低能耗地热利用系统技术方案

本发明专利技术是地源热泵低能耗地热利用系统，特别是一种利用虹吸作用进行热循环的地热系统，其技术要点是：地下热能交换装置为具有闭合回路的管路，在该管路的闭合回路中具有两个相互独立的容器，并位于不同水平高度，处于较低水平高度的容器可以通过液体泵将热能交换介质提升至较高水平高度的容器中，在较高水平高度容器中的热能交换介质通过管路、并在虹吸作用下返回到处于较低水平高度的容器，热能交换介质在管路中循环，并通过两个容器和液体泵形成闭合回路，并具有调节池与调节阀门，效果和特点是：结构简单，制造容易，可抽水高度不受限制，大大降低运行能耗，投资收益比小，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是地源热泵低能耗地热利用系统，特别是一种利用虹吸作用进行热循环的地热系统。
技术介绍
地热通常是陆地地表5000m深度内的热能。据推算，地核内部的温度达2000 5000°C，而地幔的温度达1000 2000°C。因此，在地球的最外层——地壳中蕴藏着巨大的热水库。地热水并不是地壳内天然存在的，而是地面上的雨水沿岩石、土壤的缝隙深入地壳深处，这些水被周围的热岩所加热。如果地壳深处有较大的空隙层，就可能形成具有开采价值地热水层[1].而目前开采和利用最多的地热能即是地热水。根据地热水温度的不同，地热水可分为低温水(t < 140°C )、中温水(t = 40 60°C )和高温水(t = 60 100°C )、 过热水(t>100°C)[2].我国地热资源总量98%以上是低温地热资源。目前，我国众多的低温地热资源主要是直接利用于洗浴、采暖、种植、养殖、医疗、娱乐等方面。虽然全国直接利用总量已达到对10丽，居世界各国前列，但利用水平和效率比较低，对于25°C 50°C温度段的能量利用率很差。为实现可持续发展目标，国家制定了能源发展战略规划，要求调整能源结构，减少燃煤造成的污染，大力发展新能源可再生能源的利用技术，其中提到要开发地热热泵技术，以充分利用地热资源。地热作为一种清洁能源用于采暖，在我国北方城市发展迅速，其中应用最多的就是地热源泵，地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的能源，进行换水介质循环，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。如在民用方面，在冬季，把土壤中的热量提取出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量提取出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡，在工业方面也有广泛的用途。但目前的技术在循环时，都是采用电动泵进行工作，持续工作时耗电量较大，存在明显的不足及有待改善之处。
技术实现思路
本专利技术目的就是提供一种结构简单、易于使用，特别是大大降低能耗的地热采集方式。本专利技术是通过这样的方式来实现的—种低能耗地热利用系统，为地源热泵装置，地下热泵主要由地下热能交换装置、 液体泵组成，其技术要点是地下热能交换装置为具有闭合回路的管路，在该管路的闭合回路中具有两个相互独立的容器，并位于不同水平高度，处于较低水平高度的容器可以通过液体泵将热能交换介质提升至较高水平高度的容器中，在较高水平高度容器中的热能交换介质通过管路、并在虹吸作用下返回到处于较低水平高度的容器，热能交换介质在管路中循环，并通过两个容器和液体泵形成闭合回路。3进一步的，所述管路的闭合回路中具有的两个相互独立容器之间有一个高度差。进一步的，所述管路的闭合回路中具有的两个相互独立容器之间有一个高度差， 其中高度较高的一个容器距离管路最高端的垂直距离小于十米。进一步的，具有调节水池，可以调节两个容器中热能交换介质的用量。进一步的，管路中至少一个端口具有管路流量调节装置。进一步的，所述的管路流量调节装置为电控调节阀门。进一步的，所述的容器为水池。进一步的，所述的热能交换介质为水。进一步的，所述的具有闭合回路的管路，具有通气孔与大气相通，可能通过调节该通气孔的通断与大小来调节管内的压力。进一步的，所述的管路由金属构成。本专利技术效果和特点是结构简单，制造容易，可抽水高度不受限制，大大降低运行能耗，投资收益比小，适用范围广。附图说明图1是本专利技术所述的低能耗地热利用系统结构示意图；图中说明1为管路2为液体泵3为上水池4为下水池5为调节水池6为调节阀门7为通气孔具体实施例方式基于本专利技术的目的和附图，及以下实施例来说明原理及工作情况。