中深层地热蓄能供热系统的制作方法

1.本实用新型涉及地热能供暖技术领域，尤其涉及一种中深层地热蓄能供热系统。


背景技术：

2.地热能是一种清洁、无污染的新能源，因其储量大、分布广泛，具有极大的发展潜力。传统地热能供暖系统普遍以单一模式为主，其供暖温差小、效率低，因此在城乡住宅和老旧小区改造项目中应用居多，在商业综合体建筑中应用较少。
3.为了满足商业综合体建筑的采暖需求，国内相关研发工作人员设计出地热能板式换热器间接供热、“地热+热泵机组”供暖、“地热+热泵机组+调峰锅炉”交替供暖等方式为采暖建筑供暖，这些方案均可以降低地热回灌水温度，增大地热资源利用率，但是其初投资和运行成本较大，运行效益较差。
4.因此，亟需提出一种中深层地热蓄能供热系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种中深层地热蓄能供热系统，其运行能耗低、投资成本和运行费用均较低。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.中深层地热蓄能供热系统，包括：
8.地热井；
9.第一热交换器，包括第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述第一进口与所述第一出口连通，所述第二进口与所述第二出口连通，所述地热井的出口与所述第一进口连通，所述地热井能够向所述第一热交换器供热；
10.第一区用户，所述第二出口与所述第一区用户的进口连通，所述第一区用户的出口与所述第二进口连通，所述第一热交换器能够向所述第一区用户供热；
11.第一热泵机组，包括第一热泵蒸发器和第一热泵冷凝器，所述第一出口与所述第一热泵蒸发器的进口连通，所述第一热泵蒸发器的出口与所述地热井的进口连通，所述第一热泵冷凝器的进口与所述第一区用户的出口连通，所述第一热泵机组能够向所述第一区用户供热；
12.蓄能池，包括第三进口、第三出口、第四进口和第四出口，所述第三出口与所述第一热泵冷凝器的进口连通，所述第四出口与所述第一区用户的进口连通，所述第一区用户的出口与所述第四进口连通，所述蓄能池能够向所述第一区用户供热；
13.第一电动阀，所述第一热泵冷凝器的出口与所述第一电动阀的进口连通，所述第一电动阀的出口与所述第一区用户的进口连通，所述第一电动阀用于控制所述第一热泵冷凝器的出口与所述第一区用户的进口之间的通断；
14.第二电动阀，所述第一热泵冷凝器的出口与所述第二电动阀的进口连通，所述第二电动阀的出口与所述第三进口连通，所述第二电动阀用于控制所述第一热泵冷凝器的出
口与所述第三进口之间的通断。
15.可选地，当处于一级利用模式时，所述第一电动阀和所述第二电动阀均关闭，所述第一热交换器向所述第一区用户供热，所述第一热泵机组和所述蓄能池均不向所述第一区用户供热。
16.可选地，当处于二级利用模式时，所述第一电动阀打开，所述第二电动阀关闭，所述第一热交换器和所述第一热泵机组均向所述第一区用户供热。
17.可选地，当处于三级利用模式时，若处于低电价时间段，所述第一电动阀和所述第二电动阀均打开，所述第一热交换器和所述第一热泵机组均向所述第一区用户供热，且所述第一热泵机组向所述蓄能池供热；
18.若处于高电价时间段，所述第二电动阀关闭，所述蓄能池向所述第一区用户供热。
19.可选地，还包括：
20.第二热泵机组，所述第二热泵机组包括第二热泵蒸发器和第二热泵冷凝器；
21.第三电动阀，所述第一热泵蒸发器的出口与所述第三电动阀的进口连通，所述第三电动阀的出口与所述第二热泵蒸发器的进口连通，所述第三电动阀能够控制所述第一热泵蒸发器的出口与所述第二热泵蒸发器的进口之间的通断。
22.可选地，所述第一热泵蒸发器的出口与所述第二热泵蒸发器的进口连通，所述第二热泵蒸发器的出口与所述地热井的进口连通，所述第二热泵冷凝器的出口与所述第一电动阀的进口连通，所述第一区用户的出口与所述第二热泵冷凝器的进口连通，所述第一电动阀能够控制所述第二热泵冷凝器的出口与所述第一区用户的进口之间的通断，所述第二热泵冷凝器的出口与所述第二电动阀的进口连通，所述第三出口与所述第二热泵冷凝器的进口连通，所述第二电动阀能够控制所述第二热泵冷凝器的出口与所述第三进口之间的通断；
