【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地热能利用，具体是一种利用矿井水源地热能的供暖系统及其控制方法。
技术介绍
1、矿井水是煤炭生产过程中排放量最多的废水，一般采用在井下设置水仓的方法将不同水平的矿井水收集起来，再通过泵站将其抽到地表，直接作为废水排掉，而忽略了矿井水中所蕴含的低品位热能。
2、公开号cn107786152b的专利技术专利公开了矿井水能地热能综合循环利用系统，包括地面塌陷区集水池，所述地面塌陷区集水池的水面上漂浮有太阳能发电站，所述地面塌陷区集水池的左侧通过管道设有水源热泵系统，所述水源热泵系统通过管道连接有用户端，通过利用太阳能技术开发矿井潜在的水能和地热能资源，克服了太阳能发电的瓶颈；在不同的标高设置两个蓄水仓，实现了矿井水及水热资源的循环利用和矿井水力循环发电；
3、现有技术中通过水源热泵技术，提取矿井水中的热量，将低温热能转化为高温热能；为用户实现供暖和制冷；但在热能转化过程中，缺乏对热泵数据的监测分析，无法自适应根据热泵的运行负载系数优化调整对应的转化功率，提高热泵运行安全性；基于以上不足，本专利技术提出一种利用矿井水源地热能的供暖系统及其控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种利用矿井水源地热能的供暖系统及其控制方法，该系统包括矿井水源地热能采集、转化、传输和利用等多个环节，通过合理的设计和控制，能够在不影响矿井正常生产的前提下，实现高效、稳定、环保的供暖服务；不仅能够为矿工提供舒适的工
2、为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种利用矿井水源地热能的供暖系统，包括地热能采集模块、地热能转化模块、地热能利用模块、地热能传输模块、地热能监控模块以及热泵评估模块；
3、所述地热能采集模块包括设置于矿井下部的地热井，利用矿井水源地热能进行热交换，并通过循环水管将热能传输到地面；
4、所述地热能转化模块包括水源热泵，热能传输到地面后，通过水源热泵将低温热能转化为高温热能，再通过水管将高温热能传输到用户处；提高了热能利用效率；
5、其中，在水源热泵运行状态较佳时，所述水源热泵以第一转化功率阈值进行热能转化；在运行状态较差时，则将第一转化功率阈值转换为第二转化功率阈值；其中第二转化功率阈值小于第一转化功率阈值；
6、所述地热能利用模块包括设置于用户处的换热器和暖气设备，用于将高温热能转化为暖气或者热水，提供供暖服务；能够有效降低采暖能源成本，减少对环境的污染和破坏；
7、所述地热能传输模块包括铺设于地热井与用户处之间的管道和泵站设施，用于将热能从地下传输到地面和用户处；实现了热能传输的高效、稳定和安全；
8、所述地热能监控模块包括设置于供暖系统内的各个传感器、控制器和调节阀，用于对热能采集、转化、传输和利用环节进行实时监测和调控；保证整个系统的运行效率和稳定性；
9、所述热泵评估模块用于采集水源热泵的运行时序数据并进行运行负载系数fz分析，以评估水源热泵的运行状态；所述运行时序数据包括同一时刻水源热泵的噪音分贝值、单位时间能耗以及泵壳内壁温度。
10、进一步地，所述热泵评估模块的具体分析步骤如下：
11、按照预设间隔采集水源热泵的运行时序数据；将水源热泵的噪音分贝值标记为bt，将单位时间能耗标记为nt，将泵壳内壁温度标记为wt；
12、利用公式fz＝bt×a1+nt×a2+wt×a3计算得到水源热泵的运行负载系数fz，其中a1、a2、a3均为预设系数因子；
13、在预设时间段内，将运行负载系数fz与预设负载阈值相比较；所述预设负载阈值包括n1、n2；其中n1＞n2，均为管理员预设值；
14、若不存在运行负载系数fz＜n2且至少有一个运行负载系数fz≥n1时，则表明水源热泵的运行状态较差，此时所述水源热泵以第二转化功率阈值进行热能转化；从而减小水源热泵的磨损，提高热泵运行安全性；
15、进一步地，所述热泵评估模块还包括：
16、若不存在运行负载系数fz≥n1且至少有一个运行负载系数fz＜n2时，则表明水源热泵的运行状态较佳，此时所述水源热泵以第一转化功率阈值进行热能转化；其余情况，水源热泵保持原转化功率不变。
17、进一步地，所述水源热泵的另一侧通过管道设有水泵；所述水泵的进水端通过管道连接有蓄水仓；所述蓄水仓的另一侧通过管道连接有地热井。
18、进一步地，当地热能利用模块将高温热能转化为暖气或者热水，水泵将失去热量后的矿井水抽取至蓄水仓进行存储；所述蓄水仓位于地面，可供地面人员生产用水，或者蓄水仓的水重新落入地热井，吸取地热能。
19、进一步地，通过地热能监控模块中的各个传感器对水源热泵的运行时序数据进行监测，所述传感器包括音量传感器、能耗传感器以及温度传感器。
