Способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения. Технический результат: повышение энергетической эффективности использования теплоаккумуляционных свойств грунта. Способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта включает устройство в грунте герметичных теплообменников, например термоскважин, организацию циркуляции по ним теплоносителя и извлечение из грунта или/и сброс в грунт низкопотенциальной тепловой энергии. При этом в грунте организуют направленное течение грунтовых вод с помощью открытых скважин, из которых как минимум одна водозаборная и одна нагнетательная, при этом извлеченную из грунта грунтовую воду перед нагнетанием обратно в грунт можно охлаждать, отбирая низкопотенциальное тепло, или нагревать, сбрасывая низкопотенциальное тепло в грунт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.
Известен способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта, заключающийся в охлаждении грунтового массива и использовании извлеченной тепловой энергии с помощью тепловых насосов для целей теплоснабжения. Способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта включает устройство в грунте системы сбора низкопотенциального тепла грунта из термоскважин, по которым циркулирует предварительно охлажденный в тепловых насосах теплоноситель, обеспечивающий отбор тепловой энергии от грунта (Статья «Энергоэффективный жилой дом в Москве», журнал "Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика" (АВОК), №4 за 1999 год).
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта (патент РФ №2351850, F24D 11/02, F28D 1/00, 2007 г.), включающий устройство в грунтовом массиве системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли, состоящей из термоскважин, сброс в грунт утилизируемой тепловой энергии вентвыбросов здания, ее аккумулирование в грунте - суточное и сезонное - и отбор тепловой энергии или холода из грунта для целей теплохладоснабжения (прототип). Данный способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта обладает низкой энергетической эффективностью из-за низкого удельного теплосъема и теплосброса с единицы длины термоскважины, особенно в летнее время года при сбросе тепловой энергии в грунт.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения энергетической эффективности использования теплоаккумуляционных свойств грунта.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта включает устройство в грунте герметичных теплообменников, например термоскважин, организацию циркуляции по ним теплоносителя и извлечение из грунта или/и сброс в грунт низкопотенциальной тепловой энергии, при этом в грунте организовывают направленное течение грунтовых вод с помощью открытых скважин, из которых как минимум одна водозаборная и одна нагнетательная, при этом извлеченную из грунта грунтовую воду перед нагнетанием обратно в грунт можно охлаждать, отбирая низкопотенциальное тепло, или нагревать, сбрасывая низкопотенциальное тепло в грунт, кроме того, в качестве герметичных грунтовых теплообменников и/или открытых водозаборных и нагнетательных скважин используют шпунтовые ограждения котлованов, разрабатываемых под фундаменты и подземные этажи зданий, при этом в шпунтовом ограждении могут чередоваться открытые водяные и герметичные термоскважины.
Предлагаемое устройство позволяет решить поставленную техническую задачу.
Сущность предлагаемого способа поясняется схемой, показанной на чертеже. Под зданием 1 устроены герметичные теплообменники 2, при помоши водозаборной скважины 3 и нагнетательной скважины 4 огранизовано направленное движение 5 грунтовых вод 6.
Принцип работы предлагаемого изобретения состоит в следующем: герметичные теплообменники 2 используются для извлечения из грунта или/и сброса в грунт низкопотенциальной тепловой энергии, при этом грунтовые воды 6 через водозаборную скважину 3 поднимаются в здание 1, где в зависимости от ситуации (времени года, температуры окружающей среды, температуры грунтовых вод, режима потребления тепла в здании и пр.) либо охлаждаются, отбирая низкопотенциальное тепло, или нагреваются, сбрасывая низкопотенциальное тепло в грунт, после чего сбрасываются обратно в грунт через нагнетательную скважину 4 обратно в грунт. При этом создается направленное течение грунтовых вод 5 от нагнетательной скважины к водозаборной скважине.
Предлагаемое техническое решение позволяет решить задачу использования теплоаккумуляционных свойств грунта эффективнее прототипа за счет возможности забора грунтовых вод и их охлаждения или нагрева перед сбросом в грунт. Кроме того, в качестве герметичных грунтовых теплообменников и/или открытых водозаборных и нагнетательных скважин могут быть использованы шпунтовые ограждения котлованов, разрабатываемых под фундаменты и подземные этажи зданий, что существенно упрощает установку подобной системы в здании.
1. Способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта, включающий устройство в грунте герметичных теплообменников, например термоскважин, организацию циркуляции по ним теплоносителя и извлечение из грунта, или/и сброс в грунт низкопотенциальной тепловой энергии, отличающийся тем, что в грунте организовывают направленное течение грунтовых вод с помощью открытых скважин, из которых как минимум одна водозаборная и одна нагнетательная, при этом извлеченную из грунта грунтовую воду перед нагнетанием обратно в грунт можно охлаждать, отбирая низкопотенциальное тепло, или нагревать, сбрасывая низкопотенциальное тепло в грунт.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве герметичных грунтовых теплообменников и/или открытых водозаборных и нагнетательных скважин используют шпунтовые ограждения котлованов, разрабатываемых под фундаменты и подземные этажи зданий, при этом в шпунтовом ограждении могут чередоваться открытые водяные и герметичные термоскважины.