23.打开所述第一电动阀和所述第二电动阀，所述第一热泵机组和所述第二热泵机组同时向所述第一区用户和所述蓄能池供热。
24.可选地，还包括第二热交换器和第二区用户，
25.所述第二热交换器包括第五进口、第五出口、第六进口和第六出口，所述第五进口与所述第五出口连通，所述第六进口与所述第六出口连通，所述地热井的出口与所述第五进口连通，所述第五出口与所述第一热泵蒸发器的进口连通，所述第六出口与所述第二区用户的进口连通，所述第二区用户的出口与所述第六进口连通，所述第二热交换器能够向所述第二区用户供热。
26.可选地，还包括第一循环泵，所述第二区用户的出口与所述第一循环泵的进口连通，所述第一循环泵的出口与所述第六进口连通，所述第一循环泵能够使所述第二热交换器为所述第二区用户循环供热。
27.可选地，还包括：
28.第二循环泵，所述第一区用户的出口与所述第二循环泵的进口连通，所述第二循环泵的出口与所述第四进口连通，所述第二循环泵能够使所述蓄能池为所述第一区用户循环供热；
29.第三循环泵，所述第一区用户的出口与所述第三循环泵的进口连通，所述第三循环泵的出口与所述第二进口连通，所述第三循环泵能够使所述第一热交换器为所述第一区
用户循环供热。
30.可选地，所述第一区用户为低区用户，所述第二区用户为高区用户。
31.本实用新型的有益效果：
32.本实用新型提供一种中深层地热蓄能供热系统，包括地热井、第一热交换器、第一区用户、第一热泵机组、蓄能池、第一电动阀以及第二电动阀。其中，地热井内的地热源为第一热交换器供热，第一热交换器可以直接为第一区用户供热，与第一热交换器换热后的地热源通过第一热泵蒸发器为第一热泵机组供热，第一热泵机组通过第一热泵冷凝器为第一区用户供热，或为蓄能池供热，蓄能池为第一区用户供热。采用上述中深层地热蓄能供热系统，可以在夜间低谷电价时间段，将第一热泵机组提供的热量一部分储存到蓄能池中，并在高峰电价时间段利用蓄能池储存的热量为第一用户区供热，与高峰电价阶段也使用第一热泵机组为第一区用户供热相比，降低了系统能耗以及运行成本。与采用调峰锅炉的系统相比，初投成本较低。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
34.图1是本实用新型实施例提供的中深层地热蓄能供热系统的结构示意图。
35.图中：
36.1、第一热交换器；2、第一区用户；3、第一热泵蒸发器；4、第一热泵冷凝器；5、蓄能池；6、第一电动阀；7、第二电动阀；8、第二热泵蒸发器；9、第二热泵冷凝器；10、第三电动阀；11、第二循环泵；12、第三循环泵；13、第二热交换器；14、第二区用户；15、第一循环泵；16、第四循环泵；17、第五循环泵。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
38.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅
表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
41.本实用新型提供一种中深层地热蓄能供热系统，其运行能耗低、投资成本和运行费用均较低。
42.具体地，如图1所示，上述中深层地热蓄能供热系统包括地热井、第一热交换器1、第一区用户2、第一热泵机组、蓄能池5、第一电动阀6以及第二电动阀7。