[发明专利]监测中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统的方法

权利要求书

1.一种监测中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统的方法，所述中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统采用双工质相对独立的结构，包括与地热井(1)中心管相连接的板式换热器(8)，板式换热器(8)的地源侧出口连接高温热泵(2)，高温热泵(2)的蒸发器出口连接低温热泵(3)的蒸发器入口和混水系统(4)的入口，低温热泵(3)的蒸发器出口和混水系统(4)的出口共同连接循环泵系统(5)，循环泵系统(5)经输水管道回接地热井(1)；板式换热器(8)的换热水出口连接高温热泵(2)和低温热泵(3)的冷凝器，高温热泵(2)和低温热泵(3)的升温水出口连接用户(9)，经用户(9)使用后的回水送至板式换热器(8)的换热水入口；

其特征在于，具体实施步骤如下：

a.监测系统的建立；

监测系统包括中央数据收集系统，中央数据收集系统通过GPRS无线传输装置对地热井(1)、板式换热器(8)、高温热泵(2)、低温热泵(3)、循环泵系统(5)、混水系统(4)和末端供热系统的数据进行采集与监测，并且实施故障诊断；

b.故障诊断模型的建立；

构造一种小波神经网络算法即小波分析与人工神经网络结合，建立故障诊断模型，模拟地热井(1)供回水温度，板式换热器(8)供回水温差，高温热泵(2)和低温热泵(3)换热前后温差，地源侧循环水量4种故障，在系统正常状态下运行所得数据或者在确定系统关键参数的情况下建立系统运行动态仿真模型，通过仿真得到各个监测点的理论数据，所得数据采用小波变换消除噪音重构数据，对系统中的故障点进行识别，然后提取信号的特征向量，构造特征样本空间，将特征样本空间建立BP神经网络故障预测模型进行故障诊断；

c.系统运行效果评价；

对整个供热系统监测所得数据进行分析计算后，确定热泵机组的最优COP值、系统能量转化机理和系统耗电量，当供热侧所需热量发生变化时，通过监测系统反馈给中央数据处理器调节地源侧供热量，使系统处于动态平衡。

2.根据权利要求1所述监测中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统的方法，其特征在于，所述双工质相对独立指地源侧循环换热工质与供热侧循环换热工质相互独立，其中，出地热井(1)中心管的地源侧循环换热工质在板式换热器(8)中进行换热后，从地源侧出口进入高温热泵(2)的蒸发器，再经混水系统(4)和/或低温热泵(3)的蒸发器，通过循环泵系统(5)回到地热井(1)，由此形成地源侧循环；出用户(9)使用端的供热侧循环换热工质经板式换热器(8)一次换热后，分别经高温热泵(2)和低温热泵(3)的冷凝器再次进行升温，达到供热末端供水温度后由离心泵(7)输送回用户(9)，由此形成供热侧循环。

3.根据权利要求1所述监测中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统的方法，其特征在于，出地热井(1)井筒换热器的循环工质为温度45℃左右的水，首先经过板式换热器(8)与供热侧回水温度进行换热，温度降低到一定程度后进入高温热泵(2)的蒸发器进行降温，随后进入低温热泵(3)蒸发器再次降温，水温降低到10℃以下时重新进入井筒进行循环。

4.根据权利要求1所述监测中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统的方法，其特征在于，在供热末端，针对高层建筑采用分级供暖。

5.根据权利要求1所述监测中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统的方法，其特征在于，所述地热井(1)的地埋管换热器安装有用于监测地热井(1)供回水温度以及计量地热井(1)供回水流量的温度传感器和流量计(6)，通过温度和流量监测地源侧循环是否存在泄露；所述板式换热器(8)供回水管处安装有用于监测换热前后温度变化的温度传感器；所述末端供热系统供回水管处安装有用于监测供热末端供回水温度的温度传感器和用于监测供水压力的压力传感器；所述高温热泵(2)和低温热泵(3)供回水管处安装有用于监测热泵蒸发器/冷凝器供回水温度的温度传感器。