一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括中深层封闭式循环井，中深层封闭式循环井与至少两个高温水源热泵相并联，至少一个高温水源热泵与低温空气源热泵相连，至少一个高温水源热泵通过电储热锅炉与高温热水供热端相连和/或高温水源热泵中至少一个高温水源热泵直接与高温热水供热端相连。优点在于：充分利用中深层地热能作为基础热源，辅助空气源热泵和电加储能锅炉作为调峰措施；同时利用峰谷电价差利用高能效系统进行蓄能，降低运行成本；还通过中深层地热水对复叠式空气源热泵进行除霜处理，同时又实现不间断供暖，进一步提高系统供热能效和稳定性。进一步提高系统供热能效和稳定性。进一步提高系统供热能效和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统


[0001]本专利技术属于可再生能源设备
，具体涉及一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统。

技术介绍

[0002]中深层地热封闭式循环地源热泵技术，是将两千米左右中深层地热井内换热器与地热换热循环出来的热水，作为热源进入高温热泵机组蒸发器，通过高温热泵机组的提升，达到建筑物采暖所需的供水温度实现稳定地向建筑物供暖，该换热技术基于取热不取水原理，节能环保、可靠灵活。复叠式空气源热泵技术则是通过两级热泵技术，把不能直接利用的空气热能转换为可以利用的高温热水用于建筑物供暖，现在应用非常成熟。储热技术是通过相变储能材料储热或者将谷电制备出来的热能储存起来，用于日常供暖需要，从而降低成本的能源技术。
[0003]目前，也有将地源热泵与空气源热泵集成，形成供暖的系统形式，但是都局限于将热源形式上的并联使用，两套系统并未形成有机的联系，例如中国专利文献公开了一种空气源热泵与地源热泵结合的供暖系统[申请号：201922428248.9]：包括地源换热系统、地源热泵主机、末端空调系统和空气源热泵主机。地源换热系统的出水口与地源热泵主机的蒸发器输入端连接，地源换热系统的进水口与地源热泵主机的蒸发器输出端连接；末端空调系统的进口通过空调供水管与地源热泵主机的冷凝器输出端连接，该末端空调系统的出口通过空调回水管与地源热泵主机的冷凝器输入端连接；空气源热泵主机的输出端通过热水出水管与空调回水管上的空调侧回水蝶阀的下游端连接，该空气源热泵主机的输入端通过冷水进水管与空调供水管上的空调侧前一供水蝶阀的下游端连接。
[0004]上述方案仅仅是将空气源热泵与地源热泵进行并联使用，互为备用，在北方寒冷地区低于零下20℃的室外工况下无法解决空气源热泵结霜引起的低效甚至失效问题，同时也没有通过调蓄结合提升系统供热的稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统，旨在实现一种适用于极寒地区的多能互补复合式高效储热供热系统，涉及一种中深层地热封闭式循环地源热泵系统与复叠式空气源热泵和电加热储热系统复合的高效供热系统，充分利用中深层地热能作为基础热源，辅助空气源热泵储热系统作为调峰措施，将两种热源有机结合，实现更加节能与清洁的建筑供暖。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统，包括中深层封闭式循环井，其特征在于，所述的中深层封闭式循环井与至少两个高温水源热泵相并联，所述的高温水源热泵中至少一个高温水源热泵与低温空气源热泵相连，所述的高温水源热泵中至少一个高温水源热泵通过电储热锅炉与高温热水供热端相连和/或所述的高温水源热泵中至少一个高温水源热泵直接与高温热水供热端
相连。
[0007]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的中深层封闭式循环井通过中深层井循环水泵分别与第一高温水源热泵和第二高温水源热泵相并联，且所述的第一高温水源热泵通过空气源热泵水泵与低温空气源热泵相连。
[0008]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的高温热水供热端设置在高温热水供热管路一端，且所述的第一高温水源热泵通过第一负荷侧一级水泵连接在高温热水供热管路上，所述的第二高温水源热泵通过第二负荷侧一级水泵连接在高温热水供热管路上。
[0009]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的电储热锅炉设置在高温热水供热管路上，且所述的高温热水供热管路上设有一端与高温热水供热端相连的负荷侧二级水泵，且所述的负荷侧二级水泵另一端与电储热锅炉相连和/或分别与第一负荷侧一级水泵以及第二负荷侧一级水泵相连。
[0010]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的中深层封闭式循环井分别与低温空气源热泵和第一高温水源热泵并联接，所述的低温空气源热泵和第一高温水源热泵之间分别设有第一阀门和第二阀门，且所述的中深层井循环水泵通过第三阀门连接于第一阀门和第二阀门之间，所述的中深层井循环水泵通过第四阀门与第二高温水源热泵相连。
[0011]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的第一负荷侧一级水泵通过第五阀门与高温热水供热管路相连，所述的第二负荷侧一级水泵通过第六阀门与高温热水供热管路相连。
[0012]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的中深层封闭式循环井、低温空气源热泵以及第一高温水源热泵之间形成有中深层地热井复合复叠式热泵除霜供热系统。
