一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统，该系统包括中深层地热地埋管单元、热源侧水泵单元、热泵机组单元、冷却侧水泵单元、冷却塔单元、蓄能水泵单元、蓄能水箱单元、用户侧水泵单元、建筑用户单元、光伏发电单元。本实用新型专利技术基于传热学的基本理论，可以保证中深层地热地埋管换热系统长期稳定运行，同时结合间歇运行蓄热特性以及用户侧蓄热水箱，使得中深层地热地埋管具有较大的取热量调节能力，可以通过自身换热特性在短时间起到大容量的调峰作用。时间起到大容量的调峰作用。时间起到大容量的调峰作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统


[0001]本技术涉及地热能利用
，尤其涉及一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统。

技术介绍

[0002]建筑领域能源消耗所带来的碳排放是我国总碳排放结构中的重要组成部分，而其中供热及空调系统所带来的直接与间接碳排放又是重中之重。
[0003]目前，我国建筑供热领域供热热源形式中，传统化石能源，包括燃煤、燃气的占比仍然高达88％。而传统化石能源通过燃烧将内能转化为热能进行供热，燃烧过程中产生的CO2是导致全球气候变暖的主要温室气体之一。而建筑供冷领域，主要消耗电力驱动冷水机组等关键设备从建筑中提取热量，排放至室外环境中。由于目前我国电力结构，同样是以燃煤、燃气等传统换热能源发电为主，电力消耗带来的碳排放也是整体碳排放中的重要组成。因此，我们必须大力发展以零碳能源为主的低碳能源结构，包括可再生能源高效利用以及核能的安全化应用，从而摆脱对传统化石能源的大量使用，在满足社会高质量发展的同时，实现持续的节能减排目标。而对于建筑供热及供冷领域，可再生能源供热、供电成为实现零碳冷热供应的关键所在。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术所存在的不足之处，本技术提供了一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统。
[0005]为了解决以上技术问题，本技术采用的技术方案是：一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统，零碳冷热供应系统包括中深层地热地埋管单元、热源侧水泵单元、热泵机组单元、冷却侧水泵单元、冷却塔单元、蓄能水泵单元、蓄能水箱单元、用户侧水泵单元、建筑用户单元、光伏发电单元；
[0006]中深层地热地埋管单元与热源侧水泵单元连接，热源侧水泵单元与热泵机组单元连接，冷却塔单元与冷却侧水泵单元连接，冷却侧水泵单元与热泵机组单元连接，热泵机组单元与蓄能水泵单元连接，蓄能水泵单元与蓄能水箱单元连接，蓄能水箱单元分别与用户侧水泵单元连接，用户侧水泵单元与建筑用户单元连接，光伏发电单元与热泵机组单元、用户侧水泵单元、蓄能水泵单元、热源侧水泵单元、冷却侧水泵单元、冷却塔单元连接。
[0007]进一步地，中深层地热地埋管单元含有一根中深层地热地埋管，中深层地热地埋管深度为2
‑
3千米。
[0008]进一步地，热源侧水泵单元包括两台相互并联的变频水泵，变频水泵的工作频率为25
‑
50Hz；热泵机组单元包括一台高效热泵机组。
[0009]进一步地，冷却塔单元包括一套冷却塔塔组；冷却侧水泵单元包括两台相互并联的冷却水泵，冷却水泵的工作频率为25
‑
50Hz。
[0010]进一步地，蓄能水泵单元包括至少一台蓄能水泵；所述蓄能水箱单元包括一个蓄
能水箱。
[0011]进一步地，用户侧水泵单元包括两台用户侧水泵，用户侧水泵的工作频率为25
‑
50Hz。
[0012]进一步地，建筑用户单元为实际供热供冷末端。
[0013]进一步地，光伏发电单元包括为整个系统运行提供清洁电力的光伏板。
[0014]本技术公开了一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统，本技术基于传热学的基本理论，可以保证中深层地热地埋管换热系统长期稳定运行，同时结合间歇运行蓄热特性以及用户侧蓄热水箱，使得中深层地热地埋管具有较大的取热量调节能力，可以通过自身换热特性在短时间起到大容量的调峰作用。根据项目所在地气象条件及建筑功能，开展供热季逐时供热负荷、供冷机逐时供冷负荷的详细分析与测算，明确项目实际供热供冷需求。根据项目所在地地质地热条件确定单口中深层地热地埋管累计取热量。随后确定一个模块化零碳冷热供应系统能够承担的供能建筑面积。随后，根据全年累计供冷、供热耗电量，结合全年太阳辐射强度，以光伏发电提供全部用电需求，计算光伏板铺设面积。在供冷、供热典型日光伏发电期间制取当日全部冷热量，由此确定热泵机组装机容量、蓄能系统容量，及相应的冷却塔、输配水泵装机容量。其次，针对分散式的建筑分布，采用就近开采中深层地热地埋管，就近设置模块化零碳冷热供应系统的方式，一方面避免集中开采中深层地热地埋管存在换热相互影响的情况，另一方面取消大面积庭院管网避免管网漏热损失、水力失调等问题，同时降低输送能耗。
