一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统及运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统，包括地热井采灌系统、一级调蓄供暖系统和二级调蓄供暖系统，低谷用电期间，地热井开采出的高温地热水通过一级调蓄供暖系统为用户供暖，一次利用后的温水经中间循环泵进入二级调蓄供暖系统释放热量为用户端供暖之后流入回灌储水箱中进行回灌，可实现地热水的二次利用。本发明专利技术设计科学合理，采用地热供暖和蓄能耦合技术，利用一级调蓄供暖系统和二级调蓄供暖系统实现了地热水的两次利用，有效降低地热尾水温度，提高地热能资源的利用率，减少资源浪费，同时，根据峰谷电价的运行策略，在低谷用电期对系统进行蓄能，不仅减轻了用电负荷，也降低了系统运行的费用，实现低成本供暖，提高了系统经济效益和社会效益。提高了系统经济效益和社会效益。提高了系统经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统及运行方法


[0001]本专利技术属于地热工程
，涉及地热供暖
‑
水蓄能耦合技术，尤其是一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统及运行方法。

技术介绍

[0002]随着碳达峰全球化的要求，我国优化能源结构的需求也日益迫切，地热供暖技术的推广和应用，为我国能源结构优化提供了重要保障，但随着经济的不断发展，社会用电需求量也在不断提高，地热供暖技术与电力资源相匹配也成了地热能发展的重要难题。
[0003]地热供暖和蓄能耦合的技术可以将地热供暖技术与电力资源相匹配，在用电低谷期将地热水的热量用介质存储起来，在用电高峰期将介质中存储的热量释放出来用于供暖，不仅实现了电力资源的“移峰填谷”，缓解了电力资源短缺的情况，也实现了清洁无污染供暖。
[0004]现有技术中传统地热供暖蓄能耦合技术的多采灌供暖方式为开采地热水直供模式，对地热水进行一次利用后就回灌，并且回灌的地热尾水温度较高，热能利用率较低，地热水利用不充分，存在资源浪费的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统，采用地热供暖耦合水蓄能技术，对从地下抽取的地热水进行两次利用，提高地热资源的利用效率，避免地热资源的浪费，同时，在用电低谷期对系统进行蓄能，可在减轻用电负荷的同时降低系统运行费用，实现低成本供暖，提高系统的运行效益。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007]一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统，包括地热井采灌系统、一级调蓄供暖系统和二级调蓄供暖系统，一级调蓄供暖系统包括一级蓄热泵、一级蓄热水箱、一级循环泵、一级板式换热器和一级供暖泵；二级调蓄供暖系统包括二级循环泵、二级板式换热器、中间循环泵、热泵机组、二级蓄热泵、二级蓄热水箱和二级供暖泵，地热井采灌系统为单井采灌系统，包括地热井和回灌储水箱，一级调蓄供暖系统的一级蓄热水箱通过一级蓄热泵与地热井相连，地热井开采出的高温地热水通过一级蓄热泵进入一级蓄热水箱，水箱中的热水通过一级循环泵进入一级板式换热器将热量通过一级供热泵传递给用户侧循环水进而为用户供暖，一级调蓄供暖系统中一级蓄热水箱中一次利用后的温水经中间循环泵进入二级调蓄供暖系统的二级板式换热器释放热量之后流入回灌储水箱中进行回灌，循环水经二级板式换热器吸热后通过二级循环泵流至热泵机组，热泵机组运行将循环水通过二级蓄热泵储存在二级蓄热水箱中进而通过二级供暖泵为用户端供暖。
[0008]按照100t/h的蓄水量，所述一级蓄热泵工作8
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10小时即可满足用户的供暖需求，一级蓄热水箱体积约为1000m3。在一级调蓄供暖系统蓄能时，所述二级调蓄供暖系统中的热泵机组运行，从二级板式换热器吸收热量后通过工质加热用户侧循环水，被加热的循环
水在二级蓄热泵的作用下进入二级蓄热水箱蓄热供用户使用。
[0009]一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统运行方法，在用电低谷期间进行蓄热，蓄热过程进行8
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10小时，地热井中采出的70
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80℃高温地热水经一级调蓄供暖系统的一级蓄热泵进入一级蓄热水箱蓄热，同时水箱中经过利用的50
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60℃温水在二级调蓄供暖系统的二级循环泵的作用下流过二级板式换热器并释放热量，成为10℃以下的低温地热尾水流入回灌储水箱，然后经地热井回灌至地下，同时，热泵机组运行，循环水经二级板式换热器吸热后流至热泵机组，将热量传递给用户侧循环水并进入二级蓄热水箱蓄热以供用户使用。
