Устройство и способ использования геотермальной энергии

 

Устройство и способ предназначены для использования геотермальной энергии, а более конкретно, для доставки воды. Поле питьевой воды используется вторичной водоводной системой для направления питьевой воды от впуска линии пользователя, идущей от поля питьевой воды, но выше по течению относительно измерителя расхода воды пользователем, через компоненты теплообменника пользователя, а затем назад к полю в точке выше по течению относительно ступени окончательной обработки воды в поле. Таким образом, тепловая энергия воды в поле используется без увеличения стоимости объема питьевой воды, используемой пользователем, причем применяется повторная обработка воды, в некоторой степени загрязненной при прохождении по вторичной водоводной системе. Несмотря на то, что вода возвращается по вторичной водоводной системе к полю при измененной температуре, зависящей от действия теплообменника, относительно большой объем воды в поле питьевой воды гарантирует отсутствие существенного изменения температуры поля питьевой воды за счет возвратной воды. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение имеет отношение к получению и использованию геотермальной энергии. Более конкретно, для доставки воды предложена вторичная водоводная система, которая идет от водоводной системы поля (пласта) питьевой поды и главным образом возвращается назад к ней, после прохождения через компоненты теплообменника оборудования пользователя, однако, при сгибании (прохождении мимо) измерителя объема (израсходованной воды) пользователя.

Такое построение позволяет водяной компании (фирме-поставщику воды) поставлять, а пользователю использовать тепловую энергию большого объема питьевой воды без потребления собственно воды, причем большой объем поля (пласта) питьевой воды создает геотермальный эффект мощного источника термальной энергии или гигантского теплового радиатора.

Для геотермальных установок уже давно известен тот факт, что несмотря на то, что использование воды может быть подразделено по стоимости и ценности на два различных тина, ни в одной известной заявителю установке не предусмотрена система, которая позволяет дифференцировать потребление одного и того же пользователя на два различных вида использования, имеющие различные цены, в особенности такая система, которая позволяет получить и другие преимущества, как это сделано в системе в соответствии с настоящим изобретением.

Более конкретно, в системе в соответствии с настоящим изобретением не только использована вода различной/типа, но это является существенным фактором дифференциальных расценок, зависящих от природы потребления (расходывания). При этом один тип воды определен как "расходуемая" вода, к которой относится вода для питья, для полива газонов, для мытья и стирки, и т. п. , и то время как другой тип воды используется "без потребления", как в системах обогрева, и т. п.

Кроме того, для определения проблемы следует указать, что для использования "расходуемой" воды применяют "открытую систему", в то время как, в отличие от этого, для использования" не расходуемой" воды применяют "закрытую систему", причем первая из упомянутых систем является более дорогостоящий, чем последняя, даже если для подвода к ним используют одну и ту же сеть или область схемотехники, причем все расходы воды в обоих типах систем обычно измеряют не делающим различий образом.

Таким образом, логически назначаемая водяной компанией плата за воду или оплата пользователем получаемой от воды энергии требуют дифференциации, так как пропускание воды по замкнутому контуру без уменьшения ее объема в водяном поле (пласте) не может стоить так много, сколько стоит расходуемая вода.

В соответствии с изложенным, настоящее изобретение направлено на решение задачи дифференциации видов поставки воды с соответствующей оплатой.

Эта задача решается благодаря тому, что в известное средство использования геотермалыюй энергии, раскрытое, например, в патенте США N 3550677 и включающее в себя первичное водоводное средство, при помощи которого питьевая вода подается к помещениям, которые должны быть обеспечены питьевой водой от указанного средства подачи воды, причем вода для приготовления питьевой воды в первичном водоводном средстве подается к помещениям при помощи первой впускной линии, идущей от связанного грунтового источника воды к указанным помещениям, причем предусмотрена линия от источника питьевой воды к помещениям пользователя, предусмотрены средства обработки воды в указанном первичном водоводном средстве, предусмотрен измеритель расхода воды, оперативно включенный в линию связи источника питьевой воды указанного поля с помещениями пользователя, поле пользователя оперативно включает в себя теплообменник, дополнительно содержит вторичное водоводное средство, подключенное к указанному нолю питьевой воды выше по течению относительно измерителя расхода воды пользователем, в результате чего измеритель расхода пользователя не показывает количество воды, используемой геотермальным средством пользователя, причем вторичное водоводное средство оперативно проходит через теплообменник пользователя и оперативно соединено с первичным водоводным средством.

