CN215675924U - 一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置 - Google Patents

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黄锦
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Abstract

本实用新型公开了一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置，包括中深层地热地埋管单元、热泵机组单元、用户侧蓄热水箱单元和建筑用户单元，中深层地热地埋管单元与热泵机组单元连接，热泵机组单元与用户侧蓄热水箱单元连接，用户侧蓄热水箱单元与建筑用户单元连接。本实用新型的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置利用中深层地热地埋管的蓄热特性，搭配用户侧蓄热水箱，可通过间歇蓄热、放热运行来满足建筑末端连续供热的需求。中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置考虑清洁电力生产供应的间歇性、时段性和波动性特点，结合不同建筑功能的用能特性，采取合理的运行调控策略，实现基于电力侧需求响应的运行调控与清洁电力的消纳。

Description

一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置
技术领域
本实用新型涉及一种供热装置，尤其涉及一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置。
背景技术
中深层地热地埋管热泵供热技术与传统地热能利用技术相比具有热源温度高、取热量大，系统运行稳定、性能高效，占地面积小、保护地下水资源等优势，且不受地面气候条件的影响，可实现中深层地热能的清洁、高效、持续利用，是一种更加优质的可再生能源清洁高效供热技术。
理论分析和工程实践均表明中深层地热地埋管具有蓄热特性，以2500米深地埋管为例，总含水量达到42m3，相当于在热源侧有一个小型的蓄热水箱，系统停机后，地埋管中热源水仍然在从周围土壤中吸热，水温不断升高，使得下一阶段开机时，出水温度相比于停机前明显升高，进而使得瞬时取热量大幅度增加。与此同时，通过调节循环流量以及进水温度，可以实现间歇运行取热周期总取热量与连续运行。
因此，充分利用中深层地埋管的蓄热特性，结合建筑本身具有很大的热惯性，亦或是搭配用户侧蓄热水箱，构建层中深层地热地埋管双蓄热热泵供热系统，将用户侧供热需求与热源的供给解耦，实现中深层地热地埋管热泵供热系统的灵活调节。
实用新型内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置。
为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置，包括中深层地热地埋管单元、热泵机组单元、用户侧蓄热水箱单元和建筑用户单元，中深层地热地埋管单元与热泵机组单元连接，热泵机组单元与用户侧蓄热水箱单元连接，用户侧蓄热水箱单元与建筑用户单元连接。
进一步地、中深层地热地埋管单元含有一根或多根中深层地热地埋管，每个中深层地热地埋管深度为2～3千米。
进一步地、中深层地热地埋管通过间壁式换热提取中深层地热能，当单个取热孔循环水量为20～30m3/h时，出水温度达到30℃以上。
进一步地、热泵机组单元采用超高效热泵机组及输配系统，超高效电驱动热泵机组在冷凝侧供水温度45℃，蒸发侧出水温度20℃时，热泵机组供热性能系数高达7.80，热泵供热装置的供热性能系数高达6.46。
本实用新型的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置利用中深层地热地埋管的蓄热特性，搭配用户侧蓄热水箱，可通过间歇蓄热、放热运行来满足建筑末端连续供热的需求。对于公共建筑，结合各地夜间谷价优势，开启装置蓄热，白天峰价阶段，利用蓄热水箱供热，可大幅度降低运行费用。对于居住建筑，间歇蓄热运行同样可以满足连续运行需求。蓄热阶段通过增大循环水量或降低进水温度，提高中深层地热地埋管取热量，搭配更大容量的热泵机组与蓄热水箱，实现蓄热与末端直供同时运行，从而在低谷电阶段满负荷蓄热，满足末端连续的供热需求。
附图说明
图1为中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置示意图。
图2为中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置的调控策略示意图。
具体实施方式
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，一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置，包括中深层地热地埋管单元、热泵机组单元、用户侧蓄热水箱单元和建筑用户单元，中深层地热地埋管单元与热泵机组单元连接，热泵机组单元与用户侧蓄热水箱单元连接，用户侧蓄热水箱单元与建筑用户单元连接。
本实用新型的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置的整体设计思路为：
步骤一，通过建筑供暖季供热负荷的模拟分析，得到逐时供热需求，随后确定尖峰供热负荷以及累积供热量。根据初步设定热泵机组供暖季平均COP确定供暖季热源侧累积取热量；
步骤二，明确项目所在地地热地质条件，包括土壤导热系数、温升梯度等基础资料。同时根据地质条件选取合适的地埋管尺寸及施工流程；
步骤三，结合地热、地质条件，按每年土壤平均温降不大于0.2K，计算单口中深层地热地埋管累积取热量的推荐值，进而根据需求的累积取热量确定中深层地热地埋管开采数量N；
