一种地热能复合运行系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地热能复合运行系统，包括中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统、过渡季循环管路和热泵机组以及入户循环管路、建筑末端调温系统，入户循环管路包括冬季用循环管路、夏季用循环管路；中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统通过热泵机组、入户循环管路与建筑末端调温系统连通；通过调节相应管路上阀门的开启与关闭来实现供热和降温的交替作业。本发明专利技术中深层地热井下供热系统能够在只取热不取水的前提下来换取中深层地热能，充分利用中深层地热能在冬季为地面建筑提供热量；浅层地埋管系统充分利用浅层土壤在夏季为地面建筑提供冷量；该系统构思巧妙，布局合理，安全环保。

A Geothermal Energy Composite Operation System

The invention discloses a geothermal energy composite operation system, which includes underground heating system in medium-deep geothermal zone, shallow buried pipe system, transitional season circulation pipeline and heat pump unit, indoor circulation pipeline and temperature regulation system at the end of building. The indoor circulation pipeline includes winter circulation pipeline and summer circulation pipeline; underground heating system in medium-deep geothermal zone and shallow buried pipe system pass through heat. Pump units and indoor circulation pipelines are connected with the temperature regulating system at the end of the building, and the alternating operation of heating and cooling is realized by adjusting the opening and closing of valves in the corresponding pipelines. The deep geothermal underground heating system of the invention can exchange the middle and deep geothermal energy without water intake and make full use of the middle and deep geothermal energy to provide heat for the ground buildings in winter; the shallow buried pipe system makes full use of the shallow soil to provide cold energy for the ground buildings in summer; the system is ingenious in conception, reasonable in layout, safe and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种地热能复合运行系统
本专利技术涉及地热利用系统
，尤其涉及一种地热能复合运行系统。
技术介绍
近年来，大气环境污染严重，雾霾治理问题日益突出，传统能源的粗放式发展之路已不可取，大力发展清洁能源刻不容缓。在能源危机日渐加剧和环境保护愈发紧迫的背景下，提高能源利用效率，开发新能源来替代传统能源，减轻环境污染成了当务之急。地热资源不仅不会对环境造成污染，还能实现全天候、全时段应用，具有绿色低碳、储量大、分布广、稳定性好、利用系数高等特点，对于拥有者来说是一种具有强大竞争力且非常现实的可再生能源。我国是一个地热资源比较丰富的国家，推广地热能开发利用是实现可持续发展的重要途径。地下200m处以浅的土壤温度较低，可以实现在夏季通过浅层地埋管方式，循环工质在地埋管中流动的同时将本身所携带的热量释放给周围的土壤，而在过渡季的时候，通过过渡季循环管路中的循环工质的单一运行，循环工质流经地埋管的整个过程中，将周围土壤中的热量携带出来，并且在散热装置内将携带热量释放，由此使得地埋管周围的土壤温度得以恢复，同时减少出现地下土壤冷热不均衡现象，从而使热泵机组在夏季使用过程中可以工作在一个较理想的工况下，循环工质通过浅层地埋管方式将携带的热量释放给周围土壤，而没有直接将热排放到大气环境中，减少了对大气环境的热污染和化学污染等一系列问题。在我们国家，位于3000-10000m深度处干热岩资源丰富且温度较高，可用于发电，而位于地下200-3000m的岩土层，若温度仅有几十或上百度，不足以用来发电，但其温度品位正好属于供热范畴，如果能够开发用于供热，则可以从根本上彻底解决北方地区的采暖问题。