Устройство аккумулирования тепла

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для аккумулирования теплоты в системах теплоснабжения. Задачей изобретения является повышение экологической безопасности аккумулирования тепла, исключение суффозии грунта в зоне откачки. Задача решается благодаря тому, что в устройстве аккумулирования тепла, состоящем из скважины с установленным в ней теплообменником, расположенной в водоносном слое и заполненной водой, скважина соединена с возмущающим устройством, создающим в ней колебания давления воды с периодическим изменением движения воды на противоположное при сохранении целостности породы в зоне откачки, в результате чего исключается суффозия грунта в зоне откачки. 2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для аккумулирования теплоты в системах теплоснабжения.

Известна система теплоаккумулирующего водоподогревателя с использованием грунтовых вод (предложена Минами косё Япония, № 4-19453), состоящая из скважины для закачивания воды, скважины для возврата воды и системы трубопроводов. В этом изобретении в скважину закачивают нагретую воду, а из скважины для возврата откачивают холодную воду. Тепловое аккумулирование происходит в результате передачи теплоты грунту фильтрующейся греющей воды.

Недостатком данной системы является возможность загрязнения грунтовых вод, суффозия грунта в зоне откачки, быстрое снижение поглощающей способности скважины.

Наиболее близкими к заявленному изобретению является “Способ регенерации тепла подземных слоев воды”, предложенный Юсуй Цутому, Япония, заявка № 3-23837, реализуемый с помощью устройства, состоящего из скважин горячей воды и наливных скважин, а также при необходимости смотровых и резервных. При этом все скважины расположены в подземных водоносных пластах под давлением. В нижней или промежуточной части скважин расположены теплообменники, в которые от поверхности земли нагнетают теплоноситель или хладагент. Регенерацию тепла водонасыщенными пластами реализуют созданием потока воды между наливными скважинами и скважинами горячей воды.

Однако этому устройству, реализующему способ по заявке № 3-23837, присущи следующие недостатки: низкая экологическая безопасность, вызванная тем, что греющая вода, закачиваемая с поверхности в водоносный горизонт, может содержать вредные и даже опасные примеси (вещества). Также в процессе эксплуатации этого устройства происходит вымывание (суффозия) частиц породы, что вызывает просадку грунта между скважинами и диктует необходимость наличия мощных фильтров.

Задачей изобретения является повышение экологической безопасности аккумулирования тепла, исключение суффозии грунта в зоне откачки.

Поставленная задача решается благодаря тому, что расположенная в водоносном горизонте и заполненная водой водозаборная скважина с находящимся в ней теплообменником соединена с возмущающим устройством, создающим колебания давления воды.

Устройство для теплообмена с теплоаккумулирующей средой, имеющее расположенную в водоносном горизонте и заполненную водой водозаборную скважину с находящимся в ней теплообменником, отличается наличием устройства, создающего колебания давления воды, в результате чего происходит вытеснение нагретой воды из скважины в водоносный грунт и возврат охлажденной воды в скважину. В итоге происходит теплообмен между водой и частицами грунта в водоносном горизонте.

На фиг.1 показан разрез устройства для аккумулирования тепла в водоносном горизонте 1, состоящего из скважины 2, в которой расположен теплообменник 3. К скважине подключено возмущающее устройство 4, создающее колебания давления воды.

Устройство работает следующим образом.

Воду, находящуюся в скважине 2, нагревают с помощью теплообменника 3 до необходимой температуры, после чего возмущающим устройством 4 повышают давление воды, которая в результате повышения давления вытесняется в водоносный слой а-а (фиг. 2). При этом происходит теплопередача от нагретой в скважине 2 воды частицам грунта в водоносном слое а-а. Холодная вода, имевшаяся в водоносном слое а-а, выдавливается в водоносный горизонт 1. После завершения этого процесса давление в скважине понижают, при этом охлажденная вода из слоя а-а возвращается в скважину 2, где подвергается последующему нагреванию с помощью теплообменника 3, а холодная вода из водоносного горизонта поступает в слой а-а, где нагревается от нагретых частиц грунта.

Процесс повторяется в зависимости от необходимой потребности в аккумулировании тепла.

Доказательством решения поставленной задачи является следующее:

1) повышение экологической безопасности происходит за счет того, что аккумулирование энергии осуществляется за счет колебательного изменения давления в скважине, это позволяет отказаться от операции по закачке воды, таким образом теплоноситель не попадает в водоносный горизонт;

исключается суффозия грунта в зоне откачки из-за периодического изменения направления движения воды на противоположное, что сохраняет целостность породы.

Источники информации

1. Патент N 4-19453 Минами косе, Япония, РЖ ИСМ N 10 за 1993.

2. Заявка N 3-2383 Юсуй Цутому, Япония, РЖ ИСМ N 4 за 1992.

Формула изобретения

Устройство аккумулирования тепла, состоящее из скважины с установленным в ней теплообменником, расположенной в водоносном слое и заполненной водой, отличающееся тем, что скважина соединена с возмущающим устройством, создающим в ней колебания давления воды с периодическим изменением движения воды на противоположное при сохранении целостности породы в зоне откачки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2