Вторичный водовод выходит в поле (пласт) выше по течению относительно средства измерения расхода воды, проходит через блок теплообменника оборудования пользователя для экстракции тепловой энергии, после чего вода по вторичному водоводу возвращается в первичный водовод, в результате чего используется энергия за счет повышенной температуры воды в поле, но без оплаты собственно потребления воды (которого и не было).

Более конкретно, вторичные водоводные средства, в которых протекает питьевая вода и которые проходят через блок теплообменника оборудования пользователя, как и в известных ранее системах, снабжены возвратной линией, по которой вода, после обмена тепловой энергией с теплообменником возвращается в первичную линию подачи воды.

Преимущественно такой возврат производится выше по течению относительно окончательной ступени обработки воды, в результате чего обеспечивается качественная обработка воды.

Опционно возвратная линия от теплообменника может идти до ее соединения с первичной водяной линией в точке выше по течению относительно предварительного фильтра и/ или ступеней очистки, особенно в случае некоторых промышленных пользователей, когда значительные количества. загрязнений поступают но вторичные водоводные средства. Однако при любом подключении вторичной линии к первичной линии вся рециркулируемая питьевая вода сохраняет ориентировочную температуру пласта питьевой воды вне зависимости от изменений температуры во вторичном контуре, так как объем воды в пласте намного больше объема во вторичной линии.

Первичное водоводное средство содержит по меньшей мере первое средство обработки и второе средство обработки, причем первое средство обработки оперативно установлено ниже по течению относительно второго средства обработки, а вторичное водоводное средство имеет по меньшей мере две используемых ветви, одна из которых подключена к первичному водоводному средству оперативно между указанными первым и вторым средствами обработки, а другая оперативно подключена к первичному водоводному средству выше по течению относительно второго средства обработки.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания функционирования средства получения геотермальной энергии 10, изображенного на фиг.1, то есть его работа в связи (в соединении) с первичным средством подачи воды 12. Первичное средство подачи воды 12 показано как включающее в себя первичное водоводное средство 14, причем при помощи этого средства 14 питьевая вода поступает к полю питьевой воды помещений (домов) 16, которые снабжаются питьевой водой от средства подачи воды 12.

Вода из первичного водовода 14, предназначенная для приготовления питьевой воды, подается к полю питьевой воды помещений 16 при помощи первичной входной линии 18, которая оперативно связывает грунтовой источник воды 20 с полем 16.

В зависимости от местоположения и имеющихся возможностей в качестве грунтового источника воды 20 может быть использована, например, скважина, пруд или проточная вода.

В данном случае также предусмотрены, что само по себе известно, одно или несколько средств обработки воды, показанных в виде предварительных средств очистки и фильтрации 21 и средств окончательной обработки 22, которые оперативно подключены к первичному водоводу 14.

Кроме того, здесь также предусмотрено известное измерительное средство 24, которое производит измерение объема воды, подаваемой по особой линии потребителя 25 от источника питьевой воды, создаваемого полем 16, к помещению пользователя 26.

Показано, что линия 25 идет к расходному элементу питьевой воды 27, откуда после использования сточные воды сбрасываются по линии 28 в сточный индикатор (коллертор) 29.

В данном случае сточный индикатор 29 обозначает один или несколько каналов утечки из линии сброса 28, по которым производится сброс грязной или использованной воды, испарений при орошении газонов и т.п.

