CN102679429A - 无井泵地热水采暖方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无井泵地热水采暖方法及系统，所述方法为将地热水与供暖系统的回水充分混合后，再送入所述供暖系统进行供暖。所述系统包括射流泵和供暖系统，所述射流泵设置于地热水深井中，用于抽吸地热水，所述供暖系统的回水作为射流泵的射流介质通过射流介质进水管道连接射流泵的射流介质入口，所述射流介质进水管上设有用于为供暖系统的回水加压的循环泵，所述射流泵的混合介质出口连接供暖系统的进水管道。通过本发明可以有效地利用供暖系统的回水，既减少了由于供暖系统的回水直接排放造成的水资源的浪费，又使供暖系统的回水中的热能得到有效地利用，实现了在满足采暖系统所需要的热能和循环水量的工艺参数条件下，最大限度的节电节水的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种地热水的利用方法和系统，具体涉及一种利用地热水进行采暖的方法及适用于该方法的系统。
背景技术
地热水具有水资源和矿产资源的双重属性，是《可再生能源法》中被列为鼓励和支持开发的可再生能源之一。由于其具有清洁、廉价和可再生的特点，被广泛的应用于建筑采暖和空调方面。
现有的地热水采暖技术为，地热水用热水井泵泵抽出来后直接进入用户的采暖系统（地热盘管系统、暖气片系统或中央空调的风机盘管系统），经过采暖系统散热的水直接排放到下水道中。
现有的地热水采暖技术主要存在以下不足：
1、由于地热水温度高（50℃至90℃）、含盐量高和含沙量大的特点，实际使用中的深井泵电机和轴套水泵经常损坏，影响采暖效果和造成大量的浪费，同时深井泵和循环泵的同时存在，造成系统复杂和耗电量大等缺点。每年国内仅山东、河北、河南以及京津地区在利用地热采暖和温泉洗浴方面利用地热资源，由于地热泵损坏造成的直接损失不低于亿元人民币；
2、经过采暖系统散热的水直接排放到下水道中，地热水的的热能不能充分利用，浪费巨大；
3、存在地热水温度分布不均匀的现象，造成采暖系统温度不均匀稳定的现象时而发生；
4、为保证井管不下沉，深井泵管用夹板固定在井管口，上面为开口方式，不能满足地热井的自喷热水回收利用的要求；
5、溢出的地热水直接排入下水道，造成能源和水源的浪费；
6、各设备独立，采用现场分散安装，随意性大，安装时间长。
发明内容
为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明提供了一种无井泵地热水采暖方法及系统，采用供暖系统的回水与地热水混合的方式进行供暖，充分地利用了地热水的热能，同时回收了供暖系统的回水的热能。
本发明采用的技术方案是：一种无井泵地热水采暖方法，将地热水与供暖系统的回水充分混合后，再送入所述供暖系统进行供暖。
所述地热水与供暖系统的回水的混合方法优选为采用射流泵进行混合，地热水作为所述射流泵的被抽吸介质，供暖系统的回水经过循环泵加压后作为所述射流泵的射流介质。
所述无井泵地热水采暖方法优选采用温度控制的方式控制供暖系统的排水，当供暖系统的回水的温度低于设定温度时，供暖系统的回水自动排放；当供暖系统的回水的温度不低于设定温度时，供暖系统的回水经过所述循环泵加压作为射流介质送入所述射流泵。
一种应用上述无井泵地热水采暖方法的无井泵地热水采暖系统，包括射流泵和供暖系统，所述射流泵设置于地热水深井中，用于抽吸地热水，所述供暖系统的回水作为所述射流泵的射流介质通过射流介质进水管道连接所述射流泵的射流介质入口，所述射流介质进水管道上设有用于为供暖系统的回水加压的循环泵，所述射流泵的混合介质出口连接所述供暖系统的进水管道。
