高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统

本发明涉及高地热利用领域，具体公开了高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统。

背景技术：

1、我国的高寒地区一般大多集中在川藏、青藏高原，高寒地区的气候特征有：辐射强烈、日照多、气温低、积温少，同时空气稀薄、氧气含量较低。虽然高寒地区的温度较低，但是在我国的桥梁、隧道等工程建设过程中发现，一些特殊地区中存在较高的地热，可以将地热利用作为隧道保温、混凝土拌和的热源。夏季高寒地区气温为一年中的高点，对热能要求相对较低，冬季时高寒地区的气温低，对热能的要求更高，如何补充该部分热能是当下需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，以解决如何补充热量的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，包括地热系统和补热系统，所述地热系统包括地热坑道、地源热泵和输水单元，所述地热坑道设置在地下，地热坑道包括主坑道和若干副坑道，所述地源热泵设置在主坑道的底部，所述副坑道设置在主坑道的内壁上，副坑道中设置有温水箱；所述输水单元包括主进水管、主出水管、副进水管和副出水管，所述主进水管与地源热泵的进口端连通，所述主出水管与地源热泵的出口端连通，所述副进水管与温水箱连通，所述主出水管上设置有支管，所述支管与温水箱连通，所述副出水管与温水箱连通；所述补热系统包括光伏板、蓄电池和电热器，所述光伏板、蓄电池和电热器电连接，所述光伏板设置在山体上，所述蓄电池设置在其中一个副坑道中，所述副坑道的温度位于蓄电池的适宜温度内，所述电热器设置在温水箱内。本方案中包括有地热系统和补热系统，其中地热系统全年都可以运行，但是发热量在冬季和夏季还是有所不同，冬季相对偏低；而补热系统是通过光伏板发电来储存电能，再通过电热装置发热，由于地理环境特殊，我国的川藏青藏高原大多是：夏季多雨、阳光少、辐射小；冬季基本无雨、阳光充足、辐射大，所以冬季的发电效率最高，冬季时光电和地热共同发热就能够补足冬季热量需求。本方案中在地热坑道的主坑道中设置有若干副坑道，副坑道的设置在主坑道的上部，副坑道的地热温度相对主坑道底部较低，在副坑道中设置温水箱能够为地面提供不同温度的热水，这部分热水主要是为施工使用，例如混凝土搅拌，不同的工序可能需要不同温度的热水，设置多个温水箱就能够满足不同的需求。

4、可选地，所述温水箱整体呈不完全环状，温水箱的侧面中部形成有凹陷部，且凹陷部贯穿温水箱，相邻两个温水箱之间通过温水管连通，若干温水箱能够围成环形，相邻两个凹陷部之间用于放置蓄电池。高原地区的气温普遍较低，蓄电池对气温有一定的要求，否则气温低会导致蓄电池的蓄电量减少，进而影响电热器的电热效率降低。本方案中有不同的温水箱，温水箱因为其在主坑道中的位置不同导致其水温不同，所以本方案能够将蓄电池放置在相应的温水箱附近，使蓄电池的环境温度达到标准。

5、可选地，所述地热坑道的底部和顶部均设置有环形的滑架，所述滑架上设置有加固杆，所述加固杆能够沿着滑架滑动。采用本方案，加固杆能够在地热坑道内沿周向移动，以阻挡各个温水箱，起到支护和保护作用。

6、可选地，所述主坑道中设置有控温管，所述控温管蜿蜒盘旋成型，所述控温管的两端均与主出水管连通，所述控温管与主出水管的连通处设置有三通阀。采用本方案，控温管的作用是降低水温，使水温到达使用端的要求。

7、可选地，所述控温管竖直滑动设置在加固杆上，所述控温管上设置有柔性管，所述柔性管与主出水管连通。本方案中，控温管能够在加固杆上下滑动，以调节控温管在主坑道中的位置，越靠下温度越高，就能够调节其温控效果。

