基于海水源的地热利用方法技术

本发明专利技术涉及能源供热和空调技术领域，具体涉及一种基于海水源的地热利用方法，利用海水流动与沙滩的热交换，通过沙滩中具有较强过滤能力的地热井，聚集热能，后通过依次连接的地热采集装置、热泵系统和空调系统，实现海水与室内的热交换；海水经过过滤器的多层过滤后，直接进入热泵系统进行热交换，减少一道换热环节，有效确保水源热泵系统的稳定运行，满足临海区域的室内供热和供冷的需求，同时换热效率高、造价低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源供热和空调
，具体涉及一种基于海水源的地热利用方法。
技术介绍
随着社会的发展和人们生活水平的日渐提高，人们不愿再无助的忍受冬季的寒冷和夏季的酷暑，供人们生活和工作的现代建筑中，多数都配置了冷热装置来实现建筑内的冬暖夏凉。目前建筑物室内采暖主要依靠矿物燃料的直接燃烧和电能空调的制冷、制热，这中方式一方面造成极大的资源消耗，另一方面矿物燃料燃烧产生的大量污染物会污染环境。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。水源热泵具有节能环境、运行稳定可靠等优点，但水源热泵对地下水的要求比较高，需要良好的地下水源条件；在地下水丰富的临海地区，取用源源不断的海水作为地热源为周边建筑提供恒温环境，已经取得了显著成效。闭式的海水源热泵系统不需要复杂的过滤装置，采用前端换热器与海水换热后，再用于热泵系统工作，换热效率低。开式的海水源热泵系统，直接驱动海水进行循环换热，热利用率较高，但前端换热装置需设置较为复杂的海水过滤系统，投资较大，维护复杂。因此，如何寻找到一种换热效率高、造价低廉的方法，来利用海水源建立水源热泵，成为一个重要问题。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供的一种基于海水源的地热利用方法，利用海水流动与沙滩的热交换，通过设置在沙滩中的地热井，提取热能，有效确保水源热泵系统的稳定运行，满足临海区域的室内供热和供冷的需求，同时换热效率高、造价低廉。本专利技术提供的基于海水源的地热利用方法，包括以下步骤：1)在临海的沙滩上选择位置建筑地热采集装置的位置，临海的沙滩地层中水源丰富，施工方便。2)在沙滩上钻地热井孔，其深度要位于海水的最低水位以下，且底部到达砾岩层；保证地热井底部的地层温度相对稳定。3)将预制好的过滤器固定安装到地热井孔内，使过滤器下端口立于砾岩层上，有效固定过滤器；过滤器上端口位于海水最低水位以下，保证地热井的稳定滤水和供水能力。4)将预制好的固井管固定安装到地热井孔内，其下端口与过滤器连接，上端口位于海水的最高水位之上，并用井盖密封，形成封闭的地热井；地热井的封闭结构，能让井内的水体温度更加稳定，并保证水体的洁净。5)将潜水泵安装到地热井的底部，并通过管道穿过井盖，与安装在地面上的热泵系统的蒸发器外循环盘管连通，换热后的海水经消毒池净化后，流回大海；完善的利用、净化和再回流循环，有效避免利用之后的水体回流大海造成的次地质灾害。6)通过热泵系统，将蒸发器收集的热能传递给空调系统，供室内使用，实现海水与室内之间的热交换。7)空调系统通过循环泵将冷凝器外循环盘管与风机盘管向相连，进行室内热交换后的循环水流回冷凝器再次吸热，实现室内的热交换。进一步地，上述过滤器包括：从内到外依次套置的内管、外管、基础管、包网层和铁丝层，基础管和外管上均设有透水孔，内管与外管之间分为多个上下端开口的腔室，腔室中填充滤芯；通过分级多层过滤，提高过滤效果，保证井中水体的清洁，尤其是确保集热热井中的水体可以直接循环到上述热泵系统中进行热交换，换热效率高，同时省去了复杂的水体过滤装置，成本较低。进一步地，上述过滤器安装在沙滩土壤细沙层和砾岩层之间的漂石层中，水体在漂石层中的渗透能力强，且换热效果显著。进一步地，上述潜水泵、蒸发器外循环盘管和消毒池依次通过管道串联形成热能采集装置，蒸发器外循环盘管和消毒池之间管道上设置A控制阀，潜水泵和蒸发器外循环盘管之间的管道上设置B控制阀；有效控制热能采集装置的启用和关闭，方便清理和检修。进一步地，上述热泵系统包括由冷凝器、压缩机、蒸发器和膨胀阀依次串联组成的回路；其中的蒸发器由蒸发器外循环盘管和蒸发器内循环盘管耦合组成，冷凝器由冷凝器外循环盘管和冷凝器内循环盘管耦合组成；通过完善的循环回路，持续高效的进行海水和室内的冷热交换。进一步地，上述循环泵、冷凝器外循环盘管和风机盘管依次通过管道串联形成热空调系统，循环泵和冷凝器外循环盘管之间管道上设置C控制阀，冷凝器外循环盘管和风机盘管之间的管道上设置D控制阀；有效控制空调系统的启用和关闭，以及控制空调系统的循环路径。进一步地，在所述A控制阀的出水端和所述C控制阀的出水端之间并联E控制阀，所述B控制阀的进水端和所述D控制阀的进水端之间并联F控制阀，所述A控制阀的进水端和所述C控制阀的进水端之间并联G控制阀，所述B控制阀的出水端和所述D控制阀的出水端之间并联H控制阀，形成制冷和供热转换回路；供热时，A控制阀、B控制阀、C控制阀和D控制阀打开，E控制阀、F控制阀、G控制阀和H控制阀关闭；制冷时，A控制阀、B控制阀、C控制阀和D控制阀关闭，E控制阀、F控制阀、G控制阀和H控制阀打开，方便室内制冷和供热需求的切换。