本發(fā)明涉及綠色清潔能源開發(fā)，具體地，涉及一種淺層地?zé)崮荞詈咸柲艿奈勰嘀懈邷貐捬跸到y(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、21世紀(jì)，隨著城鎮(zhèn)化率的提高，城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)規(guī)模也隨之增長，在污水處理中，若完全利用污泥厭氧消化，則能夠產(chǎn)生大量的甲烷。如此規(guī)模產(chǎn)量的清潔綠色能源-甲烷，能彌補能源的部分短缺，有利于有序推進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，盡早實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整。然而，甲烷產(chǎn)量較高的中(高)污泥厭氧消化過程需要消耗大量的熱能與能源，如若利用傳統(tǒng)的能源進(jìn)行污泥厭氧消化，將會造成高能耗、高排放、高投資及高污染等問題，因此中/高溫污泥厭氧消化需要清潔綠色的可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源提供熱能。

2、淺層地?zé)崮茏鳛榍鍧嵕G色可再生能源，具備分布廣、儲量大、穩(wěn)定可持續(xù)的特征，借助于熱泵技術(shù)，得到了迅速發(fā)展，不斷增大其在能源結(jié)構(gòu)的占比，目前地埋管地源熱泵是開發(fā)淺層地?zé)岬闹饕夹g(shù)手段之一，該技術(shù)將高密度聚乙烯管(地埋管)埋于地下巖土層中，利用管內(nèi)循環(huán)流體(水)作為傳熱介質(zhì)與周圍巖土進(jìn)行換熱，將從巖土提取的熱量轉(zhuǎn)移到熱泵機(jī)組中，利用熱泵機(jī)組的逆卡諾原理，將低品位熱源向高品位熱源轉(zhuǎn)化。然而若僅利用地埋管地源熱泵技術(shù)開發(fā)利用淺層地?zé)崮茏鳛閱我荒茉?，為?高)污泥厭氧消化長期提供熱能，容易造成鉆孔冷堆積現(xiàn)象，影響換熱效率，隨著長期的累計，易造成供能不足的問題，影響生產(chǎn)。太陽能也是一種清潔綠色可再生能源，可利用太陽能熱水器吸收太陽輻射熱能，為污泥厭氧消化提供熱能。然而，太陽能受環(huán)境因素影響較大，如陰雨天氣或者夜晚將無法利用太陽輻射熱能，不能保持熱能的穩(wěn)定且可持續(xù)的輸入，不利于污泥厭氧消化進(jìn)行。

3、目前相關(guān)專利主要分為四種類型；

4、1)單一型能源供給熱能：該類型專利主要利用太陽能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉吹囊环N，提供熱能供給污泥厭氧消化反應(yīng)。該類型的系統(tǒng)因能源自身的特征，造成該系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定性或不持續(xù)性等問題。

5、2)復(fù)合型能源用于其他領(lǐng)域：該類型專利利用復(fù)合型能源多用于生活用水，建筑物供暖與制冷領(lǐng)域，然而太陽能不能有效服務(wù)夏季制冷需求。同時該類型專利用于建筑物供暖與制冷，易因冬夏兩季冷熱負(fù)荷不均勻，造成地下巖土冷堆積現(xiàn)象，影響系統(tǒng)運行效率

6、3)專利系統(tǒng)簡單化：該類型專利，主要涉及復(fù)合能源采集區(qū)域，缺乏能量提升與末端能源供給區(qū)域；尤其是系統(tǒng)中缺乏復(fù)合能源的相輔相成的特點及能源與資源的梯級利用與循環(huán)利用。

