CN107504547A - 一种基于深层地热能的供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于深层地热能的供热系统。包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路。所述系统根据热源特征和热用户特点在热源站配置水‑水换热器、热泵机组、锅炉或汽‑水换热器，根据一次网热媒参数和热用户特点在热力站配置水‑水换热机组或大温差高效换热机组。从而实现高效、深度开发与利用深层地热能，以满足冬季供热负荷需求，另外可以大幅降低化石能源消耗量及其污染物排放量。
Description
技术领域
本发明属于地热能高效供热领域，特别地，涉及一种基于深层地热能的供热系统。
背景技术
随着城市化进程的快速发展，我国建筑能耗急剧增加、消耗严重，开发利用地热能成为建筑节能的主要措施。目前的浅层地热能的利用由于冬夏冷热不均，从而导致运行效果逐年下降；另外由于地埋管敷设的建设条件限制，使得浅层地热能的利用在大型供热工程中受到一定的限制。深层地热能由于能源密度高、热稳定性能好等有点，逐渐受到国内外的极大关注，因为较高温度的地热水不仅可以作为水-水换热器的加热热源，而且可以作为热泵机组的低温热源，逐步加热一次网回水，地热水能量得到梯级利用，从而达到高效开发利用地热能的目的。然而，采用何种技术及设备以高效利用深层地热能是目前亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于深层地热能的供热系统，具体技术方案如下：
供热系统包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路，其特征在于，所述热源站包括深层地热井、水-水换热器和热泵机组，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括水-水换热机组或大温差高效换热机组；所述一次网管路连接方式设置为一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水-水换热器入口相连，水-水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管与热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组相连；所述供热系统还包括地热水与热源站的连接管路，连接方式设置为所述抽水井出口与热源站的水-水换热器入口相连，水-水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
进一步地，所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，其中阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间。
进一步地，所述供热系统的一次网水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水。
进一步地，所述供热系统的地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭，抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
进一步地，所述热源站还包括锅炉或汽‐水换热器，此时，所述一次网管路连接方式设置为一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与锅炉入口或汽‐水换热器入口相连，锅炉出口或汽‐水换热器出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管分别与各个热力站的水‐水换热机组或大温差高效换热机组相连。
进一步地，所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，阀门v1设置在热源站的水-水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水-水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水-水换热器出口与热泵机组入口之间；阀门v5设置在热源站的热泵机组出口与锅炉入口之间。
进一步地，所述供热系统的一次网水有以下三种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2、v5关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水；
2)在供热中期的中等负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1、v5关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水；
3)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉串联运行：阀门v3打开，阀门v1、v2关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水。
进一步地，所述热泵机组为中高温蒸气压缩式热泵机组或直燃型吸吸收式热泵机组；所述中高温蒸气压缩式热泵机组为两级复叠式蒸气压缩式热泵或两级蒸气压缩式热泵。
进一步地，所述水-水换热机组为壳管式换热器或板式换热器。
进一步地，所述大温差高效换热机组为压缩式换热机组、或吸收式换热机组或吸附式换热机组或喷射式换热机组；所述压缩式换热机组包括蒸气压缩式热泵和水-水换热器，所述的的吸收式换热机组包括吸收式热泵和水-水换热器，所述吸附式换热机组包括吸附式热泵和水-水换热器，所述喷射式换热机组包括喷射式热泵和水-水换热器；所述吸附式换热机组的吸附式热泵主要包括吸附床、蒸发器、冷凝器和储液器。
本发明的有益效果为：
1、深层地热能属于可再生能源，大幅度进行开发与利用可大幅度降低一次能源消耗量及其污染物排放量。
2、根据热源特性和热用户特性分别对热源站和热力站进行优化配置。例如通过将热力站设置成大温差高效换热机组，可以将其产生的较低温度的一次网回水在热源站利用水-水换热器深度回收地热成为可能；通过将热源站的水-水换热器和热泵机组进行优化匹配，可实现地热能的梯级利用，使地热能得到高效开发与利用，例如由于深层地热水出水温度较高，可首先作为热源站的水-水换热器的加热热源加热较低温度的一次网回水，然后作为低温热源被热泵机组回收利用，一次网水温逐级升高，能源得到梯级利用。
3、通过对相关管路及阀门进行切换，实现水-水换热器和热泵机组的启闭；或通过变频水泵对地热水流量的调节，从而实现以最低能耗满足末端用户需求。
综上，本发明的一种基于深层地热能的供热系统热力学性能
高、经济效益好、节能、环保效果显著，可为我国北方地区大型燃煤锅炉集中供热系统的清洁能源供热升级改造或新建清洁能源供热系统的规划与设计提供参考。
附图说明
图1为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的实施例1的连接方式示意图；
图2为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的实施例2的连接方式示意图；
图3为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的实施例3的连接方式示意图；
图4为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的实施例4的连接方式示意图；
图5为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的实施例5的连接方式示意图；
图6为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的实施例6的连接方式示意图；
图7为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的热力站的大温差换热机组的连接方式1示意图；
