中深层地热能梯级利用的供热系统及空调系统技术方案

本发明专利技术提供一种中深层地热能梯级利用的供热系统及空调系统。供热系统包括：至少一个外围护结构单元，外围护结构单元包括外围护安装基体，外围护安装基体内设有换热模块，换热模块包括至少两根串联连接的换热管；第一循环回路，换热模块与第一循环回路连接，在包括多个外围护结构单元的情况下，多个外围护结构单元的换热模块并联；地热能采集单元，地热能采集单元包括至少一个用于从中深层岩层中采集热量的地埋管换热器，地埋管换热器与第一循环回路连接。系统可利用中深层地热能处理与能量品位匹配的围护结构热负荷，实现中深层地热能梯级利用及地埋管出水直接供热，提高中深层地热能利用率；可消纳可再生能源电力，实现系统长期稳定运行。长期稳定运行。长期稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
中深层地热能梯级利用的供热系统及空调系统


[0001]本专利技术涉及空调
，尤其涉及一种中深层地热能梯级利用的供热系统及空调系统。

技术介绍

[0002]中深层地埋管通过间壁换热方式提取地下2
‑
3km深岩层内贮存的热量，并结合热泵系统为建筑供热，不开采地下水，实现“保水取热”。中深层地埋管出水温度低于传统供热末端所需的供水温度，需通过热泵提升能量品位，因此需消耗大量电能。中深层地埋管出水温度高于北方冬季围护结构和室内空气温度，将中深层地埋管出水用于加热围护结构和室内空气，具有满足室内供热需求的可能性。在围护结构中埋入嵌管并通入显著低于传统末端供水温度的热水，可减少室内空气向室外的散热，实现低温供热。
[0003]现有单层内嵌管式围护结构由于供水温度较低，仍需与其他供热末端相结合以满足室内供热需求。相关技术公开的一种围护结构，在墙体和屋顶中埋入两层嵌管，外层嵌管采用自然能源制取的低温热水实现负荷拦截，内层嵌管采用低于略高于室内温度的热水实现低温供热，但该围护结构中内层嵌管供水仍需通过热泵制取。
[0004]此外，风电、光电等可再生能源电力具有较大的波动性。采用深层地埋管与热泵相结合的供热系统，在电力供应紧张时可利用中深层地热能进行供热；在需要消纳可再生能源电力时可利用热泵供热，在解决弃风弃光问题、提高电网柔性的同时，实现中深层地埋管的间歇运行，有利于土壤及岩层温度恢复及系统长期稳定运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种中深层地热能梯级利用的供热系统，系统可利用中深层地热能处理与能量品位匹配的围护结构热负荷，实现中深层地热能梯级利用，提高中深层地热能利用率；可实现中深层地热能直接供热，突破中深层地埋管出水需通过热泵提升能量品位的瓶颈；可消纳可再生能源电力，实现中深层地埋管的间歇运行，有利于土壤及岩层温度恢复及系统长期稳定运行。
[0006]本专利技术提供一种中深层地热能梯级利用的供热系统，包括：
[0007]至少一个外围护结构单元，所述外围护结构单元包括外围护安装基体，所述外围护安装基体内设有换热模块，所述换热模块包括至少两根串联连接的换热管，每根所述换热管内均设有介质通道；
[0008]第一循环回路，所述换热模块与所述第一循环回路连接，在包括多个所述外围护结构单元的情况下，多个所述外围护结构单元的所述换热模块相互并联；
[0009]地热能采集单元，所述地热能采集单元包括至少一个用于从中深层岩层中采集热量的地埋管换热器，所述地埋管换热器内设有介质通道，所述地埋管换热器与所述第一循环回路连接。
[0010]根据本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，还包括室内单元，所述室
内单元包括室内安装基体，所述室内安装基体内设有辐射换热器，所述辐射换热器内设有介质通道；
[0011]和/或，还包括对流单元，所述对流单元包括对流换热器和对流风机，所述对流换热器内设有介质通道；
[0012]所述辐射换热器与所述换热模块连接；和/或，所述对流换热器与所述辐射换热器连接。
[0013]根据本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，还包括热泵单元，所述热泵单元包括第二循环回路、压缩机、节流装置、室外换热器和室内换热器，所述压缩机和所述节流装置均设置在所述第二循环回路上，所述室内换热器包括室内制冷剂通道和室内载冷剂通道；
[0014]所述对流换热器、所述辐射换热器、所述换热模块中除最外侧的所述换热管之间设有旁通装置，所述室内载冷剂通道与所述辐射换热器和/或所述对流换热器和/或所述换热模块连接。
[0015]根据本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，还包括热泵单元，所述热泵单元包括第二循环回路、压缩机、节流装置、室外换热器和室内换热器，所述压缩机和所述节流装置均设置在所述第二循环回路上，所述室内换热器包括室内制冷剂通道、室内载冷剂通道、室内空气流道和室内风机；
[0016]所述对流换热器、所述辐射换热器、所述换热模块除最外侧的换热管之间设有旁通装置，所述室内载冷剂通道与所述辐射换热器和/或所述换热模块连接。
