Труба и система для использования низкотемпературной энергии



Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии
Труба и система для использования низкотемпературной энергии

 


Владельцы патента RU 2421666:

МАТИВИ ОУ (FI)

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к использованию низкотемпературной энергии земного грунта. Предлагается труба для использования низкотемпературной энергии, содержащая выемки 220, направленные внутрь к внешней поверхности трубы (20), при этом выемки (220) открыты над частью внешней боковой поверхности, а направляющая стенка, ближайшая к оси вращения трубы выемки (220), действует в качестве элемента, определяющего положение внутренней трубы (10), установленной внутри трубы (20). При этом труба (20) имеет, по крайней мере, три выемки (220), между которыми размещены стенки так, что центральная часть трубы (20) образует внутреннюю трубу (10). Предложена также система для использования низкотемпературной энергии, включающая: теплообменник и контур, размещенный в грунте, содержащий систему труб с циркулирующей текучей средой, по которой передается низкотемпературная энергия, извлекаемая посредством теплообменника, указанный контур образован посредством внутренней трубы и окружающей ее внешней трубы так, что внешний конец трубы заглушен, а текучая среда в зависимости от направления потока движется на конце трубы от внутренней к внешней трубе и наоборот, внешняя поверхность внешней трубы содержит выемки, направленные внутрь, которые открыты над частью внешней поверхности, а направляющая стенка выемки, ближайшая к оси вращения трубы, действует в качестве элемента, определяющего положение внутренней трубы 10. При таком выполнении повышается коэффициент использования тепла земных недр. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 22 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к использованию энергии, а именно к системе, в которой тепловая энергия от грунта, скальной породы или воды переносится посредством текучей среды с помощью теплообменника, такого как тепловой насос.

[0002] Под низкотемпературной энергией здесь подразумевается низкая температура источника тепла, которая может составлять, например, от +2 до +10 градусов. В настоящем описании энергия почвы, вырабатываемая источником тепла, таким как земной грунт, скальная порода или вода будет называться низкотемпературной энергией. Низкотемпературная энергия земного грунта, скальной породы или воды обычно используется для отопления зданий или технической воды при помощи, например, теплообменника или контура аккумулирования тепла. Принцип работы такой системы использования энергии грунта соответствует принципу работы холодильника, но используется в обратном виде, когда система охлаждает грунт и нагревает, например, аккумулятор воды. Часто от 2 до 4 единиц теплоты получают от одной единицы затраченной электрической энергии. Коэффициент использования значительно лучше, чем при прямом отоплении электричеством. В холодном климате расход энергии на отопление жилых помещений очень высок. Использование тепла земного грунта становится все более и более выгодным по мере роста цен на электричество и нефтепродукты.

[0003] Такого рода системы низкотемпературной энергии могут быть также противоположно использованы для охлаждения помещений, например, посредством циркуляции текучей среды от грунта через охладительные трубки или подобного рода элементы.

[0004] В одном известном способе извлечения тепла используется система труб, расположенная горизонтально на глубине около 1 метра. Однако такая система труб требует большой площади, поэтому может быть использована только на больших пространствах. Контур аккумулирования тепла может располагаться в земном грунте или воде. Размещение горизонтальной системы труб в почве требует прокладки канав под трубы на всей площади контура аккумулирования тепла. Петли труб контура должны быть расположены на расстоянии, по крайней мере, 1,5 м друг от друга, так, чтобы соседние петли взаимно не мешали извлечению тепла. Расположение горизонтальной трубы, например, в парке затруднительно без повреждения корней растений и деревьев.

[0005] Вторым известным способом извлечения тепла является тепловая скважина. В этом случае система труб помещена в скважину, пробуренную в скальной породе. Тепловая скважина, т.е. буровая скважина обычно бурится вертикально. По сравнению с горизонтальной системой труб для буровой скважины требуется очень малая площадь. Однако над скальной породой может располагаться многометровый слой пустой наносного грунта. Эта бесполезная часть должна иметь защитную трубу, что увеличивает затраты. Таким образом, грунт, имеющий толстый слой наносной породы, ограничивает локализацию тепловой скважины. Тепловая отдача тепловой скважины обычно больше, чем в системе горизонтальных труб. Тепловая отдача тепловой скважины частично зависит от потока грунтовых вод. Однако невозможно оценить поток грунтовых вод без проведения дорогих бурильных работ.

