一种用于季节性蓄热的地热供热系统及方法与流程

1.本发明涉及供热领域，特别涉及一种用于季节性蓄热的地热供热系统及方法。


背景技术：

2.地热是一种广泛存在的可再生能源，如果合理利用可极大的降低化石燃料的使用程度，实现节能降耗，助力碳减排。但是地热一般存在于深层地表，如果利用泵功将其提取出来，将会耗费大量的能量，不利于地热能的使用。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于季节性蓄热的地热供热系统及方法，采用分离式热管结构设置，可无功耗提取深层地表地热中的热量，并利用季节性储热结束，将热量存储于浅层土壤内，可大大降低提取地热所需要的泵功耗。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：本发明提供一种用于季节性蓄热的地热供热系统，包括换热管网、分离式热管和地热系统；将所述地热系统设置在深层土壤内，所述分离式热管和地热系统连接，所述分离式热管的顶部处于浅层土壤内，所述换热管网设置在分离式热管的顶部，所述换热管网的顶部伸出土壤。
5.进一步的，所述分离式热管处于所述地热系统中。
6.进一步的，所述换热管网和分离式热管距离不超过5m。
7.进一步的，所述换热管网伸入土壤不超过10m的深度。
8.进一步的，所述换热管网顶端连接热用户。
9.进一步的，泵设置在换热管网上。
10.进一步的，分离式热管的回路中填充定量的制冷剂r-134a或r-125。
11.进一步的，所述换热管网中充注水。
12.进一步的，所述泵固定于换热管网上。
13.本发明还提供一种基于用于季节性蓄热的地热供热系统的方法，通过地热系统处于深层土壤内，分离式热管埋于土壤中，分离式热管的底部处于地热系统中，分离式热管的顶部处于浅层地下；换热管网底部埋于浅层土壤内，所述换热管网与分离式热管的顶部位置相近，泵固定于换热管网上，换热管网的另外一端置于热用户内。
14.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
15.本发明采用分离式热管的设置可源源不断的将地热系统中的热量提取至浅层土壤内，整个过程无需泵功，可大大降低能耗；分离式热管是一种封闭型的热管换热装置，该装置是一个闭式环形回路，能够良好的用于提取深层地下中的地热能；同时，采用分离式热管结构设置，可无功耗提取深层地表地热中的热量，并利用季节性储热结束，将热量存储于浅层土壤内，可大大降低提取地热所需要的泵功耗。
16.进一步的，将分离式热管处于地热系统中，同时换热管网和分离式热管距离不超过5m；能够有效的保证热传递，提高传热效率，减少传热时间，从而有效的减小热量的损失。
17.进一步的，换热管网伸入土壤不超过10m的深度；换热管网底部埋于浅层土壤内，能够游有效的保证与分离式热管的顶部位置相近，既能够有效的保证地热不流失，同时保证了地热的传递效率。
18.进一步的，换热管网的顶端连接热用户，能够有效的实现热能的利用，有效的将储热能应用到生活工作当中。
19.进一步的，泵的设置，能够方便用户的控制，泵可以用于控制换热管网的传热开启和关闭；在进行人为控制时，可以在寒冷时开启，在适宜时关闭。
20.进一步的，通过制冷剂在底部地热系统中受热成汽相，在浮升力的作用下流至热管上部，与冷端土壤中完成换热，冷凝成液相，在重力的作用下，返回至底部，完成一个换热循环；能够高效的实现热传递。
21.进一步的，水作为传热工质，可将土壤中的热量传输至热用户中，价格便宜，有利于循环使用。
22.进一步的，泵采用固定的设置方式，可以通过采用焊接的方式，方便用户的使用，有效的降低使用过程中的复杂性，在使用时保持打开状态即可。
23.进一步的，由于采用分离式热管结构，可无功耗提取深层土壤的地热中的热量，并利用季节性储热结束，将热量存储于浅层土壤中，可大大降低提取地热所需要的泵功耗，同时通过多个结构的连接配合有效的实现装置的应用，极大地方便了使用，并且降低了使用操作难度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
25.图1为本发明实施例提供的一种用于季节性蓄热的地热供热系统的示意图；
26.图2为本发明实施例提供的一种用于季节性蓄热的地热供热系统的分离式热管的结构示意图；
27.图中：换热管网1、分离式热管2、地热系统3、泵4、热用户5、冷凝段100和蒸发段101。
具体实施方式
28.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
34.如图1所示，本发明提供一种用于季节性蓄热的地热供热系统，包括换热管网1、分离式热管2、地热系统3、泵4、热用户5；所述地热系统3处于深层地下，分离式热管2埋于土壤中，分离式热管2的底部处于地热系统3中，分离式热管2的顶部处于浅层地下。换热管网1底部埋于浅层地下，所述换热管网1与分离式热管2的顶部位置相近，泵4采用焊接的方式固定于换热管网1上，换热管网1的另外一端置于热用户5的室内。