В качестве известной части системы подачи воды следует также указать на теплообменник 30, которым могут пользоваться один или несколько потребителей воды.

Далее описано предпочтительное использование теплообменника 30 в соответствии с концепцией настоящего изобретения, отличающейся от ранее известной и обеспечивающей многочисленные преимущества.

Более конкретно, средство получения геотермальной энергии 10, объединенное с теплообменником 30, включает в себя вторичное водоводное средство 32, которое подключено не к сбросу 29, как это было предусмотрено в известных системах, а к полю питьевой воды 16 выше по течению относительно измерительного средства 24, для осуществления концепции рециркуляции, которая позволяет избежать большинства начислений на воду, подаваемую к помещениям в качестве питьевой воды, в тех случаях, когда эта вода используется только как источник термальной энергии.

Таким образом, вторичное водоводное средство 32 оперативно проходит через теплообменник 30 помещения пользователя 26, осуществляя теплопередачу, к третичному водоводу 34, который представляет собой замкнутую петлю жидкости, которая в теплообменнике 30 используется для обеспечения теплообмена с водой, подводимой к теплообменнику 30 по линии 32.

(Вода в указанном третичном водоводе 34 после выхода из теплообменника 30 проходит затем через один или несколько устройств использования потребителем термально нагретой воды в линии 34, которые обозначены позицией 37, и накачивается насосом 35).

Первичная вода, протекающая по вторичному водоводу 32 и через теплообменник 30, далее протекает по четвертичной линии 36 и через насос 38 поступает в первичное водоводное средство 14, преимущественно выше по течению относительно средства окончательной обработки воды 22, так чтобы произвести очисту от загрязнений, которые могут попасть в воду в линиях 32 и 36.

Вторичное водоводное средство 32/36 подключено к первичному водоводному средству 14 питьевой воды выше по течению относительно средства обработки 22, за счет чего обеспечивается чистота питьевой воды; причем первичное водоводное средство 14 преимущественно содержит по меньшей мере одно первое средство обработки 22 и одно второе средство обработки 21 (причем первое средство обработки 22 оперативно включено ниже по течению относительно второго средства обработки 21), за счет которых обеспечивается повышенная чистота питьевой воды.

Преимущественно вторичное водоводное средство 32/36 содержит по меньшей мере два опционных ответвления 36А и 36В, причем первое ответствление 36А оперативно соединено с первичным водоводным средством 14 между указанными первым 22 и вторым 21 средствами обработки, а второе ответвление 36В оперативно соединено с первичным водоводным средством 14 выше по течению относительно второго средства обработки 21, что повышает эффективности фильтраци/очистки.

Естественно, могут быть предусмотрены и другие дополнительные контуры. Так, например, может быть предусмотрена дополнительная цепь ввода 40 для поставки дополнительного объема воды, которая соединена с первичным водоводным средством 14 ниже по течению относительно участка линии 36В, причем в указанной цепи 40 может быть предусмотрен насос 42, измеритель расхода 44 и вентиль 46.

На чертеже везде направление протекания воды показано стрелкой 48.

Все клапаны (вентили) на чертеже схематично показаны позицией 50, в том числе и установленные в различных линиях запорные клапаны 50.

В случае необходимости могут быть использованы различные измерительные устройства, такие как измеритель 52 в третичном водоводе 34, хотя единственным важным в соответствии с настоящим изобретением измерителем является измеритель 24, который установлен ниже по течению относительно вторичного водовода 32 и возвратного водовода 36.

