CN210485875U

CN210485875U - 一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统

Info

Publication number: CN210485875U
Application number: CN201921381400.6U
Authority: CN
Inventors: 叶灿滔; 龚宇烈; 姚远; 马伟斌
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2029-08-23

Abstract

本实用新型公开了一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，包括蓄热装置、调峰板式换热器、供暖板式换热器、放热板式换热器、地热水循环泵、供暖热水循环泵和放热循环泵；蓄热装置，将间歇性能源转换为热能并储存在其蓄热材料中；在供暖季节通过放热循环泵、调峰板式换热器把蓄热材料中的热量释放到供暖热水管网中为建筑物提供调峰热能；在非供暖季节通过放热循环泵、放热板式换热器把蓄热材料中的热能释放到地热水中并储存在地热储中。本实用新型解决了不稳定间歇性能源跨季节储存、与建筑供暖稳定热源需求匹配、供暖梯级利用、供暖热网调峰等间歇性能源与建筑供暖系统之间的”源‑荷”耦合问题，适用于具有一定地热水资源的各类建筑供暖系统。

Description

一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统

技术领域

本实用新型涉及供暖技术，具体涉及一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统。

背景技术

近年来，我国北方地区，尤其是京津冀地区，以燃煤为主的能源结构以及产业转移带来的环境污染，使本区雾霾现象频发，引发了全社会的强烈关注。地热能的规模化开发利用已经在北方地区冬季清洁供暖以及缓解雾霾天气发挥了重要作用，地热供暖技术已趋于成熟，比如在河北雄县，由于采用了先进的地热储技术，地热供暖面积达450万m²，基本解决了当地居民的冬季供暖需求，使得整个县城变成“无烟城”。

地热储是巨大的天然能源储库，最适宜在多能互补供暖系统中承担蓄能和实现热能稳定输出的功能，充分发挥这个功能，可以更好利用把风能、太阳能等间歇性可再生能源跨季节储蓄起来，实现多能源耦合联用的新局面，形成“地热+”多能融合的清洁供暖技术模式。

目前，针对我国北方规模化清洁供暖的需求，就地消纳具有随机性、间歇性特点的不连续性常规能源和新能源，构建多能互补的储能式地热供暖技术系统还未出现。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，解决了不稳定间歇性能源跨季节储存、与建筑供暖稳定热源需求匹配、供暖梯级利用、供暖热网调峰等间歇性能源与建筑供暖系统之间的“源-荷”耦合问题，适用于具有一定地热水资源的各类建筑供暖系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，包括蓄热装置、调峰板式换热器、供暖板式换热器、放热板式换热器、地热储、用户终端、地热水循环泵、供暖热水循环泵、放热循环泵以及配套的管道和阀门；

蓄热装置，用于将间歇性能源转换为热能并储存在其内部的蓄热材料中；蓄热装置、放热循环泵和放热板式换热器热侧依次连接构成放热回路；蓄热装置、放热循环泵和调峰板式换热器热侧依次连接构成第一供热回路；

地热储，用于储存和释放地热水中的热能；地热储、地热水循环泵和放热板式换热器冷侧依次连接构成储热回路；地热储、地热水循环泵、供暖板式换热器热侧依次连接构成第二供热回路；地热储、地热水循环泵、供暖板式换热器热侧、放热板式换热器冷侧依次连接构成供热储热回路；

用户终端，用于向用户供暖；用户终端、供暖热水循环泵、调峰板式换热器冷侧依次连接构成第一供暖回路；用户终端、供暖热水循环泵、供暖板式换热器冷侧依次连接构成第二供暖回路。

作为本实用新型的一种改进，还包用于回收地热水余热的热收回板式换热器和水源热泵；热收回板式换热器紧邻设置在供暖板式换热器下游，供暖板式换热器热侧与热收回板式换热器热侧串接，水源热泵与热收回板式换热器冷侧相连，用户终端、供暖热水循环泵、水源热泵依次连接构成第三供暖回路。

作为本实用新型的一种改进，所述的地热储包括相互连通的地热开采井和地热回灌井；所述的地热水循环泵设置在地热开采井中。

本实用新型解决了不稳定间歇性能源跨季节储存、与建筑供暖稳定热源需求匹配、供暖梯级利用、供暖热网调峰等间歇性能源与建筑供暖系统之间的“源-荷”耦合问题，适用于具有一定地热水资源的各类建筑供暖系统。与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

1.地下热储能容量比地面储热容量大，节省了大规模的常规储能容器所占用的土地空间。

2.稳定的地热储最大限度消纳不稳定的间歇性能源，实现了间歇性能源的跨季节储存和供暖季的集中连续利用，消除了大规模间歇性能源利用的不稳定因素。

3.蓄热装置具有储热和反调峰功能，提高了储能式地热供暖系统的运行可靠性。

4.水源热泵通过热收回板式换热器回收地热水余热，实现了地热能的梯级利用，提升了储能式地热供暖系统的运行能源效率。

5.地热水通过板式换热器进行能量交换，实现全封闭运行，避免了地下水资源污染。

附图说明

图1为本实用新型的储能式地热供暖系统的原理图；

图2为本实用新型的储能式地热供暖系统在非供暖季节的运行状态图；

图3为本实用新型的储能式地热供暖系统在供暖季节非用热高峰期的运行状态图；

图4为本实用新型的储能式地热供暖系统在供暖季节用热高峰期的运行状态图；

附图标记说明：1-蓄热装置；2-调峰板式换热器；3-供暖板式换热器；4-热收回板式换热器；5-放热板式换热器；6-水源热泵；7-地热水循环泵；8-供暖热水循环泵；9-放热循环泵；10-用户终端；11-地热回灌井；12-地热开采井。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，包括蓄热装置1、调峰板式换热器2、供暖板式换热器3、热收回板式换热器4、放热板式换热器5、水源热泵6、地热水循环泵7、供暖热水循环泵8、放热循环泵9、用户终端10、地热回灌井11、地热开采井12、以及配套的管道、阀门及控制系统。

