一种中深层地热能换热站高效控温取热系统

1.本发明属于地热能利用领域，尤其涉及一种中深层地热能换热站高效控温取热系统。


背景技术：

2.地热能利用是一种可再生能源，通过抽取地壳内部的天然热能来进行能源供应。这种能量源于地球内部的熔岩，以热力形式存在，并且是火山爆发和地震等地质活动的驱动力。地球内部的温度可以高达7000℃，而在80至100公里深度处，温度下降到650至1200℃。
3.在利用地热能的过程中，通常需要使用中深层地热能换热站高效控温取热系统。然而，现有的中深层地热能换热站高效控温取热系统存在一些问题。其中之一是在使用过程中，系统通常无法根据不同的热源供应状态进行灵活调整运行策略，导致系统供热控制的弹性不足。这可能导致整个系统供热过程中的一定不便。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种中深层地热能换热站高效控温取热系统。
5.本发明是这样实现的，一种中深层地热能换热站高效控温取热系统，该系统具体包括：
6.热源输入模块，用于岩层的热源输入；
7.换热器模块，与热源输入模块连接，用于将水流与外界的岩层进行热交换；
8.流量控制模块，与换热器模块连接，用于控制输入水流量；
9.温度传感器模块，与换热器模块连接，用于对热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度进行监测；
10.无线传输模块，与温度传感器模块连接，用于将温度传感器模块监测的参数信息进行无线发送；
11.信号增强模块，与无线传输模块连接，用于对无线传输信息进行信号增强；
12.变频控制模块，与信号增强模块、流量控制模块连接，用于根据热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度来调整输入水流量。
13.进一步，所述换热器模块将水流与外界的岩层进行热交换具体方法如下：
14.利用热泵机组的蒸发器吸收岩层的热量作为热源，通过热泵循环，由冷凝器将水流加热。
15.进一步，所述流量控制模块，控制输入水流量具体包括：
16.(1)获取水流量传感器检测的进水流量；
17.(2)计算供水流量范围a，判断进水流量是否在所述供水流量范围a内，当判断结果为是，则水泵不启动，当判断结果为否，则进入步骤(3)；
18.(3)水泵启动，利用水泵将进水流量调节到所述供水流量范围a内。
19.进一步，所述步骤(3)具体包括：
20.当进水流量小于供水流量范围a时，根据进水流量与供水流量范围a最小值的差值，来计算水泵所需转速，进而通过调整转速来将进水量调节到供水流量范围a内；
21.当进水流量大于供水流量范围a时，根据进水流量与供水流量范围a最大值的差值，来计算水泵的水阀开关的开度减少值和/或水泵的水压减量，进而根据开度减少值或水压减量来将进水流量调节到供水流量范围a内。
22.进一步，所述无线传输模块将参数信息转化为数字信号的具体方法如下：
23.将无线传输模块的输入输出端设置为输出低电平并延时第一预设时间，以使所述电容在所述第一预设时间内放电至所述电容两端电压为零；
24.在所述延时第一预设时间之后，将所述信息传输模块的输入输出端设置为浮空输入，以使所述电容在所述待转换产品位置信号下开始充电，并开始重新计时；
25.检测信息传输模块的输入输出端的电平，当检测到信息传输模块的输入输出端为高电平时，获取计时时间，并根据预先存储的时间与数值的对应关系，获得与该计时时间对应的数值，该数值为转换的数字信号。
26.进一步，所述信号增强模块，对无线传输信息进行信号增强，具体包括：
27.(1)获取无线传输信息并存储到第一缓存单元；
28.(2)第一处理单元对所述第一缓存单元中的数据进行去除杂波中的一级高次谐波的处理，得到欲取基波信号的大小，并将得到的除杂波后的数据存储到第二缓存单元；
29.(3)变化趋势判断单元从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据，并对该获取的去除杂波后的数据进行数据变化趋势的判断，依据判断结果取得当前信号的变化趋势；
30.(4)第二处理单元从变化趋势判断单元获取当前信号的变化趋势标志，并从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据；按照从变化趋势判断单元获取的当前信号的变化趋势标志，对从第二缓存单元中获得的去除杂波后的数据进行分类和加权处理，取得分类和加权处理后的计算结果数据并输出；
31.其中，所述变化趋势判断单元将当前信号的变化趋势标志以及开始变化的索引点k传给所述第二处理单元，如果是变大或变小，则对m个数据中从确认开始变化到结束变化的m-k个点和其余的k个点分别进行计算，其中k小于m；
32.其中，参与运算的m-k个点的权重高于其余参与运算的k个点，权重的具体值依赖于具体的应用场合；如果数据保持不变，则缓存区内的m个数据采用统一的权值参与运算。
33.本发明另一目的在于提供一种基于所述中深层地热能换热站高效控温取热系统的中深层地热能换热站高效控温取热方法，其特征在于，该方法具体包括：
34.s1：利用热源输入模块将岩层的热源输入；利用换热器模块将水流与外界的岩层进行热交换；
