CN110108054A - 一种地空温差利用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种地空温差利用系统及方法，涉及新能源领域，包括对流通道、温度补偿结构和能源利用装置，所述对流通道连通地热源和高空低温区，所述温度补偿结构与对流通道连接，所述能源利用装置与对流通道的输出端连接，所述对流通道上设置有保温结构。本发明在地热源与高空低温区之间建立了对流通道，利用温差将地热能转化为风能能够使地热源得到更有效地利用，同时由于地源热和高空冷为自然现象，能够持久维持，且对于本身环境破坏较小，具有广泛的应用场景。

Description

一种地空温差利用系统及方法
技术领域
本发明属于新能源领域，具体涉及一种地空温差利用系统及方法。
背景技术
新能源作为如今能源利用的一个新兴方向，风能、太阳能、潮汐能、地热能均在逐渐被开发利用。
现有技术中的地热能的采用是通过错季采用地下热水，冬季抽取地下热水进行供暖，夏季将水源排放回去，但是该种能源利用措施使得地热区域性分布不均，容易引发环境灾害。
同时该种能源利用方式需要很多成本高昂的附加设备作为支撑，能源利用成本较高。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种地空温差利用系统，以合理利用地热能源，减轻地热能开采对环境带来的危害。
第一方面，本发明提供了一种地空温差利用系统，包括对流通道、温度补偿结构和能源利用装置，所述对流通道连通地热源和高空低温区，所述温度补偿结构与对流通道连接，所述能源利用装置与对流通道的输出端连接，所述对流通道上设置有保温结构。
进一步的，为保留对流通道的热传递效率，避免热能丧失。所述保温结构为设置在对流通道侧壁上的保温层，所述保温层的外侧设置有绝热层。
进一步的，所述温度补偿结构包括聚热舱，所述对流通道与聚热舱的高温区连通，所述聚热舱设置有聚热结构。
优选的，所述聚热舱为塑料大棚结构，以低成本的结构进行温度补偿。
进一步的，为更好地进行温度补偿，所述聚热结构包括太阳能集热器，所述太阳能集热器为空气集热器，所述空气集热器的热量向对流通道输出。
进一步的，为使地热能得到充分利用，所述聚热舱内钻设有地热井，所述地热井达到地下热水区，所述地热井内安装有抽气管道，所述抽气管道的一端与气源连通，另一端与对流通道连通，所述抽气管道的中段位于地下热水区中。
为减小空气流动损失，所述抽气管道的中段为U型结构，使地下热水区能够方便对抽气管道进行有效加热，并使空气能够迅速在抽气管道中流通，并将带有热量的风能传递至对流通道。
进一步的，为便于抽气管道与对流通道中的流动介质对接，所述抽气管道与对流通道连通的一端为喇叭口结构，所述喇叭口结构的小口端靠近地下热水区，所述喇叭口结构的大口端朝向对流通道。
进一步的，所述能源利用装置包括发电风扇，所述发电风扇安装在所述对流通道内，从而方便地将地热能经风能转换为电能。
此外，为对引出的热能进行有效利用，所述能源利用装置包括空气能利用装置。
本发明提供的地空温差利用系统，相比现有技术的优势在于，该系统利用自然现象，仅在地热源与高空低温区之间建立对流通道，利用温差将地源热能转化为风能，再通过能源利用装置转化为其他形式的能量，减少了现有技术中能量转化所需要的成本高昂设备，能够使地热源得到更有效地利用，同时由于地源热和高空冷为自然现象，能够持久维持，且对于本身环境破坏较小，具有广泛的应用场景。
第二方面，本发明提供一种地空温差利用方法，包括：建立地空的对流通道，利用地底与高空的温差形成空气对流，将地源热能转化为风能从地底提取通过能源利用装置进行风能和/或热能的利用。
进一步的，为使空气对流能够有效进行，在地源热能转化的过程中进行温度补偿保证对流通道两端具有足够的温差形成空气对流。
本发明提供的地空温差利用方法，在地热源与高空低温区之间建立对流通道，利用温差将地热能转化为风能能够使地热源得到更有效地利用，同时由于地源热和高空冷为自然现象，能够持久维持，且对于本身环境破坏较小，具有广泛的应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现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，对于本领域普通技术人员而言，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。
图1是本发明地空温差利用系统结构示意图。
1、对流通道，2、保温层，3、发电风扇，4、地源热出口，5、聚热舱，51、聚热舱进气口，6、抽气管进气口，7、地下热水，8地热井。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
实施例1
在地面设置一个长约20m、宽约6m、深约10m的聚热舱5，在聚热舱5设置聚热结构，并在聚热舱5上方架设直立的对流管或对流塔形成对流通道1，使对流通道1上下口形成数十米至数千米的高度差。
其中，对流通道1的侧壁上设置保温层2，为减轻热能损失，在保温层2外侧设置绝热层。由于对流通道1的侧壁隔热，导致管道内外同高度的空气温度变化不同步，形成对流通道1内的对流风。
所述对流通道1上设置有能源利用装置，如发电风扇3，将风能进一步从机械能转化为电能，再将发电风扇3与供电系统对接，从而进行有效地能源利用。
