CN104848597A - 地热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地热回收系统，包括热源系统和供热系统，地热回收系统还包括吸收式热泵和离心式热泵，供热系统通过吸收式热泵和离心式热泵与热源系统换热。根据本发明的地热回收系统，通过设置吸收式热泵和离心式热泵，利用免费的低品位热源驱动吸收式热泵，可以减小离心式热泵的装机容量，相比现有技术中完全利用电动热泵提取相同热量，本发明通过吸收式热泵和离心式热泵组合的方式，能够降低40％以上的电耗，节约能源，提高经济性。

Description

地热回收系统

技术领域

本发明涉及地热回收技术领域，具体而言，涉及一种地热回收系统。

背景技术

我国地热资源丰富，据预测，在距离地表2000m范围内，约有相当于137亿吨标准煤的地热资源量。目前全国已发现地热点2000多处，以低于150℃的中低温地热资源为主。地热供暖在地热资源丰富的地区(如北京、天津等)已经获得成熟应用。供热方式已由直接供热向间接供热(利用换热器)、地板供热、热泵技术等多种方式发展。

在现有采暖方式中，通过潜水泵抽出的80～150℃地热水首先与采暖热水进行换热，温度降至40～50℃。为了最大限度地利用地热，再采用电动热泵对换热后的地热水进一步提取热量，使得地热尾水温度进一步降低至10～20℃，然后通过潜水泵回灌至地下。对于现有地热采暖利用方式，高温地热水直接通过换热器与采暖热水换热，换热温差达到30℃以上，高温地热水的能量品位损失较大。同时，利用电动热泵对换热后的地热水提取热量，需要消耗大量电能，在能效与经济性上有进一步提高的空间。

发明内容

本发明旨在提供一种更节能的地热回收系统。

本发明提供了一种地热回收系统，包括热源系统和供热系统，地热回收系统还包括吸收式热泵和离心式热泵，供热系统通过吸收式热泵和离心式热泵与热源系统换热。

进一步地，吸收式热泵包括发生器、第一冷凝器、吸收器和第一蒸发器；离心式热泵包括第二冷凝器和第二蒸发器；发生器、第一蒸发器和第二蒸发器依次串联在热源系统中；第一冷凝器、吸收器和第二冷凝器采用串联、并联或者串并联混合的方式连接在供热系统中。

进一步地，吸收式热泵还包括第一换热器，第一换热器的加热通道串联在发生器和第一蒸发器之间；第一换热器的被加热通道连接在供热系统中。

进一步地，供热系统包括相互并联的第一被加热支路、第二被加热支路和第三被加热支路；第一换热器的被加热通道串联在第一被加热支路中；吸收器和第一冷凝器依次串联在第二被加热支路中；第二冷凝器串联在第三被加热支路中。

进一步地，供热系统包括相互并联的第四被加热支路、第五被加热支路；第一换热器的被加热通道串联在第四被加热支路中；吸收器和第一冷凝器依次串联在第五被加热支路中；第二冷凝器串联设置在第四被加热支路和第五被加热支路的上游。

进一步地，供热系统包括相互并联的第六被加热支路、第七被加热支路；第一换热器的被加热通道串联在第六被加热支路中；第二冷凝器、吸收器和第一冷凝器串联在第七被加热支路中。

进一步地，热源系统为地热采水系统。

进一步地，热源系统包括地热采水系统、一级循环回路和第二换热器，地热采水系统与一级循环回路通过第二换热器换热；一级循环回路通过吸收式热泵和离心式热泵与供热系统换热。

进一步地，热源系统还包括锅炉，锅炉串联在发生器的上游。

根据本发明的地热回收系统，通过设置吸收式热泵和离心式热泵，利用免费的低品位热源驱动吸收式热泵，可以减小离心式热泵的装机容量，相比现有技术中完全利用电动热泵提取相同热量，本发明通过吸收式热泵和离心式热泵组合的方式，能够降低40％以上的电耗，节约能源，提高经济性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的地热回收系统的第一实施例的原理示意图；

图2是根据本发明的地热回收系统的第二实施例的原理示意图；

图3是根据本发明的地热回收系统的第三实施例的原理示意图；

图4是根据本发明的地热回收系统的第四实施例的原理示意图；

图5是根据本发明的地热回收系统的第四实施例的原理示意图。

附图标记说明：

1、发生器；2、第一冷凝器；3、吸收器；4、第一蒸发器；5、第一换热器；6、第二冷凝器；7、第二蒸发器；8、第一潜水泵；9、第二潜水泵；10、第二换热器；11、锅炉；20、吸收式热泵；30、离心式热泵。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，根据本发明第一实施例的地热回收系统，包括热源系统和供热系统，地热回收系统还包括吸收式热泵20和离心式热泵30，供热系统通过吸收式热泵20和离心式热泵30与热源系统换热。本发明通过设置吸收式热泵20和离心式热泵30，利用免费的低品位热源驱动吸收式热泵20，可以减小离心式热泵30的装机容量，相比现有技术中完全利用电动热泵提取相同热量，本发明通过吸收式热泵20和离心式热泵30组合的方式，能够降低40％以上的电耗，节约能源，提高经济性。

