[实用新型]基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统

说明书

技术领域

本实用新型属于中低温地热能利用领域，尤其涉及一种基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统。

背景技术

我国具有丰富的地热资源，且呈现以中低温为多的分布特征。随着能源危机和环境问题的日益加剧，浅层地热资源已经在我国有了较广泛的应用，浅层井下换热器、土壤源等地埋管换热技术已经得以推广应用。同时，深层地热利用也亦逐渐引起人们的重视，跨临界朗肯循环在深层地热的转化利用引起广泛关注。

地热跨临界朗肯循环中循环工质沸点低，可充分利用地下热水、油田废井等中低品位能源，系统结构简单，效率高。但目前普遍使用带中间介质回路的蒸发过程，循环段蒸发、换热损失大。同时，大量的冷凝放热通过冷却塔释放于大气，造成了热量的损失及热污染，同时降低了系统的效率。另外，传统的地源热泵浅层地热利用方面由于往往存在冬夏释放热的差异带来的浅层土壤热堆积、不平衡的问题，带来系统性能的恶化及环境的污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统。

本实用新型的技术方案是：基于正逆循环深浅层地热建筑冷热电耦合系统，包括高温热泵供热/制冷子系统和跨临界朗肯循环发电子系统，所述高温热泵供热/制冷子系统包括依次串接的换向阀、压缩机、冷凝器/蒸发器、节流阀、热泵用地埋管和换热器Ⅰ；所述跨临界朗肯循环发电子系统包括依次串接的膨胀机、换热器Ⅰ、发电用地埋管、工质泵、储液罐和换热器Ⅱ，还包括发电机，

所述膨胀机的一侧与所述发电机同轴连接，另一侧通过可调联轴器啮合驱动所述高温热泵供热/制冷子系统的压缩机；

所述热泵用地埋管与发电用地埋管组成浅层地埋管阵列，保证冷热的平衡交换；

所述浅层地埋管阵列和换热器Ⅱ组成地热能获取系统；

所述换热器Ⅰ的第一连接管和第二连接管分别与所述膨胀机和发电用地埋管连接；所述换热器Ⅰ的第三连接管和第四连接管分别与所述热泵用地埋管和换向阀连接；

所述冷凝器/蒸发器的第Ⅰ连接管和第Ⅱ连接管分别与所述换向阀和节流阀连接；所述冷凝器/蒸发器的第Ⅲ连接管和第Ⅳ连接管分别与用户和热/冷水泵连接。

所述换热器Ⅱ位于地热井内。

根据异常区地热梯度，所述换热器Ⅱ利用深层地热资源，设置于地下200-3000米。

所述发电用地埋管利用浅层地热资源，设置于地下0-200米。

所述浅层地埋陈列为U型套管换热器结构，发电用介质和热泵用介质逆流布置，垂直或水平放置。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型膨胀机与压缩机联动，实现了朗肯正循环和热泵逆循环耦合和灵活切换，满足不同季节建筑冷热电负荷；同时省略热泵系统的电动机及逆变器等设备，大大提高系统转化效率。

2、本实用新型跨临界朗肯循环发电系统以如二氧化碳低沸点类工质为工质，由深层井下换热器向深层地热热储取热，通过发电用地埋管向浅层土壤热储放热，替代了传统跨临界系统的蒸发器和冷凝器，系统不可逆损失减小。

3、本实用新型井下换热器Ⅱ采用U型管，实现与地热井热水的高效换热，且只取热不取水，热泵用地埋管和发电用地埋管顺序合理布置，能够有效地平衡跨临界朗肯循环发电系统和高温热泵供暖系统之间的热量交换，避免土壤热堆积，保证浅层土壤热储温度平衡。

4、本实用新型跨临界朗肯循环发电系统的膨胀机乏汽与高温热泵供热/制冷子系统热泵用地埋管的二氧化碳乏汽通过换热器Ⅰ进行热交换，通过换热器逆流布置冷热流体，能够降低膨胀机乏汽温度的同时调节压缩机进气过热度，实现跨临界朗肯循环发电子系统膨胀功增大、冷凝负荷减小的同时，有效地保证了高温热泵供热/制冷子系统压缩机运行的可靠性及调节能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记：1-地热井、2-换热器Ⅱ、3-膨胀机、4-发电机、5-换热器Ⅰ、6-发电用地埋管、7-储液罐、8-工质泵、9-可调联轴器、10-压缩机、11-冷凝器/蒸发器、12-节流阀、13-热泵用地埋管、14-热/冷水泵、15-建筑用户、16-第一连接管17-第二连接管、18-第三连接管、19-第四连接管、20-第Ⅰ连接管、21-第Ⅱ连接管、22-第Ⅲ连接管、23-第Ⅳ连接管、24-换向阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。本实用新型的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本实用新型，并不对本实用新型作任何的限制。