CN216346530U - 一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其中，集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统包括太阳能集热器和中深层地热取热装置，太阳能集热器内的第一换热介质能够吸收太阳能，太阳能集热器通过第一换热器与供暖回水管连通，用于加热供暖回水管内的供暖回水；中深层地热取热装置内的第二换热介质能够吸收中深层地热，中深层地热取热装置通过热泵加热供暖回水。本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统利用太阳能和中深层地热组合对供暖回水进行加热，中深层地热能够弥补光照不足时通过第一换热介质传递给供暖回水的热量，保证新能源供热的连续性和稳定性。

Description

一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统

技术领域

本申请涉及供暖技术领域，特别涉及一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统。

背景技术

双碳目标是我国提出的两个阶段碳减排奋斗目标，二氧化碳排放力争在2030年达到峰值，努力争取2060年实现碳中和。

现在供热主要采用煤炭，会产生很多的二氧化碳排放，寻找替代煤的清洁供热方式势在必行，为了减小供热带来的二氧化碳的排放量，需要大力发展风电、光伏等新能源，推进新能源供热。

我国许多地区有良好的太阳能和风能利用条件，能够将太阳能转化为热能进行供暖，也能够将太阳能和风能转化为电能，再通过电制热装置转化成热能进行供暖。太阳能和风能存在不连续且不稳定的特点，导致无法实现供热的连续性和稳定性。

实用新型内容

本申请提出了一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，以实现新能源供热的连续性和稳定性。

为了实现上述目的，本申请提供了一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，包括：

太阳能集热器，所述太阳能集热器内的第一换热介质能够吸收太阳能，所述太阳能集热器通过第一换热器与供暖回水管连通，用于加热所述供暖回水管内的供暖回水；

中深层地热取热装置，所述中深层地热取热装置内的第二换热介质能够吸收中深层地热，所述中深层地热取热装置通过热泵加热所述供暖回水，所述热泵和所述第一换热器沿所述供暖回水管设置且所述热泵位于所述第一换热器的下游。

优选地，在上述集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统中，还包括低品位热源发电装置，

所述低品位热源发电装置通过第二换热器与所述中深层地热取热装置连接，所述低品位热源发电装置用于将所述第二换热器吸收的所述中深层地热取热装置中的中深层地热转化为电能。

优选地，在上述集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统中，还包括锅炉，所述锅炉用于加热所述供暖回水。

优选地，在上述集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统中，所述锅炉为电锅炉，所述锅炉与所述低品位热源发电装置连接。

优选地，在上述集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统中，所述锅炉为燃气锅炉。

优选地，在上述集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统中，还包括尖峰加热器，所述尖峰加热器与所述锅炉连通。

优选地，在上述集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统中，所述低品位热源发电装置为螺杆膨胀发电机。

本申请实施例提供的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，包括太阳能集热器和中深层地热取热装置，太阳能集热器内的第一换热介质能够吸收太阳能，太阳能集热器通过第一换热器与供暖回水管连通，用于加热供暖回水管内的供暖回水；中深层地热取热装置内的第二换热介质能够吸收中深层地热，中深层地热取热装置通过热泵加热供暖回水。本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统利用太阳能和中深层地热组合对供暖回水进行加热，中深层地热能够弥补光照不足时通过第一换热介质传递给供暖回水的热量，保证新能源供热的连续性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

图1是本申请的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统的结构示意图。

附图说明如下：

1、太阳能集热器，2、第一换热器，3、中深层地热取热装置， 4、第二换热器，5、低品位热源发电装置，6、热泵，7、锅炉，8、尖峰加热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

请参阅图1。

本申请一些实施例公开了一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，包括太阳能集热器1和中深层地热取热装置3。

其中，太阳能集热器1内的第一换热介质能够吸收太阳能，太阳能集热器1通过第一换热器2与供暖回水管连通，用于加热供暖回水管内的供暖回水；

中深层地热取热装置3内的第二换热介质能够吸收中深层地热，中深层地热取热装置3通过热泵6加热供暖回水。

如图1所示，热泵6和第一换热器2沿供暖回水管设置且热泵 6位于第一换热器2的下游。

本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统通过太阳能和中深层地热对供暖回水进行供热，太阳能集热器1利用太阳能对第一换热介质加热，加热后的第一换热介质通过第一换热器2将热量传递给供暖回水，对供暖回水进行第一次加热；

经过第一次加热后的供暖回水继续在供暖回水管内流动；

中深层地热取热装置3内的第二换热介质吸收中深层地热，第二换热介质通入热泵6，热泵6将第二换热介质内的热量传递给供暖回水，对供暖回水进行第二次加热。二次加热后的供暖回水供至用户。

由于太阳能集热器1对第一换热介质的加热能力受光照的影响，在光照充足时，太阳能集热器1内第一换热介质吸收的太阳能，第一换热介质能够向供暖回水提供更多的热量，在光照不充足时，太阳能集热器1内的第一换热介质吸收的太阳能少，第一换热介质能够向供暖回水提供的热量也会减少。