20、进一步地，一种利用矿井水源地热能的供暖系统的控制方法，包括如下步骤：
21、步骤一：在矿井下部钻探多口地热井，通过地下水循环与地热井内的换热器进行热交换，并通过循环水管将热能传输到地面；
22、步骤二：热能传输到地面后，通过水源热泵将低温热能转化为高温热能，再通过水管将高温热能传输到用户处；
23、其中，在水源热泵运行状态较佳时，所述水源热泵以第一转化功率阈值进行热能转化；在运行状态较差时，则将第一转化功率阈值转换为第二转化功率阈值；
24、步骤三：通过设置于用户处的换热器和暖气设备，将高温热能转化为暖气或者热水，提供供暖服务；
25、步骤四：通过设置于供暖系统内的各个传感器、控制器和调节阀设备，对热能采集、转化、传输和利用各个环节进行实时监测和调控。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
27、1、本专利技术中通过在矿井下部钻探多口地热井，通过地下水循环与地热井内的换热器进行热交换，并通过循环水管将热能传输到地面；热能传输到地面后，通过水源热泵将低温热能转化为高温热能，提高了热能利用效率；通过设置于用户处的换热器和暖气设备，将高温热能转化为暖气或者热水，提供供暖服务，能够有效降低采暖能源成本，减少对环境的污染和破坏；水泵将失去热量后的矿井水抽取至蓄水仓进行存储，供地面人员生产用水，或者蓄水仓的水重新落入地热井，吸取地热能，实现了矿井水及水热资源的循环利用；
28、2、本专利技术中地热能监控模块包括设置于供暖系统内的各个传感器、控制器和调节阀等设备，用于对热能采集、转化、传输和利用等各个环节进行实时监测和调控，能够全面、准确、实时地监测和分析系统运行情况，保证整个系统的运行效率和稳定性；热泵评估模块用于采集水源热泵的运行时序数据并进行运行负载系数fz分析，以评估水源热泵的运行状态；其中，在水源热泵运行状态较佳时，水源热泵以第一转化功率阈值进行热能转化；在运行状态较差时，则将第一转化功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，包括地热能采集模块、地热能转化模块、地热能利用模块、地热能传输模块、地热能监控模块以及热泵评估模块；
2.根据权利要求1所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，所述热泵评估模块的具体分析步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，所述热泵评估模块还包括：
4.根据权利要求1所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，所述水源热泵的另一侧通过管道设有水泵；所述水泵的进水端通过管道连接有蓄水仓；所述蓄水仓的另一侧通过管道连接有地热井。
5.根据权利要求4所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，当地热能利用模块将高温热能转化为暖气或者热水，水泵将失去热量后的矿井水抽取至蓄水仓进行存储；所述蓄水仓位于地面，可供地面人员生产用水，或者蓄水仓的水重新落入地热井，吸取地热能。
6.根据权利要求1所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，通过地热能监控模块中的各个传感器对水源热泵的运行时序数据进行监测，所述传
7.一种利用矿井水源地热能的供暖系统的控制方法，应用于如权利要求1-6任一所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，包括地热能采集模块、地热能转化模块、地热能利用模块、地热能传输模块、地热能监控模块以及热泵评估模块；
2.根据权利要求1所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，所述热泵评估模块的具体分析步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，所述热泵评估模块还包括：
4.根据权利要求1所述的一种利用矿井水源地热能的供暖系统，其特征在于，所述水源热泵的另一侧通过管道设有水泵；所述水泵的进水端通过管道连接有蓄水仓；所述蓄水仓的另一侧通过管道连接有地热井。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：王光临，张裕，
申请(专利权)人：安徽南国冷热综合能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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