潮汐式地热能利用系统的制作方法

本实用新型涉及可再生能源与蓄能利用技术领域，尤其是涉及一种潮汐式地热能利用系统。

背景技术：

相关技术中，地热能利用系统通常包括开采井和回灌井，通过抽取地下热水取热利用后，将尾水同层回灌至回灌井。然而，由于部分地区地质条件限制，单井开采能力有限，并且单井地热供热面积较小，而部分地热能利用虽然利用燃气锅炉、电锅炉等设备进行调峰以满足用户较大的供热需求，但设备结构复杂，占用空间较大，且初始投资、运行成本和维护成本均较高。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种潮汐式地热能利用系统，该潮汐式地热能利用系统单井地热供热面积大，热量利用率高，且设备简单、经济效益高。

根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统，包括：地热水供应端；并联布置的至少两个储能单元，所述至少两个储能单元的入口与所述地热水供应端连通；第一梯级换热系统，所述第一梯级换热系统的入口与所述至少两个储能单元的出口连通，且所述第一梯级换热系统的出口与所述至少两个储能单元的入口连通，所述第一梯级换热系统与供热端相连以对供热端进行梯级供热；地热水回灌端，所述地热水回灌端与所述第一梯级换热系统的出口连通。

根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统，通过设置并联布置的至少两个储能单元，利用储能单元储存地热水进行蓄能，并控制储能单元内的地热水的释放，从而既可以实现调峰，以满足供热端的需求，也能够有效地扩大单井地热供热面积，而且，至少两个储热单元中一个可以储存地热尾水，从而实现同步热水储存、同步利用以及同步尾水储存，减少空间占用，此外，通过设置第一梯级换热系统，则可以利用第一梯级换热系统进行地热能量的梯级利用，由此，最大限度利用地热水中的热量，有效地提高热量的利用率。

根据本实用新型的一些实施例，所述潮汐式地热能利用系统还包括第二梯级换热系统，所述第二梯级换热系统与所述第一梯级换热系统并联布置，且所述第二梯级换热系统的入口与所述地热水供应端连通，所述第二梯级换热系统与所述供热端相连以对所述供热端进行梯级供热。

根据本实用新型的一些示例，所述第一梯级换热系统和所述第二梯级换热系统均包括：一级换热器，所述一级换热器的一次进口侧与所述地热水供应端连通，所述一级换热器的二次侧与所述供热端连通；二级换热器，所述二级换热器的一次进口侧与所述一级换热器的一次出口侧连通，所述二级换热器的一次出口侧与所述地热水回灌端连通；热泵系统，所述热泵系统的一端与所述二级换热器的二次侧连通，所述热泵系统的另一端与所述供热端连通。

根据本实用新型的一些示例，所述第一梯级换热系统的所述二级换热器的一次出口侧与所述至少两个储能单元的入口以及所述地热水回灌端连通，所述地热水供应端、所述至少两个储能单元的出口以及所述第一梯级换热系统的所述一级换热器的一次进口侧依次连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述潮汐式地热能利用系统还包括第一泵体和第二泵体，所述第一泵体设于所述至少两个储能单元的出口与所述第一梯级换热系统的入口之间，所述第二泵体设于所述地热水供应端与所述至少两个储能单元的入口之间。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述储能单元的入口均设有入口阀，每个所述储能单元的出口均设有出口阀。

根据本实用新型的一些实施例，所述潮汐式地热能利用系统包括储罐，所述储罐内设有间隔开布置的多个储水腔，每个所述储水腔形成为单个所述储能单元。

根据本实用新型的一些实施例，所述潮汐式地热能利用系统包括多个储罐，每个所述储罐形成为单个所述储能单元。

根据本实用新型的一些实施例，所述潮汐式地热能利用系统还包括尾水处理装置，所述尾水处理装置设于所述地热水回灌端与所述第一梯级换热系统的出口之间。

根据本实用新型的一些实施例，所述潮汐式地热能利用系统包括开采井和回灌井，所述开采井形成为所述地热水供应端，所述回灌井形成为所述地热水回灌端。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统的示意图。