所述循环泵优选采用一用一备的相互并联的两个泵或者多用一备的相互并联的多个泵。
所述供暖系统的进水管道上可以设有用于地热水除沙的旋流除沙器。
所述旋流除沙器与供暖系统之间的管道上可以设有用于将地热水和供暖系统的回水的混合介质分别送入不同供暖目标的分水器。
所述无井泵地热水采暖系统还可以包括集水箱，所述供暖系统的回水管道优选连接所述集水箱的进水口，所述集水箱的出水口优选通过所述射流介质进水管道连接所述射流泵的射流介质入口。
所述集水箱可以设有排水管，所述排水管上优选设有温度控制排水阀。
所述无井泵地热水采暖系统还可以包括用于自动控制的电气控制系统，所述电气控制系统的控制输出端与所述温度控制排水阀和循环泵的控制输入端电连接，所述电气控制系统根据热负荷的大小调节所述循环泵实现循环水量的大小的调节；所述电气控制系统根据供暖系统的回水的温度控制所述温度控制排水阀的开、关，当供暖系统的回水的温度低于设定温度时，所述温度控制排水阀开启，当供暖系统的回水的温度不低于设定温度时，所述温度控制排水阀关闭。
本发明的有益效果为：
1、采用射流泵抽吸地热水，使热水井中无任何转动的部件，系统可靠性提高，维护费用大幅度降低，井内的部件使用寿命可达到5年以上；
2、射流泵的使用使井中无电气部件，使耗电量大幅度降低；
3、由于采用供暖系统散热后的回水作为所述射流泵的射流介质，既克服了供暖系统的回水直接排放造成水资源浪费巨大的不足，又克服了供暖系统的回水中的热能不能充分利用使热能浪费巨大的不足；
4、由于地热水和供暖系统的回水在射流泵内混合，并在电气控制系统的控制下进入供暖系统并循环利用，解决了地热水温度分布不均匀的现象，也简化了采暖系统的温度调节环节，还解决了高层供水的问题；
5、本发明自动化控制程度高，管理方便，使得管理成本大幅度降低。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是本发明系统的电气控制系统的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种无井泵地热水采暖方法，主要是将地热水与供暖系统的回水充分混合后，再送入供暖系统进行供暖，既充分利用了供暖系统的回水不造成水资源的浪费，又回收了供暖系统的回水中的热能。
所述地热水与供暖系统的回水的混合方法优选为采用射流泵进行混合，地热水作为所述射流泵的被抽吸介质，供暖系统的回水经过循环泵加压后作为所述射流泵的射流介质。所述循环泵具有为所述射流泵提供高压动力水和供暖循环的功能，所述射流泵用于混合地热水和供暖系统的回水。采用地热水和供暖系统的回水混合的方式进行供暖，使供暖系统中的水量增加，供暖系统中的热能分布均匀。
所述无井泵地热水采暖方法优选采用温度控制的方式控制供暖系统的排水，当供暖系统的回水的温度低于设定温度时，供暖系统的回水自动排放；当供暖系统的回水的温度不低于设定温度时，供暖系统的回水经过所述循环泵加压作为射流介质送入所述射流泵。
参见图1，本发明还提供了一种应用上述无井泵地热水采暖方法的采暖系统，包括射流泵1和供暖系统9，所述射流泵设置在地热水深井中，用于抽吸地热水，所述射流泵可以设有被抽吸介质进水管道，连接所述射流泵的被抽吸介质入口，所述被抽吸介质进水管道的入口插入地热水中，深井的井口可以设有与所述射流泵配套的井口设备2，所述供暖系统的回水作为所述射流泵的射流介质通过射流介质进水管道连接所述射流泵的射流介质入口，所述射流介质进水管道上设有用于为供暖系统的回水加压的循环泵3，以使供暖系统的回水满足作为所述射流泵的射流介质的压力，所述射流泵的混合介质的出口连接所述供暖系统的进水管道，用于将经过所述射流泵混合后的地热水和供暖系统回水的混合介质送入所述供暖系统。