[0006] Третьим известным способом извлечения тепла является установка системы труб для извлечения тепла на дне озера или другого водоема, когда тепло передается от водного и донного осадочного слоя рабочему раствору. Трубу можно поместить в воду в грунт, но в этом случае необходимо иметь отдельные скважины для подающих и обратных труб. Достаточно просто устанавливать системы труб на дне водоема. Однако труба, наполненная текучей средой, легче воды, вследствие чего она имеет тенденцию к всплытию. Всплывшие участки трубы могут вызвать воздушные пробки, препятствующие циркуляции. Поэтому труба должна быть закреплена на дне существенным числом якорей. Система труб, размещенная на дне, также склонна к разрыву. Якорь судна или другого объекта может зацепиться за трубу и оторвать ее. Размещенные в воде подающие и обратные трубы должны быть врыты в дно, чтобы лед не повредил систему труб.

[0007] Выбор из этих трех вариантов зависит, однако, от географического положения, вида поверхности и грунта местности, которая будет использована. Низкотемпературные сети проектировались для их использования таким образом, чтобы несколько домов использовали совместно одну большую систему труб для извлечения тепла.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Целью настоящего изобретения является создание трубы и системы, с помощью которых могут быть преодолены вышеуказанные проблемы. Цель данного изобретения достигается посредством трубы и системы, которые охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения.

Предпочтительные варианты воплощения раскрыты в зависимых пунктах формулы.

[0009] Предлагается труба для использования низкотемпературной энергий, содержащая выемки (220), направленные внутрь к внешней поверхности трубы (20), при этом выемки (220) открыты над частью внешней боковой поверхности так, что тепловая энергия передается по трубе между текучей средой, протекающей в трубе, и средой, окружающей трубу, как с внешней поверхности трубы (20), так и через стенки (222) выемок (220), расположенных ближе к оси вращения трубы, а направляющая стенка (221), ближайшая к оси вращения трубы выемки (220), действует в качестве элемента, определяющего положение внутренней трубы (10), установленной внутри трубы (20), отличающаяся тем, что труба (20) имеет, по крайней мере, три выемки (220), между которыми размещены стенки (223) так, что центральная часть трубы (20) образует внутреннюю трубу (10).

При этом в трубе (20) может быть размещена внутренняя труба (10), а внешние части (200) трубы отделены друг от друга выемками, внешние части (200) трубы (20) выполнены в виде резьбы в продольном направлении трубы, толщина стенок выемки (220) меньше толщины стенки внешней части трубы, выемка (220) трубы (20) имеет, по существу, U-образную форму.

Настоящее изобретение основано на той идее, что принимающий контур низкотемпературной энергии, такой как грунтовый контур теплового насоса, выполнен в виде трубы, внешняя часть которой имеет выемки, простирающиеся внутрь. Наружный конец трубы заглушен, причем текучая среда может в зависимости от направления потока двигаться на конце трубы от внутренней части трубы к внешней части трубы и наоборот. Внутренняя и внешняя части трубы могут быть выполнены в виде отдельных труб, причем внешняя труба охватывает внутреннюю трубу.

[0010] Целью данного изобретения является также создание системы принимающего контура теплообменника низкотемпературной энергии.

[0011] Другой целью данного изобретения является создание трубы для принимающего контура теплообменника низкотемпературной энергии.

[0012] В соответствии с этим предлагается система для использования низкотемпературной энергии, включающая: теплообменник (3) и контур, размещенный в грунте, содержащий систему труб с циркулирующей текучей средой, по которой передается низкотемпературная энергия, извлекаемая посредством теплообменника (3), указанный контур образован посредством внутренней трубы (10) и окружающей ее внешней трубы (20) так, что внешний конец трубы (20) заглушен, а текучая среда в зависимости от направления потока движется на конце трубы от внутренней трубы (10) к внешней трубе (20) и наоборот, внешняя поверхность внешней трубы (20) содержит выемки (220), направленные внутрь, указанные выемки (220) открыты над частью внешней поверхности так, чтобы энергия могла передаваться между текучей средой, проходящей по трубе (20), и породой, окружающей трубу как снаружи трубы (20), так и через стенки выемок (220), расположенных ближе к оси вращения трубы, а направляющая стенка (221), ближайшая к оси вращения трубы выемки (220), действует в качестве элемента, определяющего положение внутренней трубы (10), установленной внутри трубы, при этом труба (20) содержит, по крайней мере, три выемки (220), разделенные стенками (223) так, что центральная часть трубы (20) образует внутреннюю трубу (10).

