一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统

专利摘要:
本实用新型公开了一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，包括中深层地下水循环子系统、一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统和用户供热子系统；所述中深层地下水循环子系统与一次板式换热器子系统连通，所述一次板式换热器子系统与二次板式换热器子系统连通，所述二次板式换热器子系统与中深层地下水循环子系统连通，所述一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统还分别与用户供热子系统连通，本实用新型通过中深层地热水与水源热泵串联来最大程度的利用地热井水，解决了用户冬季供暖的问题。
公开号:CN214333102U
申请号:CN202120497335.4U
申请日:2021-03-09
公开日:2021-10-01
发明作者:姜曙；刘志明；王虹；杨露；符明月
申请人:Henan Institute of Engineering；
IPC主号:F25B30-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于地热能开发利用技术领域，尤其涉及一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统。
[n0002] 地热资源是一种可再生的清洁能源，具有清洁环保、稳定性好、可循环利用等特点，不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰，地源热泵系统在建筑热舒适条件得到改善的条件下能把建筑耗能量减下来，减轻对大气环境的污染，作为一种有益环境、节约能源和经济可行的建筑物供暖新技术越来越受到关注。
[n0003] 近年来，随着我国社会经济的发展及人民生活水平的不断提高，改善建筑热舒适条件已成为一个比较突出的要求。空调作为目前改善建筑热舒适条件的工具，早已悄悄进入我们的生活。然而，随着空调设备的日益普及，建筑耗能量势必将迅猛增加，对大气环境的污染也将日趋严重。
[n0004] 基于现有技术中存在的以上不足，本实用新型公开了一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，通过将地热水与热泵机组结合起来向建筑物供暖，既可大幅降低空凋的用电量，减少高位能的使用，又可充分利用中深层地下水的热量，降低回灌水的温度，实现地下水能量的梯级利用。
[n0005] 针对现有技术不足，本实用新型的目的在于提供一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统。
[n0006] 本实用新型提供如下技术方案：
[n0007] 一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，包括中深层地下水循环子系统、一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统和用户供热子系统；所述中深层地下水循环子系统与一次板式换热器子系统连通，所述一次板式换热器子系统与二次板式换热器子系统连通，所述二次板式换热器子系统与中深层地下水循环子系统连通，所述一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统还分别与用户供热子系统连通。
[n0008] 优选的，所述中深层地下水循环子系统包括抽水井、抽水泵、旋流除砂器、回灌井以及地热井循环水管道；所述一次板式换热器子系统包括一级板式换热器、第一热侧进出水管道以及第一冷侧进出水管道；所述二次板式换热器子系统包括二级板式换热器、二次水循环水泵、第二热侧进出水管道以及第二冷侧进出水管道；所述用户供热子系统包括水源热泵机组、供热循环水泵、热用户、供热循环水管道以及回热循环水管道。
[n0009] 优选的，所述抽水泵的进水端与抽水井中的中深层地下水之间以及抽水泵的出水端与旋流除砂器的进水端之间均通过地热井循环水管道连通，所述旋流除砂器的出水端与第一热侧进出水管道的进水管连通，所述第一热侧进出水管道的出水管与第二热侧进出水管道的进水管连通，所述第二热侧进出水管道的出水管与回灌井连通。
[n0010] 优选的，所述第一冷侧进出水管道的出水管通过供热循环水管道与热用户的供水端连通，所述热用户的回水端经回热循环水管道与第一冷侧进出水管道的进水管连通。
[n0011] 优选的，所述第二冷侧进出水管道的出水管与水源热泵机组的蒸发器的输入端连通，所述水源热泵机组的冷凝器的输出端经供热循环水管道与热用户的供水端连通，所述热用户的回水端经回热循环水管道与冷凝器的输入端连通，所述蒸发器的输出端与第二冷侧进出水管道的进水管连通。
[n0012] 优选的，所述旋流除砂器与第一热侧进出水管道的进水管连通位置还设有全程综合水处理器，所述全程综合水处理器的输入端与旋流除砂器的出水端连通，所述全程综合水处理器的输出端与第一热侧进出水管道的进水管连通。
[n0013] 优选的，所述回热循环水管道位于第一冷侧进出水管道的进水管与热用户连通处设有供热循环水泵。
[n0014] 优选的，所述蒸发器的输出端与第二冷侧进出水管道的进水管连通处设有二次水循环水泵。
