[發明專利]一種無干擾中深層同軸地熱聯合地源熱泵供暖系統

在審

• 申請號: 202110299958.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112902270A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 劉強斌;張延軍;張心;鄭劍橋;婁俊慶;李曉光
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F24D3/04
• 分類號: F24D3/04;F24D3/10;F24D3/18;F24T10/20
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張巖

本發明涉及一種無干擾中深層同軸地熱聯合地源熱泵供暖系統，包括無干擾中深層同軸地熱系統、循環泵、地源熱泵及供暖區，無干擾中深層同軸地熱系統內管采用附加有螺旋片的新型內管，無干擾中深層同軸地熱系統連接第一循環泵輸送供暖水給地源熱泵，地源熱泵根據供暖區面積和/或多級階梯供暖所需溫度將水溫加熱至規定溫度，供暖區使用后低溫水通過第二循環泵流經地源熱泵返回無干擾中深層同軸地熱系統，本發明無干擾中深層同軸地熱聯合地源熱泵供暖系統，使可再生能源的效能得到了充分的發揮，提高換熱量，又能充分滿足實際供暖需求，具有顯著的環保節能效益及經濟效益。

技術領域

本發明屬于無干擾中深層地熱供暖技術領域，具體涉及一種無干擾中深層同軸地熱聯合地源熱泵供暖系統。

背景技術

目前，能源已經成為國家發展的關鍵所在，而大量使用化石能源會導致嚴重的環境問題。為實現2060年碳中和的戰略目標，使用清潔能源替代化石能源成為大勢所趨。中深層地熱能具有熱能穩定、恢復快等特點，與冬季供暖后，停泵幾個月即可恢復儲層溫度，采用無干擾中深層同軸地熱技術還能保護地下水資源，實現“取熱不取水”。

由于，我國中-高品位中深層地熱資源分布存在差異，并不是每個地區的中深層地熱都處于較高溫度，存在地熱資源的地區分布差異性。現有的無干擾中深層同軸地熱工程，除工質換熱外，未考慮其他強化換熱措施，無法進一步利用清潔地熱資源。并且，單一無干擾中深層同軸地熱技術供暖面積有限，無法進一步利提高經濟效益。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種無干擾中深層同軸地熱聯合地源熱泵供暖系統，以解決提高供暖面積和無干擾中深層同軸地熱技術的換熱能力的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種無干擾中深層同軸地熱聯合地源熱泵供暖系統，包括無干擾中深層同軸地熱系統1、第一循環泵3、地源熱泵6、供暖區8、第二循環泵10和多根水管，所述水管上分布多個閥門；

所述無干擾中深層同軸地熱系統1與地源熱泵6存在串聯和并聯兩種模式，能夠通過控制水管上閥門的開啟與關閉，使無干擾中深層同軸地熱系統1、地源熱泵6和供暖區8分別形成循環回路；

所述無干擾中深層同軸地熱系統1能夠連接第一循環泵3輸送供暖水給地源熱泵6，地源熱泵6根據供暖區面積和/或多級階梯供暖所需溫度將水溫加熱至規定溫度，供暖區8使用后低溫水能夠通過第二循環泵10流經地源熱泵6返回無干擾中深層同軸地熱系統1；所述述無干擾中深層同軸地熱系統1還能通過第一循環泵3直接供給供暖區8，供暖區8使用后低溫水通過第二循環泵10返回無干擾中深層同軸地熱系統1。

進一步地，所述多根水管分別為水管Ⅰ2、水管Ⅱ4、水管Ⅲ5、水管Ⅳ7、水管Ⅴ9、水管Ⅵ11、水管Ⅶ12和水管Ⅷ13，水管Ⅱ4上設有閥門Ⅰ41和Ⅱ閥門42，水管Ⅲ5上設有閥門Ⅲ51，水管Ⅳ7上設有閥門Ⅳ71，水管Ⅵ11上設有閥門Ⅴ111，水管Ⅶ12上設有閥門Ⅵ121和閥門Ⅶ122，水管Ⅷ13上設有閥門Ⅷ131。

更進一步地，所述閥門Ⅰ41、閥門Ⅱ42、閥門Ⅵ121和閥門Ⅶ122關閉，閥門Ⅲ51、閥門Ⅳ71、閥門Ⅴ111和閥門Ⅷ131打開，則無干擾中深層同軸地熱系統1與地源熱泵6之間構成回路且地源熱泵6與供暖區8之間構成回路，關閉閥門Ⅲ51、閥門Ⅳ71、閥門Ⅴ111和閥門Ⅷ131，打開閥門Ⅰ41、閥門Ⅱ42、閥門Ⅵ121和閥門Ⅶ122，則無干擾中深層同軸地熱系統1直接與供暖區8構成回路。

更進一步地，所述無干擾中深層同軸地熱系統1包括固井水泥102、外管101、內管103和套管頭105，且貫穿地層107，與地層107交換熱量，外管101與地層107通過固井水泥固定102，內管103嵌套與外管101內，內管103與外管101之間形成環狀空間108與套管頭105連接用于進水，內管103內通道109與套管頭105連接用于出水，內管103最底端為環狀空間108與內管103內通道109之間的進水通道106，地層107能夠對外管101和內管103之間的環狀空間108中的循環水進行加熱。