[发明专利]中深层地下岩热型供热系统及供热方法

说明书

本发明公开了一种中深层地下岩热型供热系统，包括：至少一个地下中深层岩土热交换系统、地上热辅助系统、供热末端热循环系统及控制系统；其中，通过地下中深层岩土热交换系统完成热交换的换热介质的温度达到预设温度时，通过地上热辅助系统的直供装置将换热介质传输至供热末端热循环系统；当换热介质未达到预设温度时，通过地上热辅助系统的换热提温泵送装置对换热介质提温后传输至供热末端热循环系统。本发明解决了现有水源热泵污染水环境，热源不够稳定的情况，有效地防止了水资源的污染，并且能够提供持续稳定的热源。

技术领域

本发明涉地热能开发技术领域，尤其涉及一种中深层地下岩热型供热系统及中深层地下岩热型供热方法。

背景技术

浅层地热能，是从地表至地下200m深度范围内，储存于水体、土体、岩石中的温度低于25℃，采用热泵技术可提取用于建筑物供热或制冷等的地热能利用技术。浅层地热能利用系统主要分为，一是水源热泵供热系统，二是土壤源热泵供热系统。前者需要抽取地下水，对水温、出水量、泥沙含量、同层回灌、水污染控制皆有严格要求，在很多地方已经限制甚至禁止使用；后者要求取热补热均衡，但在北方夏季制冷需求低的区域，土壤的热补偿严重不足，使得土壤源热泵供热效果不理想。

近年来兴起的干热岩利用技术，《地热能术语》(NB/T 10097-2018)将其定义为内部不存在或仅存在少量流体，温度高于180℃的异常高温岩体。干热岩国际上主要用于发电，以区别用于供暖的中深层水热型地热技术。从可经济开发利用角度来看，不是任何地方都具备干热岩开采条件的。从资源条件和技术难度来看，该系统不具有普遍适用性。

发明内容

针对传统水源热泵潜在水污染与同层回灌困难，土壤源热泵热补偿不足，干热岩开采的经济性和不具有的普遍适用性等问题。本发明提出了一种中深层地下岩热型供热系统及供热方法。

为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种中深层地下岩热型供热系统，包括：至少一个地下中深层岩土热交换系统、地上热辅助系统、供热末端热循环系统及控制系统；

其中，所述地下中深层岩土热交换系统用于使换热介质与地下中深层岩土进行热交换；

所述地上热辅助系统连接于所述地下中深层岩土热交换系统，其包括：

换热提温泵送装置，用于在所述热交换后的所述换热介质的温度小于第一预设温度时，对所述换热介质进行提温，并将提温后的所述换热介质输送至所述供热末端热循环系统；以及

直供装置，用于在所述热交换后的所述换热介质的温度大于或等于所述第一预设温度时，将所述换热介质输送至所述供热末端热循环系统；

所述供热末端热循环系统连接至所述地上热辅助系统，以将所述地上热辅助系统输送的所述换热介质进行热交换；

控制系统，用于根据所述换热介质的温度与所述第一预设温度的大小关系控制所述地上热辅助系统。

进一步的，所述地下中深层岩土热交换系统包括：双层套管和高效换热端子；

其中，所述双层套管包括内层套管和外层套管，所述外层套管的下端连接于所述高效换热端子，所述换热介质由所述内层套管注入，并通过所述高效换热端子与地下中深层岩土进行换热后，由所述外层套管输送至所述地上热辅助系统。

进一步的，所述高效换热端子包括：高强度合金套管、高效换热器和高效传热介质；

其中，所述高强度合金套管连接至所述高效换热器，所述高效传热介质填充于所述高强度合金套管和所述高效换热器与所述地下中深层岩土之间的缝隙处，以增大所述地下中深层岩土与所述换热介质的换热效率。

进一步的，所述外层套管的上部的外侧还设置有保温层，以防止所述换热介质通过所述外层套管流经地表时热能的快速流失。