[发明专利]一种太阳能耦合增强型深井换热器供暖系统

说明书

本发明公开了一种太阳能耦合增强型深井换热器供暖系统，包括第一供热系统、第二供热系统以及储热系统，第一供热系统包括循环泵、热泵和深井换热器，深井换热器的注入通道依次与循环泵和热泵相连，深井换热器的采出通道与热泵相连，热泵与目标建筑相连；第二供热系统包括太阳能集热器、储热水箱以及热水泵，太阳能集热器的出口依次与储热水箱、热水泵以及目标建筑相连，太阳能集热器的入口与目标建筑相连。本发明通过地热与太阳能联合组成供暖系统，解决了太阳能的不稳定和不连续性，同时又可以提高整个系统的出力和服务寿命，太阳能的不稳定性和间歇性以及气候对供暖负荷的影响，均可靠调整地热水的注入温度和流量来调节，两者相辅相成。

技术领域

本发明涉及供暖技术领域，具体涉及一种太阳能耦合增强型深井换热器供暖系统。

背景技术

近年我国北方冬季雾霾严重，建筑供暖进一步加剧了空气污染，现阶段对清洁能源供暖技术需求迫切。我国太阳能资源较丰富，但在建筑供暖领域应用较少。主要原因是太阳能属于间歇能源，不稳地，需要配置辅助热源或者储热系统，导致投资费用较高，限制了其在供暖领域的规模化应用。另外，我国地热资源储量丰富，但分布不均。有些地方的地热资源较贫乏，单井出水量少，地热开发成本高。针对地热资源贫乏，单井出水量少的现状，目前新出现了一种深井换热器(DBHE)技术，该技术采用同轴套管结构，通过金属外壁向岩石取热，通过内保温管将热量输出。由于系统封闭循环，不采地下热水，不存在腐蚀结垢和回灌等问题，备受市场欢迎。DBHE虽是一种有前景的地热开发技术，但该技术主要靠岩石的热传导将周围岩石的热量传递到井筒内，由于岩石的导热系数低，导致单井取热功率小，有热取不出。在钻井过程中，钻遇漏失层或含水层时，会造成钻井泥浆的漏失。同时，长期的取热可能会造成岩石热损失较大，如果没有热量的补充，系统的供暖性能将会大幅衰减。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种太阳能耦合增强型深井换热器供暖系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种太阳能耦合增强型深井换热器供暖系统，包括第一供热系统、第二供热系统以及储热系统，所述第一供热系统包括循环泵、热泵和深井换热器，所述深井换热器包括注入水的注入通道以及采出热水的采出通道，所述注入通道依次与循环泵、热泵的第一入口相连，所述采出通道与热泵的第一出口相连，所述热泵的第二入口和第二出口均与目标建筑相连；所述第二供热系统包括太阳能集热器、储热水箱以及热水泵，所述太阳能集热器的出口依次与储热水箱、热水泵以及目标建筑相连，所述太阳能集热器的入口与目标建筑相连。

进一步地，所述储热系统包括将热水泵的出口与采出通道相连，所述太阳能集热器的入口与注入通道相连；所述注入通道与循环泵之间设有第一注入阀门，所述采出通道与第一出口之间设有第一采出阀门；所述太阳能集热器的入口与目标建筑之间设有第二注入阀门，所述热水泵与目标建筑之间设有第二采出阀门；所述热水泵与采出通道之间设有储热注入阀门，所述太阳能集热器与注入通道之间设有储热采出阀门。

进一步地，所述深井换热器包括井以及在井外侧的岩石、漏失层和含水层，所述井包括保温管、井管以及包覆在井管外侧的水泥环，所述保温管设置在井管内部，保温管内部空间形成采出通道，所述保温管与井管之间的空间形成注入通道，所述采出通道与注入通道在井底连通，所述注入通道通过井管与水泥环向岩石取热。

进一步地，所述水泥环为采用高导热性能材料与水泥复合制成。

进一步地，所述井管包括采用高导热性能材料与油管复合制成的复合井管和普通油管，所述复合井管设置在漏失层和含水层部分井段，余下部分采用普通油管。

进一步地，在钻井时采用高导热性能材料与泥浆复合制成的复合钻井液。

进一步地，在钻遇漏失层时，通过调整复合钻井液的密度、黏度和回压，让复合钻井液多漏失进漏失层，以提高漏失层的导热性能。