一种地热资源分级供热系统的制作方法

1.本实用新型涉及地下水供热技术领域，具体而言，尤其涉及一种地热资源分级供热系统。


背景技术：

2.目前地热资源供热系统设计采用直供方式，即将开采出来的地下水直接用于热交换为用户供热。这种方式只能提取地热水中的高品质热源，没有充分利用地热水热量，取水量和排水量巨大。其次，开采的地热水没有达到回灌，或者只有部分回灌，导致资源浪费的同时，容易造成地质灾害。再次，由于地热水具有很强的腐蚀性，严重造成外网及末端住户采暖设备老化；同时，住户末端地热水排放污染严重，系统掉水严重。最后，现有系统回灌过程中将水直接送回地下，使水质交叉污染严重，很多地方地热资源无法实现可持续利用，或者不能达到按需供暖，资源浪费严重。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的不足，本实用新型提供了一种地热资源分级供热系统，采用阶梯式多级热泵提热技术，充分利用地下水的热能，并实现低温同层100％回灌。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种地热资源分级供热系统，包括：取水井、一级换热系统、二级换热系统、三级换热系统以及回灌井，其中取水井的开采深度与回灌井的回灌深度相同；
6.所述一级换热系统包括一级供应侧换热器，所述取水井的出水口连接所述一级供应侧换热器的供热端进水口，所述一级供应侧换热器的用热端连接第一用热管线；
7.所述二级换热系统包括二级换热器以及二级供应侧换热器，所述二级换热器的供热端进水口连接一级供应侧换热器的供热端出水口，所述二级换热器的用热端连接二级供应侧换热器的供热端，所述二级供应侧换热器的用热端连接第二用热管线；
8.所述三级换热系统包括三级换热器以及三级供应侧换热器，所述三级换热器的供热端进水口连接二级换热器的供热端出水口，所述三级换热器的用热端连接三级供应侧换热器的供热端，所述三级供应侧换热器的用热端连接第三用热管线，所述三级换热器的供热端出水口连接所述回灌井进水口。
9.进一步地，系统还包括依次设置在所述取水井的出水管路上的除砂器、过滤器和加压泵。
10.进一步地，所述一级换热系统还包括设置在第一用热管线上的一级供应侧循环泵；所述二级换热系统还包括设置在第二用热管线上的二级供应侧循环泵；所述三级换热系统还包括设置在第三用热管线上的三级供应侧循环泵。
11.进一步地，所述二级换热系统还包括设置在所述二级换热器与二级供应侧换热器之间的二级热泵；所述三级换热系统还包括设置在所述三级换热器与三级供应侧换热器之间的三级热泵。
12.进一步地，所述二级换热器与所述二级热泵之间还设置有二级循环泵；所述三级换热器与所述二级热泵之间还设置有三级循环泵。
13.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
14.1、本实用新型立足于高效充分利用地热资源，结合梯级利用技术，实现低温同层100％回灌。高标准高水准设计，确保新建系统长期不落后。
15.2、本实用新型坚持“在保护中开发，在开发中保护，资源开发和节约并举，把节约放在首位，努力提高资源利用率”的总方针，形成示范效果。
16.基于上述理由本发明可在地下水供暖等领域广泛推广。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型地热资源分级供热系统结构图。
19.图中：1、取水井；2、除砂器；3、过滤器；4、加压泵；501、一级供应侧换热器；502、一级供应侧循环泵；601、二级换热器；602、二级循环泵；603、二级热泵；604、二级供应侧换热器；605、二级供应侧循环泵；701、三级换热器；702、三级循环泵；703、三级热泵；704、三级供应侧换热器；705、三级供应侧循环泵；8、回灌井；a1、商业用热区域；a2、高层用热区域；a3、低层用热区域。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而
不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
25.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
26.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
27.如图1所示，本发明提供了一种地热资源分级供热系统，包括：取水井1、一级换热系统、二级换热系统、三级换热系统以及回灌井8，其中取水井1的开采深度与回灌井8的回灌深度相同。此外，系统还包括依次设置在所述取水井1的出水管路上的除砂器2、过滤器3和加压泵4。
28.所述一级换热系统包括一级供应侧换热器501和一级供应侧循环泵502。取水井1的出水口连接所述一级供应侧换热器501的供热端进水口，一级供应侧换热器501的用热端连接第一用热管线，第一用热管线上设置有一级供应侧循环泵502。
29.二级换热系统包括二级换热器601以及二级供应侧换热器604，所述二级换热器601的供热端进水口连接一级供应侧换热器501的供热端出水口，所述二级换热器601的用热端连接二级供应侧换热器604的供热端，所述二级供应侧换热器604的用热端连接第二用热管线，第二用热管线上设置有二级供应侧循环泵605。进一步地，所述二级换热系统还包括设置在所述二级换热器601与二级供应侧换热器604之间的二级热泵603。更进一步地，所述二级换热器601与所述二级热泵603之间还设置有二级循环泵602。
