CN216790570U - 一种地热水冷热电三联供*** - Google Patents

Abstract

一种地热水冷热电三联供***，包括开采井、第一换热器、回灌井、地热水直供装置、热泵供暖装置、有机朗肯发电和供暖装置、有机朗肯膨胀压缩制冷装置；其中，有机朗肯发电和供暖装置和有机朗肯膨胀压缩制冷装置共用第一换热器，第一换热器包括第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口，第一进水口与开采井连通，第一换热器的第一出水口分别与地热水直供装置和回灌井连通；热泵供暖装置与地热水直供装置连通。本实用新型涉及的地热水冷热电三联供***，集成地热水直供装置、热泵供暖装置、有机朗肯发电和供暖装置和有机朗肯膨胀压缩制冷装置形成三联供***，可以实现冬季供暖和发电，夏季制冷，一机多用，减少投资。

Description

一种地热水冷热电三联供***

技术领域

本实用新型属于地热井技术领域，更具体地，涉及一种地热水冷热电三联供***。

背景技术

北方地区季有供暖需求，夏季有制冷需求，而这些地区中的多地有丰富的地热资源。目前该区域的地热资源利用方式多以供暖为主，水质适宜的区域也有温泉洗浴，能源使用功能单一，对地热资源的利用率比较低，没有很好的利用地热的能源和资源属性。因此，需要一种地热水冷热电三联供***，以提高地热资源的利用率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种地热水冷热电三联供***，提高地热资源的利用率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种地热水冷热电三联供***，包括开采井、第一换热器、回灌井、地热水直供装置、热泵供暖装置、有机朗肯发电和供暖装置、有机朗肯膨胀压缩制冷装置；其中，

所述有机朗肯发电和供暖装置和所述有机朗肯膨胀压缩制冷装置共用第一换热器，所述第一换热器包括第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口，所述第一进水口与所述开采井连通，所述第一换热器的所述第一出水口分别与所述地热水直供装置和所述回灌井连通；

所述热泵供暖装置与所述地热水直供装置连通。

优选地，所述第一换热器的所述第一出水口与所述回灌井通过旁通管连通。

优选地，所述地热水直供装置包括第二换热器、供水管和回水管，所述第二换热器包括第三进水口、第三出水口、第四进水口和第四出水口；

所述第二换热器的所述第三进水口与所述第一换热器的所述第一出水口连通，所述第三出水口与所述热泵供暖装置连通；

所述供水管分别连通于所述第四出水口和用户进水端；

所述回水管分别连通于所述第四进水口与用户回水端。

优选地，所述热泵供暖装置包括第三换热器和热泵机组，所述第三换热器包括第五进水口、第五出水口、第六进水口和第六出水口，所述第三换热器的所述第五进水口与所述第二换热器的所述第三出水口连通，所述第五出水口与所述回灌井连通，所述第六进水口与热泵机组的第一出口连通，所述第六出水口与所述热泵机组的第一进口连通，所述热泵机组用于将所述第三换热器提供的地热水换热后供给至用户并回收。

优选地，所述第一换热器、所述第二换热器和所述第三换热器均为板式换热器。

优选地，所述有机朗肯发电和供暖装置还包括发电机、和依次连接的膨胀机、冷凝器、工质泵和发生器；

所述发电机与所述膨胀机驱动连接；

所述第一换热器的所述第二出水口与所述发生器的第一进口连通，所述发生器的第一出口与所述膨胀机连通，所述工质泵的出口与所述发生器的第二进口连通，所述发生器的第二出口与所述第一换热器的所述第二进水口连通，所述膨胀机驱动所述发电机运转。

优选地，所述发电机与所述膨胀机通过第一柔性联轴器连接，所述膨胀机用于驱动所述发电机运转发电。

优选地，有机朗肯膨胀压缩制冷装置与所述有机朗肯发电和供暖装置共用所述第一换热器、所述发生器、所述膨胀机、所述冷凝器、所述工质泵，所述有机朗肯膨胀压缩制冷装置还包括压缩机、节流阀和蒸发器；