35.s2：利用温度传感器模块，对热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度进行监测；通过无线传输模块，将温度传感器模块监测的参数信息进行无线发送；并通过信号增强模块，进行信号增强；
36.s3：利用变频控制模块，根据热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度来调整利用流量控制模块控制输入水流量。
37.本发明另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述中深层地热能换热站高效控温取热系统。
38.本发明另一目的在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述中深层地热能换热站高效控温取热方法。
39.本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述中深层地热能换热站高效控温取热方法。
40.结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
41.第一，本发明解决了现有的中深层地热能换热站高效控温取热系统在使用过程中，通常无法根据不同阶段的热源供应状态，来灵活调整运行策略，从而降低系统供热控制的弹性，导致给整体系统供热的流程造成一定不便的问题。本发明通过热源输入模块、换热器模块、流量控制模块、温度传感器模块、无线传输模块、信号增强模块和变频控制模块等组件构成。本发明能够根据热源供应状态灵活调整运行策略，提供弹性供热控制，以提高供热过程的效率和稳定性。利用热泵机组的蒸发器吸收岩层热量作为热源，并通过热泵循环将水流加热，实现了与外界岩层的热交换。流量控制模块根据进水流量与设定的供水流量范围进行调节，确保水流量在合适的范围内。温度传感器模块监测热源温度、冷水温度和混水温度，并通过无线传输模块将参数信息无线发送，经过信号增强模块进行信号增强。变频控制模块根据温度传感器模块的监测结果，调整输入水流量，以实现高效控温取热。
42.第二，本发明能够根据不同的热源供应状态调整运行策略，提供供热控制的弹性，适应不同的供热需求，提高供热过程的灵活性和适应性。通过利用热泵循环和热交换技术，系统能够高效地利用地热能源，将岩层的热量转化为供热能源，提高能源利用效率，减少能源浪费。系统配备温度传感器模块，能够实时监测热源温度、冷水温度和混水温度等参数，通过无线传输模块将监测结果传输到其他设备进行分析和调节，保证供热过程中的温度控制准确和稳定。通过流量控制模块和变频控制模块的调节，系统能够实现供水流量的精确控制，提高供热过程的稳定性。这可以确保供热系统在不同负荷条件下能够稳定运行，并且在变化的外部环境下保持恒定的供热效果。本发明利用高效的热泵循环和热交换技术，最大限度地利用地热能源，减少能源消耗。此外，通过精确的流量控制和温度控制，系统可以避免能源的过度消耗，降低运行成本。
附图说明
43.图1是本发明实施例提供的一种中深层地热能换热站高效控温取热系统结构图；
44.图2是本发明实施例提供的一种中深层地热能换热站高效控温取热方法流程图；
45.图中：1、热源输入模块；2、换热器模块；3、流量控制模块；4、温度传感器模块；5、无线传输模块；6、信号增强模块；7、变频控制模块。
具体实施方式
46.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。
47.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
48.如图1所示，本发明实施例提供一种中深层地热能换热站高效控温取热系统，该系统具体包括：
49.热源输入模块1，用于岩层的热源输入；
50.换热器模块2，与热源输入模块1连接，用于将水流与外界的岩层进行热交换；
51.流量控制模块3，与换热器模块2连接，用于控制输入水流量；
52.温度传感器模块4，与换热器模块3连接，用于对热源输入模块1热源温度和换热器模块2冷水温度、混水温度进行监测；
53.无线传输模块5，与温度传感器模块4连接，用于将温度传感器模块4监测的参数信息进行无线发送；
54.信号增强模块6，与无线传输模块5连接，用于对无线传输信息进行信号增强；
55.变频控制模块7，与信号增强模块6、流量控制模块3连接，用于根据热源输入模块1热源温度和换热器模块2冷水温度、混水温度来调整输入水流量。
56.所述换热器模块将水流与外界的岩层进行热交换具体方法如下：
57.利用热泵机组的蒸发器吸收岩层的热量作为热源，通过热泵循环，由冷凝器将水流加热。
58.所述流量控制模块，控制输入水流量具体包括：
59.(1)获取水流量传感器检测的进水流量；
60.(2)计算供水流量范围a，判断进水流量是否在所述供水流量范围a内，当判断结果为是，则水泵不启动，当判断结果为否，则进入步骤(3)；
61.(3)水泵启动，利用水泵将进水流量调节到所述供水流量范围a内。
62.所述步骤(3)具体包括：
63.当进水流量小于供水流量范围a时，根据进水流量与供水流量范围a最小值的差值，来计算水泵所需转速，进而通过调整转速来将进水量调节到供水流量范围a内；