[n0015] 优选的，所述水源热泵机组包括蒸发器、冷凝器、压缩机，所述水源热泵机组设有多个，多个所述水源热泵机组并联。
[n0016] 优选的，所述二次水循环水泵设有多个，多个所述二次水循环水泵并联；所述供热循环水泵设有多个，多个所述供热循环水泵并联。
[n0017] 优选的，所述回热循环水管道位于供热循环水泵、热用户的回水端之间位置还设有直通型过滤器。
[n0018] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[n0019] （1）本实用新型一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，通过抽水泵使中深层地热水流过一级板式换热器，可使高温中深层地热水的能量直接传递给热用户，实现对热用户端供暖。
[n0020] （2）本实用新型一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，经过一级板式换热器换热后的中温中深层热水，再次流过二级板式换热器加热热泵机组蒸发器的二次水，温度进一步降低，最后进入回灌井里，实现了地热水水温的能量梯级利用。
[n0021] 为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[n0022] 图1为本实用新型的系统流程图。
[n0023] 图2为本实用新型的中深层地下水循环子系统流程图。
[n0024] 图3为本实用新型的用户供热子系统流程图。
[n0025] 图中：1、抽水井；2、回灌井；3、抽水泵；4、旋流除砂器；5、地热井循环水管道；6、一级板式换热器；7、第一热侧进出水管道；71、第一冷侧进出水管道；8、二级板式换热器；9、二次水循环水泵；10、第二热侧进出水管道；100、第二冷侧进出水管道；11、水源热泵机组；12、供热循环水泵；13、热用户；14、供热循环水管道；141、回热循环水管道；15、全程综合水处理器；16、直通型过滤器。
[n0026] 为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
[n0027] 因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
[n0028] 请参阅图1-3所示，一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，包括中深层地下水循环子系统、一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统和用户供热子系统；所述中深层地下水循环子系统与一次板式换热器子系统连通，所述一次板式换热器子系统与二次板式换热器子系统连通，所述二次板式换热器子系统与中深层地下水循环子系统连通，所述一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统还分别与用户供热子系统连通，所述中深层地下水循环子系统包括抽水井1、抽水泵3、旋流除砂器4、回灌井2以及地热井循环水管道5；所述一次板式换热器子系统包括一级板式换热器6、第一热侧进出水管道7以及第一冷侧进出水管道71；所述二次板式换热器子系统包括二级板式换热器8、二次水循环水泵9、第二热侧进出水管道10以及第二冷侧进出水管道100；所述用户供热子系统包括水源热泵机组11、供热循环水泵12、热用户13、供热循环水管道14以及回热循环水管道141。
[n0029] 所述抽水泵3的进水端与抽水井1中的中深层地下水之间以及抽水泵3的出水端与旋流除砂器4的进水端之间均通过地热井循环水管道5连通，所述旋流除砂器4的出水端与第一热侧进出水管道7的进水管连通，所述第一热侧进出水管道7的出水管与第二热侧进出水管道10的进水管连通，所述第二热侧进出水管道10的出水管与回灌井2连通。所述中深层地下水循环子系统，主要是通过抽水井1里面的抽水泵3把70℃左右的地热水送入旋流除砂器4进行去除杂质，然后再进入一级板式换热器6换热，降温后的40℃左右的中温地热水通过管道进入二级板式换热器8换热，进一步降低地热水的温度，使其热量充分的利用，降温后25℃左右的低温地热水进入回灌井2，实现取热不取水的闭环循环。
[n0030] 所述第一冷侧进出水管道71的出水管通过供热循环水管道14与热用户13的供水端连通，所述热用户13的回水端经回热循环水管道141与第一冷侧进出水管道71的进水管连通。通过在一级板式换热器6中热量的交换，可使高温中深层地热水的能量间接传递给热用户13，实现对热用户端供暖，用户供热子系统，在冬季采暖工况时，热用户13中的低温水通过供热循环水泵12分别进入水源热泵机组11中的冷凝器和一级板式换热器6中被加热到满足用热温度后共同进入热用户13；换热后的热网循环水再进入供热循环水泵12，完成采暖供热的水循环。
[n0031] 所述第二冷侧进出水管道100的出水管与水源热泵机组11的蒸发器的输入端连通，所述水源热泵机组11的冷凝器的输出端经供热循环水管道14与热用户13的供水端连通，所述热用户13的回水端经回热循环水管道141与冷凝器的输入端连通，所述蒸发器的输出端与第二冷侧进出水管道100的进水管连通。主要是通过二级板式换热器8加热水源热泵机组11蒸发器来的5℃左右的二次水，吸热升温达到15℃左右后再通过二次水循环水泵9送入水源热泵机组11的蒸发器中，供热水源热泵机组12的工质，完成水源热泵机组11蒸发器侧的水循环。