附图标记：

潮汐式地热能利用系统100；

储能单元10；入口阀11；出口阀12；

地热水供应端21；地热水回灌端22；

一级换热器31(41)；二级换热器32(42)；热泵系统33(43)；

供热端50；第一泵体61；第二泵体62；尾水处理装置70；

第一阀体81；第二阀体82；第三阀体83；第四阀体84；第五阀体85。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统100。

根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统100包括地热水供应端21、至少两个储能单元10、第一梯级换热系统和地热水回灌端22。

至少两个储能单元10并联布置，并且，至少两个储能单元10的入口与地热水供应端21连通，例如，如图1所示，储能单元10可以为5个，5个储能单元10之间并联设置，多个储能单元10并联后的入口与地热水供应端21连通，这样，地热水可以通过地热水供应端21注入储能单元10中进蓄能，而后用户可以控制储能单元10内的地热水的释放，从而既可以实现调峰以满足供热端50的热负荷需求，也能够有效地扩大单井地热供热面积。

进一步地，第一梯级换热系统的入口与至少两个储能单元10的出口连通，例如，第一梯级换热系统的入口可以分别与每个储能单元10的出口连通，也可以与至少两个储能单元10并联后的共同出口连通，第一梯级换热系统的出口分别与并联后的至少两个储能单元10的共同入口连通、以及热水回灌端连通，同时，第一梯级换热系统与供热端50相连，从而利用第一换热系统与供热端50进行热交换，以实现对供热端50进行梯级供热，也就是说，第一梯级换热系统可以根据供热端50的热负荷需求实现对地热水的热能的梯级利用，从而最大限度利用地热水中的热量，进而有效地提高热量的利用率。

此外，储能单元10设置至少两个，可以将两个储能单眼中其中一个作为蓄能储能单元，另一个作为预留的空置储能单元，例如，在图1中通过设置第一储能单元至第五储能单元共5个储能单元10，当用户使用时，控制地热水进入第一储能单元至第四储能单元中进行蓄能(即作为蓄能储能单元)，同时，第五储能单元空置(即作为空置储能单元)，用户根据需要逐个打开第一储能单元、第二储能单元、第三储能单元和第四储能单元中任一个，将储能单元10中的地热水与第一梯级换热系统连通以供热端50进行换热，从而将储能单元10中的地热水注入第一梯级换热系统中，而换热后的地热尾水可以通过第一梯级换热系统的出口流出，进而通过并联布置的至少两个储能单元10的入口流入空置的第五储能单元10中进行尾水存储。

这样，通过逐个储能单元10排水，而后逐个返还至排空后的空置储能单元10中进行地热尾水存储，最后在合适的时间将储能单元10中的地热尾水排入地热水回灌端22，从而实现同步热水储存、同步利用以及同步尾水储存，减少空间占用。

需要说明的是，并列布置的储能单元10可以为2个，5个，也可以为其他多个，本领域技术人员可以根据实际设计需求进行调整以满足蓄能需要及结构的简化。

由此，根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统100，通过设置并联布置的至少两个储能单元10，利用储能单元10储存地热水进行蓄能，并控制储能单元10内的地热水的释放，例如：在居民供暖和商业建筑应用中可以通过储能单元10夜间储热、白天放热，从而既可以实现地热能的移峰填谷，实现地热能的潮汐式利用，以满足供热端50的需求，也能够有效地扩大单井地热供热面积，而且，至少两个储热单元中一个可以储存地热尾水，从而实现同步地热水储存、同步地热水利用以及同步地热尾水储存，减少空间占用，此外，通过设置第一梯级换热系统，则可以利用第一梯级换热系统进行地热能量的梯级利用，由此，最大限度利用地热水中的热量，有效地提高热量的利用率。

