CN104864447B - 综合可再生能源供冷供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种综合可再生能源供冷供热系统，包括深层地热利用单元、浅层地能利用单元、淡化海水热能利用单元及水蓄能单元，深层地热利用单元、浅层地能利用单元及淡化海水热能利用单元并联且均通过水源热泵机组连接水蓄能单元，水蓄能单元连接供冷供热室外管网。本系统采用深层地热耦合浅层地能及淡化海水热能，同时采用水蓄能的蓄冷、热的可再生能源利用方式。既充分利用深层地热资源，又降低浅层地能的取热压力，提高了浅层地能单元中的水源热泵供热能效，降低系统运行费用。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源利用领域，涉及建筑的供冷供热系统，尤其是一种综合可再生能源供冷供热系统。
背景技术
居住、教育、办公及工业建筑的供冷供热多采用市政热网、电制冷、燃气热水机组的方式，上述几种方式的缺点是用电量大、投资成本高、年运行费用高。随着人们能源节约意识的提高，越来越多地将地热、风能、太阳能等可再生资源应用到日常的供冷供热中，然而如何更加科学、合理地将多种现有可再生能源综合利用仍然是摆在科研工作者面前的一个亟待解决的问题。
通过检索，发现如下两篇相关专利文献报道：
1、一种热泵供热供冷系统(CN1072010)，由水温较高的热水井、热水井抽水泵、热水井抽水管、热水井回水管、阀门、热泵机组、阀门、冷水井回水管、冷水井抽水管、冷水井抽水泵、水温较低的冷水井构成一个地下水双向循环回路。热泵供热时，抽取热井水作高温热源，在热泵蒸发器中释放出热量，水温降低后回灌入冷水井中；热泵供冷时，抽取冷井水作低温热源，在热泵冷凝器中吸收热量，水温升高后回灌入热水井中。采用这一蓄热(冷)型地下水热泵系统，可充分利用热泵的制冷制热效果，且大大节约地下水用量，防止地面沉降。
2、地埋管供热空调系统及其应用(CN1415910)，它是由热泵机组、热水制备换热器、直接供冷式换热器、热水蓄水池、地板采暖盘管、室内换热器、地埋管换热器组成，上述各组件通过连接管道连接，地埋管换热器地下部分采用地埋式U形管结构，地上部分通过管道分别与热泵机组和直接供冷式换热器相连接，可形成各自分别独立的封闭循环管道，管内充有循环工质，循环管道中安装有循环泵和管道开关。根据季节不同的需要，通过管道的连接和管道开关的不同开关组合，可将能量分别传递给热泵机组，热水制备换热器和直接供冷式换热器，热水蓄水池，室内换热器。
通过比较，上述专利与本发明有较大的区别，不能解决本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种节能、环保、高效的综合可再生能源供冷供热系统。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种综合可再生能源供冷供热系统，包括深层地热利用单元、浅层地能利用单元、淡化海水热能利用单元及水蓄能单元，深层地热利用单元、浅层地能利用单元及淡化海水热能利用单元并联且均通过水源热泵机组连接水蓄能单元，水蓄能单元连接供冷供热室外管网。
而且，所述的深层地热利用单元经多级阶梯换热后的尾水热量与浅层地能利用单元所提取的热量混合。
而且，所述的深层地热利用单元采用深层地热水直接换热结合燃气吸收式热泵提取地热尾水热量的供热方式。
而且，所述的深层地热利用单元包括采水井、回灌井、多级换热器及燃气吸收式热泵，在采水井与回灌井之间连接多级换热器的一次侧，地热水采用阶梯换热方式，其中经第一级换热器换热后的地热水热量通过水源热泵机组的取热管道直接输送至水蓄能单元，中间几级换热器采用并联的方式，其二次侧与燃气吸收式热泵的取热侧连接，燃气吸收式热泵的排热侧通过水源热泵机组连接至水蓄能单元，最末一级换热器的二次侧连接至浅层地能利用单元的取热管道。
而且，所述的浅层地能利用单元包括多孔土壤换热器、多孔土壤换热器通过取热管道连接水源热泵机组。
而且，所述的浅层地能利用单元还包括有冷却塔，冷却塔与多孔土壤换热器并联且共同连接水源热泵机组。
而且，所述的浅层地能利用单元还包括有真空燃气热水机组，在水源热泵机组与水蓄能单元之间连接真空燃气热水机组。
而且，所述的淡化海水热能利用单元包括淡化海水储水池及换热器，淡化海水储水池通过换热器与水源热泵机组连接。
而且，所述的水蓄能单元采用蓄能水罐实现低谷电时段蓄冷、热，非低谷电时段供冷、热。
本发明的优点和积极效果是：
1、本系统深层地热与浅层地能采用能源侧并联的方式实现深层地热与浅层地能的耦合利用，既充分利用深层地热资源，又降低浅层地能的取热压力，提高了浅层地能单元中的水源热泵供热能效，降低系统运行费用。
2、本系统采用水蓄能的储能方式，在夜间充分利用低谷电制取冷、热水，在日间电力高峰段充分利用蓄能系统供冷、供热，充分降低系统运行费用。
3、本系统同时利用了淡化海水热能，从储存淡化海水的储水池中提取热能，将得到的热能用于用户供热供冷，合理利用了现有能源，降低了投入成本。