图8为本发明的一种基于深层地热能的供热系统的热力站的大温差换热机组的连接方式2示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。应当意识到，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的一个宽泛实施例中，一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路。所述热源站包括深层地热井、水‐水换热器和热泵机组，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括水‐水换热机组或大温差高效换热机组；所述一次网管路连接方式设置为如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管与热力站的水‐水换热机组或大温差高效换热机组相连；所述供热系统还包括地热水与热源站的连接管路，连接方式设置为如下：所述抽水井出口与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
优选地，所述热泵机组为中高温蒸气压缩式热泵机组或直燃型吸收式热泵机组；
优选地，所述中高温蒸气压缩式热泵机组为两级复叠式蒸气压缩式热泵或两级蒸气压缩式热泵；
优选地，所述水‐水换热机组为壳管式换热器或板式换热器；
优选地，所述大温差高效换热机组为压缩式换热机组、吸收式换热机组或吸附式换热机组或喷射式换热机组。
优选地，所述压缩式换热机组包括蒸气压缩式热泵和水-水换热器；所述吸收式换热机组包括吸收式热泵和水-水换热器；所述吸附式换热机组包括吸附式热泵和水-水换热器；所述喷射式换热机组包括喷射式热泵和水-水换热器；
优选地，所述吸附式换热机组的吸附式热泵主要包括吸附床、蒸发器、冷凝器和储液器。
应当意识到，上述列举仅是示例，不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图1‐8及不同实施例进一步详细说明本发明具体结构、工作过程的内容。
实施例1
如图1所示，一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路；所述热源站包括深层地热井、水‐水换热器和热泵机组，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括水‐水换热机组；所述一次网管路连接方式设置为如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管与热力站的水‐水换热机组相连；地热水与热源站的连接方式为抽水井出口与热源站的水-水换热器入口相连，水-水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，具体地，阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间。
根据上述阀门设置，供热系统的一次网水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
同理，地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭。抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
实施例2
如图2所示，一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路；所述热源站包括深层地热井、水‐水换热器和热泵机组，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括大温差高效换热机组；所述一次网管路连接方式设置为如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管与热力站的大温差高效换热机组相连；地热水与热源站的连接方式为抽水井出口与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，具体地，阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间。
根据上述阀门设置，供热系统的一次网水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
同理，地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭。抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
实施例3
如图3所示，在实施例1公开内容的基础上，其中的热源站增加了锅炉这一调峰热源设备。即为一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路；所述热源站包括深层地热井、水‐水换热器、热泵机组和锅炉，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括水‐水换热机组；所述一次网管路连接方式设置为如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与锅炉入口相连，锅炉出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管分别与各个热力站的水‐水换热机组相连；地热水与热源站的连接方式为抽水井出口与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
所述锅炉为燃气或燃煤锅炉。
所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，具体地，阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间；阀门v5设置在热源站的热泵机组出口与锅炉入口之间。
根据上述阀门设置，供热系统的一次网热水有以下三种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2、v5关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
2)在供热中期的中等负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1、v5关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
3)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉串联运行：阀门v3打开，阀门v1、v2关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
同理，地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭，抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
实施例4
如图4所示，在实施例2公开内容的基础上，其中的热源站增加了锅炉这一调峰热源设备。即为一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路；所述热源站包括深层地热井、水‐水换热器、热泵机组和锅炉，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括大温差高效换热机组；所述一次网管路连接方式设置为如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与锅炉入口相连，锅炉出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管分别与各个热力站的大温差高效换热机组相连；地热水与热源站的连接方式为抽水井出口与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
优选地，所述锅炉为燃气或燃煤锅炉。