附图说明
[0015]图1为基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统示意图。
[0016]图2为基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统设计方法示意图。
[0017]图中：1、中深层地热地埋管单元；2、热源侧水泵单元；3、热泵机组单元；4、冷却侧水泵单元；5、冷却塔单元；6、蓄能水泵单元；7、蓄能水箱单元；8、用户侧水泵单元；9、建筑用户单元；10、光伏发电单元。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0019]如图1所示，一种基于可再生能源耦合应用的模块化零碳冷热供应系统，包括中深层地热地埋管单元、热源侧水泵单元、热泵机组单元、冷却侧水泵单元、冷却塔单元、蓄能水泵单元、蓄能水箱单元、用户侧水泵单元、建筑用户单元、光伏发电单元。
[0020]中深层地热地埋管单元与热源侧水泵单元连接，热源侧水泵单元与热泵机组单元连接，冷却塔单元与冷却侧水泵单元连接，冷却侧水泵单元与热泵机组单元连接，热泵机组单元与蓄能水泵单元连接，蓄能水泵单元与蓄能水箱单元连接，蓄能水箱单元与用户侧水泵单元连接，用户侧水泵单元与建筑用户单元连接，光伏发电单元与热泵机组单元、用户侧水泵单元、蓄能水泵单元、热源侧水泵单元、冷却侧水泵单元、冷却塔单元连接。
[0021]其中，中深层地热地埋管单元含有一根中深层地热地埋管，每个中深层地热地埋管深度为2
‑
3千米。由于中深层地热能温度较高，只适合于冬季取热供热，夏季无法向其中排热，考虑到长期运行土壤温度的恢复需求，不同地热地质条件下一根中深层地热地埋管
推荐累积取热量不同，也是设计中需要重点考虑的内容。由于本系统采用间歇性蓄热运行，中深层地热地埋管间歇运行出热量相比连续运行大幅度增加，因此尖峰瞬时取热能力不是本系统的设计关键。
[0022]热源侧水泵单元含有两台变频水泵，水泵频率25Hz
‑
50Hz可调，实现流量20m3/h
‑
40m3/h连续可调。热泵机组单元含有一台兼顾夏季供冷和冬季供热的高效热泵机组。
[0023]冬季供热工况：
[0024]1)热源泵驱动热源水，经由中深层地热地埋管和从土壤中取热，随后进入热泵机组，通过热泵机组升温加热后，向用户侧蓄能水箱蓄热，用户侧蓄能水箱同时向建筑用户供热。
[0025]2)太阳能光伏发电量承担整个系统耗电。当日间太阳能发电量充足时，热泵系统高负荷蓄热，建筑供热剩余的热量储存在蓄能水箱中，从而充分消纳太阳能光伏发电量。
[0026]3)而夜间或者阴天太阳能发电量不足时，则采用蓄能水箱蓄存的热量为建筑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统，其特征在于：所述零碳冷热供应系统包括中深层地热地埋管单元(1)、热源侧水泵单元(2)、热泵机组单元(3)、冷却侧水泵单元(4)、冷却塔单元(5)、蓄能水泵单元(6)、蓄能水箱单元(7)、用户侧水泵单元(8)、建筑用户单元(9)、光伏发电单元(10)；所述中深层地热地埋管单元(1)与热源侧水泵单元(2)连接，热源侧水泵单元(2)与热泵机组单元(3)连接，冷却塔单元(5)与冷却侧水泵单元(4)连接，冷却侧水泵单元(4)与热泵机组单元(3)连接，热泵机组单元(3)与蓄能水泵单元(6)连接，蓄能水泵单元(6)与蓄能水箱单元(7)连接，蓄能水箱单元(7)分别与用户侧水泵单元(8)连接，用户侧水泵单元(8)与建筑用户单元(9)连接，光伏发电单元(10)与热泵机组单元(3)、用户侧水泵单元(8)、蓄能水泵单元(6)、热源侧水泵单元(2)、冷却侧水泵单元(4)、冷却塔单元(5)连接。2.根据权利要求1所述的基于可再生能源耦合应用的零碳冷热供应系统，其特征在于：所述中深层地热地埋管单元(1)含有一根中深层地热地埋管，中深层地热地埋管深度为2
‑
3千米。3.根据权利要求2所述的基于可再生能源耦合应用的零碳冷热...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓杰文，魏庆芃，徐韬，黄锦，张辉，李晓乐，马明辉，马晴，
申请(专利权)人：深能科技西安有限公司，
类型：新型
国别省市：