其中，第一热交换器1包括第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，第一进口与第一出口连通，第二进口与第二出口连通，地热井的出口与第一进口连通，地热井能够向第一热交换器1供热；第二出口与第一区用户2的进口连通，第一区用户2的出口与第二进口连通，第一热交换器1能够向第一区用户2循环供热；第一热泵机组包括第一热泵蒸发器3和第一热泵冷凝器4，第一出口与第一热泵蒸发器3的进口连通，第一热泵蒸发器3的出口与地热井的进口连通，第一热泵冷凝器4的出口与第一区用户2的进口连通，第一热泵冷凝器4的出口与第一区用户2的出口连通，第一热泵机组能够向第一区用户2循环供热；蓄能池5包括第三进口、第三出口、第四进口和第四出口，第一热泵冷凝器4的出口与第三进口连通，第三出口与第一热泵冷凝器4的进口连通，第四出口与第一区用户2的进口连通，第一区用户2的出口与第四进口连通，蓄能池5能够向第一区用户2循环供热；第一热泵冷凝器4的出口与第一电动阀6的进口连通，第一电动阀6的出口与第一区用户2的进口连通，第一电动阀6用于控制第一热泵冷凝器4的出口与第一区用户2的进口之间的通断，进而控制第一热泵机组是否向第一区用户2供热；第一热泵冷凝器4的出口与第二电动阀7的进口连通，第二电动阀7的出口与第三进口连通，第二电动阀7用于控制第一热泵冷凝器4的出口与第三进口之间的通断，进而控制第一热泵机组是否向蓄能池5供热。
43.在本实施例中，处于低谷电价时间段时，打开第一电动阀6和第二电动阀7，地热井的出口输出的地热水向第一热交换器1输送高温热源，第一热交换器1吸热后与第一区用户2换热，实现第一热交换器1为第一区用户2供热的目的，与第一热交换器1换热后的地热水向第一热泵机组输送热量，第一热泵机组中的换热介质吸收热量后将热量输送给第一区用户2，进而实现第一热泵机组为第一区用户2供热的目的。同时，第一热泵机组中的换热介质吸收热量后与蓄能池5进行换热，加热蓄能池5中的水，将第一热泵机组的一部分热量储存在蓄能池5中。处于高峰电价时间段时，关闭第一热泵机组，即关闭第一电动阀6和第二电动阀7，将低谷电价时间段蓄能池5储存的热量释放给第一区用户2，实现蓄能池5为第一区用户2供热的目的。通过设置蓄能池5，在低谷电价时间段储存热量，并在高峰电价时间段将热量释放，为第一区用户2供热，降低了系统运行成本以及能耗。
44.优选地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第二热泵机组，第二热泵机组包括第二热泵蒸发器8和第二热泵冷凝器9。其中，第一热泵蒸发器3的出口与第二热泵蒸发器8的进口连通，第二热泵蒸发器8的出口与地热井的进口连通，第二热泵冷凝器9的出口与第一电动阀6的进口连通，第一区用户2的出口与第二热泵冷凝器9的进口连通，第一电动阀6能够控制第二热泵冷凝器9的出口与第一区用户2的进口之间的通断，第二热泵冷凝器9的
出口与第二电动阀7的进口连通，第三出口与第二热泵冷凝器9的进口连通，第二电动阀7能够控制第二热泵冷凝器9的出口与第三进口之间的通断。当打开第一电动阀6时，第一热泵机组和第二热泵机组同时向第一区用户2供热，当关闭第一电动阀6时，第一热泵机组和第二热泵机组均不向第一区用户2供热，当打开第二电动阀7时，第一热泵机组和第二热泵机组同时向蓄能池5供热，当关闭第二电动阀7时，第一热泵机组和第二热泵机组均不向蓄能池5供热。通过设置第二热泵机组，能够提高蓄能池5的储热量，降低系统运行能耗；另一方面，能够利用温度较低的地热源，提高了对地热能的利用率；又一方面，通过第一电动阀6和第二电动阀7共同控制第一热泵机组和第二热泵机组，减少了电动阀的设置数量，简化了系统结构，降低了初投成本。
45.进一步地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第三电动阀10，第一热泵蒸发器3的出口与第三电动阀10的进口连通，第三电动阀10的出口与第二热泵蒸发器8的进口连通，第三电动阀10能够控制第一热泵蒸发器3的出口与第二热泵蒸发器8的进口之间的通断。通过设置第三电动阀10，能够控制上述中深层地热蓄能供热系统的运行。
46.优选地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第二循环泵11，第一区用户2的出口与第二循环泵11的进口连通，第二循环泵11的出口与第四进口连通，第二循环泵11能够使蓄能池5为第一区用户2循环供热。通过设置第二循环泵11，为蓄能池5中的水流入第一区用户2，以及与第一区用户2换热后的水流回蓄能池5提供的动力。
