一种采用超长重力热管的中深层地热源热泵供暖系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用超长重力热管的中深层地热源热泵供暖系统，其包括：超长重力热管、冷凝蒸发器和用户侧冷凝器，其中，超长重力热管至少部分段埋设在地面以下；冷凝蒸发器通过管道与超长重力热管构成第一换热循环回路；用户侧冷凝器通过管道与冷凝蒸发器构成第二换热循环回路，用户侧冷凝器的入口侧管道还设有热泵压缩机；其中，热管工质通过超长重力热管从地下热储中吸收热量形成饱和蒸气，然后在冷凝蒸发器中将热量传递给热泵工质并冷凝为液态，热泵工质从冷凝蒸发器中吸热蒸发为气态，然后利用热泵压缩机压缩升温后进入用户侧冷凝器中冷凝放热，经过冷凝的热泵工质通过节流阀降温后进入冷凝蒸发器中，形成完整回路。形成完整回路。形成完整回路。

【技术实现步骤摘要】
一种采用超长重力热管的中深层地热源热泵供暖系统


[0001]本专利技术涉及地热能供暖领域，具体涉及到一种采用超长重力热管的中深层地热源热泵供暖系统。

技术介绍

[0002]冬季供暖是北方地区空气污染和碳排放增加的重要原因，采用更环保的供热方式迫在眉睫。然而，除了环保，稳定性也是冬季供暖必须具备的核心要求。地热能是一种分布广泛、取之不尽的清洁能源资源，与其他新能源相比，其核心优势在于稳定可靠，不受环境、天气等条件的影响。利用地热能进行供暖，具有天然的优势。
[0003]目前主流的地热供暖方案为地源热泵技术，其是一种利用浅层地热进行供暖的技术方案，具有技术成熟度高的优势。然而，浅层地热温度很低，在冬季无法为热泵机组提供较高的热源温度，从而影响了热泵机组COP值，增加了运行能耗。其它(中)深层地热能开采技术采出热水，其与热泵机组结合起来供暖时地热水温度随着热泵蒸发器吸热而迅速下降，换热温差不能维持不变，换热效率较低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的地热供暖换热效率较低，本专利技术提供一种采用超长重力热管的中深层地热源热泵供暖系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术可以采用如下技术方案：
[0006]一种中深层地热源热泵供暖系统，其包括：
[0007]超长重力热管，其至少部分段埋设在地面以下；
[0008]冷凝蒸发器，其通过管道与所述超长重力热管构成第一换热循环回路，所述第一换热循环回路内流动有热管工质；
[0009]用户侧冷凝器，其通过管道与所述冷凝蒸发器构成第二换热循环回路，所述用户侧冷凝器的入口侧管道还设有热泵压缩机，所述用户侧冷凝器的出口侧管道还设有节流阀，所述第二换热循环回路内流动有热泵工质；
[0010]其中，所述热管工质通过所述超长重力热管从地下热储中吸收热量形成饱和蒸气，然后在所述冷凝蒸发器中将热量传递给所述热泵工质并冷凝为液态，所述热泵工质从所述冷凝蒸发器中吸热蒸发为气态，然后利用所述热泵压缩机压缩升温后进入所述用户侧冷凝器中冷凝放热，冷凝为液态的所述热泵工质进入节流阀中节流降温，然后回注到所述冷凝蒸发器中吸热进入下一次循环。
[0011]如上所述的中深层地热源热泵供暖系统，进一步的，所述第二换热循环回路还设有缓冲罐，所述缓冲罐设置在所述热泵压缩机的上游。
[0012]如上所述的中深层地热源热泵供暖系统，进一步的，所述第一换热循环回路还设有液流增压泵。
[0013]如上所述的中深层地热源热泵供暖系统，进一步的，所述液流增压泵设置在所述
冷凝蒸发器的出口侧管路，或，所述液流增压泵设置在所述冷凝蒸发器的入口侧管路。
[0014]如上所述的中深层地热源热泵供暖系统，进一步的，还包括机油分离器和机油排出罐，所述机油分离器设置在所述用户侧冷凝器的入口侧管路，所述机油排出罐设置在所述冷凝蒸发器的热管工质管路，所述机油排出罐和所述机油分离器通过管路连接到所述热泵压缩机的上游管路。
[0015]如上所述的中深层地热源热泵供暖系统，进一步的，所述机油排出罐与所述机油排出罐与所述热泵压缩机的上游管路连接的管路上设有机油增压泵。
[0016]如上所述的中深层地热源热泵供暖系统，进一步的，所述缓冲罐的外表面覆盖有保温材料。
[0017]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0018]针对
技术介绍
当中提到的问题，本专利技术实现了超长重力热管地热系统和热泵供热系统的有机结合，可以降低超长重力热管的冷凝温度，提高其采热性能；较浅层地源热泵可以为热泵提高稳定且相较地源热泵更高的热源温度，便于提高热泵系统的COP，降低运行成本；较其它(中)深层地热结合热泵供暖的技术，本系统换热温差稳定可控，相变换热效率更高，且超长重力热管技术在同等地热条件下采热量比其它单井技术更大，更具经济效益。该系统结构简单，不受天气变化的影响，具有很好的供热稳定性。
[0019]相较现有技术将热管冷凝器和热泵蒸发器分开的设计，本专利技术通过将二者合二为一，冷凝与蒸发同时发生，提升了换热效率，节约了换热设备。通过在热管冷凝器后面设置液流增压泵，避免了因过冷而导致的热管蒸气倒流，从而避免了在冷凝器中形成气塞，提高了冷凝效率，使得热管工质回注更加顺利。通过在冷凝蒸发器中设置机油排出罐，将已经残留在热泵工质中的机油彻底分离，避免机油在冷凝蒸发器中积攒，有利于提高蒸发效率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0021]图1为本专利技术结构的示意图。
[0022]图中，1、超长重力热管；101、地下热储；102、超长重力热管工质出口；103、超长重力热管工质入口；2、冷凝蒸发器；3、液流增压泵；4、缓冲罐；5、热泵压缩机；601、机油分离器；602、机油排出罐；603、机油增压泵；7、用户侧冷凝器；8、节流阀。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]实施例：
[0025]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本专利技术实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0026]需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中深层地热源热泵供暖系统，其特征在于，包括：超长重力热管，其至少部分段埋设在地面以下；冷凝蒸发器，其通过管道与所述超长重力热管构成第一换热循环回路，所述第一换热循环回路内流动有热管工质；用户侧冷凝器，其通过管道与所述冷凝蒸发器构成第二换热循环回路，所述用户侧冷凝器的入口侧管道还设有热泵压缩机，所述用户侧冷凝器的出口侧管道还设有节流阀，所述第二换热循环回路内流动有热泵工质；其中，所述热管工质通过所述超长重力热管从地下热储中吸收热量形成饱和蒸气，然后在所述冷凝蒸发器中将热量传递给所述热泵工质并冷凝为液态，所述热泵工质从所述冷凝蒸发器中吸热蒸发为气态，然后利用所述热泵压缩机压缩升温后进入所述用户侧冷凝器中冷凝放热，冷凝为液态的所述热泵工质进入节流阀中节流降温，然后回注到所述冷凝蒸发器中吸热进入下一次循环。2.根据权利要求1所述的中深层地热源热泵供暖系统，其特征在于，所述第二换热循环回路还设有缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋方明，马青山，黄文博，陈娟雯，李志斌，岑继文，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：