4、本系统采用可再生能源供应方式，通过能源的阶梯式利用，提高了能源的利用率，充分体现了节能、环保、高效的生态理念。
5、本系统采用电能、深层地热能、浅层地能、燃气能等能源联合供能，实现了区域多能源供能方式，且能源站之间实现联网运行，提高了区域供能的安全性，降低了区域供能的风险性。
附图说明
图1为本系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种综合可再生能源供冷供热系统，包括深层地热利用单元、浅层地能利用单元、淡化海水热能利用单元、水源热泵机组13及水蓄能单元11，深层地热利用单元、浅层地能利用单元及淡化海水热能利用单元并联且均通过水源热泵机组连接水蓄能单元，水蓄能单元连接供冷供热室外管网10。
所述的深层地热利用单元包括采水井8、回灌井9、多级换热器及燃气吸收式热泵14，在采水井与回灌井之间连接多级换热器的一次侧，地热水采用阶梯换热方式，其中经第一级换热器7换热后的地热水热量通过水源热泵机组的取热管道直接输送至水蓄能单元，中间几级换热器6采用并联的方式，二次侧与燃气吸收式热泵的取热侧连接，燃气吸收式热泵的排热侧通过水源热泵机组连接至水蓄能单元，最末一级换热器5的二次侧连接至浅层地能利用单元的取热管道。深层地热与浅层地能的耦合利用，既充分利用深层地热资源，又降低浅层地能的取热压力。
该深层地热利用单元采用深层地热水直接换热结合燃气吸收式热泵提取地热尾水热量的供热方式，供应建筑为居住建筑。
所述的浅层地能利用单元采用垂直埋管土壤源热泵系统，包括多孔土壤换热器3、冷却塔2及真空燃气热水机组12，多孔土壤换热器与冷却塔并联且共同连接水源热泵机组，在水源热泵机组与水蓄能单元之间连接真空燃气热水机组，真空燃气热水机组起到热调峰的作用，冷却塔起到冷调峰的作用。浅层地能通过水源热泵机组从土壤取、排热实现为建筑供冷供热。
所述的淡化海水热能利用单元包括淡化海水储水池1及换热器4，淡化海水储水池通过换热器与水源热泵机组连接，从周边海水淡化泵站取水后储存在淡化海水储罐内，水源热泵机组通过换热器提取、排出能量。
所述的水蓄能单元采用蓄能水罐实现低谷电时段蓄冷、热，非低谷电时段供冷、热。该水蓄能单元建设在能源站内，能源站与用户侧采用间接供应方式连接，在各单体建筑设置换冷、换热站。
而且，本系统的供能管路采用冷、热水共用管道的两管制、一级泵、间接供冷供热方式。
本系统的工作原理为：
本系统采用深层地热耦合浅层地能及淡化海水热能，同时采用水蓄能的蓄冷、热的可再生能源利用方式。深层地热利用方式为直接换热供热+燃气吸收式热泵提取尾水热量供热的利用方式。浅层地能及淡化海水热能利用方式为以浅层土壤源作为主要排、取热源，淡化海水热能为辅助排、取热源，同时辅之冷却塔排热、真空燃气热水机组供热，采用水蓄能的蓄冷、热方式。
表1和表2为本系统与其它供冷供热形式所需费用的比较结果。
表1 居住建筑供热形式比较
从表1中可以看出采用本系统“地热及尾水+燃气吸收式热泵”的供热形式从投资成本、年运行费用成本及寿命周期成本上都明显低于传统的市政热网或燃气热水机组的供热形式。
表2 办公、商业建筑供冷热形式比较
从表2中可以看出采用本系统“垂直埋管地源热泵”的供热供冷形式从年运行费用成本及寿命周期成本上都明显低于传统的供冷供热形式。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种综合可再生能源供冷供热系统，其特征在于：包括深层地热利用单元、浅层地能利用单元、淡化海水热能利用单元及水蓄能单元，深层地热利用单元、浅层地能利用单元及淡化海水热能利用单元并联且均通过水源热泵机组连接水蓄能单元，水蓄能单元连接供冷供热室外管网，所述的深层地热利用单元经多级阶梯换热后的尾水热量与浅层地能利用单元所提取的热量混合，所述的深层地热利用单元采用深层地热水直接换热结合燃气吸收式热泵提取地热尾水热量的供热方式，所述的深层地热利用单元包括采水井、回灌井、多级换热器及燃气吸收式热泵，在采水井与回灌井之间连接多级换热器的一次侧，地热水采用阶梯换热方式，其中经第一级换热器换热后的地热水热量通过水源热泵机组的取热管道直接输送至水蓄能单元，中间几级换热器采用并联的方式，其二次侧与燃气吸收式热泵的取热侧连接，燃气吸收式热泵的排热侧通过水源热泵机组连接至水蓄能单元，最末一级换热器的二次侧连接至浅层地能利用单元的取热管道，所述的浅层地能利用单元包括多孔土壤换热器、多孔土壤换热器通过取热管道连接水源热泵机组，所述的浅层地能利用单元还包括有冷却塔，冷却塔与多孔土壤换热器并联且共同连接水源热泵机组，所述的浅层地能利用单元还包括有真空燃气热水机组，在水源热泵机组与水蓄能单元之间连接真空燃气热水机组，所述的淡化海水热能利用单元包括淡化海水储水池及换热器，淡化海水储水池通过换热器与水源热泵机组连接，所述的水蓄能单元采用蓄能水罐实现低谷电时段蓄冷、热，非低谷电时段供冷、热。
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