47.优选地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第三循环泵12，第一区用户2的出口与第三循环泵12的进口连通，第三循环泵12的出口与第二进口连通，第三循环泵12能够使第一热交换器1为第一区用户2循环供热。通过设置第三循环泵12，为第一热交换器1与第一区用户2之间换热介质的循环流动提供了动力。
48.进一步地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第二热交换器13和第二区用户14，第二热交换器13包括第五进口、第五出口、第六进口和第六出口，第五进口与第五出口连通，第六进口与第六出口连通，地热井的出口与第五进口连通，第五出口与第一热泵蒸发器3的进口连通，第六出口与第二区用户14的进口连通，第二区用户14的出口与第六进口连通，打开第三电动阀10，第二热交换器13吸收地热井内的高温地热能之后能够向第二区用户14供热，并将与第二热交换器13换热后的地热井内的地热水输送至第一热泵蒸发器3进行换热。可选地，在一个实施例中，第一区用户2为低区用户，第二区用户14为高区用户，低区用户指楼层低于或等于十八层的用户，高区用户指楼层高于十八层的用户。在另一个实施例中，也可以是第一区用户2为高区用户，第二区用户14为低区用户。在又一个实施例中，第一区用户2和第二区用户14可以均为低区用户。在其他实施例中，第一区用户2和第二区用户14可以均为高区用户，根据实际需要设置即可。
49.优选地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第一循环泵15，第二区用户14的出口与第一循环泵15的进口连通，第一循环泵15的出口与第六进口连通，第一循环泵15能够使第二热交换器13为第二区用户14循环供热。通过设置第一循环泵15，为第二热交换器13与第二区用户14之间换热介质的循环流动提供了动力。
50.可选地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第四循环泵16，第四循环泵16的进口与地热井的出口连通，第四循环泵16的出口与第五进口连通，第四循环泵16为地热井内地热能的输出提供动力。
51.可选地，上述中深层地热蓄能供热系统还包括第五循环泵17，第五循环泵17的进口与第二热泵蒸发器8的出口连通，第五循环泵17的出口与地热井的进口连通，第五循环泵17为地热能返回地热井提供动力。
52.为了便于理解，现结合具体实例对上述中深层地热蓄能供热系统的运行过程进行简单介绍：
53.一级利用(地热能供热)：第三电动阀10打开，第一电动阀6和第二电动阀7均关闭，将55℃的地热井出水输送给第一热交换器1和第二热交换器13，地热井出水水温降至37℃，第一热交换器1内的换热介质由35℃加热至45℃后为第一区用户2供热，第二换热器内的换热介质由35℃加热至45℃后为第二区用户14供热。
54.二级利用(地热能+热泵供热)：第一电动阀6和第三电动阀10打开，第二电动阀7关闭，将与第一热交换器1和第二热交换器13换热后的温度降低至37℃的地热井出水输送至第一热泵机组，地热井出水水温降至23℃，第一热泵机组开启时，将第一热泵冷凝器4与第一区用户2之间的换热介质由35℃加热至45℃后为第一区用户2供热。为了充分利用地热能，将与第一热泵机组换热后的温度降至23℃的地热井出水输送至第二热泵机组，地热井出水水温降至10℃，第二热泵机组开启时，将第二热泵冷凝器9与第一区用户2之间的换热介质由35℃加热至45℃后为第一区用户2供热。
55.三级利用(地热能+热泵+蓄能供热)：在低谷电价时间段，第一电动阀6和第二电动阀7均开启，第三电动阀10根据需要打开或关闭。此时，第一热泵机组和第二热泵机组共同为蓄能池5提供热量，将蓄能池5中的循环水由35℃加热至45℃。在高峰电价时间段，第二电动阀7关闭，蓄能池5将45℃的循环水输送至第一区用户2，为第一区用户2供热。此时第一热泵机组和第二热泵机组根据实际需要启停。
56.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。