地热交换器－第五届－中国宋庆龄基金会少年儿童发明奖

地热交换器

来源：发布时间：2008-01-02 浏览次数：853

创意奖

河南李佳辰

作品说明

 先在热干岩上方打一口直径１．５－２米的深井，再往热干岩上铺层１米厚的直径５０－１００毫米的鹅卵石，然后放入直径为０．５米钢管，最下端２０米为圆周打满小孔的钢管（渗水用）。然后用鹅卵石将钢管四周填实，在距地面３－５米处用混泥土封井，并高于地面０．５－１米（以防地面水污染）。然后将洁净水注入外层卵石间隙中，用水泵从钢管井口把热水抽到地面来，热水经过发电或取暖降温后又被注入外层卵石间隙循环使用。
    反过来，如果我们把井打的浅一些（比如５０－１００米）它就可以变成地下冷却塔，代替地面上的工业凉水塔使用，也可利用地下冬暖夏凉的特性作为中央空调等制冷设备的地下循环热交换装置使用。

发明小故事

 放寒假了，我和爸爸去姥姥家。在去地下室取东西的时候；我感到地下室室内非常暖和。我问爸爸为什么？爸爸说："地球内部是个大火炉，地表往下，温度逐渐升高。在地瞎100米左右，常年温度在社时20度左右。所以地下室里挥动暖夏凉"。爸爸见我很感兴趣，便建议我查阅一下这方面的书籍和资料。
   我找到爸爸给我买的《十万个为什么》，打开地球环境科学篇，仔细阅读，真是大开眼界；原来地球内部蕴藏着难以想象的巨大能量。据估计；仅地壳外层十公里范围内，就拥有1254亿亿亿焦耳热量。相当于全世界煤炭储量的一点七亿倍。而且地热能和太阳能一样，是无污染可再生能源。在当今地球环境污染日益严重的今天，若能将地热资源开发利用，为人类服务该多好啊！
   联想到老师让利用寒假期间参与宋庆龄基金会科技创新成果竞赛；我何不以地热开发为项目选题，搞一个地热开发装置呢？
   说干就干。在书本上我了解到开发地热能并非轻而易举的事。地层中只有存在开放的对流水系，才会把地热带到浅层或地面，形成温泉或蒸汽泉。可这种地质条件不是很多。实际上，在有开采价值的地热资源中，比较有价值的是浅层地热和深层不含水的热干岩最引人注目。热干岩通常埋藏于离地表只有二到三公里的深处，而现代钻探技术已能轻易达到。
   利用热干岩的地热能可以发电。需要钻两口井。从地表直通到热干岩上。通过其中一口井向热岩石注入冷水、再用比汽车轮胎的压力还大２００倍的高压把水从这些裂口里压挤过去。接着，用水泵通过另一口井把热水抽到地面上来。这种热水将在一座发电厂中用来加热丁烷使丁烷膨胀驱动涡轮机带动发电机转动，
便能发出电来。
　　能不能再简单一些，用一口井解决问题呢？联想到自然形成的温泉，若能人工制造开放对流水系，不就成了人造温泉，热泉或蒸气泉吗?于是我设想建造一口人工地热发电井．
    先在热干岩上方打一口直径１．５－２米的深井，再往热干岩上铺层１米厚的直径５０－１００毫米的鹅卵石，然后放入直径为０．５米钢管，最下端２０米为圆周打满小孔的钢管（渗水用）。然后用鹅卵石将钢管四周填实，在距地面３－５米处用混泥土封井，并高于地面０．５－１米（以防地面水污染）。然后将洁净水注入外层卵石间隙中，用水泵从钢管井口把热水抽到地面来，热水经过发电或取暖降温后又被注入外层卵石间隙循环使用。
    反过来，如果我们把井打的浅一些（比如５０－１００米）它就可以变成地下冷却塔，代替地面上的工业凉水塔使用，也可利用地下冬暖夏凉的特性作为中央空调等制冷设备的地下循环热交换装置使用。
    我的发明和创意是不是很有趣?