[發明專利]一種太陽能耦合增強型深井換熱器供暖系統

有效

• 申請號: 202010120492.3
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111365753B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 卜憲標;蔣坤卿;李華山;王令寶
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F24D11/00
• 分類號: F24D11/00;F24D19/10;F24S20/40;F24T10/15
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;莫瑤江

本發明公開了一種太陽能耦合增強型深井換熱器供暖系統，包括第一供熱系統、第二供熱系統以及儲熱系統，第一供熱系統包括循環泵、熱泵和深井換熱器，深井換熱器的注入通道依次與循環泵和熱泵相連，深井換熱器的采出通道與熱泵相連，熱泵與目標建筑相連；第二供熱系統包括太陽能集熱器、儲熱水箱以及熱水泵，太陽能集熱器的出口依次與儲熱水箱、熱水泵以及目標建筑相連，太陽能集熱器的入口與目標建筑相連。本發明通過地熱與太陽能聯合組成供暖系統，解決了太陽能的不穩定和不連續性，同時又可以提高整個系統的出力和服務壽命，太陽能的不穩定性和間歇性以及氣候對供暖負荷的影響，均可靠調整地熱水的注入溫度和流量來調節，兩者相輔相成。

技術領域

本發明涉及供暖技術領域，具體涉及一種太陽能耦合增強型深井換熱器供暖系統。

背景技術

近年我國北方冬季霧霾嚴重，建筑供暖進一步加劇了空氣污染，現階段對清潔能源供暖技術需求迫切。我國太陽能資源較豐富，但在建筑供暖領域應用較少。主要原因是太陽能屬于間歇能源，不穩地，需要配置輔助熱源或者儲熱系統，導致投資費用較高，限制了其在供暖領域的規模化應用。另外，我國地熱資源儲量豐富，但分布不均。有些地方的地熱資源較貧乏，單井出水量少，地熱開發成本高。針對地熱資源貧乏，單井出水量少的現狀，目前新出現了一種深井換熱器(DBHE)技術，該技術采用同軸套管結構，通過金屬外壁向巖石取熱，通過內保溫管將熱量輸出。由于系統封閉循環，不采地下熱水，不存在腐蝕結垢和回灌等問題，備受市場歡迎。DBHE雖是一種有前景的地熱開發技術，但該技術主要靠巖石的熱傳導將周圍巖石的熱量傳遞到井筒內，由于巖石的導熱系數低，導致單井取熱功率小，有熱取不出。在鉆井過程中，鉆遇漏失層或含水層時，會造成鉆井泥漿的漏失。同時，長期的取熱可能會造成巖石熱損失較大，如果沒有熱量的補充，系統的供暖性能將會大幅衰減。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種太陽能耦合增強型深井換熱器供暖系統。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種太陽能耦合增強型深井換熱器供暖系統，包括第一供熱系統、第二供熱系統以及儲熱系統，所述第一供熱系統包括循環泵、熱泵和深井換熱器，所述深井換熱器包括注入水的注入通道以及采出熱水的采出通道，所述注入通道依次與循環泵、熱泵的第一入口相連，所述采出通道與熱泵的第一出口相連，所述熱泵的第二入口和第二出口均與目標建筑相連；所述第二供熱系統包括太陽能集熱器、儲熱水箱以及熱水泵，所述太陽能集熱器的出口依次與儲熱水箱、熱水泵以及目標建筑相連，所述太陽能集熱器的入口與目標建筑相連。

進一步地，所述儲熱系統包括將熱水泵的出口與采出通道相連，所述太陽能集熱器的入口與注入通道相連；所述注入通道與循環泵之間設有第一注入閥門，所述采出通道與第一出口之間設有第一采出閥門；所述太陽能集熱器的入口與目標建筑之間設有第二注入閥門，所述熱水泵與目標建筑之間設有第二采出閥門；所述熱水泵與采出通道之間設有儲熱注入閥門，所述太陽能集熱器與注入通道之間設有儲熱采出閥門。

進一步地，所述深井換熱器包括井以及在井外側的巖石、漏失層和含水層，所述井包括保溫管、井管以及包覆在井管外側的水泥環，所述保溫管設置在井管內部，保溫管內部空間形成采出通道，所述保溫管與井管之間的空間形成注入通道，所述采出通道與注入通道在井底連通，所述注入通道通過井管與水泥環向巖石取熱。

進一步地，所述水泥環為采用高導熱性能材料與水泥復合制成。

進一步地，所述井管包括采用高導熱性能材料與油管復合制成的復合井管和普通油管，所述復合井管設置在漏失層和含水層部分井段，余下部分采用普通油管。

進一步地，在鉆井時采用高導熱性能材料與泥漿復合制成的復合鉆井液。

進一步地，在鉆遇漏失層時，通過調整復合鉆井液的密度、黏度和回壓，讓復合鉆井液多漏失進漏失層，以提高漏失層的導熱性能。