所述循环泵优选采用一用一备的相互并联的两个泵，以便当所述循环泵出现故障时，可以采用备用的循环泵继续维持系统的运行，当系统的流量较大时，所述循环泵也可采用多用一备的相互并联的多个泵。所述循环泵的出、入口处均可以加有蝶阀和软接头，所述循环泵的出口处还可以设有逆止阀，用以保证所述循环泵停止工作时循环水不倒流。
所述供暖系统的进水管道上可以设有用于地热水除沙的旋流除沙器7，所述旋流除沙器与供暖系统之间的管道上可以设有用于将地热水和供暖系统的回水的混合介质分别送入不同供暖目标的分水器8，所述供暖系统的进水管道连接所述旋流除沙器的进水口，所述旋流除沙器的出水口通过管道连接所述分水器的进水口，所述分水器的出水口分别连接供暖系统各供暖目标的进水管，所述旋流除沙器和分水器之间的连接管道上可以设有供热总阀门10。
所述旋流除沙器的下部可以设有圆柱型的集沙罐，在所述集沙罐上设有窥视镜，用于观察所述集沙罐中的集沙情况，所述集沙罐的下端设有排沙阀门，当从所述窥视镜中观察到所述集沙罐中不少于一半的空间充满沙子时，打开所述排沙阀门，进行排沙，排沙完毕后，关闭所述排沙阀门。
所述旋流除沙器和各连接管道均可以采用衬胶防腐工艺结构，以提高系统的使用寿命。
所述地热采暖系统还可以包括集水箱6，用于储存供暖系统的回水，所述供暖系统的回水管道（或供暖系统的各供暖目标的出水管道）优选连接所述集水箱的进水口，所述集水箱的出水口优选通过所述射流介质进水管道连接所述射流泵的射流介质入口。
所述集水箱优选设有排水管，用于将所述集水箱内存储的供暖系统的回水排出，所述排水管上优选设有温度控制排水阀5，所述排水管的出口可以插入回灌井中，所述集水箱还可以设有溢流管，所述溢流管的出口也可以插入回灌井中。
所述旋流除沙器还可以设有出水支管，所述出水支管连接所述集水箱的进水口或者直接插入所述集水箱，所述出水支管上优选设有截止阀。
所述无井泵地热水采暖系统还可以包括用于自动控制的电气控制系统4。
参见图2，所述电气控制系统的控制输出端可以与所述温度控制排水阀和循环泵的控制输入端电连接。所述电气控制系统可以包括供电系统11、电源开关12、控制单元16、用于检测供暖系统的回水温度的温度传感器13、用于检测供暖系统的回水压力的压力传感器14、用于控制所述温度控制排水阀的电动头15、变频器17和电动机18，所述供电系统分别与所述控制单元、电动头、温度传感器、压力传感器和变频器电连接，所述电源开关设置在所述供电系统的输出主电路上，所述温度传感器和压力传感器的信号输出端连接所述控制单元的相应的信号输入端，所述控制单元的温度控制排水阀的控制信号输出端连接所述电动头的控制信号输入端，所述控制单元的变频器控制信号输出端连接所述变频器的控制信号输入端，所述变频器与所述电动机电连接。
由于本发明采用所述射流泵抽吸地热水并进行地热水与供暖系统的回水的混合，使所述地热水深井中无任何转动的部件，系统可靠性提高，维护费用大幅度降低，井内部件的使用寿命可达到5年以上，且由于所述地热水深井中无电气部件，使耗电量大幅度降低。采用供暖系统散热后的回水作为所述射流泵的射流介质，既节约了水资源又回收了供暖系统的回水中的热能。本发明自动化程度高，只要一开启所述电源开关，整个系统就能自动运行，管理方便，使得管理成本大幅度降低。
所述循环泵可以采用温度控制下的变频恒压控制技术进行控制，根据系统运行状态改变所述循环泵的转速和泵的工作台数，调节循环水量的大小，达到满足供热条件下最大限度的节能的目的，同时也可解决供暖系统中热介质分布不均匀的现象，简化供暖系统的温度调节环节。
