基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用系统及方法

本公开涉及地热系统，具体涉及了一种基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、隧道一般设置在山体（穿山隧道）或者水底（海底、江底隧道）等位置，这些位置往往存在大量的雨水渗流、地下结构水渗漏或海水、江水渗流等，如果不及时排出，轻者对隧道相关设备造成腐蚀，重者将影响隧道的结构性安全。因此，在隧道运行过程中，需要定期对隧道渗流水进行排放。排放的渗流水有的直接经过市政雨水管线排走，有的利用其进行农田灌溉、地下水回灌、修建人工湿地、用于消防取水、道路浇洒等。目前对于隧道渗流水的应用主要是对其水体本身的应用，对于渗流水的能量应用较少。

3、渗流水经过土壤过滤之后，不仅水质较好，而且在渗流的过程中，不断与土壤进行换热，渗流水的温度在冬天高于室外空气温度，在夏天低于室外空气温度，且温度变化比较稳定，适合用于水源热泵系统。同时，一般渗流水的水量都比较稳定，如海底隧道渗流。因此，隧道渗流水具有水质适宜、水温稳定、水量充足的特点，是一种具备明显优势的天然冷热源。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本公开提出了一种基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用系统及方法，充分利用隧道渗流水所蕴含的能量，为建筑末端提供冷量或者热量，环保、经济、实用，换热效率高且使用寿命长。

2、为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

3、本公开第一方面提供了一种基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用系统，包括渗流水管系统、溢流水管系统和蓄能池；

4、所述蓄能池内部被分割成多个相互联通的子空间，每个所述子空间内均设有柔性换热体；

5、所述渗流水管系统和溢流水管系统均包括上下两套系统，上渗流水管系统与下溢流水管系统配套，下渗流水管系统与上溢流水管系统配套，根据季节不同开启不同的配套系统；

6、隧道渗流水通过渗流水管系统进入所述蓄能池各个子空间内，与柔性换热体换热后通过溢流水管系统排出。

7、作为进一步的实现方式，所述柔性换热体包括供水支管和回水支管，所述供水支管和回水支管之间通过多个由并联的柔性细管组成的管席相连通。

8、作为进一步的实现方式，所述渗流水管系统包括渗流水总管和渗流水支管，所述渗流水支管的一端与渗流水总管相连通，另一端分别与上下两个渗流水分配管相连通；

9、上下两个渗流水分配管上均安装有控制阀门；

10、所述渗流水支管的数量与蓄能池内子空间的数量相适配。

11、作为进一步的实现方式，溢流水管系统包括溢流水总管，所述溢流水总管分别与上溢流水管系统和下溢流水管系统相连通，上下两个溢流水管系统的管路连接结构相同。

12、作为进一步的实现方式，所述上溢流水管系统包括上溢流水总管，所述上溢流水总管与上溢流水集管相连通，所述上溢流水集管与多个上溢流水支管相连通，所述上溢流水支管与蓄能池各个子空间相连通。

13、所述上溢流水总管上安装有控制阀门。

14、作为进一步的实现方式，所述蓄能池内还设置有渗流水排水泵，所述渗流水排水泵安装在应急排水管路上，所述应急排水管路的一端与蓄能池相连通，另一端连接市政雨水系统；

15、所述应急排水管路与蓄能池相连通的一端设有上下两个排水口，两个所述排水口的上均设置有控制阀门。

16、作为进一步的实现方式，还包括渗流水收集和提升系统，所述渗流水收集和提升系统的一端与集水明沟连接，另一端与渗流总管和市政雨水系统相连接。

17、作为进一步的实现方式，所述渗流水收集和提升系统包括集水池，所述集水池的内部设有第一渗流水提升泵，所述第一渗流水提升泵安装在第一管道的一端。

18、作为进一步的实现方式，所述第一管道的另一端与提升水池相连通，所述提升水池的内部设有第二渗流水提升泵，所述第二渗流水提升泵安装在第二管道的一端，所述第二管道的另一端分别通过第三管道和第四管道与渗流总管和市政雨水系统相连接。

19、本公开第二方面提供了一种基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用方法，包括：

20、夏季的运行策略如下：当蓄能池内水位没超过安全水位时，打开所有下渗流水分配管上的阀门和上溢流水总管上的阀门，关闭所有上渗流水分配管上的阀门和下溢流水总管上的阀门；

21、温度较低的渗流水进入储能池的各个子空间，与柔性换热体换热后，温度升高，密度减小，上升到储能池的表面，经过上溢流水支管流入上溢流水集管汇集后，通过上溢流水总管和溢流水总管排到市政雨水系统；

22、当蓄能池内水位超过安全水位时，同时开启渗流水排水泵和上排水口上的阀门，关闭下排水口上的阀门，利用应急排水管路，将渗流水排出到市政雨水系统；

23、冬季的运行策略如下：当蓄能池内水位没超过安全水位时，打开所有上渗流水分配管上的阀门和下溢流水总管上的阀门，关闭所有下渗流水分配管上的阀门和上溢流水总管上的阀门；

24、温度较高的渗流水进入储能池的各个子空间，与柔性换热体换热后，温度降低，密度增大，下降到储能池的底部，经过下溢流水支管流入下溢流水集管汇集后，通过下溢流水总管和溢流水总管排到市政雨水系统；

25、当蓄能池内水位超过安全水位时，同时开启渗流水排水泵和下排水口上的阀门，关闭上排水口上的阀门，利用应急排水管路，将渗流水排出到市政雨水系统。

26、与现有技术相比，本公开的有益效果为：

27、本公开所提出的基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用系统及方法，蓄能池内部被分割成多个相互联通的子空间，可以将高温（冬季）或低温（夏季）的渗流水均匀分配到各个换热空间，保证水池的温度均匀，提高换热器的换热效率。每个子空间内均设有柔性换热体，柔性细管底部采用槽钢做固定基础，在槽钢上焊接带孔扁铁，将毛细管底部管路通过扎带穿过扁铁孔绑定牢固。不同柔性换热体间采用同程式连接方式，维持水力系统平衡，可充分利用蓄能池的空间。

28、本公开所提出的基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用系统及方法，渗流水管系统和溢流水管系统均包括上下两套系统，当需要提取渗流水中的热量时，上渗流水管系统与下溢流水管系统配套开启。当需要提取渗流水中的冷量时，下渗流水管系统与上溢流水管系统配套开启，根据季节不同，建筑末端设备所需要的冷热源不同，相应开启不同的配套系统来利用渗流水所蕴含的冷或者热能量。充分利用隧道渗流水所蕴含的能量，为建筑末端提供冷量或者热量，环保、经济、实用，换热效率高且使用寿命长。

29、本公开所提出的基于柔性换热体的隧道渗流水能量利用系统及方法，考虑到隧道底部距离地面垂直距离较大的情况，设置有渗流水收集和提升系统，用于将渗流水进一步提升，提高渗流水能量利用系统的性能，方便渗流水能量利用系统的使用，其设置数量取决于该垂直高差的大小，同时也可与隧道风井相结合。

30、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。