[发明专利]单井地热联合太阳能供暖系统

说明书

单井地热联合太阳能供暖系统，包括单井换热系统、太阳能集热系统、热泵系统、采暖用户、第一水箱、第二水箱、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵、第四循环泵、第五循环泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门，优点是，通过地热的储热能力和变负荷应变能力提高太阳能供暖时的稳定性，同时能在非采暖季将太阳能存储在地下，有效补充冬季采暖时地下的热亏损；非采暖季，通过多孔体系内水的自然对流，将注入水的热量有效的传递到远离井壁处，强化了井外岩石的换热，大幅提高了地热单井储热能力。采暖季，通过多孔体系内水的自然对流，将远处岩石的热量快速传导到金属井内，提高了单井采热量。

技术领域

本发明涉及供暖系统技术领域，具体为一种单井地热联合太阳能供暖系统。

背景技术

我国北方地区雾霾严重，特别是冬天采暖季，采暖燃煤进一步加重了雾霾，现阶段对清洁能源采暖技术需求迫切。地热和太阳能作为清洁可再生能源，在北方采暖中越来越受到重视。

北方很多地区，冬季有采暖需求，夏季无制冷需求。采用太阳能供暖，冬季可以发挥作用，但非采暖季由于没有需求，或者需求少，太阳能集热器面临闷晒爆管的普遍现象。而且，由于太阳能波动大，冬季采暖时需要配置辅助热源或者大型储热系统，工程造价较高。

北方地区采用地源热泵采暖也较普遍，由于夏季没有制冷需求，地下岩土没有热补充，长期向浅层岩土取热，岩土温度降低，取热越来越难，导致供暖不达标。

目前市场上新出现了一种单井地热采暖系统，井深一般大于1000米，采用同轴套管结构，通过金属外壁向岩石取热，通过内保温管将热量输出。由于系统封闭循环，不采地下热水，没有腐蚀结垢，没有回灌等问题，备受市场欢迎。但是该单井地热采暖系统在使用过程中遇到了单井采热功率小，功率衰减快，投资回收期长等难题，限制了单井地热采暖系统的规模化推广。单井地热采暖系统基本不受地域限制，占地小，如果能解决单井换热能力小的问题，该种供暖方式可为我国北方冬季雾霾的解决做出巨大的贡献。

发明内容

本发明的目的旨在将太阳能和较深层的单井地热联合，冬季太阳能和地热能联合供暖，解决太阳能单独供暖时的不稳定性；非采暖季将太阳能储存在地下，既补充了冬季采暖时地下热能的亏损，又解决了太阳闷晒造成的爆管问题。同时，为解决单井地热由于岩石导热系数小造成的单井功率小的难题，保证热量存得进取得出，本发明采用人造多孔体系，在岩石中形成自然对流，提高单井存取功率。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

单井地热联合太阳能供暖系统，包括单井换热系统、太阳能集热系统、热泵系统、采暖用户、第一水箱、第二水箱、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵、第四循环泵、第五循环泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门；所述的单井换热系统、太阳能集热系统并接后通过热泵系统接入采暖用户；所述的单井换热系统包括金属井、保温管、多孔体系；所述的金属井深入岩石层，在金属井内部设有保温管，所述的保温管与金属井内壁之间形成第一通道，保温管内部形成第二通道，所述的第一通道与第二通道在金属井底部连通；所述的多孔体系设置在金属井底部的外围，所述的多孔体系上部为岩石层，多孔体系中设有相互连通的不规则孔隙，在多孔体系的不规则孔隙中充满水。所述的太阳能集热系统为真空管集热器，第一水箱连接三路，一路为太阳能集热系统的A端，二路经第一阀门和第一循环泵与热泵系统的输入端连接，三路通过第五阀门、第五循环泵串联后与第六阀门并联所形成的管路再与单井换热系统的第二通道连接；第二水箱连接三路，一路连接热泵系统的输出端，二路通过第四循环泵和第四阀门与单井换热系统的第一通道连接，三路通过第三循环泵和第二阀门与太阳能集热系统的B端连接；热泵系统通过第二循环泵与采暖用户连接；太阳能集热系统的B端同时通过第三阀门与单井换热系统的第一通道连接。

作为上述方案的改进，所述的多孔体系径向厚度为20-100m。

作为上述方案的改进，所述的多孔体系中注入支撑剂，所述的支撑剂为金属颗粒或陶瓷颗粒。