步骤四，根据实际典型日尖峰电价对应负荷，确定转移负荷量，并设定蓄热温差，确定蓄热水箱体积；
步骤五，结合蓄热时长，确定热泵机组供热装机容量；
步骤六，确定热源泵、蓄热/放热泵、用户泵容量，进而确定整体方案。
中深层地热地埋管单元含有一根或多根中深层地热地埋管，每个中深层地热地埋管深度为2500米，通过间壁式换热提取中深层地热能，单个取热孔循环水量为20～30m3/h时，出水温度可以达到30℃以上。
热泵机组单元采用针对热源特性研发出的适用于高蒸发温度、小热源流量的超高效热泵机组及输配系统，经第三方检测，该超高效电驱动热泵机组在冷凝侧供水温度45℃，蒸发侧出水温度20℃时，热泵机组供热性能系数高达7.80，热泵供热装置的供热性能系数高达6.46，比传统浅层地源热泵系统效率提高50％以上。
如图2所示，本实用新型的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置整体的运行调控策略为：
a、以末端连续供热为例，首选需要根据运行时间段对应电价确定装置是否开启蓄热运行。
b、以常规的商业峰谷电价为例，通常在夜间23:00至次日6:00处于谷价阶段。对于谷价电价阶段，热泵机组满负荷运行，开启蓄热水箱进行蓄热与末端供热同时运行。
较佳的，为了增加蓄热量，此阶段热泵机组供热温度设定值较高，末端水泵根据回水温度变频维持相应供回水温度，而热泵机组一次侧水泵上调至工频运行，剩余流量进行蓄热水箱蓄热运行。
较佳的，针对热泵机组运行调控策略，为了增加蓄热水箱的蓄热量，热泵机组供水温度设定至上限，需要根据回水温度调节热泵机组运行台数和负载。
c、对于峰价电价阶段，优先利用水箱放热，关闭热泵机组减少运行成本。
d、对于处于平价阶段的尖峰负荷，如果超出热泵机组制热能力，则同样开启蓄热水箱进行调峰。
较佳的，对于商业电价多采用分段设置，尖峰电价往往出现在上午10～14时，夜间18～20时，而非连续设置。
针对夜间实际蓄热量，结合负荷预测，提前判断放热运行时段，避免在平价阶段放热过多导致第二阶段尖峰电价需开启热泵机组直供运行，也需要避免放热过于谨慎导致蓄热量未充分释放，导致第二天蓄热阶段平均运行负荷率的降低，进而影响装置运行性能。
较佳的，对于末端供热能力，受供水温度和循环流量的影响，为了保障供热效果，供水温度越低，需求的循环水量则越高。
针对蓄热水箱供水温度设定下限，下限值可以采用末端设计流量运行下需求的供水温度，若供水温度继续降低，则无法满足供热效果。
尖峰负荷联合供热以及蓄热水箱放热量不足时需联合供热，常规设置为两者并联运行，但考虑到热泵机组运行性能受供水温度影响较大，本实用新型建议将热泵机组与蓄热水箱串联运行。串联运行相比于并联运行，可以保证热泵机组运行在相对较低的供水温度，从而提升热泵机组运行性能。
尖峰负荷阶段，末端回水先由热泵机组初步加热，随后进入蓄热水箱，由水箱高温蓄热进行供热。
本实用新型的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置可根据当地太阳能发电、风电等清洁电力的消纳转移需求，考虑清洁电力生产供应的间歇性、时段性和波动性特点，结合不同建筑功能的用能特性，采取合理的运行调控策略，实现基于电力侧需求响应的运行调控与清洁电力的消纳。本实用新型利用中深层地热地埋管的蓄热特性，搭配用户侧蓄热水箱，可通过间歇蓄热、放热运行来满足建筑末端连续供热的需求。对于公共建筑，结合各地夜间谷价优势，开启装置蓄热，白天峰价阶段，利用蓄热水箱供热，可大幅度降低运行费用。对于居住建筑，间歇蓄热运行同样可以满足连续运行需求。蓄热阶段通过增大循环水量或降低进水温度，提高中深层地热地埋管取热量，搭配更大容量的热泵机组与蓄热水箱，实现蓄热与末端直供同时运行，从而在低谷电阶段满负荷蓄热，满足末端连续的供热需求。
上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置，其特征在于：包括中深层地热地埋管单元、热泵机组单元、用户侧蓄热水箱单元和建筑用户单元，中深层地热地埋管单元与热泵机组单元连接，热泵机组单元与用户侧蓄热水箱单元连接，用户侧蓄热水箱单元与建筑用户单元连接。
2.根据权利要求1所述的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置，其特征在于：所述中深层地热地埋管单元含有一根或多根中深层地热地埋管，每个中深层地热地埋管深度为2～3千米。
3.根据权利要求2所述的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置，其特征在于：所述中深层地热地埋管通过间壁式换热提取中深层地热能，当单个取热孔循环水量为20～30m3/h时，出水温度达到30℃以上。
4.根据权利要求3所述的中深层地热地埋管双蓄热热泵供热装置，其特征在于：所述热泵机组单元采用超高效热泵机组及输配系统，超高效电驱动热泵机组在冷凝侧供水温度45℃，蒸发侧出水温度20℃时，热泵机组供热性能系数高达7.80，热泵供热装置的供热性能系数高达6.46。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114659293A (zh) * 2022-04-12 2022-06-24 重庆美的通用制冷设备有限公司 风冷热泵
CN114812008A (zh) * 2022-04-12 2022-07-29 重庆美的通用制冷设备有限公司 风冷热泵、风冷热泵的控制方法和装置、可读存储介质

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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