致密灰岩地热单井人造热储耦合太阳能存取热供暖系统

本发明涉及可再生能源和节能环保领域，具体涉及一种致密灰岩地热单井人造热储耦合太阳能存取热供暖系统。

背景技术：

1、现有的清洁能源采暖技术，主要有两种方式：一种是采用太阳能单独供暖，这种方式存在波动性和间歇性的问题；另一种是采用太阳能和储热共同供暖，这种供暖方式的储热系统存在跨季节储热费用较高的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提供一种致密灰岩地热单井人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其通过在致密灰岩地层设置人造热储层，非采暖季将太阳能储存在人造热储，采暖季取出供暖，实现了太阳能的跨季节储存。

2、为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

3、一种人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，设置在致密灰岩地层，其包括：

4、地热单井人造热储层，其包括致密岩石、人造热储、热储进口井和热储出口井，所述致密岩石内设置有人造热储，所述热储进口井和所述热储出口井插入所述致密岩石并与所述人造热储热交换，且所述热储进口井和所述热储出口井的循环水方向相反；

5、太阳能及供暖系统，其包括太阳能集热器、储热水罐、热泵机组和供暖建筑，其中，

6、在第一时间段内，所述太阳能集热器、所述储热水罐、所述热储进口井和所述热储出口井形成回路，以储存热量；在第二时间段内，所述太阳能集热器、所述储热水罐和所述供暖建筑形成回路，以提供用户热量，以及，所述供暖建筑、所述热泵机组、所述热储进口井和所述热储出口井形成回路，以加热循环水。

7、如上所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，进一步地，所述地热单井人造热储层包括井管、保温管和封隔器，其中，所述保温管同轴放置在所述井管内，所述保温管内的通道形成所述热储出口井，所述井管与所述保温管之间的环空区域形成所述热储进口井，所述井管与所述保温管之间的环空区域还设有若干组所述封隔器。

8、如上所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，进一步地，所述热泵机组的冷凝端与所述供暖建筑连通，所述热泵机组的蒸发端进口通过第二阀门连接所述热储出口井，所述热泵机组的蒸发端出口依次通过循环泵和第一阀门与所述热储进口井相连。

9、如上所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，进一步地，所述太阳能集热器的进口端设有两支路，带有第三阀门的支路连接至所述热储出口井，带有第四阀门的支路连接至所述供暖建筑；所述太阳能集热器的出口端依次连接所述储热水罐、热水泵，所述热水泵的出口端设有两支路，带有第六阀门的支路连接至所述供暖建筑，带有第五阀门的支路连接至所述第一阀门的下游。

10、如上所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，进一步地，所述人造热储距离地面的深度需要保持在设定的范围内。

11、如上所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，进一步地，所述第一时间段为非采暖季储热时，所述第二时间段为采暖季取热时。

12、如上所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，进一步地，所述非采暖季储热与所述采暖季取热交替，以利用变负荷调节能力解决太阳能的波动特性。

13、如上所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，进一步地，所述人造热储位于所述井管的下部。

14、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

15、1、本发明通过在致密灰岩地层设置人造热储层，非采暖季将太阳能储存在人造热储，采暖季取出供暖，实现了太阳能的跨季节储存，解决了太阳能供暖存在波动性和间歇性的问题，确保了本系统热量的稳定输出。

16、2、本发明的地热单井人造热储层设置在致密灰岩地层，由于较浅的致密灰岩，容易压裂，因此，人造热储费用低，且由于灰岩导热系数高，灰岩人造热储存取热效率高，可以实现热量存得进取得出，因此，本系统具有热回收效率高的优点。

技术特征：

1.一种人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，设置在致密灰岩地层，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其特征在于，所述地热单井人造热储层包括井管、保温管和封隔器，其中，所述保温管同轴放置在所述井管内，所述保温管内的通道形成所述热储出口井，所述井管与所述保温管之间的环空区域形成所述热储进口井，所述井管与所述保温管之间的环空区域还设有若干组所述封隔器。

3.根据权利要求1所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其特征在于，所述热泵机组的冷凝端与所述供暖建筑连通，所述热泵机组的蒸发端进口通过第二阀门连接所述热储出口井，所述热泵机组的蒸发端出口依次通过循环泵和第一阀门与所述热储进口井相连。

4.根据权利要求1所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其特征在于，所述太阳能集热器的进口端设有两支路，带有第三阀门的支路连接至所述热储出口井，带有第四阀门的支路连接至所述供暖建筑；所述太阳能集热器的出口端依次连接所述储热水罐、热水泵，所述热水泵的出口端设有两支路，带有第六阀门的支路连接至所述供暖建筑，带有第五阀门的支路连接至所述第一阀门的下游。

5.根据权利要求1所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其特征在于，所述人造热储距离地面的深度需要保持在设定的范围内。

6.根据权利要求1所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其特征在于，所述第一时间段为非采暖季储热时，所述第二时间段为采暖季取热时。

7.根据权利要求6所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其特征在于，所述非采暖季储热与所述采暖季取热交替，以利用变负荷调节能力解决太阳能的波动特性。

8.根据权利要求2所述的人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其特征在于，所述人造热储位于所述井管的下部。

技术总结
本发明公开了一种人造热储耦合太阳能存取热供暖系统，其包括：地热单井人造热储层和太阳能及供暖系统，地热单井人造热储层包括致密岩石、人造热储、热储进口井和热储出口井，致密岩石内设置有人造热储，热储进口井和热储出口井插入致密岩石并与人造热储热交换；太阳能及供暖系统包括太阳能集热器、储热水罐、热泵机组和供暖建筑，其中，在第一时间段内，太阳能集热器、储热水罐、热储进口井和热储出口井形成回路，以储存热量；在第二时间段内，太阳能集热器、储热水罐和供暖建筑形成回路，以提供用户热量，以及，供暖建筑、热泵机组、热储进口井和热储出口井形成回路，以加热循环水。本发明解决了太阳能供暖存在波动性和间歇性的问题。

技术研发人员：卜宪标,蒋坤卿,王令宝,李华山
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15