由于风能转换为电能的技术已经发展成熟，在此不再赘述。
作为优选，可将聚热舱5设计为塑料大棚结构，以保证聚热舱5内的高温，对对流通道1进行温度补偿，
进一步的，为进行足够的温度补偿可设置太阳能集热器，同时为便于与地空温差利用系统进行对接，所述太阳能集热器采用空气集热器，所述空气集热器的热量向对流通道1输出。
实施例2
在实施例1的基础上，为对地热能进行充分利用，进行以下改进，在聚热舱5内钻设多眼地热井8，并在聚热舱5接近地面的一侧，留有相应的通气空间。
具体的，所述地热井8达到地下热水7区，所述地热井8内安装有抽气管道，所述抽气管道的一端与气源连通，另一端从地热井8底部延伸至聚热舱5上部形成热源出气口，与对流通道1连通，所述抽气管道的中段位于地下热水7区中。
作为优选，所述抽气管道与气源连通的一端与底面平行或呈一定夹角设置，以便气源向抽气管道内供应，同时减缓热空气回逸，所述抽气管道与对流通道1对接的一端相对竖直设置，使受热空气能够顺利向上运动供给至对流通道1，由于抽气管道的两端形成温差，抽气管道内形成对流，由于地下热水7的温度相对稳定从而能够保证持续运转。
此外，所述抽气管道的中段可以为盘管状结构，也可以为U型结构，此外还可将抽气管道设计为一根供气管，一根热气管，两根管的某一端部在地下热水7中汇聚进行气流传递，另一端分别与气源和对流通道1连通。
为减小风力损失，作为优选，所述抽气管道的中段为U型结构，使地下热水7区能够方便对抽气管道进行有效加热，并使空气能够迅速在抽气管道中流通，并将带有热量的风能传递至对流通道1。
进一步的，为便于抽气管道与对流通道1中的流动介质的有效对接，所述抽气管道与对流通道1连通的一端为喇叭口结构，所述喇叭口结构的小口端靠近地下热水7区，所述喇叭口结构的大口端朝向对流通道1。
同时为了充分利用风能，在对流通道1上安装多个发电风扇3，此外，为对引出的热能进行有效利用，所述能源利用装置包括空气能利用装置。
此处建议补充将热空气转化为其他能源进行取暖或供热的技术手段，以使方案更加完整。
本发明提供的地空温差利用系统，相比现有技术的优势在于，该系统利用自然现象，仅在地热源与高空低温区之间建立对流通道1，利用温差将地源热能转化为风能，再通过能源利用装置转化为其他形式的能量，减少了现有技术中能量转化所需要的成本高昂设备，能够使地热源得到更有效地利用，同时由于地源热和高空冷为自然现象，能够持久维持，且对于本身环境破坏较小，具有广泛的应用场景。
综上所述，本发明提供的地空温差利用方法，包括建立地空的对流通道1，利用地底与高空的温差形成空气对流，将地源热能转化为风能从地底提取通过能源利用装置进行风能和/或热能的利用。进一步的，为使空气对流能够有效进行，在地源热能转化的过程中进行温度补偿保证对流通道1两端具有足够的温差形成空气对流。
本发明提供的地空温差利用方法，在地热源与高空低温区之间建立对流通道1，利用温差将地热能转化为风能能够使地热源得到更有效地利用，同时由于地源热和高空冷为自然现象，能够持久维持，且对于本身环境破坏较小，具有广泛的应用场景。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种地空温差利用系统，其特征在于：包括对流通道(1)、温度补偿结构和能源利用装置，所述对流通道(1)连通地热源和高空低温区，所述温度补偿结构与对流通道(1)连接，所述能源利用装置与对流通道(1)的输出端连接，所述对流通道(1)上设置有保温结构。
2.如权利要求1所述的地空温差利用系统，其特征在于：所述保温结构为设置在对流通道(1)侧壁上的保温层(2)，所述保温层(2)的外侧设置有绝热层。
3.如权利要求2所述的地空温差利用系统，其特征在于：所述温度补偿结构包括聚热舱(5)，所述对流通道(1)与聚热舱(5)的高温区连通，所述聚热舱(5)设置有聚热结构。
4.如权利要求3所述的地空温差利用系统，其特征在于：所述聚热舱(5)为塑料大棚结构。
5.如权利要求4所述的地空温差利用系统，其特征在于：所述聚热结构包括太阳能集热器，所述太阳能集热器为空气集热器，所述空气集热器的热量向对流通道(1)输出。
6.如权利要求3至5任一所述的地空温差利用系统，其特征在于：所述聚热舱(5)内钻设有地热井(8)，所述地热井(8)达到地下热水(7)区，所述地热井(8)内安装有抽气管道，所述抽气管道的一端与气源连通，另一端与对流通道(1)连通，所述抽气管道的中段位于地下热水(7)区中；
作为优选，所述抽气管道的中段为U型结构。
7.如权利要求6所述的地空温差利用系统，其特征在于：所述抽气管道与对流通道(1)连通的一端为喇叭口结构，所述喇叭口结构的小口端靠近地下热水(7)区，所述喇叭口结构的大口端朝向对流通道(1)。
8.如权利要求7所述的地空温差利用系统，其特征在于：所述能源利用装置包括发电风扇(3)，所述发电风扇(3)安装在所述对流通道(1)内；
作为优选，所述能源利用装置包括空气能利用装置。
9.一种地空温差利用方法，其特征在于：建立地空的对流通道(1)，利用地底与高空的温差形成空气对流，将地源热能转化为风能从地底提取通过能源利用装置进行风能和/或热能的利用。
10.如权利要求9所述的地空温差利用方法，其特征在于：在地源热能转化的过程中进行温度补偿。
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