[n0032] 所述旋流除砂器4与第一热侧进出水管道7的进水管连通位置还设有全程综合水处理器15，所述全程综合水处理器15的输入端与旋流除砂器4的出水端连通，所述全程综合水处理器15的输出端与第一热侧进出水管道7的进水管连通。全程综合水处理器15是根据水系统中普遍存在的结垢、腐蚀、菌藻以及水质恶化等问题，将"射频水处理器"和"黄锈水过滤器"完美结合，利用航空航天领域差转屏蔽与多点阵列组合技术解决不同频谱间相互干扰，利用机械墙挡式过滤、多级活性铁质滤膜杂质着床及电晕场静电吸附效应三重复合过滤体系超净过滤。
[n0033] 所述回热循环水管道141位于第一冷侧进出水管道71的进水管与热用户13连通处设有供热循环水泵12。
[n0034] 所述蒸发器的输出端与第二冷侧进出水管道100的进水管连通处设有二次水循环水泵9。
[n0035] 所述水源热泵机组11包括蒸发器、冷凝器、压缩机，所述水源热泵机组11设有多个，多个所述水源热泵机组11并联。提高换热速率。
[n0036] 所述二次水循环水泵9设有多个，多个所述二次水循环水泵9并联；所述供热循环水泵12设有多个，多个所述供热循环水泵12并联。提高水循环量。
[n0037] 所述回热循环水管道141位于供热循环水泵12、热用户13的回水端之间位置还设有直通型过滤器16。对循环水的进行过滤，防止结垢，杂质对供热循环水泵12的破坏。
[n0038] 以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式而已，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (8)
[0001] 1.一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于：包括中深层地下水循环子系统、一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统和用户供热子系统；所述中深层地下水循环子系统与一次板式换热器子系统连通，所述一次板式换热器子系统与二次板式换热器子系统连通，所述二次板式换热器子系统与中深层地下水循环子系统连通，所述一次板式换热器子系统、二次板式换热器子系统还分别与用户供热子系统连通。
[0002] 2.根据权利要求1所述一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于，所述中深层地下水循环子系统包括抽水井（1）、抽水泵（3）、旋流除砂器（4）、回灌井（2）以及地热井循环水管道（5）；所述一次板式换热器子系统包括一级板式换热器（6）、第一热侧进出水管道（7）以及第一冷侧进出水管道（71）；所述二次板式换热器子系统包括二级板式换热器（8）、二次水循环水泵（9）、第二热侧进出水管道（10）以及第二冷侧进出水管道（100）；所述用户供热子系统包括水源热泵机组（11）、供热循环水泵（12）、热用户（13）、供热循环水管道（14）以及回热循环水管道（141）。
[0003] 3.根据权利要求2所述一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于，所述抽水泵（3）的进水端与抽水井（1）中的中深层地下水之间以及抽水泵（3）的出水端与旋流除砂器（4）的进水端之间均通过地热井循环水管道（5）连通，所述旋流除砂器（4）的出水端与第一热侧进出水管道（7）的进水管连通，所述第一热侧进出水管道（7）的出水管与第二热侧进出水管道（10）的进水管连通，所述第二热侧进出水管道（10）的出水管与回灌井（2）连通。
[0004] 4.根据权利要求2所述一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于，所述第一冷侧进出水管道（71）的出水管通过供热循环水管道（14）与热用户（13）的供水端连通，所述热用户（13）的回水端经回热循环水管道（141）与第一冷侧进出水管道（71）的进水管连通。
[0005] 5.根据权利要求2所述一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于，所述第二冷侧进出水管道（100）的出水管与水源热泵机组（11）的蒸发器的输入端连通，所述水源热泵机组（11）的冷凝器的输出端经供热循环水管道（14）与热用户（13）的供水端连通，所述热用户（13）的回水端经回热循环水管道（141）与冷凝器的输入端连通，所述蒸发器的输出端与第二冷侧进出水管道（100）的进水管连通。
[0006] 6.根据权利要求2所述一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于，所述旋流除砂器（4）与第一热侧进出水管道（7）的进水管连通位置还设有全程综合水处理器（15），所述全程综合水处理器（15）的输入端与旋流除砂器（4）的出水端连通，所述全程综合水处理器（15）的输出端与第一热侧进出水管道（7）的进水管连通。
[0007] 7.根据权利要求2所述一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于，所述回热循环水管道（141）位于第一冷侧进出水管道（71）的进水管与热用户（13）连通处设有供热循环水泵（12）。
[0008] 8.根据权利要求5所述一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统，其特征在于，所述蒸发器的输出端与第二冷侧进出水管道（100）的进水管连通处设有二次水循环水泵（9）。