所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，具体地，阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间；阀门v5设置在热源站的热泵机组出口与锅炉入口之间。
根据上述阀门设置，供热系统的一次网热水有以下三种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2、v5关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
2)在供热中期的中等负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1、v5关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
3)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉串联运行：阀门v5打开，阀门v1、v2关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
同理，地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭，抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
实施例5
如图5所示，在实施例1公开内容的基础上，其中的热源站增加了汽‐水换热器这一调峰热源设备。即为一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路；所述热源站包括深层地热井、水‐水换热器、热泵机组和汽‐水换热器，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括水‐水换热机组；所述一次网管路连接方式设置为如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与汽‐水换热器入口相连，汽‐水换热器出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管分别与各个热力站的水‐水换热机组相连；地热水与热源站的连接方式为抽水井出口与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，具体地，阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间；阀门v5设置在热源站的热泵机组出口与汽‐水换热器入口之间。
根据上述阀门设置，供热系统的一次网热水有以下三种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2、v5关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
2)在供热中期的中等负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1、v5关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
3)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器、热泵机组和汽-水换热器串联运行：阀门v5打开，阀门v1、v2关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器、热泵机组和汽-水换热器逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组加热二次网回水；
同理，地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭，抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
实施例6
如图6所示，在实施例2公开内容的基础上，其中的热源站增加了汽‐水换热器这一调峰热源设备。即为一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路；所述热源站包括深层地热井、水‐水换热器、热泵机组和汽‐水换热器，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括大温差高效换热机组；所述一次网管路连接方式设置为如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与汽‐水换热器入口相连，汽‐水换热器出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管分别与各个热力站的大温差高效换热机组相连；地热水与热源站的连接方式为抽水井出口与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，具体地，阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间；阀门v5设置在热源站的热泵机组出口与汽‐水换热器入口之间。
根据上述阀门设置，供热系统的一次网热水有以下三种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2、v5关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
2)在供热中期的中等负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1、v5关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
3)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器、热泵机组和汽-水换热器串联运行：阀门v5打开，阀门v1、v2关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器、热泵机组和汽-水换热器逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的大温差高效换热机组加热二次网回水；
同理，地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭，抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
优选地，所述压缩式换热机组包括蒸气压缩式热泵和水-水换热器；所述吸附式换热机组包括吸附式热泵和水-水换热器；所述喷射式换热机组包括喷射式热泵和水-水换热器；
优选地，所述吸附式换热机组的吸附式热泵主要包括吸附床、蒸发器、冷凝器和储液器。
如图7和8所示，所述大温差高效换热机组为吸附式换热机组时，一次网水经过换热机组的方式如下：一次网供水依次进入吸附床、换热机组水-水换热器、蒸发器逐级放热降温后返回至热源站；二次网水经过换热机组的方式如下：二次网回水分两路，一路进入冷凝器吸热升温，另一路进入换热机组水-水换热器吸热升温，升温后的两路水混合后作为二次网供水被输配至各个热力站。
根据上述实施例公开的内容，本发明的一种基于深层地热能的供热系统，其热源站有三种配置方式：
1)热源站包括深层地热井、水-水换热器和热泵机组，其中热泵机组为中高温蒸气压缩式热泵机组或直燃型吸收式热泵机组，所述中高温蒸气压缩式热泵机组包括两级复叠式蒸气压缩式热泵或两级蒸气压缩式热泵；
2)热源站包括深层地热井、水-水换热器、热泵机组和燃气或燃煤锅炉，其中热泵机组为中高温蒸气压缩式热泵机组或直燃型吸收式热泵机组，所述中高温蒸气压缩式热泵机组包括两级复叠式蒸气压缩式热泵或两级蒸气压缩式热泵；
3)热源站包括深层地热井、水-水换热器、热泵机组和汽-水换热器，其中热泵机组为中高温蒸气压缩式热泵机组或直燃型吸收式热泵机组，所述中高温蒸气压缩式热泵机组包括两级复叠式蒸气压缩式热泵或两级蒸气压缩式热泵。
本发明的一种基于深层地热能的供热系统，其热力站配置方式按照换热器工作原理分为两种：
1)热力站包括水-水换热机组，其为壳管式换热器或板式换热器；