64.当进水流量大于供水流量范围a时，根据进水流量与供水流量范围a最大值的差值，来计算水泵的水阀开关的开度减少值和/或水泵的水压减量，进而根据开度减少值或水压减量来将进水流量调节到供水流量范围a内。
65.所述无线传输模块将参数信息转化为数字信号的具体方法如下：
66.将无线传输模块的输入输出端设置为输出低电平并延时第一预设时间，以使所述电容在所述第一预设时间内放电至所述电容两端电压为零；
67.在所述延时第一预设时间之后，将所述信息传输模块的输入输出端设置为浮空输入，以使所述电容在所述待转换产品位置信号下开始充电，并开始重新计时；
68.检测信息传输模块的输入输出端的电平，当检测到信息传输模块的输入输出端为高电平时，获取计时时间，并根据预先存储的时间与数值的对应关系，获得与该计时时间对应的数值，该数值为转换的数字信号。
69.所述信号增强模块，对无线传输信息进行信号增强，具体包括：
70.(1)获取无线传输信息并存储到第一缓存单元；
71.(2)第一处理单元对所述第一缓存单元中的数据进行去除杂波中的一级高次谐波的处理，得到欲取基波信号的大小，并将得到的除杂波后的数据存储到第二缓存单元；
72.(3)变化趋势判断单元从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据，并对该获取的去除杂波后的数据进行数据变化趋势的判断，依据判断结果取得当前信号的变化趋势；
73.(4)第二处理单元从变化趋势判断单元获取当前信号的变化趋势标志，并从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据；按照从变化趋势判断单元获取的当前信号的变化趋势标志，对从第二缓存单元中获得的去除杂波后的数据进行分类和加权处理，取得分类和加权处理后的计算结果数据并输出；
74.其中，所述变化趋势判断单元将当前信号的变化趋势标志以及开始变化的索引点k传给所述第二处理单元，如果是变大或变小，则对m个数据中从确认开始变化到结束变化的m-k个点和其余的k个点分别进行计算，其中k小于m；
75.其中，参与运算的m-k个点的权重高于其余参与运算的k个点，权重的具体值依赖于具体的应用场合；如果数据保持不变，则缓存区内的m个数据采用统一的权值参与运算。
76.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
77.如图2所示，本发明实施例提供一种基于所述中深层地热能换热站高效控温取热系统的中深层地热能换热站高效控温取热方法，该方法具体包括：
78.s1：利用热源输入模块将岩层的热源输入；利用换热器模块将水流与外界的岩层进行热交换；
79.s2：利用温度传感器模块，对热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度进行监测；通过无线传输模块，将温度传感器模块监测的参数信息进行无线发送；并通过信号增强模块，进行信号增强；
80.s3：利用变频控制模块，根据热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度来调整利用流量控制模块控制输入水流量。
81.本发明实施例提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述中深层地热能换热站高效控温取热系统。
82.本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述中深层地热能换热站高效控温取热方法。
83.本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述中深层地热能换热站高效控温取热方法。
84.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软
件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
85.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种中深层地热能换热站高效控温取热系统，其特征在于，该系统具体包括：热源输入模块，用于岩层的热源输入；换热器模块，与热源输入模块连接，用于将水流与外界的岩层进行热交换；流量控制模块，与换热器模块连接，用于控制输入水流量；温度传感器模块，与换热器模块连接，用于对热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度进行监测；无线传输模块，与温度传感器模块连接，用于将温度传感器模块监测的参数信息进行无线发送；信号增强模块，与无线传输模块连接，用于对无线传输信息进行信号增强；变频控制模块，与信号增强模块、流量控制模块连接，用于根据热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度来调整输入水流量。2.如权利要求1所述中深层地热能换热站高效控温取热系统，其特征在于，所述换热器模块将水流与外界的岩层进行热交换具体方法如下：利用热泵机组的蒸发器吸收岩层的热量作为热源，通过热泵循环，由冷凝器将水流加热。