[发明专利]浅层地热快速储能热交换系统

说明书

冬季取暖关系环境民生和国民经济可持续发展的大问题，清洁取暖已成为北方地区大气污染物减排的一个重要抓手。目前，我国北方冬季清洁取暖率已达到60％左右。但是，“煤改电”“煤改气”。在“节能减排”上，并没有从根本上解决问题。本专利技术基于地球浅层热能的利用。一般地球浅层100～200米深处是恒温层，(地面温度在‑10～‑20度)温度在30～40度左右。本专利创新发明的“浅层地热快速储能热交换系统”(太阳能发电技术应用)，完全可以实现北方冬季取暖“节能50％”和“零污染”的重大目标。

北方冬季取暖是件关系到环境、民生和国民经济可持续发展的大问题。国家实施清洁取暖以来，在“煤改电”，“煤改气”方面做了大量工作。北方地区秋冬季的雾霾天数下降、空气质量达标天数逐年增加，特别是京津冀地区的空气改善更加明显。清洁取暖已成为北方地区大气污染物减排的一个重要抓手。目前，我国北方地区冬季清洁取暖率为60％左右，取得了明显的经济和社会效益。

但是，无论“煤改电”“煤改气”。在“节能减排”上，并没有从根源上获得解决。只不过从分散到集中的转移；二氧化碳的排放依然存在。所有传统气-电取暖设备不可能达到100％利用率的。

本专利“浅层地热快速储能热交换系统”的创新“发明”可节能 50％。再“+太阳能发电技术应用”完全可以实现北方冬季取暖“零污染”的重大目标。

本专利技术领域涉及地热、暖通、流体、智能控制等。

本专利技术是基于浅层与地面(-10～-20度)有30～40℃温差基础上进行“快速加温”使之瞬间达到“沸点”。系统组成及配置图(如图1所示)。1室内取暖热交换器；2内循环泵； 3复合式快速加热和余热交换装置；4浅层储能热交换罐； 5管式热交换器；6供暖水管；7回水管。

基本原理说明：低热量的水，经7回水管至3“复合式快速加温和余热装置”，再经4“浅层热交换储存罐”和5“管状热交换器”等热交换载体；经管道和2“内循环泵”连接，组成内循环系统，将系统地面与浅层30～40度温差水经“装置”内不断叠加“余热”，在装置内再作少许电加热(或太阳能加热)，就可使系统内水温达到“沸点”供1“室内取暖热交换器”实现室内取暖效果，从而实现节能50％的目标。

系统中核心部件是3“复合式快速加温和余热装置”。它的基本原理与结构图，如图2所示。1出水管；2管式热交换器；3干式电加热棒；4油介质；5外壳；6进水管； 7温控器。基本原理说明：当取暖后已冷却的回管水，经过浸泡在 4高温“油介质”的2“管式热交换器”，将低热量水经过3干式电热棒(温度高达300～400℃)快速加热，通过隔层外套管的间隙，因外套管外还遗留着大量的“余热”，被周围4“油介质”所吸收。快速加热“套管”使“回水”温度越高，那么“余热”也会越来越多，这样周而复始进行良性内循环，达到“热量叠加增量效应”。

系统中3“复合式快速加温和余热装置”和4“浅层储能热交换罐”中的核心部件是2和5“管状热交换器”。它的结构，如图3所示。 1不锈钢外壳；2不锈钢内胆；3油介质；4介质内外通道管；5工艺盖板。“管状热交换器”的基本原理：系统中3“复合式快速加温和余热装置”的2“管状热交换器”的作用原理上面已作了介绍。系统4 中的5“管状热交换器”作用是应用地热对回水进行热交换，起到继续加温的作用，“罐”内与原始回水热量不断叠加而递增。这样就把浅层恒温层变成“热源泉库”，使供暖水少用电就达到“沸点”供1“室内取暖热交换器”实现室内取暖效果，从而实现节能50％的目标。再结合太阳能发电和并网(夜间充电)作备用补充；运作过程真正实现“零排放、零污染”。

这是系统工程，可率先作一个示范项目，根据试验情况再对系统配置作调整，对部件、管道做精准设计，实现系统控制智能化，节能效率最大化。

附图说明：

图1：系统图；图2，复合式快速加热储能热交换装置；图3，管式热交换器。