基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统，包括自地面向下依次设置的设备层、构筑层、水平埋管区以及底部岩土层；所述构筑层用于进行再生水处理；所述水平埋管区包括水平地埋管换热器，所述水平地埋管换热器外接有热泵机组，所述所述水平埋管区与所述热泵机组形成流通回路。本发明专利技术通过自地面向下依次设置的设备层、构筑层、水平埋管区以及底部岩土层，地下岩土层与构筑物箱体底部同时与水平地埋管换热进行热量的交换，增加了换热量，大大提高了换热效率；结合下沉式再生水厂的设计，将土地资源利用最优化，充分利用了土地资源，且减少了工程量，降低了初投资。了初投资。了初投资。

【技术实现步骤摘要】
基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统


[0001]本专利技术涉及绿色清洁能源开发
，具体地，涉及一种基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统。

技术介绍

[0002]绿色清洁能源的大力发展，对于我国降碳减排意义重大，有利于我国能源结构的调整，改善环境，实现“2030碳达峰”和“2060碳中和”宏伟目标。水平地埋管地源热泵作为开发浅层地热能这一绿色清洁能源的重要技术，将高密度聚乙烯管埋于地下岩土层中，利用管内循环流体(水)作为传热介质与周围岩土进行换热，将从岩土提取的热量转移到热泵机组中，利用热泵机组的逆卡诺原理，将低品位热源向高品位热源转化，实现冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物制冷的目的，是一种有效利用资源的方式。该技术具备初投资低且设计施工简单等特点，而备受大家的关注。然而该技术因其埋深浅，占地面积大，受地面温度影响大等缺点，其发展受到了一定限制。为进一步开发利用浅层地热能，实现资源与能源的高效利用，该技术需要进行创新，因地制宜的进行相关研究，拓展该技术的应用领域，实现多元绿色能源的综合利用。
[0003]水平地埋管地源热泵中水平埋管换热器一般埋深在4
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5米左右，受气候变化影响较大，造成系统效率降低，影响建筑物供暖与制冷。与此同时，水平地埋管地源热泵需要在地下铺设大量的水平埋管，造成占地面积大的问题，与我国土地资源紧缺现象相悖，因此该技术在我国受到了一定的限制。在资源与能源高效利用的背景下，针对水平地埋管地源热泵以上弊端，基于下沉式再生水厂优势条件，提出一种水平地埋管地源热泵高效开发利用能源的系统。
[0004]因此，基于下沉式再生水厂的特点，结合地下岩土热物性，弥补水平地埋管地源热泵的缺陷，充分利用该技术可以进行稳定而又高效的开发利用能源，为建筑物供暖和制冷，实现降碳减排，实现绿色发展的高质量的道路，助力于实现“双碳目标”。
[0005]目前水平地埋管埋深较浅，受气候影响较大，周围岩土温度不稳定，易造成系统效率降低的问题。水平地埋管埋深较浅，导致开采浅层地热能效率较低，且周围岩土热量补充传递速率有限，资源利用率较低。一般水平地埋管受埋深限制，只能与周围岩土换热，导热效率相对于具有液体流动换热岩土低，因冷、热负荷不均匀，也容易造成冷热的堆积现象。水平地埋管地源热泵为更好的对浅层地热能的高效利用，需要铺设大量的高效聚乙烯管，占地面积较大。一般的，水平地埋管埋深在4
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5m，因此需要开挖大面积的土方，需要一定的资金较大，工程量较大。
[0006]因此，需要提供一种能够将土地资源利用最优化，减少占地面积，降低工程量，同时能系统运行稳定、效率高的基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于下沉式再生水厂的水平地
埋管地源热泵开发能源系统。
[0008]根据本专利技术提供的一种基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统,包括自地面向下依次设置的设备层、构筑层、水平埋管区以及底部岩土层；所述构筑层用于进行再生水处理；所述水平埋管区包括水平地埋管换热器，所述水平地埋管换热器外接有热泵机组，所述所述水平埋管区与所述热泵机组形成流通回路。
[0009]优选地，所述设备层包括风机房、变配电室以及鼓风机房。
[0010]优选地，所述构筑层包括由水泥浇筑的箱体，所述构筑层的两端分别设置有进水口和出水口，自所述进水口向所述出水口方向依次包括预处理室、生化处理室、深度处理室以及消毒处理室。
[0011]优选地，自所述地面至所述构筑层的底部的深度超过12m，所述水平埋管区的高度超过0.5m。
[0012]优选地，所述水平地埋管换热器包括对称设置的供水环路集管和回水环路集管，所述供水环路集管和所述回水环路集管二者连通有总管路。
[0013]优选地，所述总管路包括总出水管和总进水管，所述总出水管、所述总进水管二者均与所述供水环路集管、所述回水环路集管连接，形成多个流通回路。