所述膨胀机与所述压缩机驱动连接，所述节流阀、所述蒸发器和所述压缩机依次设置，且所述节流阀与所述冷凝器连通，所述压缩机的进水口和出水口分别与所述蒸发器的出口和所述冷凝器的进口连通。

优选地，所述膨胀机与所述压缩机通过第二柔性联轴器连接，所述膨胀机用于驱动所述压缩机。

本实用新型涉及的一种地热水冷热电三联供***，其有益效果在于：通过第一换热器对来自开采井的地热水进行预换热，再通过地热水直供装置和热泵供暖装置向用于供暖，有机朗肯发电和供暖装置用于用户冬季供暖和发电，有机朗肯膨胀压缩制冷装置用于用户夏季制冷；本***集成地热水直供装置、热泵供暖装置、有机朗肯发电和供暖装置和有机朗肯膨胀压缩制冷装置形成三联供***，可以实现冬季供暖和发电，夏季制冷，一机多用，减少投资。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本实用新型的一个示例性实施例的地热水冷热电三联供***的原理图。

附图标记说明：

1、开采井；2、第一换热器；3、第二换热器；4、供水管；5、回水管；6、热泵机组；7、回灌井；8、第三换热器；9、旁通管；10、蒸发器；11、节流阀；12、冷凝器；13、工质泵；14、发电机；15、发生器；16、膨胀机；17、压缩机；18、第一柔性联轴器；19、第二柔性联轴器。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种地热水冷热电三联供***，如图1所示，包括开采井1、第一换热器2、回灌井7、地热水直供装置、热泵供暖装置、有机朗肯发电和供暖装置、有机朗肯膨胀压缩制冷装置；其中，

有机朗肯发电和供暖装置和有机朗肯膨胀压缩制冷装置共用第一换热器2，第一换热器2包括第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口，第一进水口与开采井1连通，第一换热器2的第一出水口分别与地热水直供装置和回灌井7连通；

热泵供暖装置与地热水直供装置连通。

有机朗肯发电和供暖装置和有机朗肯膨胀压缩制冷装置共分别通过第一换热器2的第二进水口和第二出水口连通成闭路循环，分别用于冬季供暖发电和夏季制冷。

本实用新型涉及的地热水冷热电三联供***，通过第一换热器2对来自开采井1的地热水进行预换热，再通过地热水直供装置和热泵供暖装置向用于供暖，有机朗肯发电和供暖装置用于用户冬季供暖和发电，有机朗肯膨胀压缩制冷装置用于用户夏季制冷；本***集成地热水直供装置、热泵供暖装置、有机朗肯发电和供暖装置和有机朗肯膨胀压缩制冷装置形成三联供***，通过一套***可以实现冬季供暖和发电，夏季制冷，一机多用，减少投资，提高地热资源的利用率。

第一换热器2的第一出水口与回灌井7通过旁通管9连通。

地热水直供装置包括第二换热器3、供水管4和回水管5，第二换热器3包括第三进水口、第三出水口、第四进水口和第四出水口；

第二换热器3的第三进水口与第一换热器2的第一出水口连通，第三出水口与热泵供暖装置连通；

供水管4分别连通于第四出水口和用户进水端；

回水管5分别连通于第四进水口与用户回水端。

开采井1通过管道与第一换热器2相连，出第一换热器2的地热水分为两路，一路连接第二换热器3，从而进入地热水直供装置对用户进行供暖，另一路通过旁通管9与回灌井7连接，以便于换热后回灌，降低地热水水源的温差。

热泵供暖装置包括第三换热器8和热泵机组6，第三换热器8包括第五进水口、第五出水口、第六进水口和第六出水口，第三换热器8的第五进水口与第二换热器3的第三出水口连通，第五出水口与回灌井7连通，第六进水口与热泵机组6的第一出口连通，第六出水口与热泵机组6的第一进口连通，热泵机组6用于将第三换热器8提供的地热水换热后供给至用户并回收。