Детально описанное здесь настоящее изобретение обладает преимуществами как в концепции, так и в части компонентов и характеристик; в отличие от других известных заявителю уже упомянутых систем настоящее изобретение позволяет получить преимущественные характеристики, которые обеспечивают как индивидуальные преимущества, так и суммарный эффект всего изобретения в целом. Среди таких характеристик можно указать на следующие: (а) достижение температуры грунтовых вод большими объемами воды, пропущенными через теплообменники вспомогательного оборудования; (b) исключение строительства, эксплуатации и технического обслуживания водонапорных башен или иных сооружений, в которых циркулирует вода, как это предусмотрено, например, при использовании тепловых насосов, во избежание эффекта нагрева воды некоторыми пользователями или иного изменения температуры воды за счет возврата (рециркуляции) воды в относительно большой объем поля питьевой воды; (с) предусмотрение вспомогательных линий, таких как опционные альтернативные возвратные линии, подключенные в точке выше по течению относительно предварительного фильтра обработки;
(d) обеспечение большего дохода водяной компанией и/или меньших издержек пользователями;
(е) обеспечение такой же чистоты рециркулируемой воды, как и до ее прохождения через теплообменник;
(f) достижение экономического эффекта от использования грунтового источника энергии питьевой воды и водяного поля;
(g) дополнительный экономический эффект от пропускания воды через промышленные процессы, тепловые насосы, охладители и другие процедуры теплообмена, обеспечивающие передачу энергии;
(h) минимальные инвестиции в специальных геотермальных или грунтовых скважинах-источниках или в полях конкретных пользователей;
(i) обеспечение более экономного использования водяных полей, что особенно важно для пользователей, имеющих ограниченный доступ к зонам грунтовых источников;
(j) минимизация высоких первоначальных инвестиций при геотермальном использовании энергии грунтового источника; и
(k) существенное снижение стоимости питьевой воды в той ее части, которая используется в теплообменнике, так как рециркулируемая вода может быть возвращена для ее обработки на более воздних стадиях в системе обработки воды.

Эти и другие аналогичные особености преимущественных характеристик настоящего изобретения связаны с функциями базовой концепции использования воды из поля питьевой воды путем ее пропускания через компоненты теплообменника и затем рециркулирования воды после изменения ее энергии, но не объема, назад к одной из ступеней обработки воды, при помощи которых в установке получают питьевую воду.

Таким образом, можно видеть, что водяная или водоводная система, сконструированная и используемая в соответствии с комбинацией деталей и концепций настоящего изобретения, позволяет применить новые концепции для создания преимущественных установки и способа, которые обеспечивают специальные и особые преимущества при использовании в соответствии с настоящим изобретением.

Суммируя изложенное о природе полных и преимущественных концепций, можно сказать, что их новизна и изобретательский уровень показаны при помощи новых характеристик и новой конструкции в их преимущественной комбинации, причем указанные новые концепции не только отличаются от всех ранее известных, несмотря на то, что другие водяные системы известны и используются в течение многих лет, но и не подсказываются такими известными системами специалистам, которые реалистично понимают, что предложенная новая комбинация содержит компоненты, которые индивидуально аналогичны по природе компонентам, хорошо известным всем лицам, в том числе большинству технических специалистов и профессионалов в области систем и устройств для подачи воды, вот уже в течение многих лет по всему миру. Ни один из известных компонентов или элементов не подсказывает такой модификации любого известного технического решения, которая позволила бы получить особенности новых концепций в их полной комбинации в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивающей специальные преимущества; причем такая невозможность подсказывания при помощи любого известного технического решения существует несмотря на то, что системы доставки воды существуют и используются в общественном и частном секторах вот уже много лет.

Отличие концепций и конструкции, которые создают преимущества по сравнению с известными решениями, а также отличие настоящего изобретения от любой известной ранее комбинации обеспечены несмотря на ту кажущуюся простоту конструкции в соответствии с настоящим изобретением и доступность всех применяемых материалов всем лицам во всем мире, а также несмотря на открытую и не техническую природу настоящего изобретения.

Совершенно очевидно, что приведенная в настоящем описании особая полная комбинация известных деталей не подсказывается известными техническими решениями, причем ее конкретные детали и использование существенным образом и преимущественно отличаются от известных решений, несмотря на то, что некоторые аналогичные системы известны в течение ряда лет. Следует указать, что особенности полного отличия от известных решений обеспечивают не очевидность предмета настоящего изобретения в целом, причем комбинация характеристик настоящего изобретения в целом отличается от любой известной ранее комбинации, обеспечивая достижение особых преимуществ.