所述无井泵地热水采暖系统开始运行时，所述供热总阀门处于关闭状态，所述循环泵将来自所述集水器的供热系统的回水通过所述射流泵的射流介质入口泵入所述射流泵，高压的射流介质通过射流泵的出口高速喷出，高速流动的射流介质通过所述射流泵时，会在所述射流泵的混合室内形成负压，将地热水从被抽吸介质入口抽吸进所述射流泵的混合室，地热水和作为射流介质的供暖系统的回水在所述射流泵的喉管处剧烈混合，混合过程中地热水与供暖系统的回水进行热交换给供暖系统的回水加热，地热水与供暖系统的回水的混合介质通过所述旋流除沙器的出水支管流入所述集水箱，所述集水箱内的水满后，所述集水箱内的水通过溢流管回灌到回灌井中，完成系统的启动过程。此时打开所述供热总阀门，关闭出水支管上的截止阀，地热水和供暖系统的回水的混合介质进入供暖系统进行供暖，散热后流回所述集水箱，通过所述循环泵再次泵入所述射流泵作为射流介质，与地热水混合后进入供暖系统，如此循环流动，供暖系统的回水重复利用与地热水共同达到取暖的目的。系统运行过程中可以通过控制所述循环泵的转速和调整所述温度控制排水阀的开度来达到满足采暖系统所需要的热能和循环水量的工艺参数条件下，最大限度的节电节水的目的。
Claims (10)
1.一种无井泵地热水采暖方法，其特征在于将地热水与供暖系统的回水充分混合后，再送入所述供暖系统进行供暖。
2.如权利要求1所述的无井泵地热水采暖方法，其特征在于所述地热水与供暖系统的回水的混合方法为采用射流泵进行混合，地热水作为所述射流泵的被抽吸介质，供暖系统的回水经过循环泵加压后作为所述射流泵的射流介质。
3.如权利要求2所述的无井泵地热水采暖方法，其特征在于采用温度控制的方式控制供暖系统的排水，当供暖系统的回水的温度低于设定温度时，供暖系统的回水自动排放；当供暖系统的回水的温度不低于设定温度时，供暖系统的回水经过所述循环泵加压作为射流介质送入所述射流泵。
4.一种无井泵地热水采暖系统，其特征在于包括射流泵和供暖系统，所述射流泵设置于地热水深井中，用于抽吸地热水，所述供暖系统的回水作为所述射流泵的射流介质通过射流介质进水管道连接所述射流泵的射流介质入口，所述射流介质进水管道上设有用于为供暖系统的回水加压的循环泵，所述射流泵的混合介质出口连接所述供暖系统的进水管道。
5.如权利要求4所述的无井泵地热水采暖系统，其特征在于所述循环泵采用一用一备的相互并联的两个泵或者多用一备的相互并联的多个泵。
6.如权利要求5所述的无井泵地热水采暖系统，其特征在于所述供暖系统的进水管道上设有用于地热水除沙的旋流除沙器。
7.如权利要求6所述的无井泵地热水采暖系统，其特征在于所述旋流除沙器与供暖系统之间的管道上设有用于将地热水和供暖系统的回水的混合介质分别送入不同供暖目标的分水器。
8.如权利要求4、5、6或7所述的无井泵地热水采暖系统，其特征在于还包括集水箱，所述供暖系统的回水管道连接所述集水箱的进水口，所述集水箱的出水口通过所述射流介质进水管道连接所述射流泵的射流介质入口。
9.如权利要求8所述的无井泵地热水采暖系统，其特征在于所述集水箱设有排水管，所述排水管上设有温度控制排水阀。
10.如权利要求9所述的无井泵地热水采暖系统，其特征在于还包括用于自动控制的电气控制系统，所述电气控制系统的控制输出端与所述温度控制排水阀和循环泵的控制输入端电连接，所述电气控制系统根据热负荷的大小调节所述循环泵实现循环水量的大小的调节；所述电气控制系统根据供暖系统的回水的温度控制所述温度控制排水阀的开、关，当供暖系统的回水的温度低于设定温度时，所述温度控制排水阀开启，当供暖系统的回水的温度不低于设定温度时，所述温度控制排水阀关闭。
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