[0010]在用户有供暖需求时，在一级调蓄供暖系统中，一级蓄热水箱中的高温地热水经一级循环泵流经一级板式换热器放热，然后流回一级蓄热水箱，用户侧循环水经一级板式换热器吸热后，在一级供暖泵的作用下为用户供暖；而二级调蓄供暖系统中，二级蓄热水箱中的温水直接经过二级供暖泵为用户供暖。
[0011]而且，在二级蓄热水箱所蓄热量无法满足用户需求时，将一级调蓄供暖系统中的用户侧循环水分流。
[0012]而且，在一级蓄热水箱中储存的高温地热水无法满足用户热负荷时，运行地热井采水系统，跨过一级蓄热水箱，使高温地热水直接进入一级板式换热器，为用户供暖。
[0013]本系统的回灌储水箱与地热井相连接，系统采取24小时不间断自然回灌地热尾水的方式。由于在系统蓄热时才会有地热尾水进入回灌储水箱，并且回灌是持续进行的，因此所需的回灌储水箱的体积比储热水箱要小很多，其体积600m3即可满足回灌要求，有效降低了回灌储水箱的成本，也减少了回灌井的数量。
[0014]本专利技术的优点和积极效果是：
[0015]1、本专利技术一级调蓄供暖系统中，蓄热水箱前置，不与用户直接相连，而是通过板式换热器为用户供暖，采用这种方式蓄热水箱可以存储高温地热水，相同供暖负荷下可减小蓄热水箱的体积，同时使得用户侧水压不受水箱的影响，减少了水力失调现象的出现。
[0016]2、本专利技术采用双热源的方式为蓄热水箱蓄能，一种是从地热井开采出的高温地热水直接进入一级蓄热水箱进行蓄热；另一种是热泵系统，在一级蓄热水箱存储高温地热水的同时，经过一次利用之后的温水进入二级调蓄供暖系统，随后通过二级板式换热器换热，通过热泵机组为二级蓄热水箱蓄热。
[0017]3、本专利技术配备备用方案，当二级蓄热水箱无法满足用户的供暖需求时，为避免热泵机组在用电高峰期运行，将一级调蓄供暖系统中用户侧循环水进行分流，为二级调蓄供暖系统的用户供暖。当用户热负荷过大，一级蓄热水箱也无法满足用户供暖需求时，可开启一级蓄热泵，采用地热水直接进入一级板式换热器为用户供暖的方式。无论是双热源的蓄热方式，还是系统配备的备用方案，均提高了系统的供暖能力，可以最大程度为用户供暖。
[0018]4、本专利技术采用24小时连续自然回灌地热尾水的方式，并配备回灌储水箱，提高了系统的回灌能力，减少了回灌井的数量，在一定程度上减少了成本并且提高了系统的可行性。
[0019]5、本专利技术设计科学合理，所提供的公用建筑地热采灌调蓄供暖系统采用了地热供暖和蓄能耦合的技术，利用一级调蓄供暖系统和二级调蓄供暖系统实现了地热水的两次利用，降低了地热尾水的温度，提高了地热能资源的利用率，减少资源浪费，同时，根据峰谷电价的运行策略，在低谷用电期对系统进行蓄能，不仅减轻了用电负荷，也降低了系统运行的
费用，实现低成本供暖，提高了系统经济效益和社会效益。
附图说明
[0020]图1为本专利技术公用建筑地热采灌调蓄供暖系统示意图，
[0021]图中：地热井1一级蓄热泵2一级蓄热水箱3一级循环泵4一级板式换热器5一级供暖泵6用户7二级供暖泵8二级蓄热泵9二级循环泵10中间循环泵11回灌储水箱12二级板式换热器13热泵机组14二级蓄热水箱15。
具体实施方式
[0022]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统，其特征在于：包括地热井采灌系统、一级调蓄供暖系统和二级调蓄供暖系统，一级调蓄供暖系统包括一级蓄热泵、一级蓄热水箱、一级循环泵、一级板式换热器和一级供暖泵；二级调蓄供暖系统包括二级循环泵、二级板式换热器、中间循环泵、热泵机组、二级蓄热泵、二级蓄热水箱和二级供暖泵，地热井采灌系统为单井采灌系统，包括地热井和回灌储水箱，一级调蓄供暖系统的一级蓄热水箱通过一级蓄热泵与地热井相连，地热井开采出的高温地热水通过一级蓄热泵进入一级蓄热水箱，水箱中的热水通过一级循环泵进入一级板式换热器将热量通过一级供热泵传递给用户侧循环水进而为用户供暖，一级调蓄供暖系统中一级蓄热水箱中一次利用后的温水经中间循环泵进入二级调蓄供暖系统的二级板式换热器释放热量之后流入回灌储水箱中进行回灌，循环水经二级板式换热器吸热后通过二级循环泵流至热泵机组，热泵机组运行将循环水通过二级蓄热泵储存在二级蓄热水箱中进而通过二级供暖泵为用户端供暖。2.一种公用建筑地热采灌调蓄供暖系统运行方法，其特征在于：该系统在用电低谷期间进行蓄热，蓄热过程进行8
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10小时，地热井中采出的70
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80℃高温地热水经一级调蓄供暖系统的一级蓄热泵进入一级蓄热水箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，胡茂芹，刘东喜，吕心力，孟庆瑶，张家琪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：