[发明专利]一种基于地下连续墙的地热利用系统及其利用方法

权利要求书

1.一种基于地下连续墙的地热利用系统，包括两幅相邻的第一地下连续墙(1a)和第二地下连续墙(1b)，第一地下连续墙(1a)和第二地下连续墙(1b)的底部设有地下水层(2)；其特征在于：第一地下连续墙(1a)上设有竖直贯穿第一地下连续墙(1a)的进水管(3)；第二地下连续墙(1b)上设有竖直贯穿第二地下连续墙(1b)的第三出水管(6)；

所述地下水层(2)通过进水管(3)与高压水泵(10)的进水端连通，高压水泵(10)位于第一地下连续墙(1a)的上方，高压水泵(10)的出水端通过第一连接管(7)与第一电动分流式阀门(11)的进水端连接；第一电动分流式阀门(11)具有两个出水端，第一电动分流式阀门(11)的两个出水端分别与第二连接管(8)和第四连接管(21)连接，第四连接管(21)位于第一地下连续墙(1a)的后侧；第四连接管(21)为U形弯管，第四连接管(21)的两个管口沿竖直方向上下布置；第四连接管(21)上设有第一栅式换热器(23)，第四连接管(21)的外表面包覆有第一保温层(25a)；第四连接管(21)的出水端伸入第一地下连续墙(1a)内与第一出水管(4)的进水端连接，第一出水管(4)埋设在第一地下连续墙(1a)内，且第一出水管(4)的出水端与地下水层(2)连通；

所述第二连接管(8)为异径管，第二连接管(8)的出水端与第一高压热能转换机(13)的进水端连接，第一高压热能转换机(13)的出水端通过管路与第二电动分流式阀门(12)的进水端连接，第二电动分流式阀门(12)具有两个出水端，第二电动分流式阀门(12)的两个出水端分别与第三连接管(9)和第五连接管(22)连接，第五连接管(22)位于第二地下连续墙(1b)的后侧；第五连接管(22)为U形弯管，第五连接管(22)的两个管口沿竖直方向上下布置；第五连接管(22)上设有第二栅式换热器(24)，第五连接管(22)的外表面包覆有第二保温层(25b)；第五连接管(22)的出水端伸入第二地下连续墙(1b)内与第二出水管(5)的进水端连接，第二出水管(5)埋设在第二地下连续墙(1b)内，且第二出水管(5)的出水端与地下水层(2)连通；

所述第三连接管(9)的出水端与第二高压热能转换机(14)的进水端连接，第二高压热能转换机(14)的出水端与第三出水管(6)连接，第三出水管(6)的出水端与地下水层(2)连通；

所述进水管(3)上还设有第一温度传感器(15)，第一温度传感器(15)位于进水管(3)靠近地下水层的一端；第一连接管(7)上设有第一流量传感器(17)；所述第一高压热能转换机(13)与第二电动分流式阀门(12)之间的管路上设有第二温度传感器(16)；所述第一出水管(4)上设有第二流量传感器(18)，第二出水管(5)上设有第三流量传感器(19)，第三出水管(6)上设有第四流量传感器(20)；

所述第一温度传感器(15)、第二温度传感器(16)、第一流量传感器(17)、第二流量传感器(18)、第三流量传感器(19)、第四流量传感器(20)、第一电动分流式阀门(11)、第二电动分流式阀门(12)、第一高压热能转换机(13)、第二高压热能转换机(14)和高压水泵(10)分别与集成控制器电连接；集成控制器根据采集到的水温及流量信息，控制第一电动分流式阀门(11)、第二电动分流式阀门(12)、第一高压热能转换机(13)、第二高压热能转换机(14)和高压水泵(10)的动作。

2.如权利要求1所述的一种基于地下连续墙的地热利用系统，其特征在于：所述第二连接管(8)的直径自靠近第一电动分流式阀门(11)的一端至远离第一电动分流式阀门(11)的一端逐渐减小，使得第二连接管(8)出水端的水流压力大于第二连接管(8)进水端的水流压力。

3.如权利要求1所述的一种基于地下连续墙的地热利用系统，其特征在于：所述第一地下连续墙(1a)上设有两个分别用于安装进水管(3)和第一出水管(4)的第一预留孔洞，第二地下连续墙(1b)上设有两个分别用于安装第二出水管(5)和第三出水管(6)的第二预留孔洞。

4.一种如权利要求1-3所述的任一项基于地下连续墙的地热利用系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，第一温度传感器将地下水层中水的温度数据传输至集成控制器，集成控制器将其与预先设定的最低利用温度相比较，若低于预先设定的最低利用温度，则其所蕴含的能量较低使得利用的成本较高经济性较差，不启动地热利用系统；反之，则执行步骤2；

步骤2，集成控制器将命令传输至高压水泵，启动高压水泵开始抽水；当水流过第一流量传感器时，第一流量传感器测量流过水的流量并将数据传输至集成控制器，集成控制器将其与预先设定的最低利用流量相比较，若低于预先设定的最低利用流量，则集成控制器将命令传输至第一电动分流式阀门，第一电动分流式阀门打开通向第四连接管方向的出口、关闭通向第二连接管方向的出口，水流进入第一栅式换热器进行热交换动，完成后由第一出水管流出；反之，则执行步骤3；

步骤3，集成控制器将命令传输至第一电动分流式阀门和第一高压热能转换机，第一电动分流式阀门打开通向第二连接管方向的出口、关闭通向第四连接管方向的出口；第一高压热能转换机开启，水流过第二连接管进行二次加压进入到第一高压热能转换机进行发电，水流经过第一高压热能转换机利用后，经过第二温度传感器，经由第二温度传感器将温度数据传送至集成控制器，集成控制器将其与预先设定的最低二次利用温度相比较，若低于最低二次利用温度，则开启第二电动分流式阀门通向第五连接管方向的出口、关闭通向第三连接管方向的出口，水流进入第二栅式换热器进行热交换动作，完成后由第二出水管流出；反之，则执行步骤4；

步骤4，集成控制器控制将命令传输至第二电动分流式阀门和第二高压热能转换机，第二电动分流式阀门开启通向第三连接管方向的出口、关闭通向第二出水管方向的出口；开启第二高压热能转换机进行二次发电利用，二次利用温度小于首次利用温度，通常地下热水经过两次利用后温度大大降低所蕴含能量的较少无需进行三次及以上利用，水流经第二高压热能转换机利用后，经过第三出水管流向地下水层；

步骤5，第二流量传感器、第三流量传感器和第四流量传感器将其记录的数据传输至集成控制器，并由集成控制器计算热能和发电利用率。