35.本系统中分离式热管2可源源不断的将地热系统3中的热量提取至浅层地下中，整个过程无需泵，可大大降低能耗。通过在非用热季，关闭泵4。由于没有泵驱动，换热管网1中的工质不流动，其换热功能停止。在用热季，开启泵4，换热管网1中的工质在泵的驱动下开始流动。当期流动至换热管网1底部，吸收浅层地下中的热量，然后流动中热用户5室内，进行放热，从而实现热量循环。该发明可将存储于深层地下中的地热能传输至热用户中，实现清洁供热。
36.如图2所示，分离式热管2是个回路，回路中充注循环工质，所述的循环工质一般是制冷剂，在蒸发段受热成汽相，所述蒸发段和所述地热系统连接，在浮升力的作用下流至冷凝段，所述冷凝段和浅层土壤部位连接，在冷凝段中冷凝成液相，在重力的作用下，返回至底部，完成一个换热循环。分离式热管的优点是结构简单仅需要一个封闭回路即可，不需要泵功输入，在整个流动过程都不需要泵。
37.分离式热管2是一种封闭型的热管换热装置，该装置是一个闭式环形回路，用于提取深层土壤中的地热能。分离式热管2在回路中填充定量的制冷剂r-134a或r-125，制冷剂在底部受热成汽相，在浮升力的作用下流至热管上部，与冷端完成换热，冷凝成液相，在重力的作用下，返回至底部，完成一个换热循环。换热管网1中充注了水作为传热工质，可将土壤中的热量传输至热用户5中。利用季节性储热技术，可将提取的热量存储于土壤中。
38.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或
基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
39.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，包括换热管网(1)、分离式热管(2)和地热系统(3)；将所述地热系统(3)设置在深层土壤内，所述分离式热管(2)和地热系统(3)连接，所述分离式热管(2)的顶部处于浅层土壤内，所述换热管网(1)设置在分离式热管(2)的顶部，所述换热管网(1)的顶部伸出土壤。2.根据权利要求1所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，所述分离式热管(2)处于所述地热系统(3)中。3.根据权利要求1所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，所述换热管网(1)和分离式热管(2)距离不超过5m。4.根据权利要求1所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，所述换热管网(1)伸入土壤不超过10m的深度。5.根据权利要求1所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，所述换热管网(1)顶端连接热用户(5)。6.根据权利要求5所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，泵(4)设置在换热管网(1)上。7.根据权利要求1所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，分离式热管(2)的回路中填充定量的制冷剂r-134a或r-125。8.根据权利要求1所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，所述换热管网(2)中充注水。9.根据权利要求6所述的一种用于季节性蓄热的地热供热系统，其特征在于，泵(4)固定于换热管网(1)上。10.一种基于用于季节性蓄热的地热供热系统的方法，其特征在于，通过地热系统(3)处于深层土壤内，分离式热管(2)埋于土壤中，分离式热管(2)的底部处于地热系统(3)中，分离式热管(2)的顶部处于浅层地下；换热管网(1)底部埋于浅层土壤内，所述换热管网(1)与分离式热管(2)的顶部位置相近，泵(4)固定于换热管网(1)上，换热管网(1)的另外一端置于热用户(5)内。

技术总结
本发明公开了一种用于季节性蓄热的地热供热系统及方法，包括换热管网、分离式热管和地热系统；将所述地热系统设置在深层土壤内，所述分离式热管和地热系统连接，所述分离式热管的顶部处于浅层土壤内，所述换热管网设置在分离式热管的顶部，所述换热管网的顶部伸出土壤。采用分离式热管的设置可源源不断的将地热系统中的热量提取至浅层土壤内，整个过程无需泵功，可大大降低能耗；分离式热管是一种封闭型的热管换热装置，该装置是一个闭式环形回路，能够良好的用于提取深层地下中的地热能；同时，采用分离式热管结构设置，可无功耗提取深层地表地热中的热量，并利用季节性储热结束，将热量存储于浅层土壤内，可大大降低提取地热所需要的泵功耗。地热所需要的泵功耗。地热所需要的泵功耗。


技术研发人员：白烨 彭烁 钟迪 黄永琪 安航 周贤 姚国鹏
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2022/1/28