蓄热装置1与间歇性能源连接，用于将间歇性能源转换为热能并储存在其内部的蓄热材料中。间歇性能源包括间歇性电能和热能，是一种不连续的能源形式，蓄热装置1的具体结构为现有技术，根据间歇性能源的种类选用合适的产品即可。调峰板式换热器2、供暖板式换热器3、热收回板式换热器4和放热板式换热器5均为板式换热器，分为热侧和冷侧，本文中的热侧和冷侧的定义是：热侧的热量向冷侧转移，流经热侧的流体放热降温，流经冷侧的流体吸热升温。用户终端10为安装在建筑物内部的供暖装置，用于向用户供暖。地热回灌井11和地热开采井12构成地热储，位于地下的热储可以储存和释放地热水中的热能，具体构造均为现有技术。各部件的具体连接关系如下：

蓄热装置1、放热循环泵9和放热板式换热器5热侧依次连接构成放热回路。蓄热装置1、放热循环泵9和调峰板式换热器2热侧依次连接构成第一供热回路。

地热回灌井11、地热开采井12、地热水循环泵7、放热板式换热器5冷侧依次连接构成储热回路。地热回灌井11、地热开采井12、地热水循环泵7、供暖板式换热器3热侧、热收回板式换热器4热侧依次连接构成第二供热回路。地热回灌井11、地热开采井12、地热水循环泵7、供暖板式换热器3热侧、热收回板式换热器4热侧、放热板式换热器5冷侧依次连接构成供热储热回路。

水源热泵6与热收回板式换热器4冷侧相连，用于回收地热水余热。用户终端10、供暖热水循环泵9、调峰板式换热器2冷侧依次连接构成第一供暖回路。用户终端10、供暖热水循环泵9、供暖板式换热器2冷侧依次连接构成第二供暖回路。用户终端10、供暖热水循环泵9、水源热泵6依次连接构成第三供暖回路。

各回路之间的切换通过三通阀实现。

本实用新型的消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，全年按非供暖季节和供暖季节运行，实施步骤如下：

1.非供暖季节

如图2所示，蓄热装置1把间歇性能源转换为热能的形式储存在其蓄热材料中，通过放热循环泵9、放热板式换热器5把蓄热材料中的热能释放到地热水中，并通过地热循环水泵7最终把稳定的热能储存在地下热储中。

2.供暖季节

(1)非用热高峰期

如图3所示，地热水循环泵7为供暖板式换热器3提供地热水，通过供暖热水循环泵8向建筑物提供一级供暖热能；水源热泵6通过热收回板式换热器4回收一次释热后的地热水余热，通过供暖热水循环泵8向建筑物提供二级供暖热能；蓄热装置1把间歇性能源转换为热能的形式储存在其蓄热材料中，通过放热循环泵9、放热板式换热器5把蓄热材料中的热能释放到二次释热后的地热水中；地热水温度提升后，通过地热水循环泵7实现地热水100％回灌，完成供暖循环。

(2)用热高峰期

如图4所示，地热水循环泵7为供暖板式换热器3提供地热水，通过供暖热水循环泵8向建筑物提供一级供暖热能；水源热泵6通过热收回板式换热器4回收一次释热后的地热水余热，通过供暖热水循环泵8向建筑物提供二级供暖热能；二次释热后的地热水通过地热水循环泵7实现地热水100％回灌，完成供暖循环；蓄热装置1把间歇性能源转换为热能的形式储存在其蓄热材料中，通过放热循环泵9、调峰板式换热器2把蓄热材料中的热量释放到供暖热水管网中，通过供暖热水循环泵8为建筑物提供调峰热能。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims

1.一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，其特征在于：包括蓄热装置、调峰板式换热器、供暖板式换热器、放热板式换热器、地热储、用户终端、地热水循环泵、供暖热水循环泵、放热循环泵以及配套的管道和阀门；

2.根据权利要求1所述的一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，其特征在于：还包用于回收地热水余热的热收回板式换热器和水源热泵；热收回板式换热器紧邻设置在供暖板式换热器下游，供暖板式换热器热侧与热收回板式换热器热侧串接，水源热泵与热收回板式换热器冷侧相连，用户终端、供暖热水循环泵、水源热泵依次连接构成第三供暖回路。

3.根据权利要求1或2所述的一种消纳间歇性能源的储能式地热供暖系统，其特征在于：所述的地热储包括相互连通的地热开采井和地热回灌井；所述的地热水循环泵设置在地热开采井中。