如图1，在本实用新型的一些实施例中，潮汐式地热能利用系统100设有第二梯级换热系统，第二梯级换热系统与第一梯级换热系统并联布置，第二梯级换热系统的入口与地热水供应端21连通，这样，地热水供应端21的热水可以直接流入第二梯级换热系统，也可以流入储能单元10，进而流入第一梯级换热系统。

同时，第二梯级换热系统与供热端50相连，以利用直接流入第二梯级换热系统的地热水对供热端50进行梯级供热，这样，根据用户供热端50的热负荷需求，可以选择第二梯级换热系统供热、第一梯级换热系统供热或第一梯级换热系统和第二梯级换热系统共同供热，由此，既可以扩大潮汐式地热能利用系统100的供热符合范围，实现热量梯级利用，满足供热端50的热负荷需求，同时，也能够实现蓄能、调峰，实现移峰填谷，扩大单井地热供热面积，而且，相比于相关技术中采用锅炉设备进行调峰，可以有效地简化结构，降低成本。

如图1，在本实用新型进一步的示例中，第一梯级换热系统和第二梯级换热系统均包括一级换热器31(41)、二级换热器32(42)和热泵系统32(43)。

一级换热器31可以为板式换热器，一级换热器31的一次进口侧与地热水供应端21连通，如图1中，第一梯级换热系统的一级换热器31的一次进口侧(即第一梯级换热系统的入口)通过储能单元10与地热水供应端21间接连通，第二梯级换热系统的一级换热器41的一次进口侧(即第二梯级换热系统的入口)与地热水供应端21直接连通，一级换热器31(41)的二次侧与供热端50连通，例如，供热端50的回水端与一级换热器31(41)的二次进口侧连通，供热端50的进水端与一级换热器31(41)的二次出口侧连通，由此可以通过一级换热器31(41)对供热端50进行一级换热。

同时，二级换热器32(42)的一次进口侧与一级换热器31(41)的一次出口侧连通，二级换热器32(42)的一次出口侧与地热水回灌端22连通以将换热后的地热水排入地热水回灌端22，同时，热泵系统33(43)设置在二级换热器32(42)与供热端50之间，热泵系统33(43)的一侧与二级换热器32(42)的二次侧连通，热泵系统33(43)的另一侧与供热端50连通，这样，二级换热器32(42)通过热泵系统33(43)与供热端50实现二级换热。

由此，通过一级换热器31(41)换热后的地热水可以通过二级换热器32(42)进一步地与供热端50换热，实现二级换热，从而进一步提高地热水的热量的利用率，同时实现地热能量的梯级利用，以满足供热端50的不同热负荷需求。

如图1，在本实用新型的一些示例中，为了保证换热后的地热尾水的回收及排放，简化结构，实现同步地热水储存、同步地热水利用以及同步地热尾水储存，第一梯级换热系统的二级换热器32的一次出口侧与并联布置的至少两个储能单元10的入口连通，以使得换热后的地热尾水可以流入空置储能单元10中进行存储，同时，第一梯级换热系统的二级换热器32的一次出口侧与地热水回灌端22连通，从而使得从第一梯级换热系统中流出的地热尾水或储能单元10中存储的地热尾水可以排入地热水回灌端22。

进一步地，为保证第一梯级换热系统中的蓄能作用，地热水供应端21、至少两个储能单元10的共同出口、以及第一梯级换热系统的一次进口侧(即第一梯级换热系统的入口)依次连通。

如图1，在本实用新型的一些示例中，潮汐式地热能利用系统100包括第一泵体61和第二泵体62，第一泵体61设在并联布置的至少两个储能单元10的共同出口与第一梯级换热系统的入口之间，从而通过第一泵体61将储能单元10中的地热水泵入第一梯级换热系统中以实现供热，第二泵体62设在地热水供应端21与并来年布置的至少两个储能单元10的共同入口之间，从而将地热水供应端21的地热水泵入储能单元10内，从而保证地热水蓄能。