Таким образом, из проведенного описания настоящего изобретения, приведенного со ссылкой на показанные на чертежах его преимущественные варианты, можно сделать вывод о том, что настоящее изобретение обеспечивает новые и полезные концепции построения новых и преимущественных системы и способа, обладающих желательными преимуществами и характеристиками, которые позволяют решить поставленные здесь и иные связанные с изобретением задачи.

Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки концепции настоящего изобретения и объема приведенной далее формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Средство для использования геотермальной энергии, которое включает в себя первичное водоводное средство, при помощи которого питьевая вода подается к помещениям, обеспечиваемым питьевой водой, причем вода для приготовления питьевой воды в первичном водоводном средстве подается к помещениям при помощи первой впускной линии, идущей от грунтового источника воды к указанным помещениям, причем предусмотрена линия от источника питьевой воды к помещениям пользователя, предусмотрены средства обработки воды в указанном первичном водоводном средстве, предусмотрен измеритель расхода воды, включенный в линию связи источника питьевой воды указанного поля с помещениями пользователя, поле пользователя включает в себя теплообменник, отличающееся тем, что содержит вторичное водоводное средство, подключенное к указанному полю питьевой воды выше по течению относительно измерителя расхода воды пользователем, в результате чего измеритель расхода пользователя не показывает количество воды, используемой геотермальным средством пользователя, причем вторичное водоводное средство проходит через теплообменник пользователя и соединено с первичным водоводным средством.

2. Средство для использования геотермальной энергии по п. 1, отличающееся тем, что вторичное водоводное средство подключено к первичному водоводному средству питьевой воды выше по течению относительно его средств обработки.

3. Средство для использования геотермальной энергии по п. 1, отличающееся тем, что первичное водоводное средство содержит по меньшей мере первое средство обработки и второе средство обработки, причем первое средство обработки установлено ниже по течению относительно второго средства обработки, а вторичное водоводное средство имеет по меньшей мере две используемых ветви, одна из которых подключена к первичному водоводному средству между указанными первым и вторым средствами обработки, а другая подключена к первичному водоводному средству выше по течению относительно второго средства обработки.

4. Способ использования геотермальной энергии с применением первичного водоводного средства, при помощи которого питьевая вода подается к помещениям, обеспечиваемым питьевой водой, причем вода для приготовления питьевой воды в первичном водоводном средстве подается к помещениям при помощи первой впускной линии, идущей от связанного грунтового источника воды к указанным помещениям, причем предусмотрена линия от источника питьевой воды указанного поля к помещениям пользователя, предусмотрены средства обработки воды в указанном первичном водоводном средстве, предусмотрен измеритель расхода воды, включенный в линию связи источника питьевой воды с помещениями пользователя, поле пользователя оперативно включает в себя теплообменник, отличающийся тем, что используют вторичное водоводное средство, подключенное к указанному полю питьевой воды выше по течению относительно измерителя расхода воды пользователем, в результате чего измеритель расхода пользователя не показывает количество воды, используемой геотермальным средством пользователя, причем вторичное водоводное средство проходит через теплообменник пользователя и соединено с первичным водоводным средством.

5. Способ использования геотермальной энергии по п. 4, отличающийся тем, что вторичное водоводное средство подключено к первичному водоводному средству питьевой воды выше по течению относительно его средств обработки.

6. Способ использования геотермальной энергии по п. 4, отличающийся тем, что первичное водоводное средство содержит по меньшей мере первое средство обработки и второе средство обработки, причем первое средство обработки установлено ниже по течению относительно второго средства обработки, а вторичное водоводное средство имеет по меньшей мере две используемых ветви, одна из которых подключена к первичному водоводному средству между указанными первым и вторым средствами обработки, а другая подключена к первичному водоводному средству выше по течению относительно второго средства обработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1