[發明專利]冷熱電三聯供系統中地源熱泵打井間距和深度的選擇方法

在審

• 申請號: 201910346846.3
• 申請日: 2019-04-27
• 公開（公告）號: CN110056338A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 胡振亞;黃弦超
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: E21B43/30
• 分類號: E21B43/30;F25B30/06;F24T10/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明針對地源熱泵前期施工打井間距和打井深度選取方法不統一的情況，在綜合大量地源熱泵施工典型案例基礎上，借鑒大數據分析的方法，利用MATLAB仿真擬合出地源熱泵換熱量和打井總深度關系曲線，再分析打井間距和地源熱泵換熱量逐漸減少速率的關系，為地源熱泵的項目前期規劃提供一種科學的地源熱泵打井間距和深度的選擇方法，從而提高能量的利用效率和保證園區負荷供應，提供工程項目的可行性。

技術領域

本發明屬于綜合能源系統技術領域，具體涉及一種冷熱電三聯供系統中地源熱泵打井間距和深度的選擇方法。

背景技術

地源熱泵可以利用淺層地熱能作為熱源，在少量電能的驅動下，實現能量由低品位電能向高品位熱能和冷能的轉化，相對于傳統的能源轉化設備，熱泵裝置可以輸出所消耗電能3～8倍的能量，從而大幅度降低了一次能源的消耗，提高了能源的利用效率。熱泵裝置在運行中具有安全穩定可靠，易于維護和管理，綠色環保等優點，是一項很有發展前景的節能技術。考慮到當前CCHP系統發電、制冷、制熱間存在耦合關系，無法直接匹配復雜多類型的負荷需求。而地源熱泵供能靈活且便于控制，填充了CCHP系統的不足之處，將兩者配合使用可以更好地優勢互補，提高系統調節的靈活性和經濟性。

因此，在地源熱泵的實際工程項目前期規劃中，打井間距和打井深度的選取對于提高能量的利用效率和保證園區負荷供應的可靠性極為重要，所以就需要一種科學的冷熱電三聯供系統中地源熱泵打井間距和深度的選擇方法。

發明內容

本發明的目的在于，為地源熱泵的項目前期規劃提供一種科學的冷熱電三聯供系統中地源熱泵打井間距和深度的選擇方法，從而提高能量的利用效率和保證園區負荷供應，具體技術方案如下。

一種冷熱電三聯供系統中地源熱泵打井間距和深度的選擇方法，其特征在于，通過MATLAB擬合發現，地源熱泵的額定換熱量與打井總深度成正比關系，隨著打井總深度的增加，地源熱泵的額定換熱量成比例增加，因此可以根據實際園區負荷需求規劃地源熱泵的打井總長度，保證負荷供應的可靠應。

在大于基本最小間距的基礎上，地源熱泵的打井間距對設備的額定換熱量基本不產生影響。地埋管換熱量會隨著使用年限逐年降低。打井間距的增加，不能改變地埋管換熱量逐年降低的趨勢，但是能使地埋管換熱量逐年降低的速率明顯下降。因此可以根據逐年預測負荷大小，合理規劃打井間距。若逐年預測負荷基本不變，則可以在有效使用面積足夠的情況下，適當增加打井間距。

附圖說明

圖1為擬合后的地源熱泵打孔總長度與供應熱負荷的曲線圖。

圖2為擬合后的地源熱泵打孔總長度與供應冷負荷的曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖對發明進一步詳細說明。

首先收集了十二個工程案例的典型數據，列出了地源熱泵的打孔總數，打井間距，井深，打井總深度，供應熱負荷，供應冷負荷，單位打井深度熱負荷，單位打井深度冷負荷數據，方便之后的擬合計算。

利用收集的井深和熱負荷數據，對地源熱泵打井總深度和總供應熱負荷大小進行函數擬合，求取參數結果，得到0.0584的系數比，即表示一米長度的豎井深度可以承擔58.4W的制熱量。

圖1中，畫出擬合后的地源熱泵打孔總長度與供應熱負荷的曲線圖，直線表示擬合后的打孔長度和熱負荷關系曲線，*點表示實際擬合中選取的典型點，發現基本重合，符合實際情況。

利用收集的井深和冷負荷數據，對地源熱泵打井總深度和總供應冷負荷大小進行函數擬合，求取參數結果，得到0.0776的系數比，即表示一米長度的豎井深度可以承擔77.6W的制冷量。

圖2中，畫出擬合后的地源熱泵打孔總長度與供應冷負荷的曲線圖，直線表示擬合后的打孔長度和冷負荷關系曲線，*點表示實際擬合中選取的典型點，發現基本重合，符合實際情況。