热泵机组6用于将第三换热器8提供的地热水换热后供给至用户并回收形成循环水，第三换热器8将热泵机组6回收的循环水换热后输送至回灌井7。

热泵机组6是以水为热源的可进行制冷/制热循环的一种热泵型整体式水-空气式或水-水式空调装置，制热时以水为热源而在制冷时以水为排热源，通过热泵机组6对用户进行供热，不会造成原有水源扫污染。同时供暖省去了燃煤等锅炉房***，没有燃烧过程，避免了排烟污染。热泵机组6可以采用现有产品，具体结构不再赘述。

第一换热器2、第二换热器3和第三换热器8均为板式换热器。

有机朗肯发电和供暖装置还包括发电机14、和依次设置的膨胀机16、冷凝器12、工质泵13、发生器15；

第一换热器2的第二出水口与发生器15的第一进口连通，发生器15的第一出口与膨胀机16连通，工质泵13的出口与发生器15的第二进口连通，发生器15的第二出口与第一换热器2的第二进水口连通，膨胀机16驱动发电机14运转。

发电装置包括发电机14，发电机14与膨胀机16通过第一柔性联轴器18连接，膨胀机16用于驱动发电机14运转发电。

在有机朗肯发电和供暖装置中，地热水在第一换热器2进行预加热，加热至设定的蒸发温度后，在输送至发生器15中被加热蒸发至饱和蒸气态，然后进入膨胀机16做功，做功后的地热水在冷凝器12中冷凝，在经工质泵13提高压力输送回发生器15并回到第一换热器2，完成一个封闭的有机朗肯循环。

其中，膨胀机16为螺杆膨胀机，地热水，即工质进入膨胀机16对外做功，膨胀机16旋转驱动发电机14运转进行发电，同时，工质进入冷凝器12定压放热并冷凝成液态，并在工质泵13中受压输出，并通过发生器15返回第一换热器2换热后向地热水直供装置输出进行供暖，或回灌至回灌井7。该装置的冷凝器12采用供暖水冷却，有效回收了冷凝热，提高了***效率，可以实现冬季供暖和发电，提高地热资源的利用率。

有机朗肯膨胀压缩制冷装置与有机朗肯发电和供暖装置共用第一换热器2、发生器15、膨胀机16、冷凝器12、工质泵13，有机朗肯膨胀压缩制冷装置还包括压缩机17、节流阀11和蒸发器10；

膨胀机16与压缩机17驱动连接，节流阀11、蒸发器10和压缩机17依次设置，且节流阀11与冷凝器12连通，压缩机17的进水口和出水口分别与蒸发器10的出口和冷凝器12的进口连通。

有机朗肯发电和供暖装置和有机朗肯膨胀压缩制冷装置均为有机朗肯循环***，其且共用一套有机朗肯循环装置，有机朗肯循环装置为现有技术，具体原理不再赘述。与有机朗肯发电和供暖装置不同的是，在有机朗肯膨胀压缩制冷装置中，膨胀机16的旋转驱动压缩机17运转进行制冷，同时，经过冷凝器12冷凝后的液态的地热水可以通过节流阀11进入蒸发器10加热蒸发成气态，再进入压缩机17提供气体，压缩机17制冷过程中形成的水再返回至冷凝器12回收。有机朗肯膨胀压缩制冷装置与有机朗肯发电和供暖装置并不同时使用，分别在夏季进行制冷和在冬季供暖和发电，可以有效的利用地热资源。