具体地，结合图1所示，吸收式热泵20包括发生器1、第一冷凝器2、吸收器3和第一蒸发器4；离心式热泵30包括第二冷凝器6和第二蒸发器7。在第一实施例中，发生器1、第一蒸发器4和第二蒸发器7依次串联在热源系统中，即热源系统中的流体由发生器1流向第二蒸发器7的过程中，温度不断降低，从而将热量换热到供热系统中。

根据供热系统不同的用途和不同的温度需要，第一冷凝器2、吸收器3和第二冷凝器6可以采用串联、并联或者串并联混合的方式连接在供热系统中，从而达到不同的温度需要。例如：在图1和图2中，第一冷凝器2和吸收器3串联，然后与第二冷凝器6并联的串并联混合的方式；在图3和图4中，第二冷凝器6、第一冷凝器2和吸收器3采用依次串联的方式；当然，根据需要，第一冷凝器2、吸收器3和第二冷凝器6也可以采用并联的方式。

优选地，如图1所示，吸收式热泵20还包括第一换热器5，第一换热器5的加热通道串联在发生器1和第一蒸发器4之间，第一换热器5的被加热通道连接在供热系统中。即热水经过发生器1后，在第一换热器5进一步降温后，进入第一蒸发器4中，能够更有效地将利用热量，提高换热效率。

具体地，在第一实施例中，供热系统包括相互并联三个支路，即第一被加热支路、第二被加热支路和第三被加热支路，第一换热器5的被加热通道串联在第一被加热支路中，吸收器3和第一冷凝器2依次串联在第二被加热支路中，第二冷凝器6串联在第三被加热支路中。三个支路的汇合供用户利用，如供热，提供热水等。

在第一实施例中，热源系统可以直接为地热采水系统，即通过相应的水泵将地热水抽取出来后，经过相应的进化处理，即可与吸收式热泵20的发生器1连通。考虑到地热水水质可能较差，如果直接进入吸收式热泵20，会在吸收式热泵20内部结垢，对吸收式热泵20性能造成影响。本发明还设置了第二换热器10，即热源系统包括地热采水系统、一级循环回路和第二换热器10，地热采水系统与一级循环回路通过第二换热器10换热，在一级循环回路中，一级循环回路通过吸收式热泵20和离心式热泵30与供热系统换热。一级循环回路可以充入换热性能高的换热介质，保证换热效果，同时避免地热水直接进入吸收式热泵20导致吸收式热泵20损坏。

下面结合图1来具体说明本发明第一实施例的工作原理。

如图1所示，对于地热水，第一潜水泵8将地热水抽出，在第二换热器10中与一级循环回路中A2接口出水充分换热后，由第二潜水泵9打回地下。

对于一级循环回路，A2接口出水与地热水在第二换热器10中换热后，通过A1接口进入吸收式热泵20的发生器1中，并加热发生器1中的浓的溴化锂溶液，再进入第一换热器5中直接加热部分供热系统中的水，然后进入第一蒸发器4中加热来自第一冷凝器2中的冷凝水；最终进入离心式热泵30的第二蒸发器7中进一步放热。

对于供热系统：供热系统中水分为三个支路，一个支路直接与第一换热器5换热；另一个支路首先进入吸收式热泵的吸收器3，被浓溶液吸水放出的热量加热，再进入第一冷凝器2被来自发生器1中的水蒸气加热；第三个支路经过离心式热泵30的第二冷凝器6并被加热。最终三个支路汇合为用户供热，或者提供热水等。

相比使用两个离心式热泵串联的方式，本发明一方面使用吸收式热泵直接节约一台离心式热泵；另一方面，经过吸收式热泵20后的地热水温度更低，离心式热泵30效率得到提升。

如图2所示的第二实施例，相比第一实施例，地热水和一级循环回路的连接方式不变。供热系统的方式变为：供热水经过离心式热泵30的第二冷凝器6并被加热，然后进入吸收式热泵并且分为两支，一个支路直接与第一换热器5换热；另一支进入吸收器3，最后进入吸收式热泵的第一冷凝器2，最终二次水汇合为用户供热、提供热水等，即两个相互并联的支路串联在第二冷凝器6的下游，即在第二实施例中，采用两级加热的方式，相比第一实施例中，三个支路都相互并联的方式，在第二实施例中，采用串并联混合的方式，实现两级加热，能够降低每一级的加热温度，从而降低吸收式热泵20和离心式热泵30的要求，降低设计难度。例如，在图1所示的第一实施例中，如果接口B1与接口B2之间温差为15℃，则三个支路都需要升温15℃，对离心式热泵30难度较大。但是在图2所示的第二实施例中，如果接口B1与接口B2之间温差为15℃，先进入离心式热泵30进行加热，再进入吸收式热泵20，离心式热泵30和吸收式热泵20两次升温15℃，难度有效降低。