8、可选地，所述控温管的外圈上滑动连接有支撑环，所述支撑环上设置有滑座，所述滑座竖直滑动连接在加固杆上。

9、本方案的工作原理及有益效果在于：

10、本方案中结合我国的高原气候特征之一：夏季气温高、日照时间少；冬季气温低、日照时间长，进而设置了地源热和光电补热两套系统，其中地源热包括有主坑道、副坑道、地源热泵等结构，副坑道设置在主坑道上，可以在不同的温度区域安装温水箱，以使用不同温度的水。同时补热系统内的蓄电池设置在温水箱附近可以保证蓄电池所需要的环境温度、控温管则能够起到控温作用，调节向外输送的水温。在一些长期施工项目中，夏季气温高，拌和混凝土或者生活用水的水温也相对较高，基本上无需对用水进行加热，此时光伏板能够进行发电、储电、发热并对地下的主坑道进行补热，以便于冬天使用；冬季来临时，气温低，无论是施工用水还是生活用水都需要进行加热再使用，本方案就能够利用地源热来对用水进行加热，满足施工建设和生活需求，同时光伏板还能够进行发电、发热，以制造更多的热量以供使用。

技术特征：

1.一种高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，其特征在于：包括地热系统和补热系统，所述地热系统包括地热坑道、地源热泵和输水单元，所述地热坑道设置在地下，地热坑道包括主坑道和若干副坑道，所述地源热泵设置在主坑道的底部，所述副坑道设置在主坑道的内壁上，副坑道中设置有温水箱；所述输水单元包括主进水管、主出水管、副进水管和副出水管，所述主进水管与地源热泵的进口端连通，所述主出水管与地源热泵的出口端连通，所述副进水管与温水箱连通，所述主出水管上设置有支管，所述支管与温水箱连通，所述副出水管与温水箱连通；所述补热系统包括光伏板、蓄电池和电热器，所述光伏板、蓄电池和电热器电连接，所述光伏板设置在山体上，所述蓄电池设置在其中一个副坑道中，所述副坑道的温度位于蓄电池的适宜温度内，所述电热器设置在温水箱内。

2.根据权利要求1所述的高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，其特征在于：所述温水箱整体呈不完全环状，温水箱的侧面中部形成有凹陷部，且凹陷部贯穿温水箱，相邻两个温水箱之间通过温水管连通，若干温水箱能够围成环形，相邻两个凹陷部之间用于放置蓄电池。

3.根据权利要求2所述的高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，其特征在于：所述地热坑道的底部和顶部均设置有环形的滑架，所述滑架上设置有加固杆，所述加固杆能够沿着滑架滑动。

4.根据权利要求3所述的高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，其特征在于：所述主坑道中设置有控温管，所述控温管蜿蜒盘旋成型，所述控温管的两端均与主出水管连通，所述控温管与主出水管的连通处设置有三通阀。

5.根据权利要求4所述的高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，其特征在于：所述控温管竖直滑动设置在加固杆上，所述控温管上设置有柔性管，所述柔性管与主出水管连通。

6.根据权利要求5所述的高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，其特征在于：所述控温管的外圈上滑动连接有支撑环，所述支撑环上设置有滑座，所述滑座竖直滑动连接在加固杆上。

技术总结
本发明涉及高地热利用领域，具体公开了高寒地区中具有补热功能的高地热利用系统，包括地热系统和补热系统，地热系统包括地热坑道、地源热泵和输水单元，地热坑道包括主坑道和若干副坑道，副坑道设置在主坑道的内壁上，副坑道中设置有温水箱；输水单元包括主进水管、主出水管、副进水管和副出水管，主进水管与地源热泵的进口端连通，主出水管与地源热泵的出口端连通，副进水管与温水箱连通，主出水管上设置有支管，支管与温水箱连通，副出水管与温水箱连通；补热系统包括光伏板、蓄电池和电热器，光伏板、蓄电池和电热器电连接，蓄电池设置在其中一个副坑道中，电热器设置在温水箱内。本发明的目的在于解决如何补充热量的技术问题。

技术研发人员：周元辅,刘敏,刘洪义,张学富,索晓庆
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12