[0014]优选地，所述总出水管与所述热泵机组之间设置有集水器，所述总进水管与所述热泵机组之间设置有分水器，所述热泵机组连接有供水装置。
[0015]优选地，所述供水环路集管和所述回水环路集管均包括多个平行管路，任一相邻两个所述管路之间的距离不小于0.6m，所述总管路设置在所述供水环路集管与所述回水环路集管的中间位置，且距离二者均超过2m。
[0016]优选地，所述水平地埋管换热器的长度在200m
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300m之间，所述水平地埋管换热器的管路材料包括高密度聚乙烯管。
[0017]优选地，所述水平埋管区填充有回填材料，所述回填材料包括水泥砂浆、膨润土。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0019]1、本专利技术通过自地面向下依次设置的设备层、构筑层、水平埋管区以及底部岩土层，地下岩土层与构筑物箱体底部同时与水平地埋管换热进行热量的交换，增加了换热量，大大提高了换热效率；结合下沉式再生水厂的设计，将土地资源利用最优化，充分利用了土地资源，且减少了工程量，降低了初投资。
[0020]2、本专利技术通过依托于再生水厂的箱体建筑，向下挖建水平埋管区，建立土地资源和能源的梯级利用，充分优化了土地资源和能源的利用。
[0021]3、本专利技术通过再生水处理工艺是一个不间断的流动过程，能够带走水平埋管换热器释放的冷、热量，避免出现冷热堆积现象，从而提高了系统效率。
附图说明
[0022]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0023]图1为本专利技术主要体现基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统的整体结构示意图；
[0024]图2为本专利技术主要体现构筑层的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术主要体现水平埋管区的结构示意图。
[0026]图中所示：
[0027]设备层1
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构筑层2
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水平埋管区3
[0028]底部岩土层4
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进水口21
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出水口22
[0029]水平地埋管换热器31
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热泵机组51
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集水器52
[0030]分水器53
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0032]如图1所示，根据本专利技术提供的一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统，其特征在于，包括自地面向下依次设置的设备层(1)、构筑层(2)、水平埋管区(3)以及底部岩土层(4)；所述构筑层(2)用于进行再生水处理；所述水平埋管区(3)包括水平地埋管换热器(31)，所述水平地埋管换热器(31)外接有热泵机组(51)，所述所述水平埋管区(3)与所述热泵机组(51)形成流通回路。2.如权利要求1所述的基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统，其特征在于，所述设备层(1)包括风机房、变配电室以及鼓风机房。3.如权利要求1所述的基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统，其特征在于，所述构筑层(2)包括由水泥浇筑的箱体，所述构筑层(2)的两端分别设置有进水口(21)和出水口(22)，自所述进水口(21)向所述出水口(22)方向依次包括预处理室、生化处理室、深度处理室以及消毒处理室。4.如权利要求1所述的基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统，其特征在于，自所述地面至所述构筑层(2)的底部的深度超过12m，所述水平埋管区(3)的高度超过0.5m。5.如权利要求1所述的基于下沉式再生水厂的水平地埋管地源热泵开发能源系统，其特征在于，所述水平地埋管换热器(31)包括对称设置的供水环路集管和回水环路集管，所述供水环路集管和所述回水...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯锋，朱柯，李朋，江乐勇，庞洪涛，孙事昊，
申请(专利权)人：国投信开水环境投资有限公司，
类型：发明
国别省市：