目前，开发地热能用于冬季采暖较常用的技术为直接开采中深层地热水供热；在夏季，循环工质携带热量所释放的去向常用冷却塔；埋于土壤中的浅层地埋管在冬季用于取热来源、在夏季用于散热去向。这三种技术都存在一定的缺陷，有待解决。直接开采中深层地热水供热技术：直接开采地热水，回灌难度比较大，致使地下水资源的浪费及污染；过量抽取地下热水，会引起地下水位下降，导致局部范围的地面下沉，毁坏道路，地下管道破裂等；过度对地热水资源进行开发和浪费，我国很多地区出现了大气污染、化学污染、地震、地面塌陷等环境和地质问题，是一种不可持续发展的能源利用方式。夏季室外设置冷却塔用于循环工质散热：通过冷却塔将循环工质所携带的热量释放给大气环境，但是这会造成对环境的热污染和化学污染等一系列问题；在极端天气里受周围环境条件的制约，如在夏季，室外温度较高时，循环工质所携带的热量不易释放给大气环境；在气温较低的冬季里，如果未采取有效的防冻措施，可能会使设备局部冻裂。埋于土壤中的浅层地埋管在冬季用于取热来源、在夏季用于散热去向：不同地域适用性不一样，冬季从土壤中取热与夏季向土壤中散热之间的冷热量大小难于平衡，可能会导致冬季从土壤中难于取热，或者夏季向土壤中难于散热，致使热泵机组工作效率下降，经济消耗增多。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种地热能复合运行系统，解决现有技术直接开采地下水供热，会造成水位下降、地面下沉、热储寿命缩短、弃水热污染和化学污染等一系列问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一种地热能复合运行系统，包括中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统、过渡季循环管路和热泵机组以及入户循环管路、建筑末端调温系统，所述入户循环管路包括冬季用循环管路、夏季用循环管路；所述热泵机组的蒸发器一侧通过两个并联的中深层地热井下供热系统、夏季用循环管路与建筑末端调温系统连通，所述热泵机组的冷凝器一侧通过三个并联的浅层地埋管系统、过渡季循环管路和冬季用循环管路与所述建筑末端调温系统连通；所述中深层地热井下供热系统、夏季用循环管路的连通处设置有第三个三通、第四个三通，所述浅层地埋管系统、冬季用循环管路的连通处设置有第一个三通、第二个三通，所述浅层地埋管系统、过渡季循环管路的连通处设置有第五个三通、第六个三通；调节相应管路上阀门的开启与关闭来实现所述中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统的交替作业。优选的，所述中深层地热井下供热系统包括中深层地热井下换热器和套管换热器侧循环泵，所述中深层地热井下换热器通过水泥浇筑层固定在岩土层中，所述中深层地热井下换热器包括内套管与外套管，所述外套管的底部与侧壁封闭，所述内套管置于外套管的内部，且所述内套管的底部高于所述外套管的底部，所述内套管的底部设置为开口并与所述外套管的底部相连通，所述外套管的上端口与循环工质流入管路的一端相连通，所述内套管的上端口与循环工质流出管路的一端相连通，所述循环工质流入管路、循环工质流出管路的另一端与地面上的所述热泵机组的蒸发器侧相连通；所述套管换热器侧循环泵安装在所述循环工质流入管路上；所述中深层地热井下供热系统还包括第一套管换热器侧阀门和第二套管换热器侧阀门，所述第一套管换热器侧阀门、第二套管换热器侧阀门分别安装在所述循环工质流出管路、循环工质流入管路上。优选的，所述内套管与所述第一套管换热器侧阀门之间的所述循环工质流出管路上设置有水净化用的套管换热器侧过滤器。优选的，所述浅层地埋管系统包括单U型地埋管和地埋管侧循环泵，所述单U型地埋管埋入所述岩土层中，所述单U型地埋管的两个上端口分别与循环工质流入管路、循环工质流出管路的一端相连通，所述循环工质流入管路、循环工质流出管路的另一端与地面上的所述热泵机组的冷凝器侧相连通；所述地埋管侧循环泵安装在所述循环工质流入管路上；所述浅层地埋管系统还包括第一地埋管侧阀门、第二地埋管侧阀门、第三地埋管侧阀门、第四地埋管侧阀门，所述第一地埋管侧阀门和第四地埋管侧阀门、第二地埋管侧阀门和第三地埋管侧阀门分别安装在所述循环工质流出管路、循环工质流入管路上。优选的，所述单U型地埋管与所述第一地埋管侧阀门之间的所述循环工质流出管路上设置有水净化用的地埋管侧过滤器。优选的，所述第一个三通位于所述浅层地埋管系统的循环工质流出管路与所述冬季用循环管路的流入管路的连通处，所述第二个三通位于所述浅层地埋管系统的循环工质流入管路与所述冬季用循环管路的流出管路的连通处；所述第三个三通安装在所述中深层地热井下供热系统的循环工质流出管路与所述夏季用循环管路的流入管路的连通处，所述第四个三通安装在所述中深层地热井下供热系统的循环工质流入管路与所述夏季用循环管路的流出管路的连通处，所述第五个三通安装在所述浅层地埋管系统的循环工质流入管路与所述过渡季循环管路的循环工质流出管路的连通处，所述第六个三通安装在所述浅层地埋管系统的循环工质流出管路与所述过渡季循环管路的循环工质流入管路的连通处。