2)热力站包括大温差高效换热机组，其为吸收式换热机组、喷射式换热机组、压缩式换热机组或吸附式换热机组，其中吸收式换热机组包括吸收式热泵和水-水换热器，喷射式换热机组包括喷射式热泵和水-水换热器构成，压缩式换热机组包括蒸气压缩式热泵和水-水换热器，吸附式换热机组包括吸附式热泵和水-水换热器，其中吸附式热泵主要包括吸附床、蒸发器、冷凝器和储液器。
本发明的一种基于深层地热能的供热系统，其一次网管路连接方式如下：一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水-水换热器入口相连，水-水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与锅炉或汽-水换热器入口相连，锅炉或汽-水换热器出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管分别与各个热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组相连。
本发明的一种基于深层地热能的供热系统，其地热水与热源站的连接方式如下：地热水抽水井出口与热源站中的水-水换热器入口相连，水-水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与地热水回灌井入口相连。
本发明的一种基于深层地热能的供热系统，其一次网水有以下三种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2、v5关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至各个热力站，用于加热二次网回水；
2)在供热中期的中等负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1、v5关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级加热升温后被输配至各个热力站，用于加热二次网回水；
3)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉或汽-水换热器串联运行：阀门v5打开，阀门v1、v2关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉或汽-水换热器，逐级加热升温后被输配至各个热力站，用于加热二次网回水；
本发明的一种基于深层地热能的供热系统，其地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭，抽水井中的地热水经水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于深层地热能的供热系统，包括热源站、一次网管路、热力站和二次网管路，其特征在于，所述热源站包括深层地热井、水-水换热器和热泵机组，所述深层地热井包括抽水井、回灌井和地热水泵；所述热力站包括水-水换热机组或大温差高效换热机组；所述一次网管路连接方式设置为一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水-水换热器入口相连，水-水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管与热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组相连；所述供热系统还包括地热水与热源站的连接管路，连接方式设置为所述抽水井出口与热源站的水-水换热器入口相连，水-水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与回灌井入口相连。
2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，其中阀门v1设置在热源站的水‐水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水‐水换热器出口与热泵机组入口之间。
3.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述供热系统的一次网水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水。
4.根据权利要求3所述的供热系统，其特征在于，所述供热系统的地热水有以下两种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v3打开，阀门v4关闭，抽水井中的地热水经地热水泵进入热源站的水-水换热器，放热降温后返回至回灌井；
2)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v4打开，阀门v3关闭，抽水井中的地热水经地热水泵依次进入热源站的水-水换热器和热泵机组，逐级放热降温后返回至回灌井。
5.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述热源站还包括锅炉或汽‐水换热器，此时，所述一次网管路连接方式设置为一次网各个回水支管与一次网回水干管相连，一次网回水干管与热源站的水‐水换热器入口相连，水‐水换热器出口与热泵机组入口相连，热泵机组出口与锅炉入口或汽‐水换热器入口相连，锅炉出口或汽‐水换热器出口与一次网供水干管相连，一次网供水干管与一次网各个供水支管相连，一次网各个供水支管分别与各个热力站的水‐水换热机组或大温差高效换热机组相连。
6.根据权利要求5所述的供热系统，其特征在于，所述一次网管路、地热水与热源站的连接管路上均设置有阀门，阀门v1设置在热源站的水-水换热器出口与一次网供水干管之间；阀门v2设置在热源站的热泵机组出口与一次网供水干管之间；阀门v3设置在热源站的水-水换热器出口与热泵机组出口之间；阀门v4设置在热源站的水-水换热器出口与热泵机组入口之间；阀门v5设置在热源站的热泵机组出口与锅炉入口之间。
7.根据权利要求6所述的供热系统，其特征在于，所述供热系统的一次网水有以下三种运行方式：
1)在供热初末期的低负荷运行阶段，热源站的水-水换热器单独运行：阀门v1打开，阀门v2、v5关闭，一次网回水经热源站的水-水换热器加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水；
2)在供热中期的中等负荷运行阶段，热源站的水-水换热器和热泵机组串联运行：阀门v2打开，阀门v1、v5关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器和热泵机组逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水；
3)在供热寒期的高负荷运行阶段，热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉串联运行：阀门v3打开，阀门v1、v2关闭，一次网回水依次经过热源站的水-水换热器、热泵机组和锅炉逐级加热升温后被输配至热力站，通过热力站的水-水换热机组或大温差高效换热机组加热二次网回水。
8.根据权利要求1-7任一项所述的供热系统，其特征在于，所述热泵机组为中高温蒸气压缩式热泵机组或直燃型吸收式热泵机组；所述中高温蒸气压缩式热泵机组为两级复叠式蒸气压缩式热泵或两级蒸气压缩式热泵。
9.根据权利要求1-7任一项所述的供热系统，其特征在于，所述水-水换热机组为壳管式换热器或板式换热器。
10.根据权利要求1-7任一项所述的供热系统，其特征在于，所述大温差高效换热机组为压缩式换热机组、或吸收式换热机组或吸附式换热机组或喷射式换热机组；所述压缩式换热机组包括蒸气压缩式热泵和水-水换热器，所述的吸收式换热机组包括吸收式热泵和水-水换热器，所述吸附式换热机组包括吸附式热泵和水-水换热器，所述喷射式换热机组包括喷射式热泵和水-水换热器；所述吸附式换热机组的吸附式热泵主要包括吸附床、蒸发器、冷凝器和储液器。
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2017
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