类似技术:

---

公开号 | 公开日 | 专利标题

---

CN104832290A|2015-08-12|一种分布式能源烟气余热深度利用系统

---

CN103925729B|2016-08-24|空调系统及包括该系统的中央空调

---

CN111189099A|2020-05-22|抽灌式地热水开发利用地面供热工程的高效供热系统

---

CN103075841B|2015-09-02|基于热泵新型低温热电冷联供系统

---

CN205102299U|2016-03-23|一种制冷剂与土壤直接换热的地源热泵系统

---

CN214333102U|2021-10-01|一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统

---

CN203442992U|2014-02-19|地下水式循环地热空调系统

---

CN1590891A|2005-03-09|有热回收装置的水源中央空调系统

---

CN200996678Y|2007-12-26|还热式阶梯供热装置

---

CN210425636U|2020-04-28|一种洗浴排水废热回收的污水源热泵系统

---

CN204704011U|2015-10-14|一种分布式能源烟气余热深度利用系统

---

CN210463657U|2020-05-05|一种清洁节能污水源热泵系统

---

CN206531317U|2017-09-29|一种高效热回收空调机组

---

CN206595962U|2017-10-27|一种太阳能高效利用的热电冷一体化系统

---

CN210861300U|2020-06-26|通过分布式二级泵耦合空气源热泵和锅炉的供热系统

---

CN202853017U|2013-04-03|地下水式地源热泵热水及空调系统

---

CN214249745U|2021-09-21|基于污水源热泵、直燃型吸收式热泵的供热系统

---

CN213362907U|2021-06-04|一种地热资源补偿式回灌系统

---

CN210292432U|2020-04-10|一种基于热泵技术的分布式能源供应系统

---

CN208253697U|2018-12-18|一种蓄热与多级终端用户联合供热的地热供热运行系统

---

CN212227253U|2020-12-25|一种换热器能量回收装置

---

CN211177032U|2020-08-04|一种地热采暖管道系统

---

CN214841085U|2021-11-23|一种长距离供热系统

---

CN210197760U|2020-03-27|中深层地热水利用系统

---

CN210951484U|2020-07-07|一种冷水热泵机组高效制热系统

同族专利:

---

公开号 | 公开日

---

引用文献:

---

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

---

法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

---

2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

---

申请号 | 申请日 | 专利标题

---

CN202120497335.4U|CN214333102U|2021-03-09|2021-03-09|一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统|CN202120497335.4U| CN214333102U|2021-03-09|2021-03-09|一种中深层地热水与热泵串联梯级利用系统|