如图1，在本实用新型的一些实施例中，为了便于控制地热水向储能单元10中的注入以及储能单元10中地热水的流出，每个储能单元10的入口侧均设有入口阀11，每个储能单元10的出口侧均设有出口阀12，用户通过控制入口阀11以及出口阀12分别控制单个储能单元10的地热水的注入和排出。

如图1，在本实用新型的一些实施例中，潮汐式地热能利用系统100包括储罐，储罐内设有多个储水腔，多个储水腔之间彼此间隔开布置，每个储水腔形成储能单元10，这样，既可以减少潮汐式地热能利用系统100的空间占用，同时也便于结构简化。

如图1，在本实用新型的另一些实施例中，潮汐式地热能利用系统100包括多个储罐，每个储罐形成单个储能单元10，从而使得用户可以根据实际蓄能需求设置储能单元10的数量，以满足供热端50的不同热负荷需求。

如图1，在本实用新型的一些实施例中，潮汐式地热能利用系统100还包括尾水处理装置70，尾水处理装置70设置在热水回灌端和第一提及换热系统的出口之间，例如，在图1中，尾水处理装置70设置在并联布置的第一梯级换热系统和第二换热系统的共同出口与地热水回灌端22之间，以实现对通过第一梯级换热系统以及第二换热系统排出的地热尾水的处理。

如图1，在本实用新型的一些实施例中，潮汐式地热能利用系统100包括开采井和回灌井，开采井形成地热水供应端21，回灌井形成为地热水回灌端22，从而使得开采井的地热水可以直接流入第一梯级换热系统以供热，减少地热水的热能流失，而换热后的地热尾水可以排入回灌井，从而简化潮汐式地热能利用系统100的结构，降低成本。

在本实用新型的一些实施例中，为便于用户对系统的控制，潮汐式地热能利用系统100还包括第一阀体81、第二阀体82、第三阀体83、第四阀体84和第五阀体85，第一阀体81设置在并联布置的至少两个储能单元10的共同入口与第一梯级换热系统的二级换热器32的一次出口侧的连接端和地热水供应端21之间，从而控制地热水进入储能单元10中进行蓄能，第二阀体82设置在第二梯级换热系统的一级换热器41的一次进口侧与地热水供应端21之间，以控制地热水流入第二梯级换热系统中，第三阀体83设置在第一梯级换热系统的二级换热器32的一次出口侧与地热尾水处理装置70之间，第四阀体84设置在第二梯级换热系统的二级换热器42的一次出口侧与地热尾水处理装置70之间，从而控制从第一梯级换热系统以及第二换热系统中流出的地热尾水流入地热尾水处理装置70中进行尾水处理，第五阀体85设置在第一梯级换热系统的二级换热器32的一次出口侧与并联布置的至少两个储能单元10的共同入口之间，从而控制地热尾水可以逐个存储入空置的储能单元10中以实现间歇性地地热尾水存储。

下面参考附图1描述根据本实用新型的潮汐式地热能利用系统的控制过程。

当供热端50的热负荷较低时，控制第二梯级换热系统的一级换热器41进行供热，同时，对储热单元10进行储水、蓄能；

当供热端的热负荷逐步增大时，打开第二梯级换热系统的二级换热器42及热泵系统43进行供热，以提高地热能利用率；

当供热端的热负荷进一步增大时，打开储能单元10的出口阀12，使得储能单元10的地热水可以流入第一梯级换热系统的一级换热器31中进行供热；

当供热端的热负荷达到峰值时，将第一梯级换热系统的二级换热器32和热泵系统33打开以提高流入第一梯级换热系统的地热水的热能利用率。

由此，根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统可以通过控制阀(包括第一阀体至第五阀体以及入口阀11和出口阀12)实现能量的梯级控制，从而满足不同的热负荷需求，并且利用储能单元10实现调峰，满足峰值符合需求，实现移峰填谷，从而保证地热能的潮汐式利用，进而达到增大单井供热面积、提高地热水的热能利用率的目的。

根据本实用新型实施例的潮汐式地热能利用系统100的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。