7、4)專利系統(tǒng)機(jī)械化:該類型的專利，缺乏能量采集區(qū)域、能量提升及末端反應(yīng)區(qū)域的聯(lián)動性與智能性，各環(huán)節(jié)缺乏溫度傳感器、液位傳感器等，系統(tǒng)正相應(yīng)反饋不及時，同時該類型的專利供給熱能溫度調(diào)控缺乏靈活性與精準(zhǔn)性，易造成資源與能源浪費，缺乏高效性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種淺層地?zé)崮荞詈咸柲艿奈勰嘀懈邷貐捬跸到y(tǒng)。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的淺層地?zé)崮荞詈咸柲艿奈勰嘀懈邷貐捬跸到y(tǒng)，包括太陽能熱水器裝置、地埋管地下采集系統(tǒng)、熱泵機(jī)組以及中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)；

3、所述太陽能熱水器裝置與地埋管地下采集系統(tǒng)均與所述熱泵機(jī)組的一側(cè)熱傳導(dǎo)連接，用于提供熱能，所述熱泵機(jī)組的另一側(cè)與所述中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)熱傳導(dǎo)連接，用于將熱能傳遞至中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)。

4、優(yōu)選地，所述太陽能熱水器裝置包括太陽能集熱器、循環(huán)工質(zhì)出口管、換熱銅管、太陽能集熱水箱以及循環(huán)工質(zhì)入口管；

5、所述太陽能集熱器與循環(huán)工質(zhì)出口管的入口連接，所述循環(huán)工質(zhì)出口管的出口位于太陽能集熱水箱內(nèi)部，并通過換熱銅管連接循環(huán)工質(zhì)入口管的入口，所述循環(huán)工質(zhì)入口管的出口與太陽能集熱器連接；

6、所述太陽能集熱水箱通過第一熱水出口管與第一冷水進(jìn)口管與熱泵機(jī)組連接，所述第一熱水出口管的入口與太陽能集熱水箱連通，所述第一熱水出口管的出口與第一冷水進(jìn)口管的入口連接；

7、所述第一冷水進(jìn)口管的出口與太陽能集熱水箱連通，所述第一熱水出口管的出口與第一冷水進(jìn)口管的入口連通，并形成水源測換熱管段，所述水源測換熱管段用于與熱泵機(jī)組實現(xiàn)熱交換。

8、優(yōu)選地，所述地埋管地下采集系統(tǒng)包括地下?lián)Q熱器，所述地下?lián)Q熱器設(shè)置在地下巖土層中；

9、所述地下?lián)Q熱器通過第二熱水出口管與第二冷水進(jìn)口管與熱泵機(jī)組連接，所述第二熱水出口管的入口與地下?lián)Q熱器連通，所述第二熱水出口管的出口與第二冷水進(jìn)口管的入口連接；

10、所述第二冷水進(jìn)口管的出口與地下?lián)Q熱器連通，所述第二熱水出口管的出口與第二冷水進(jìn)口管的入口連通，并形成水源測換熱管段，所述水源測換熱管段用于與熱泵機(jī)組實現(xiàn)熱交換。

11、優(yōu)選地，所述太陽能熱水器裝置、地埋管地下采集系統(tǒng)與熱泵機(jī)組之間設(shè)置有水源測水循環(huán)組件；

12、所述水源測水循環(huán)組件包括水源側(cè)集水器與水源側(cè)分水器，所述水源側(cè)集水器的入口分別與所述太陽能熱水器裝置所具有的第一熱水出口管的出口與所述地埋管地下采集系統(tǒng)所具有的第二熱水出口管的出口連接；

13、所述水源側(cè)集水器的出口與水源側(cè)分水器的入口之間形成有水源測換熱管段，所述水源側(cè)分水器的出口分別與太陽能熱水器裝置所具有的第一冷水進(jìn)口管與地埋管地下采集系統(tǒng)所具有的第二冷水進(jìn)口管的入口連接。

14、優(yōu)選地，所述水源測水循環(huán)組件還包括第一軟化水箱，所述第一軟化水箱連通至所述水源側(cè)集水器出口處的水源測換熱管段。

15、優(yōu)選地，所述中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)包括儲氣罐、中高溫污泥厭氧反應(yīng)罐、污泥預(yù)處理槽、污泥加熱器、污泥池、冷水出口管以及熱水進(jìn)口管；