[0017]根据本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，所述室外换热器包括室外制冷剂通道、室外空气流道和室外风机，所述室外制冷剂通道与所述第二循环回路连接。
[0018]根据本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，所述室外换热器包括室外制冷剂通道和室外载冷剂通道，所述室外载冷剂通道的两端分别与所述换热模块中最外侧换热管的出口和所述地埋管换热器的介质通道进口连接。
[0019]根据本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，所述室外换热器包括室外制冷剂通道、室外载冷剂通道、室外空气流道和室外风机，所述室外载冷剂通道的两端分别与所述换热模块中最外侧换热管的出口和所述的地埋管换热器的介质通道进口连接。
[0020]根据本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，所述室外换热器的两端并联设有换热装置。
[0021]本专利技术还提供一种中深层地热能梯级利用的空调系统，包括如上任一项所述的中深层地热能梯级利用的供热系统，所述第二循环回路上设有用于切换制冷剂流动方向的四通换向阀。
[0022]本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统，能够利用地热能采集单元采集到的地热能处理与能量品位匹配的围护结构热负荷，实现中深层地热能梯级利用，提高中深层地热能利用率；还能实现中深层地热直接供热，突破中深层地埋管出水需通过热泵提升能量品位的瓶颈。
[0023]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例1的示意图；
[0026]图2是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例2的示意图；
[0027]图3是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例3的示意图；
[0028]图4是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例4的示意图；
[0029]图5是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例5的示意图；
[0030]图6是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例6的示意图；
[0031]图7是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例7的示意图；
[0032]图8是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例8的示意图；
[0033]图9是本专利技术提供的中深层地热能梯级利用的供热系统实施例9的示意图；
[0034]图10是本专利技术实施例9的中深层地热能梯级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中深层地热能梯级利用的供热系统，其特征在于，包括：至少一个外围护结构单元，所述外围护结构单元包括外围护安装基体，所述外围护安装基体内设有换热模块，所述换热模块包括至少两根串联连接的换热管，每根所述换热管内均设有介质通道；第一循环回路，所述换热模块与所述第一循环回路连接，在包括多个所述外围护结构单元的情况下，多个所述外围护结构单元的所述换热模块相互并联；地热能采集单元，所述地热能采集单元包括至少一个用于从中深层岩层中采集热量的地埋管换热器，所述地埋管换热器内设有介质通道，所述地埋管换热器与所述第一循环回路连接。2.根据权利要求1所述中深层地热能梯级利用的供热系统，其特征在于，还包括室内单元，所述室内单元包括室内安装基体，所述室内安装基体内设有辐射换热器，所述辐射换热器内设有介质通道；和/或，还包括对流单元，所述对流单元包括对流换热器和对流风机，所述对流换热器内设有介质通道；所述辐射换热器与所述换热模块连接；和/或，所述对流换热器与所述辐射换热器连接。3.根据权利要求2所述中深层地热能梯级利用的供热系统，其特征在于，还包括热泵单元，所述热泵单元包括第二循环回路、压缩机、节流装置、室外换热器和室内换热器，所述压缩机和所述节流装置均设置在所述第二循环回路上，所述室内换热器包括室内制冷剂通道和室内载冷剂通道；所述对流换热器、所述辐射换热器、所述换热模块中除最外侧的所述换热管之间设有旁通装置，所述室内载冷剂通道与所述辐射换热器和/或所述对流换热器和/或所述换热模块连接。4.根据权利要求2所述中深层地热能梯级利用的供热系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先庭，赵雅鑫，查富海，王文涛，王源，石文星，王宝龙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：