[0013]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的中深层地热井复合复叠式热泵除霜供热系统包括通过中深层井循环水泵与中深层封闭式循环井相连的循环水循环泵，所述的中深层井循环水泵和循环水循环泵之间通过切换阀组件设有空气源热泵冷凝器和水源热泵蒸发器，且所述的空气源热泵冷凝器通过空气源热泵组件和带风机的空气源热泵蒸发器相连，且所述的水源热泵蒸发器一端通过水源热泵压缩机与水源热泵冷凝器，且所述的水源热泵冷凝器通过水源热泵膨胀阀与水源热泵蒸发器另一端相连。
[0014]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的切换阀组件包括与中深层井循环水泵相连的第一电动阀，所述的第一电动阀分别通过第二电动阀与空气源热泵冷凝器相连以及通过第三电动阀和水源热泵压缩机相连，且所述的循环水循环泵通过第四电动阀与中深层封闭式循环井相连。
[0015]在上述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统中，所述的空气源热泵组件包括设置在空气源热泵冷凝器和带风机的空气源热泵蒸发器之间的止回阀切换管路，所述的止回阀切换管路上分别依次设有空气源热泵膨胀阀、过滤器以及储液器，且所述的空气源热泵冷凝器和带风机的空气源热泵蒸发器之间还设有四通换向阀，且所述的四通换向阀分别与气液分离器和空气源热泵压缩机相连。
[0016]与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：
[0017]1、充分利用中深层地热能作为基础热源，辅助空气源热泵和电加储能锅炉作为调峰措施；同时利用峰谷电价差利用高能效系统进行蓄能，降低运行成本；还通过中深层地热水对复叠式空气源热泵进行除霜处理，同时又实现不间断供暖，进一步提高系统供热能效和稳定性。
[0018]2、不受气候、昼夜交替影响的中深层地热能稳定连续供热，尤其适合东北地区极寒天气工况，另一方面，中深层地热热泵复合空气源热泵和电储热锅炉供热系统供热工况特别是适合低温恶劣环境运行，且系统运行稳定，能效较高。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的中深层地热热泵单供热工况下的温度示意图；
[0020]图2为本专利技术的复叠式空气源热泵单供热工况下的温度示意图；
[0021]图3为本专利技术的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术的复合供热工况下的温度示意图；
[0023]图5为本专利技术的复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统，包括中深层封闭式循环井(1)，其特征在于，所述的中深层封闭式循环井(1)与至少两个高温水源热泵(2)相并联，所述的高温水源热泵(2)中至少一个高温水源热泵(2)与低温空气源热泵(3)相连，所述的高温水源热泵(2)中至少一个高温水源热泵(2)通过电储热锅炉(4)与高温热水供热端(5)相连和/或所述的高温水源热泵(2)中至少一个高温水源热泵(2)直接与高温热水供热端(5)相连。2.根据权利要求1所述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统，其特征在于，所述的中深层封闭式循环井(1)通过中深层井循环水泵(11)分别与第一高温水源热泵(21)和第二高温水源热泵(22)相并联，且所述的第一高温水源热泵(21)通过空气源热泵水泵(31)与低温空气源热泵(3)相连。3.根据权利要求2所述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统，其特征在于，所述的高温热水供热端(5)设置在高温热水供热管路(6)一端，且所述的第一高温水源热泵(21)通过第一负荷侧一级水泵(61)连接在高温热水供热管路(6)上，所述的第二高温水源热泵(22)通过第二负荷侧一级水泵(62)连接在高温热水供热管路(6)上。4.根据权利要求3所述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统，其特征在于，所述的电储热锅炉(4)设置在高温热水供热管路(6)上，且所述的高温热水供热管路(6)上设有一端与高温热水供热端(5)相连的负荷侧二级水泵(63)，且所述的负荷侧二级水泵(63)另一端与电储热锅炉(4)相连和/或分别与第一负荷侧一级水泵(61)以及第二负荷侧一级水泵(62)相连。5.根据权利要求2或3或4所述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热供热系统，其特征在于，所述的中深层封闭式循环井(1)分别与低温空气源热泵(3)和第一高温水源热泵(21)并联接，所述的低温空气源热泵(3)和第一高温水源热泵(21)之间分别设有第一阀门(64)和第二阀门(65)，且所述的中深层井循环水泵(11)通过第三阀门(66)连接于第一阀门(64)和第二阀门(65)之间，所述的中深层井循环水泵(11)通过第四阀门(67)与第二高温水源热泵(22)相连。6.根据权利要求3所述的一种中深层地热复合空气源双级热泵的储热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贵玲，刘彦广，唐显春，张薇，石磊，秦祥熙，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所中国地质科学院，
类型：发明
国别省市：