一种地下水源热利用系统及其利用方法技术方案

本发明专利技术提供一种地下水源热利用系统及其利用方法，所述地下水热源利用系统包括换热系统，用于利用地下水资源进行热交换；水源热泵机组，用于以地下水为排热源或者热源，进行制冷或者制热循环；其中，夏天制冷时，以水为排热源；冬天制热时，以地下水为热源；用户室内末端系统，用户室内的空调或者采暖设备；地下水储能系统，用于对热交换后的地下水进行储藏；取水井，用于连通地下水资源，向换热系统、水源热泵机组进行供水；回水井，用于连通地下水储能系统，用于换热系统、水源热泵机组中水的回收。本发明专利技术运行可靠，使用寿命长，且不会污染地下水资源，同时受地下水资源的水温波动小，地下水源热利用系统的水资源分配更加均衡和合理。水源热利用系统的水资源分配更加均衡和合理。水源热利用系统的水资源分配更加均衡和合理。

【技术实现步骤摘要】
一种地下水源热利用系统及其利用方法


[0001]本专利技术涉及绿色能源利用
，更具体的说，本专利技术涉及一种地下水源热利用系统及其利用方法。

技术介绍

[0002]随着生产力的不断进步，人们对能源需求越来越高。但是传统的石油能源，由于会排放大量的二氧化碳，造成温室效应。越来越多的国家已经签署了《巴黎协定》，协定承诺未来他们将把全球升温的幅度限制在2℃。因此，如何发展绿色能源，有效利用绿色能源，受到越来越多的国家重视。
[0003]地热是一种相对清洁、绿色的能源。截至2019年底，世界地热直接利用总装机容量为107.727GW，中国地热直接利用装机容量位居世界第一。我国 2015年地热能年利用总量约为6.0
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105TJ，主要利用形式为水热型及浅层地热能，其中通过热泵为民/商用建筑供冷供热为最主要的利用形式，年利用量约为3.1
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105TJ，约占地热能年利用总量的57.1％。其中，地下水地源热泵系统夏季可制冷面积55.9
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108m2，冬季可供暖面积36.1
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108m2。就开发利用方式，城市地埋管地源热泵系统适宜区占总面积的29％，较适宜区占53％；地下水地源热泵系统适宜区占总面积的11％，较适宜区占27％。除了浅层地热能，中深层水热型地热能利用也呈现良好发展趋势。
[0004]根据地下热源不同，可分为土壤源热泵系统和地下水源热泵系统。我国目前应用的水源热泵系统占总数63％，土壤源热泵系统占37％。对于浅层地热能源利用技术采用的水热型地热资源直接利用技术常见方式为直接利用采暖和制冷、尾水回灌技术发展、油田区地热资源的开发利用。
[0005]目前的地下水源热利用系统利用水体的温度全年都比较稳定，其波动范围比空气的波动小得多，水体的温度具有比较恒定的特性，热泵装置的运行稳定可靠，保证了系统的效率和经济性，相比较现有技术中以空气作为热交换的制冷或者制热系统，具有明显优点。但是，传统的地下水源热利用系统仍然存在以下问题：
[0006](1)地下水回路都不是严格意义上的密封系统，回灌过程中的回扬、水回路中产生的负压和沉砂池，都会使外界的空气与地下水接触，导致地下水氧化，地下水氧化会产生一系列的物理、化学和生态问题，污染地下水资源。
[0007](2)目前国内的地下水回路材料基本不做严格的防腐处理，地下水经过这个系统后，水质也会受一定的影响。
[0008](3)地下水经抽出后再回灌，可能会将处于运行管路中的细菌、病毒等带回含水层，造成细菌或病毒污染，危及人畜的健康。
[0009](4)在取浅层地下水过程中、水中含有大量的铁离子和矿物质等杂质。现有的地下水源热利用系统的过滤不够充分，无法确保管道通畅，管道容易被杂物腐蚀损坏，影响使用寿命。
[0010](5)虽然地下水水温的波动比空气的波动小，但是仍然存在波动。尤其，夏季和冬
季还是存在一定较大的水温差异。一旦浅层地下水储能能量水温不足以满足设计要求时，会导致系统的能量交换效率降低，甚至导致整个系统就无法运作了，因此整个系统存在受地下水水温的自然条件影响的问题。
[0011](6)井水回灌困难，经常回灌井堵塞，无法100％回灌，会造成地下水资源浪费，造成地面沉降。
[0012](7)如果抽出来的水分配不均、断水少或水量太少，就会在换热器一侧引起冻结，损坏换热器，使水进入制冷系统，导致空调机组报废。
[0013]综上所述，现有的传统地下水源热利用系统已经无法适应当前市场的需求了，市场急需一种能解决上述问题的新型地下水源热利用系统。