30.三级换热系统包括三级换热器701以及三级供应侧换热器704，所述三级换热器701的供热端进水口连接二级换热器601的供热端出水口，所述三级换热器701的用热端连接三级供应侧换热器704的供热端，所述三级供应侧换热器704的用热端连接第三用热管线，所述三级换热器701的供热端出水口连接所述回灌井8进水口。进一步地，所述三级换热系统还包括设置在所述三级换热器701与三级供应侧换热器704之间的三级热泵703。更进一步地，所述三级换热器701与所述三级热泵703之间还设置有三级循环泵702。
31.本实用新型使用时，地下水通过潜水泵从取水井1下抽取上来，经过除砂器2和过
滤器3过滤出去泥沙杂质，再通过加压泵4将地下水加压流过一级换热器501、二级换热器601、三级换热器701等换热器，地下水经过每级换热器都会进行降温换热，将地下水所含热量交换至换热器另一侧，当地下水从最后一级换热器热交换后，通过回水井注入地下，实现100％回灌。一级换热器501吸收地下水的热量加热用户侧循环水，并通过一级循环泵502将此过程不断循环往复，对用户实现供热。二级换热器601吸收地下水热量后加热二级中间水，再通过二级交换泵602将加热的中间水送往二级热泵603进行提热换热，换热后的中间水再循环回二级热泵进行加热，如此不断循环往复，将二级换热器601提取的热量不断送往二级热泵进行提热换热。二级热泵601提热换热后将加热用户侧循环水，然后二级循环泵将加热后的用户侧循环水输送至居民家供热，再将放热变凉的用户循环水输送回二级热泵再次加热循环，如此不断循环往复实现用户供热。
32.下面通过具体的应用实例对本实用新型的方案做进一步说明。
33.如图1所示，为地热资源分级供热系统结构示意图。其中取水井用于打中深层地热井，井深到达地下热水层。除砂器用于过滤去除地下水中的泥沙。潜水泵用于抽取地下水。过滤器用于过滤水中杂质。加压泵用于对提取到地面上的地下水进行加压，使地下水能在系统中按照工况要求循环运转。一级换热器作为地下水抽取上地面后经过第一级的换热设备，将地下水的热量交换加热另一侧用户循环水，用户循环水被加热后对用户室内进行供暖二级换热器作为地下水抽取上地面后经过第二级的换热设备，对经过第一级换热后的地下水继续交换加热另一侧的二级中间水，加热后的二级中间水进入二级热泵。三级换热器作为地下水抽取上地面后经过第三级的换热设备，对经过第二级换热后的地下水继续交换加热另一侧的三级中间水，加热后的三级中间水进入三级热泵。此外，本系统还可以包括四级换热器，四级不一定有，具体根据当地地下水资源温度进行判断，如果当地地下水温度高，则设置第四级换热级进行换热，以便充分利用地下水热能。地下水抽取上地面后经过第四级的换热设备，对经过第三级换热后的地下水继续交换加热另一侧的四级中间水，加热后的四级中间水进入四级热泵。
34.回灌井用于将抽取上来的地下水经过各级换热后温度降低，然后通过回灌井回灌至地下同层水位，实现取热不取水功能，保护地下水资源。
35.一级循环泵：使得用户循环水在一级换热器和用户室内不停循环。将一级换热器加热后的水输送至用户室内供暖，再将降温后的水输送至一级换热器进行加热，循环往复。
36.二级交换泵用于将二级换热器加热后的水输送至二级热泵进行提温，再将热泵提温后的低温水输送至二级换热器进行加热，循环往复。二级热泵用于抽取二级换热水的热量同时进行提温。二级循环泵用于将二级热泵提温后的热水输送至用户家进行供热，再将用户家降温后的水输送至二级热泵进行加热，循环往复。
37.三级交换泵用于将三级换热器加热后的水输送至三级热泵进行提温，再将热泵提温后的低温水输送至三级换热器进行加热，循环往复。三级热泵用沐浴抽取三级换热水的热量同时进行提温。三级循环泵用于将三级热泵提温后的热水输送至用户家进行供热，再将用户家降温后的水输送至三级热泵进行加热，循环往复。
38.四级交换泵用于将四级换热器加热后的水输送至四级热泵进行提温，再将热泵提温后的低温水输送至四级换热器进行加热，循环往复。四级热泵用于抽取四级换热水的热量同时进行提温。四级循环泵用于将四级热泵提温后的热水输送至用户家进行供热，再将
用户家降温后的水输送至四级热泵进行加热，循环往复。
39.此外，系统还可以包括补水泵、分水器、集水器、水箱、自动阀门、自动调节阀、热计量表、温度传感器、压力传感器、常规仪表、常规手动阀门、软水器自动排气阀、泄水阀、泄压阀、电气柜以及自动控制系统等组成部分。
40.其中补水泵其用于对各个管网进行补水作业，保证管网内水压稳定在工作区间。分水器用于流用户侧供水至各个支路管网实现分水作业。集水器将各个支路管网水汇集一次，以便统一回换热器进行加热。水箱存储软化水，当系统缺水时，补水泵从水箱抽水补充进管道。每个设备接口处都安装自动阀门，通过自动控制系统实现阀门开关状态读取，可以自动控制开关阀门，实现管网通断的远程自动控制。每段管路都加装自动调节阀阀门，可以实现远程自动控制该管段水流量大小，同时可读取阀门开度状态。每段管路都加装热计量表，可远程/本地读取该管段热量数值(瞬时、累积等)、温度数值、流量数值(瞬时累积等)。每段管路加装温度传感器，可远程/本地实时读取该管段的温度。每段管路加装压力传感器，可远程/本地实时读取该管段的压力。常规的机械温度表、压力表装在各个管段上。方便本地读取数据或在电子仪表故障时读取数据。常规手动阀门包括常规的闸阀、蝶阀、球阀装在各个管段上。方便本地人员关停阀门。软水器用于软化水质，减少管道结构几率。自动排气阀用于自动排出管道中的空气。泄水阀在需要管道泄水时打开，平时常关。泄压阀在管道压力过高时自动打开泄压，起到保护管道的作用。电气柜为整个系统设备供电。自动控制系统可以操控整个供热系统，有界面显示、监察、远程控制、数据记录存储、报警等功能。
41.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。