如图3所示的第三实施例，相比第二实施例，地热水和一级循环回路的连接方式不变。供热系统的方式变为：供热水分为两个并联的支路，第一个支路的供热水经过离心式热泵30的第二冷凝器6并被加热，然后进入吸收式热泵进入吸收器3，最后进入吸收式热泵的第一冷凝器2，另一支路直接与第一换热器5换热，最终两个支路的水汇合为用户供热、提供热水等。类似于第二实施例，第三实施例中，将水多级加热，能够降低每一级的负荷要求，从而降低设计难度。

在第三实施例中，两个并联的支路也可以采用如下的方式连接，第一个支路的供热水首先经过吸收式热泵进入吸收器3，然后进入吸收式热泵的第一冷凝器2，最后进入离心式热泵30的第二冷凝器6并被加热，另一支路直接与第一换热器5换热，最终两个支路的水汇合为用户供热、提供热水等。也能达到同样的效果。

结合图4和图5所示，考虑到部分地区地热水不能满足供热需求，本发明的地热回收系统还可以增加锅炉补充供热，从而提高一级循环回路中的水温，增大供热动力。

具体地，图4的所示的第四实施例中，在图1所示的第一实施例的基础上增加一个锅炉11，利用锅炉11提高一级循环回路中的水温，从而提高吸收式热泵20的进水温度，增大供热动力，以满足用户的热负荷需求。

图5的所示的第五实施例中，在图2所示的第二实施例的基础上增加一个锅炉11，利用锅炉11提高一级循环回路中的水温，从而提高吸收式热泵20的进水温度，增大供热动力，以满足用户的热负荷需求。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明的地热回收系统，通过设置吸收式热泵和离心式热泵，利用免费的低品位热源驱动吸收式热泵，可以减小离心式热泵的装机容量，相比现有技术中完全利用电动热泵提取相同热量，本发明通过吸收式热泵和离心式热泵组合的方式，能够降低40％以上的电耗，节约能源，提高经济性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地热回收系统，包括热源系统和供热系统，其特征在于，所述地热回收系统还包括吸收式热泵(20)和离心式热泵(30)，所述供热系统通过所述吸收式热泵(20)和所述离心式热泵(30)与所述热源系统换热。

2.根据权利要求1所述的地热回收系统，其特征在于，

所述吸收式热泵(20)包括发生器(1)、第一冷凝器(2)、吸收器(3)和第一蒸发器(4)；

所述离心式热泵(30)包括第二冷凝器(6)和第二蒸发器(7)；

所述发生器(1)、所述第一蒸发器(4)和所述第二蒸发器(7)依次串联在所述热源系统中；

所述第一冷凝器(2)、所述吸收器(3)和所述第二冷凝器(6)采用串联、并联或者串并联混合的方式连接在所述供热系统中。

3.根据权利要求2所述的地热回收系统，其特征在于，

所述吸收式热泵(20)还包括第一换热器(5)，所述第一换热器(5)的加热通道串联在所述发生器(1)和所述第一蒸发器(4)之间；所述第一换热器(5)的被加热通道连接在所述供热系统中。

4.根据权利要求3所述的地热回收系统，其特征在于，

所述供热系统包括相互并联的第一被加热支路、第二被加热支路和第三被加热支路；

所述第一换热器(5)的被加热通道串联在所述第一被加热支路中；

所述吸收器(3)和所述第一冷凝器(2)依次串联在所述第二被加热支路中；

所述第二冷凝器(6)串联在所述第三被加热支路中。

5.根据权利要求3所述的地热回收系统，其特征在于，

所述供热系统包括相互并联的第四被加热支路、第五被加热支路；

所述第一换热器(5)的被加热通道串联在所述第四被加热支路中；

所述吸收器(3)和所述第一冷凝器(2)依次串联在所述第五被加热支路中；

所述第二冷凝器(6)串联设置在所述第四被加热支路和第五被加热支路的上游。

6.根据权利要求3所述的地热回收系统，其特征在于，

所述供热系统包括相互并联的第六被加热支路、第七被加热支路；

所述第一换热器(5)的被加热通道串联在所述第六被加热支路中；

所述第二冷凝器(6)、所述吸收器(3)和所述第一冷凝器(2)串联在所述第七被加热支路中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的地热回收系统，其特征在于，

所述热源系统为地热采水系统。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的地热回收系统，其特征在于，

所述热源系统包括地热采水系统、一级循环回路和第二换热器(10)，所述地热采水系统与所述一级循环回路通过所述第二换热器(10)换热；

所述一级循环回路通过所述吸收式热泵(20)和所述离心式热泵(30)与所述供热系统换热。

9.根据权利要求2至6中任一项所述的地热回收系统，其特征在于，

所述热源系统还包括锅炉(11)，所述锅炉(11)串联在所述发生器(1)的上游。