中深层地热为贮存在地球内部的可再生热能，一般分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变，因此中深层地热基本不受天气和季节变化的影响，能够提供稳定的热能。

在中深层地热取热装置3内的第二换热介质为水时，中深层地热可以将第二换热介质加热至60-80℃。

本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统将地热与太阳能耦合，不仅可以实现清洁供热，相对于常规燃煤供热的方式，减少环境污染和碳排放，而且可以保证通过地热和太阳能两种新能源进行供暖的稳定性和连续性，保证供热的可靠性。

中深层地热取热装置3采用取热不取水技术。第一换热介质和第二换热介质可以为同种换热介质，也可以为不同种换热介质，优选地，第一换热介质和第二换热介质均为水。

本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，利用太阳能和中深层地热组合对供暖回水进行加热，中深层地热能够弥补光照不足时通过第一换热介质传递给供暖回水的热量，保证新能源供热的连续性和稳定性。

本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统还包括低品位热源发电装置5。

低品位热源发电装置5通过第二换热器4与中深层地热取热装置3连接，低品位热源发电装置5用于将第二换热器4吸收的中深层地热取热装置3中的中深层地热转化为电能。

本申请中第二换热介质吸收的中深层地热的一部分用于对供暖回水进行加热，第二换热介质吸收的中深层地热的另一部分用于发电，以提高中深层地热的利用率。

热泵6可以为电热泵6或者燃气热泵6。

在本申请的一些实施例中，低品位热源发电装置5为螺杆膨胀发电机或者有机朗肯循环发电装置。

本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统还包括锅炉7，锅炉7用于加热供暖回水。

本申请通过锅炉7的调峰性能，解决了尖峰负荷供热的问题，有效降低了供热成本。

本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统通过太阳能、地能和天然气组合供热，通过不同形式的能源间的协调互补进行供热，具有节能、环保、经济、高效和供热可靠等优势，在地热资源丰富的地区有着广泛的应用前景。

供热初期和供热末期，集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统的热负荷较低，利用太阳能集热系统和中深层地热取热装置 3对供暖回水进行供热；

当供热负荷增加时，锅炉7开启，对供暖回水进行供热，提升集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统的供热能力；

当供热负荷进一步增加时，关闭低品位热源发电装置5，以进一步提升集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统的供热能力。

本申请公开的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统还包括尖峰加热器8，尖峰加热器8与锅炉7连通。

供暖回水通过尖峰加热器8送至用户。在供暖热负荷较大的北方，通过尖峰加热器8实现供暖负荷较大的地区的供暖质量。

在本申请的一些实施例中，锅炉7为电锅炉。该实施例中，锅炉 7与低品位热源发电装置5连接，通过低品位热源发电装置5产生的电能向锅炉7供电；该实施例中，锅炉7还可以与市电连接，在低品位热源发电装置5不工作且供热负荷增加时，通过市电对锅炉7 供电。

在本申请的一些实施例中，锅炉7为燃气锅炉。燃气锅炉的加热成本相对较低。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存 (flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质 (包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其特征在于，包括：

太阳能集热器(1)，所述太阳能集热器(1)内的第一换热介质能够吸收太阳能，所述太阳能集热器(1)通过第一换热器(2)与供暖回水管连通，用于加热所述供暖回水管内的供暖回水；

中深层地热取热装置(3)，所述中深层地热取热装置(3)内的第二换热介质能够吸收中深层地热，所述中深层地热取热装置(3)通过热泵(6)加热所述供暖回水，所述热泵(6)和所述第一换热器(2)沿所述供暖回水管设置且所述热泵(6)位于所述第一换热器(2)的下游。

2.根据权利要求1所述的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其特征在于，还包括低品位热源发电装置(5)，

所述低品位热源发电装置(5)通过第二换热器(4)与所述中深层地热取热装置(3)连接，所述低品位热源发电装置(5)用于将所述第二换热器(4)吸收的所述中深层地热取热装置(3)中的中深层地热转化为电能。

3.根据权利要求2所述的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其特征在于，还包括锅炉(7)，所述锅炉(7)用于加热所述供暖回水。

4.根据权利要求3所述的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其特征在于，所述锅炉(7)为电锅炉，所述锅炉(7)与所述低品位热源发电装置(5)连接。

5.根据权利要求3所述的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其特征在于，所述锅炉(7)为燃气锅炉。

6.根据权利要求3所述的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其特征在于，还包括尖峰加热器(8)，所述尖峰加热器(8)与所述锅炉(7)连通。

7.根据权利要求2所述的集成太阳能、地热和天然气的综合能源供暖系统，其特征在于，所述低品位热源发电装置(5)为螺杆膨胀发电机。

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