[實用新型]中深層地源井閉式循環換熱量提升系統裝置

有效

• 申請號: 201820290644.2
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN208154874U
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 夏驚濤;秦祥熙;代伯清;金磊;石磊;丁偉翔;吳宏偉;王清
• 申請（專利權）人: 河北陸特新能源科技有限公司
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24T10/13
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強;張建

本實用新型涉及一種中深層地源井閉式循環換熱量提升系統裝置。它解決了現有中深層地源系統換熱效率低等技術問題。包括垂直套管式地埋管，外套管通過增壓泵和制冰桶相連，制冰桶連接有低溫制冷結構，制冰桶通過冷凍水泵與地源熱泵機組的蒸發器相連，地源熱泵機組的蒸發器連接有冷凝器，垂直套管式地埋管的內套管分別連接有地源熱泵機組的蒸發器和低溫制冷結構的低溫制冷壓縮機組相連，高溫地源熱泵的蒸發器與冷凝器之間設有高溫制冷壓縮機，冷凝器通過供暖熱水泵輸送至用戶側末端。優點在于：提升水在地源井內循環流動中攜帶的熱量，更大程度地挖掘中深層地熱的利用潛力。

技術領域

本實用新型屬于地源熱泵領域，具體涉及一種中深層地源井閉式循環換熱量提升系統裝置。

背景技術

地熱能作為一種綠色低碳、用之不竭的可再生能源越來越受到重視。中深層地熱能是熱應用領域最具價值和潛力的來源，主要是指地下2-3km，溫度在70-90℃甚至更高范圍的地層中蘊含的熱能資源。中深層地熱能熱源充足，可利用價值高，不會對環境造成污染，還能實現全天候全時段應用，具有綠色低碳、清潔安全、儲量大、分布廣、穩定性好等特點。

就目前現狀來看，對于中深地熱層的有效利用溫度差較小，單井換熱量只有350kW-450kW左右。通過實驗測量及數值模擬發現，造成地熱井換熱量不足的主要原因是循環水在向下流動的過程中，不斷受熱升溫，水溫與巖土層的溫度趨近一致，由于溫差不足無法進一步地熱量交換，致使地源井管的熱交換面積不能有效利用，導致單井熱功率小，經濟效益不高。另外，由于中深層地源井深度達到兩千米以上，通過增大流量強化對流的方式會使得水阻力大增，泵能耗大增，內外管耐壓強度大增，其能效提升程度也有限。

為了解決現有技術存在的問題，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案，例如，中國專利文獻公開了一種中深層地熱能直接供熱系統[申請號：201710557919.4]：包括設置在地巖熱換熱孔中的地熱能換熱器，地熱能換熱器上部為保溫段，下部為高溫換熱段，內部有輸出中層管，所述地熱能換熱器注有換熱介質，換熱介質在所述高溫換熱段內與地下高溫蓄熱巖層進行換熱，動力泵將換熱介質通過輸出中層管輸送至用戶末端進行供熱，供熱后換熱介質返回地熱能換熱器，形成循環回路。

上述方案雖然在一定程度上緩解了中深層地熱能換熱系統換熱效率低的問題，但是該方案依然存在著：換熱裝置的結構穩定性差，單位體積循環介質的換熱量小的問題。

發明內容

本實用新型的目的是針對上述問題，提供一種設計合理，提高單位體積循環介質的換熱量的中深層地源井閉式循環換熱量提升系統裝置。

為達到上述目的，本實用新型采用了下列技術方案：本中深層地源井閉式循環換熱量提升系統裝置，包括具有相互連通的外套管和內套管的垂直套管式地埋管，其特征在于，所述的垂直套管式地埋管的外套管通過增壓泵和制冰桶相連，所述的制冰桶連接有低溫制冷結構，所述的制冰桶通過冷凍水泵與地源熱泵機組的蒸發器相連，所述的地源熱泵機組的蒸發器連接有冷凝器，所述的垂直套管式地埋管的內套管分別連接有地源熱泵機組的蒸發器和/或低溫制冷結構的低溫制冷壓縮機組相連，所述的高溫地源熱泵的蒸發器與冷凝器之間設有能使蒸發器與冷凝器完成內部循環的高溫制冷壓縮機，且所述的冷凝器通過供暖熱水泵輸送至用戶側末端。

本實用新型采用閉式循環系統，通過增壓泵將制冰桶內的冰水混合物灌入中深層地源井中的垂直套管式地埋管，利用冰融化過程中相變溫度保持不變，使得循環介質與地源井之間傳熱溫差的平衡點位置下移，進而提升了水在地源井內循環流動中攜帶的熱量，更大程度地挖掘中深層地熱的利用潛力。