进一步地，在地热井四周筑建堤坝，避免地热井周围的泥沙因潮水作用而流失，确保地热井的稳固。根据上述技术方案，本专利技术通过所述热能采集装置吸收海水的热量为所述热泵系统供能，流动的海水与沙滩地层进行热交换，经地热井的过滤器过滤后进入地热井内后，直接进入热泵系统交换热量，再通过空调系统输入到室内，实现与室内的冷热交换，达到室内冬暖夏凉的效果，换热效率高、造价低廉。附图说明图1为本专利技术的结构原理示意图；图2为本专利技术地热井结构示意图；图3为本专利技术过滤器的结构示意图。附图标记：1-地热采集装置；2-热泵系统；3-空调系统；11-地热井；111-过滤器；112-固井管；113-井盖；1111-基础管；1112-外管；1113-内管；1114-包网层；1115-铁丝层；12-潜水泵；13-蒸发器外循环盘管；14-消毒池；15～18-A、B、E、F控制阀；21-蒸发器；211-蒸发器内循环盘管；22-压缩机；23-冷凝器；231-冷凝器内循环盘管；24-膨胀阀；31-风机盘管；32-循环泵；33-冷凝器外循环盘管；34～37-C、D、G、H控制阀具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1至图3所示，本专利技术提供的基于海水源的地热利用方法，利用海水流动与沙滩地层的热交换，通过设置在沙滩中的地热井11，提取热能，有效确保热泵系统2的稳定运行，具体包括以下步骤：在临海的沙滩上选择位置建筑地热采集装置1的位置，临海的沙滩地层中水源丰富，施工方便。在沙滩上钻地热井11的井孔，其深度要位于海水的最低水位以下，且井孔穿过细砂层和漂石层，底部到达地层温度相对稳定的砾岩层。将预制好的过滤器111固定安装到地热井11井孔内，具体置于细沙层和砾岩层之间的渗透性较好的漂石层中，并将过滤器111的下端口立于砾岩层上，有效固定过滤器111；过滤器111包括：从内到外依次套置的内管1113、外管1112、基础管1111、包网层1114和铁丝层1115，基础管1111和外管1112上均设有透水孔，内管1113与外管1112之间分为多个上下端开口的腔室，腔室中填充滤芯；在基础管1111外包覆尼龙丝作为初滤的包网层1114，并在尼龙丝包网外按一定间距缠绕抗腐蚀的镀锌铁丝形成铁丝层1115，以防止包网层1114脱落。水体通过过滤器111时，首先经尼龙丝的包网层1114过滤掉大颗粒的砂子，再经过基础管1111的透水孔进入到外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于海水源的地热利用方法，其特征在于包括以下步骤：1)在临海的沙滩上选择建筑地热采集装置的位置；2)在沙滩上钻地热井孔，其深度要位于海水的最低水位以下，且底部到达砾岩层；3)将预制好的过滤器固定安装到地热井孔内，使过滤器下端口立于砾岩层上，上端口位于海水最低水位以下；4)将预制好的固井管固定安装到地热井孔内，其下端口与过滤器连接，上端口位于海水的最高水位之上，并用井盖密封，形成封闭的地热井；5)将潜水泵安装到地热井的底部，并通过管道穿过井盖，与安装在地面上的热泵系统的蒸发器外循环盘管连通，换热后的海水经消毒池净化后，流回大海；6)通过热泵系统，将蒸发器收集的热能传递给空调系统，供室内使用；7)空调系统通过循环泵将冷凝器外循环盘管与风机盘管向相连，进行室内热交换后的循环水流回冷凝器再次吸热。

【技术特征摘要】
1.一种基于海水源的地热利用方法，其特征在于包括以下步骤：1)在临海的沙滩上选择建筑地热采集装置的位置；2)在沙滩上钻地热井孔，其深度要位于海水的最低水位以下，且底部到达砾岩层；3)将预制好的过滤器固定安装到地热井孔内，使过滤器下端口立于砾岩层上，上端口位于海水最低水位以下；4)将预制好的固井管固定安装到地热井孔内，其下端口与过滤器连接，上端口位于海水的最高水位之上，并用井盖密封，形成封闭的地热井；5)将潜水泵安装到地热井的底部，并通过管道穿过井盖，与安装在地面上的热泵系统的蒸发器外循环盘管连通，换热后的海水经消毒池净化后，流回大海；6)通过热泵系统，将蒸发器收集的热能传递给空调系统，供室内使用；7)空调系统通过循环泵将冷凝器外循环盘管与风机盘管向相连，进行室内热交换后的循环水流回冷凝器再次吸热。2.根据权利要求1所述的基于海水源的地热利用方法，其特征在于，所述过滤器包括：从内到外依次套置的内管、外管、基础管、包网层和铁丝层，基础管和外管上均设有透水孔，内管与外管之间分为多个上下端开口的腔室，腔室中填充滤芯。3.根据权利要求1所述的基于海水源的地热利用方法，其特征在于，所述过滤器安装在沙滩土壤细沙层和砾岩层之间的漂石层中。4.根据权利要求1所述的基于海水源的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺辉，
申请(专利权)人：湖南中大经纬地热开发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43