技术实现思路

[0014]针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种地下水源热利用系统，该地下水源利用系统运行可靠，使用寿命长，且不会污染地下水资源，同时受地下水资源的水温波动小，地下水源热利用系统的水资源分配更加均衡和合理。
[0015]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种地下水源热利用系统，包括：
[0016]换热系统，用于利用地下水资源进行热交换；
[0017]水源热泵机组，用于以地下水为排热源或者热源，进行制冷或者制热循环；其中，夏天制冷时，以水为排热源；冬天制热时，以地下水为热源；
[0018]用户室内末端系统，用户室内的空调或者采暖设备；
[0019]地下水储能系统，用于对热交换后的地下水进行储藏；
[0020]取水井，用于连通地下水资源，向换热系统、水源热泵机组进行供水；
[0021]回水井，用于连通地下水储能系统，用于换热系统、水源热泵机组中水的回收。
[0022]本专利技术的地下水源热利用系统具有地下水储能系统，能够将夏天的热能水储藏到地下进行保存起来，用于冬天的采暖。尤其当冬天需要利用地下水资源进行取暖时，但是地下水资源的水温又由于水温波动(冬季，未经处理的常规浅层地下水的水温一般在12到22摄氏度)，不能达到工作温度或者需要消耗较大外来电能才能实现系统采暖的时候(冬季，比较适宜的地下水资源温度应调节到18至22摄氏度)，启动地下水储能系统中储藏的水，对地下水资源中的水温进行补偿，尽量保证工作水温的温度，降低整个系统的能耗，让整个水源利用系统的运行更加可靠。
[0023]优选的技术方案，所述取水井的深度为60米至150米，其与表层地下水资源连通；取水井与水源热泵机组之间的水管通道上设置有多级过滤设备。
[0024]优选的技术方案，所述多级过滤设备包括一级滤沙系统、二级去矿物质系统；所述一级滤沙系统用于过滤地下水资源中的沙粒和杂质；所述二级去矿物质系统用于去除地下水资源中的矿物质。
[0025]优选的技术方案，所述二级去矿物质系统去除的矿物质包括铁离子、钙离子、镁离子、锰离子、锌离子。
[0026]通过在取水井与水源热泵机组之间的水管通道上设置多级过滤设备，可以有效过滤掉地下水资源中的沙粒和杂质，去除矿物质；有效提升管道和水源热泵机组等设备的使用寿命。
[0027]优选的技术方案，所述二级去矿物质系统包括密闭的曝气池，将地下水资源从取水井中抽入密闭的曝气池中，并采用风机对曝气池吹入足够多的纯氧气，让纯氧气溶入地下水中，将地下水中的铁离子、锰离子、钙离子、镁离子氧化后，形成对应的氧化膜或者氧化物，再进行在线物理截留吸附。
[0028]采用在密闭的曝气池内通入纯氧的方式，可以通过纯氧将水中的铁离子、锰离子、钙离子、镁离子等进行氧化，形成对应的氧化膜和氧化物，再通过在线物理截留和吸附，整个处理系统不会产生新的污染物，无毒无害，绿色环保。
[0029]优选的技术方案，所述地下水储能系统位于地表浅层，该地下水储能系统为位于地表深度150米左右的密闭水池，该密闭水池通过管道与换热系统、以及水源热泵机组相连通；夏天时，经换热系统与水源热泵机组换热带出来的循环水被灌入该地下水储能系统储藏起来；当冬天地下水资源中的水温不够高时，达不到系统设计的工作温度时，将该地下水储能系统与取水井之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下水源热利用系统，其特征在于：其包括：换热系统，用于利用地下水资源进行热交换；水源热泵机组，用于以地下水为排热源或者热源，进行制冷或者制热循环；其中，夏天制冷时，以水为排热源；冬天制热时，以地下水为热源；用户室内末端系统，用户室内的空调或者采暖设备；地下水储能系统，用于对热交换后的地下水进行储藏；取水井，用于连通地下水资源，向换热系统、水源热泵机组进行供水；回水井，用于连通地下水储能系统，用于换热系统、水源热泵机组中水的回收。2.根据权利要求1所述的一种地下水源热利用系统，其特征在于：所述取水井的深度为60米至150米，其与表层地下水资源连通；取水井与水源热泵机组之间的水管通道之间设置有多级过滤设备。3.根据权利要求2所述的一种地下水源热利用系统，其特征在于：所述多级过滤设备包括一级滤沙系统、二级去矿物质系统；所述一级滤沙系统用于过滤地下水资源中的沙粒和杂质；所述二级去矿物质系统用于去除地下水资源中的矿物质。4.根据权利要求3所述的一种地下水源热利用系统，其特征在于：所述二级去矿物质系统去除的矿物质包括铁离子、钙离子、镁离子、锰离子、锌离子。5.根据权利要求4所述的一种地下水源热利用系统，其特征在于：所述二级去矿物质系统包括密闭的曝气池，将地下水资源从取水井中抽入密闭的曝气池中，并采用风机对曝气池吹入足够多的纯氧气，让纯氧气溶入地下水中，将地下水中的铁离子、锰离子、钙离子、镁离子氧化后，形成对应的氧化膜或者氧化物，再进行在线物理截留吸附。6.根据权利要求5所述的一种地下水源热利用系统，其特征在于：所述地下水储能系统位于地表浅层，该地下水储能系统为位于地表深度150米左右的密闭水池，该密闭水池通过管道与换热系统、以及水源热泵机组相连通；夏天时，经换热系统与水源热泵机组换热带出来的循环水被灌入该地下水储能系统储藏起来；当冬天地下水资源中的水温不够高时，达不到系统设计的工作温度时...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡辉，孟亚茹，高宇，
申请(专利权)人：上海苏探能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：