膨胀机16与压缩机17通过第二柔性联轴器19连接，膨胀机16用于驱动压缩机17运转实现制冷。

本申请中，一套***可以实现冬季供暖和发电，夏季制冷，一机多用，减少投资；冷凝器12采用供暖水冷却，有效回收了冷凝热，提高了***效率；本申请分别通过板换直接供暖(即地热水直供装置中的第二换热器3)，回收有机朗肯循环装置中的冷凝热供暖以及通过热泵机组6供暖，降低了地热水回灌温度，提高了整个***的运行效率和经济性。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种地热水冷热电三联供***，其特征在于，包括开采井(1)、回灌井(7)、地热水直供装置、热泵供暖装置、有机朗肯发电和供暖装置、有机朗肯膨胀压缩制冷装置；其中，

所述有机朗肯发电和供暖装置和所述有机朗肯膨胀压缩制冷装置共用第一换热器(2)，所述第一换热器(2)包括第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口，所述第一进水口与所述开采井(1)连通，所述第一换热器(2)的所述第一出水口分别与所述地热水直供装置和所述回灌井(7)连通；

所述热泵供暖装置与所述地热水直供装置连通。

2.根据权利要求1所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述第一换热器(2)的所述第一出水口与所述回灌井(7)通过旁通管(9)连通。

3.根据权利要求1所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述地热水直供装置包括第二换热器(3)、供水管(4)和回水管(5)，所述第二换热器(3)包括第三进水口、第三出水口、第四进水口和第四出水口；

所述第二换热器(3)的所述第三进水口与所述第一换热器(2)的所述第一出水口连通，所述第三出水口与所述热泵供暖装置连通；

所述供水管(4)分别连通于所述第四出水口和用户进水端；

所述回水管(5)分别连通于所述第四进水口与用户回水端。

4.根据权利要求3所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述热泵供暖装置包括第三换热器(8)和热泵机组(6)，所述第三换热器(8)包括第五进水口、第五出水口、第六进水口和第六出水口，所述第三换热器(8)的所述第五进水口与所述第二换热器(3)的所述第三出水口连通，所述第五出水口与所述回灌井(7)连通，所述第六进水口与热泵机组(6)的第一出口连通，所述第六出水口与所述热泵机组(6)的第一进口连通，所述热泵机组(6)用于将所述第三换热器(8)提供的地热水换热后供给至用户并回收。

5.根据权利要求4所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述第一换热器(2)、所述第二换热器(3)和所述第三换热器(8)均为板式换热器。

6.根据权利要求2所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述有机朗肯发电和供暖装置还包括发电机(14)、和依次连接的膨胀机(16)、冷凝器(12)、工质泵(13)、发生器(15)；

所述第一换热器(2)的所述第二出水口与所述发生器(15)的第一进口连通，所述发生器(15)的第一出口与所述膨胀机(16)连通，所述工质泵(13)的出口与所述发生器(15)的第二进口连通，所述发生器(15)的第二出口与所述第一换热器(2)的所述第二进水口连通，所述膨胀机(16)驱动所述发电机(14)运转。

7.根据权利要求6所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述发电机(14)与所述膨胀机(16)通过第一柔性联轴器(18)连接，所述膨胀机(16)用于驱动所述发电机(14)运转发电。

8.根据权利要求6所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述有机朗肯膨胀压缩制冷装置与所述有机朗肯发电和供暖装置共用所述第一换热器(2)、所述发生器(15)、所述膨胀机(16)、所述冷凝器(12)、所述工质泵(13)，所述有机朗肯膨胀压缩制冷装置还包括压缩机(17)、节流阀(11)和蒸发器(10)；

所述膨胀机(16)与所述压缩机(17)驱动连接，所述节流阀(11)、所述蒸发器(10)和所述压缩机(17)依次设置，且所述节流阀(11)与所述冷凝器(12)连通，所述压缩机(17)的进水口和出水口分别与所述蒸发器(10)的出口和所述冷凝器(12)的进口连通。

9.根据权利要求8所述的地热水冷热电三联供***，其特征在于，所述膨胀机(16)与所述压缩机(17)通过第二柔性联轴器(19)连接，所述膨胀机(16)用于驱动所述压缩机(17)。

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