[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

说明书

一种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，包括与地热井中心管相连接的板式换热器，板式换热器的地源侧出口连接高温热泵，高温热泵的蒸发器出口连接低温热泵的蒸发器入口和混水系统的入口，低温热泵的蒸发器出口和混水系统的出口共同连接循环泵系统，循环泵系统经输水管道回接地热井；板式换热器的换热水出口连接高温热泵和低温热泵的冷凝器，高温热泵和低温热泵的升温水出口连接用户，经用户使用后的回水送至板式换热器的换热水入口，本发明还提供了梯级利用系统的监测系统和方法，本发明基于梯级利用系统，提升了能源的利用效率，并基于监测系统对整个供热系统关键点进行监测，详尽掌控整个供热系统的运行效率。

技术领域

本发明属于中深层地岩热供热技术领域，特别涉及一种中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用及监测系统和方法。

背景技术

中深层(2000至4000米范围内)地岩热热量储存丰富，开发潜力大。同轴地埋管式井下换热器的出现提高了地层热量的换取效率，当地热井开采深度达到2000米时，地层底层温度温度可达50℃以上，如果直接利用单级地源热泵系统容易造成能源的浪费。

发明内容

为了解决中深层无干扰地岩热供热系统实际运行效率低，能源利用率可视化不明确和系统故障不易发现等技术难题，本发明的目的在于提供一种中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用及监测系统和方法，基于梯级利用系统，提升了能源的利用效率，并基于监测系统对整个供热系统关键点进行监测，详尽掌控整个供热系统的运行效率，解决目前供热系统运行效率不够明确及系统故障不易及时发现等问题，从而提高地热能的利用效率，避免能源浪费。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种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，其特征在于，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。

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。

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。

在供热末端，针对高层建筑采用分级供暖。

本发明还提供了所述中深层无干扰地岩热供热系统梯级利用系统的监测系统，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。

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。