优选的，所述冬季用循环管路包括第一用户侧阀门、第二用户侧阀门和第一用户侧循环泵，所述第一用户侧阀门安装在所述冬季用循环管路的流入管路上，且位于所述第一个三通与建筑末端调温系统之间；所述第二用户侧阀门和第一用户侧循环泵安装在所述冬季用循环管路的流出管路上，且所述第二用户侧阀门位于所述第二个三通与所述第一用户侧循环泵之间；循环工质从建筑末端调温系统的出口流出进入依次经过所述第一用户侧阀门、第一个三通、与冷凝器接触的管道部分并升温处理、第二个三通、第二用户侧阀门、第一用户侧循环泵后流回所述建筑末端调温系统；所述夏季用循环管路包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地热能复合运行系统，其特征在于：包括中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统、过渡季循环管路和热泵机组以及入户循环管路、建筑末端调温系统，所述入户循环管路包括冬季用循环管路、夏季用循环管路；所述热泵机组(10)的蒸发器(11)一侧通过两个并联的中深层地热井下供热系统、夏季用循环管路与建筑末端调温系统连通，所述热泵机组(10)的冷凝器(13)一侧通过三个并联的所述浅层地埋管系统、过渡季循环管路和冬季用循环管路与所述建筑末端调温系统连通；所述中深层地热井下供热系统、夏季用循环管路的连通处设置有第三个三通(28)、第四个三通(29)，所述浅层地埋管系统、冬季用循环管路的连通处设置有第一个三通(26)、第二个三通(27)，所述浅层地埋管系统、过渡季循环管路的连通处设置有第五个三通(34)、第六个三通(35)；调节相应管路上阀门的开启与关闭来实现所述中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统的交替作业。

【技术特征摘要】
1.一种地热能复合运行系统，其特征在于：包括中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统、过渡季循环管路和热泵机组以及入户循环管路、建筑末端调温系统，所述入户循环管路包括冬季用循环管路、夏季用循环管路；所述热泵机组(10)的蒸发器(11)一侧通过两个并联的中深层地热井下供热系统、夏季用循环管路与建筑末端调温系统连通，所述热泵机组(10)的冷凝器(13)一侧通过三个并联的所述浅层地埋管系统、过渡季循环管路和冬季用循环管路与所述建筑末端调温系统连通；所述中深层地热井下供热系统、夏季用循环管路的连通处设置有第三个三通(28)、第四个三通(29)，所述浅层地埋管系统、冬季用循环管路的连通处设置有第一个三通(26)、第二个三通(27)，所述浅层地埋管系统、过渡季循环管路的连通处设置有第五个三通(34)、第六个三通(35)；调节相应管路上阀门的开启与关闭来实现所述中深层地热井下供热系统、浅层地埋管系统的交替作业。2.根据权利要求1所述的地热能复合运行系统，其特征在于：所述中深层地热井下供热系统包括中深层地热井下换热器(1)和套管换热器侧循环泵(9)，所述中深层地热井下换热器(1)通过水泥浇筑层(4)固定在岩土层(5)中，所述中深层地热井下换热器(1)包括内套管(2)与外套管(3)，所述外套管(3)的底部与侧壁封闭，所述内套管(2)置于外套管(3)的内部，且所述内套管(2)的底部高于所述外套管(3)的底部，所述内套管(2)的底部设置为开口并与所述外套管(3)的底部相连通，所述外套管(3)的上端口与循环工质流入管路的一端相连通，所述内套管(2)的上端口与循环工质流出管路的一端相连通，所述循环工质流入管路、循环工质流出管路的另一端与地面上的所述热泵机组(10)的蒸发器(11)侧相连通；所述套管换热器侧循环泵(9)安装在所述循环工质流入管路上；所述中深层地热井下供热系统还包括第一套管换热器侧阀门(7)和第二套管换热器侧阀门(8)，所述第一套管换热器侧阀门(7)、第二套管换热器侧阀门(8)分别安装在所述循环工质流出管路、循环工质流入管路上。3.根据权利要求2所述的地热能复合运行系统，其特征在于：所述内套管(2)与所述第一套管换热器侧阀门(7)之间的所述循环工质流出管路上设置有水净化用的套管换热器侧过滤器(6)。4.根据权利要求2所述的地热能复合运行系统，其特征在于：所述浅层地埋管系统包括单U型地埋管(18)和地埋管侧循环泵(22)，所述单U型地埋管(18)埋入所述岩土层(5)中，所述单U型地埋管(18)的两个上端口分别与循环工质流入管路、循环工质流出管路的一端相连通，所述循环工质流入管路、循环工质流出管路的另一端与地面上的所述热泵机组(10)的冷凝器(13)侧相连通；所述地埋管侧循环泵(22)安装在所述循环工质流入管路上；所述浅层地埋管系统还包括第一地埋管侧阀门(20)、第二地埋管侧阀门(21)、第三地埋管侧阀门(32)、第四地埋管侧阀门(33)，所述第一地埋管侧阀门(20)和第四地埋管侧阀门(33)、第二地埋管侧阀门(21)和第三地埋管侧阀门(32)分别安装在所述循环工质流出管路、循环工质流入管路上。5.根据权利要求4所述的地热能复合运行系统，其特征在于：所述单U型地埋管(18)与所述第一地埋管侧阀门(20)之间的所述循环工质流出管路上设置有水净化用的地埋管侧过滤器(19)。6.根据权利要求4所述的地热能复合运行系统，其特征在于：所述第一个三通(26)位于所述浅层地埋管系统的循环工质流出管路与所述冬季用循环管路的流入管路的连通处，所述第二个三通(27)位于所述浅层地埋管系统的循环工质流入管路与所述冬季用循环管路的流出管路的连通处；所述第三个三通(28)安装在所述中深层地热井下供热系统的循环工...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍玲玲，徐豹，王晓明，王景刚，侯立泉，罗景辉，陈凯，朱淑静，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：河北,13