16、所述儲氣罐與中高溫污泥厭氧反應(yīng)罐連通，所述污泥池與污泥加熱器連通，所述中高溫污泥厭氧反應(yīng)罐、污泥預(yù)處理槽以及污泥加熱器均與冷水出口管的入口連通；

17、所述冷水出口管的出口與熱水進(jìn)口管的入口連通，并形成末端換熱管段，所述熱水進(jìn)口管的出口分別與中高溫污泥厭氧反應(yīng)罐、污泥預(yù)處理槽以及污泥加熱器連通。

18、優(yōu)選地，所述熱泵機(jī)組與中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)之間設(shè)置有末端水循環(huán)組件，所述末端水循環(huán)組件包括末端集水器與末端分水器；

19、所述末端集水器的入口與所述中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)所具有的冷水出口管的出口連通，所述末端集水器的出口與末端分水器的入口之間形成有末端換熱管段，所述末端分水器的出口與所述中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)所具有的熱水進(jìn)口管的入口連接。

20、優(yōu)選地，所述末端水循環(huán)組件還包括第二軟化水箱，所述第二軟化水箱連通至所述末端集水器出口處的第二換熱管。

21、優(yōu)選地，所述太陽能熱水器裝置還包括集熱器溫度傳感器、自控裝置、太陽能水箱溫度傳感器、太陽能水箱液位器、膨脹罐、排氣閥以及聯(lián)動控制閥門；

22、所述集熱器溫度傳感器設(shè)置在太陽能集熱器上，所述太陽能水箱溫度傳感器與太陽能水箱液位器均設(shè)置在太陽能集熱水箱內(nèi)部，所述排氣閥設(shè)置你在太陽能集熱水箱頂部，所述膨脹罐與循環(huán)工質(zhì)入口管的入口處連通；

23、所述聯(lián)動控制閥門設(shè)置在循環(huán)工質(zhì)入口管與循環(huán)工質(zhì)出口管上，所述集熱器溫度傳感器、太陽能水箱溫度傳感器、太陽能水箱液位器、以及聯(lián)動控制閥門均與所述自控裝置信號連接。

24、優(yōu)選地，所述熱泵機(jī)組包括依次首尾連接的蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及膨脹閥；

25、所述蒸發(fā)器與太陽能熱水器裝置、地埋管地下采集系統(tǒng)熱傳導(dǎo)連接，所述冷凝器與中高溫污泥厭氧消化系統(tǒng)熱傳導(dǎo)連接。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

27、1、本發(fā)明實現(xiàn)了污泥厭氧消化系統(tǒng)中，綠色清潔可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源為污泥厭氧消化供給熱能，避免了因燃燒傳統(tǒng)化石能源而產(chǎn)生的污染物、排放大量的溫室氣體等問題，同時，也節(jié)省了能源購置費用，建設(shè)鍋爐設(shè)施，將土地資源利用最大化，既實現(xiàn)了較高的環(huán)境效益，也實現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

28、2、本發(fā)明將淺層地?zé)崮芘c太陽能耦合供給熱能，解決了單一能源的局限性，綜合兩種能源的優(yōu)勢特點，既解決了淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的冷堆積現(xiàn)象，也解決了太陽能利用受環(huán)境及氣候影響的不穩(wěn)定性，同時，也將太陽能多余熱能用于巖土熱儲，實現(xiàn)能源梯級利用，綜上兩者相輔相成，提高了系統(tǒng)的高效性、穩(wěn)定性與可持續(xù)性。

29、3、本發(fā)明將淺層地?zé)崮芘c太陽能耦合，結(jié)合熱泵技術(shù)為工業(yè)生產(chǎn)供給熱能，整個系統(tǒng)，利用溫度傳感器、液位傳感器、聯(lián)動控制閥門等其他自控裝置，實現(xiàn)智能控制，能夠精準(zhǔn)控制系統(tǒng)高效運行，同時系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換載體水是封閉循環(huán)利用，該專利既不消耗水源也不會造成能量的損失，節(jié)約了水資源與能源。