如附图1所示，这种地源热泵，管路1、液体泵2、上水池3、下水池4、调节水池5、调节阀门6及管路1上的通气孔7组成。这个地下热能交换装置为具有闭合回路的管路1，但为了降低能耗，在管路1的中间设置了两个相互独立的容器，这两个容器可以处于地面以下，也可以处于地面以上，在本实施例是，下水池4与调节水泥5是放置于地面表面的，管路1的一部分在地下，一部分在地上，也可以把整个系统全部放置于地下，在附图中虚线为地面示意线。对于上述的两个容器，也就是上水池3和下水池4，并使上水池3和下水池4位于不同水平高度，这样两者之间有一个落差，并设置了一个液体泵2，处于较低水平高度的容器可以通过液体泵将热能交换介质提升至较高水平高度的容器中，也就是通过液体泵2，可以将下水池4中的液体提升至上水池3中去，而管路1的管口是埋入在上水池3中的，而在管路1中都充满水的情况下，在较高水平高度容器中的热能交换介质通过管路、并在虹吸作用下返回到处于较低水平高度的容器，也就是说上水池的水可能通过管路1在虹吸作用下运行到下水池4，而在下水池4中的水通过液体泵2再抽到上水池3中，这样，水就可以在管路1中循环。热能交换介质在管路中循环，并通过两个容器和液体泵形成闭合回路。在这样的装置中，只需要将水提升一个上水池3与下水池4之间的高度落差，就可以实现整个系统装置的自动循环，而上水池3与下水池4之间的高度落差大大小于整个装置的高度，因此所消耗的电能非常低。由于管路内虹吸作用下水的流动与大气压有关，在没有其它辅助设施的前提下， 最大高度不可以大于十米，所以，在本实施例中高度较高的一个容器距离管路最高端的垂直距离小于十米，即管路1最高顶端与上水池3的高度差，高于上水池3的高度须小于或等于十米，才能够应用虹吸作用来实现提水，在实际应用中，等于十米的情况也由于条件限制而无法实现，如果加上辅助装置就可能实现。该系统为了使水池内的水位得到保证，设置有调节水池5，可以调节两个水池中水的用量，调节水池具有自控装置，如浮力自控或光电控制，以及电测控制装置，都可以实现类似的功能，以确保上水池3的液面始终高于管路1的管道端口。为了更科学合理的调节供热量及热能交换介质的流量，在管路1中至少一个端口设置有管路流量调节装置，也就是设置了调节阀门6，这个阀门6可以在两个端口都安装， 也可以安装在其中一个管路端口，如对应上水池3的管路1的端口，这个管路流量调节装置为电控调节阀门。另外，在上述的闭合回路的管路1中，为了能够及时调节压力，以及利用管路本身产生气体及调节能量，设置了通气孔7与大气相通，可能通过调节该通气孔7的通断与大小来调节管路1内的压力。进一步的，所述的管路1由耐压材料构成。在本专利技术所涉及的所有实施例中，所述的液体或流体均为水。采用本专利技术的方法和装置，结构简单，制造容易，可抽水高度不受限制，大大降低运行能耗，投资收益比小，适用范围广。虽然这里只说明了本专利技术的一个优选实施例，但其意并非限制本专利技术的范围、适用性和配置。相反，对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解，在不偏离所附权利要求书确定的本专利技术精神和范围情况下，可对一些细节做适当变更和修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低能耗地热利用系统，为地源热泵装置，地下热泵主要由地下热能交换装置、液体泵组成，其特征在于地下热能交换装置为具有闭合回路的管路，在该管路的闭合回路中具有两个相互独立的容器，并位于不同水平高度，处于较低水平高度的容器可以通过液体泵将热能交换介质提升至较高水平高度的容器中，在较高水平高度容器中的热能交换介质通过管路、并在虹吸作用下返回到处于较低水平高度的容器，热能交换介质在管路中循环， 并通过两个容器和液体泵形成闭合回路。2.如权利要求1所述的低能耗地热利用系统，其特征在于所述管路的闭合回路中具有的两个相互独立容器之间有一个高度差。3.如权利要求1所述的低能耗地热利用系统，其特征在于所述管路的闭合回路中具有的两个相互独立容器之间有一个高度差，其中高度较高的一个容器距离管路最...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋柏君，
申请(专利权)人：北京银万特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：