部的回灌区，
所述热能提取区的井孔直径小于回灌区的井孔直径，在所述热能提取区与回灌区之间的相邻处设有封闭装置，所述封闭装置包括承重钢板和固定设置在所述承重钢板下表面的密封橡胶板，所述封闭装置设置在热能提取区的井孔顶部，在所述承重钢板的中心设有用于穿过抽水管的通孔，所述抽水管的下端延伸至所述热能提取区内，在所述抽水管的下端连接有用于抽取地热水的潜水泵，所述抽水管上端与外部的换热装置相连接，换热后的地热水通过回水管流回到所述回灌区；在所述回灌区的井管外侧与井孔内壁之间填充有石英砂滤料层。
2.根据权利要求1所述的分区回灌式中深层地热能采集井，其特征在于，所述密封橡胶板通过固定螺栓与承重钢板紧固在一起。
3.根据权利要求1所述的分区回灌式中深层地热能采集井，其特征在于，所述石英砂滤料层采用2-4㎜直径的石英砂滤料填充而成。
4.根据权利要求1所述的分区回灌式中深层地热能采集井，其特征在于，所述井体的深度大于1000米；所述回灌区位于井体内100-500米之间的位置。
5.根据权利要求1所述的分区回灌式中深层地热能采集井，其特征在于，所述回灌区的井管为桥式滤水管。
技术总结