3.如权利要求1所述中深层地热能换热站高效控温取热系统，其特征在于，所述流量控制模块，控制输入水流量具体包括：(1)获取水流量传感器检测的进水流量；(2)计算供水流量范围a，判断进水流量是否在所述供水流量范围a内，当判断结果为是，则水泵不启动，当判断结果为否，则进入步骤(3)；(3)水泵启动，利用水泵将进水流量调节到所述供水流量范围a内。4.如权利要求3所述中深层地热能换热站高效控温取热系统，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：当进水流量小于供水流量范围a时，根据进水流量与供水流量范围a最小值的差值，来计算水泵所需转速，进而通过调整转速来将进水量调节到供水流量范围a内；当进水流量大于供水流量范围a时，根据进水流量与供水流量范围a最大值的差值，来计算水泵的水阀开关的开度减少值和/或水泵的水压减量，进而根据开度减少值或水压减量来将进水流量调节到供水流量范围a内。5.如权利要求1所述中深层地热能换热站高效控温取热系统，其特征在于，所述无线传输模块将参数信息转化为数字信号的具体方法如下：将无线传输模块的输入输出端设置为输出低电平并延时第一预设时间，以使所述电容在所述第一预设时间内放电至所述电容两端电压为零；在所述延时第一预设时间之后，将所述信息传输模块的输入输出端设置为浮空输入，以使所述电容在所述待转换产品位置信号下开始充电，并开始重新计时；检测信息传输模块的输入输出端的电平，当检测到信息传输模块的输入输出端为高电平时，获取计时时间，并根据预先存储的时间与数值的对应关系，获得与该计时时间对应的数值，该数值为转换的数字信号。6.如权利要求1所述中深层地热能换热站高效控温取热系统，其特征在于，所述信号增强模块，对无线传输信息进行信号增强，具体包括：
(1)获取无线传输信息并存储到第一缓存单元；(2)第一处理单元对所述第一缓存单元中的数据进行去除杂波中的一级高次谐波的处理，得到欲取基波信号的大小，并将得到的除杂波后的数据存储到第二缓存单元；(3)变化趋势判断单元从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据，并对该获取的去除杂波后的数据进行数据变化趋势的判断，依据判断结果取得当前信号的变化趋势；(4)第二处理单元从变化趋势判断单元获取当前信号的变化趋势标志，并从第二缓存单元中获取去除杂波后的数据；按照从变化趋势判断单元获取的当前信号的变化趋势标志，对从第二缓存单元中获得的去除杂波后的数据进行分类和加权处理，取得分类和加权处理后的计算结果数据并输出；其中，所述变化趋势判断单元将当前信号的变化趋势标志以及开始变化的索引点k传给所述第二处理单元，如果是变大或变小，则对m个数据中从确认开始变化到结束变化的m-k个点和其余的k个点分别进行计算，其中k小于m；其中，参与运算的m-k个点的权重高于其余参与运算的k个点，权重的具体值依赖于具体的应用场合；如果数据保持不变，则缓存区内的m个数据采用统一的权值参与运算。7.一种基于如权利要求1-6所述中深层地热能换热站高效控温取热系统的中深层地热能换热站高效控温取热方法，其特征在于，该方法具体包括：s1：利用热源输入模块将岩层的热源输入；利用换热器模块将水流与外界的岩层进行热交换；s2：利用温度传感器模块，对热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度进行监测；通过无线传输模块，将温度传感器模块监测的参数信息进行无线发送；并通过信号增强模块，进行信号增强；s3：利用变频控制模块，根据热源输入模块热源温度和换热器模块冷水温度、混水温度来调整利用流量控制模块控制输入水流量。8.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1-6所述中深层地热能换热站高效控温取热系统。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7所述中深层地热能换热站高效控温取热方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述中深层地热能换热站高效控温取热方法。

技术总结
本发明属于地热能利用领域，公开了一种中深层地热能换热站高效控温取热系统，该系统具体包括：热源输入模块、换热器模块、流量控制模块、温度传感器模块、无线传输模块、信号增强模块、变频控制模块；本发明解决了现有的中深层地热能换热站高效控温取热系统在使用过程中，通常无法根据不同阶段的热源供应状态，来灵活调整运行策略，从而降低系统供热控制的弹性，导致给整体系统供热的流程造成一定不便的问题。本发明利用高效的热泵循环和热交换技术，最大限度地利用地热能源，减少能源消耗。此外，本发明通过精确的流量控制和温度控制，系统可以避免能源的过度消耗，降低运行成本。降低运行成本。降低运行成本。


技术研发人员：朱林 李双 陶进 丑雪松 徐岩 王淑旭 白文明 徐阳
受保护的技术使用者：吉林建筑科技学院
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/13