При этом, в указанной системе в трубе (20) может быть размещена внутренняя труба (10), а внешние части (200) трубы отделены друг от друга выемками, труба имеет внутреннюю трубу (10), а внешние части (200) трубы направлены вниз от горизонтальной плоскости, контур в грунте содержит также основную систему труб, соединенную с теплообменником, причем две или более из указанных труб имеют внутреннюю трубу (10) и внешние части (200) трубы, соединенные с основной системой труб. Кроме того, указанная система также может содержать основные системы труб (1000, 2000), к которым подсоединены внутренние трубы (10) и внешние части (200) труб через баки (80) и соединительные средства (81).

[0013] Грунтовый контур системы может быть расположен горизонтально, например, путем размещения в проложенной траншее. Труба, в соответствии с настоящим изобретением, может работать без отдельной возвратной трубы. Длина траншеи, проложенной для грунтового контура, уменьшается в зависимости от площади наружной поверхности внешней трубы.

[0014] Труба может располагаться в земле под углом к горизонтальной плоскости при бурении наклонно вниз. Бурение может быть произведено не только в грунте или скальной породе, но также между скальной породой и грунтом с помощью спирального бура, так как не требуется отдельного отверстия для обратной трубы контура. Труба, в соответствии с настоящим изобретением, может быть размещена под водоемом, где труба может быть защищена. При наклонном бурении отверстия для трубы по направлению вниз внешний конец трубы может быть расположен глубже, где температура также выше. Размещение трубы по направлению вниз позволяет воздуху удаляться из системы труб. Размещение трубы может меняться в зависимости от типа грунта. Не требуется, чтобы труба была прямой, ее также можно сгибать и поворачивать, если это позволяет бурильная установка. Труба, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет размещать подземный контур под водными путями, в парках, под дорожным полотном и даже под зданиями.

[0015] В соответствии со вторым вариантом воплощения контур для грунта содержит основную систему труб, соединенных с теплообменником, причем одна или более указанных труб, имеющих внутреннюю трубу и внешнюю трубу, подсоединены к основной системе труб. Основная система труб может быть выполнена как отдельная система, но в этом случае передача тепла должна быть минимизирована путем разделения труб друг от друга или путем изолирования основной трубы, по которой переносится нагретая текучая среда. Количество и длина труб могут изменяться в зависимости от имеющейся площади и вида грунта. Необходимо отметить, что не только труба, в соответствии с данным изобретением, но и подземные контуры, выполненные известным образом, могут подсоединяться к основной системе труб.

0016] В соответствии со вторым вариантом воплощения данного изобретения текучая среда отводится от теплового насоса от внутренней трубы такой трубы, которая имеет внешнюю трубу и внутреннюю трубу внутри нее, и нагретая земным теплом текучая среда принимается тепловым насосом из пространства между внешней поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью охватывающей ее внешней трубы. В отверстии, выполненном наклонно или вертикально вниз, температура выше на конце трубы. Подача наиболее холодной текучей среды вниз вызывает на конце трубы наибольшую разность температур между текучей средой и грунтом снаружи трубы, таким как земля, вода или заполняющий материал, расположенный снаружи трубы. Большая разность температур позволяет достичь эффективный перенос тепловой энергии к текучей среде.

[0017] В соответствии с одним вариантом воплощения настоящего изобретения труба содержит внутреннюю трубу, на внешней стороне которой имеются внешние участки, разделенные выемками и образующими внешнюю трубу. Внешняя труба, благодаря выполненным в ней выемкам, имеет большую площадь, от которой может передавать энергию текучей среде, потому что энергия может также передаваться через боковые стенки этих выемок. Большая площадь дает хорошее начало для использования фазового изменения вещества, расположенное снаружи труб. Вещество снаружи трубы может замерзать и оттаивать, т.е. превращаться из жидкой в твердую фазу и наоборот. Кроме того, выемки позволяют трубе изгибаться, при этом форма трубы не становится неблагоприятной с точки зрения эффективности ее функционирования. Такую трубу легче сгибать, чем коаксиальную трубу без углублений на внешней поверхности. Трубу изготавливают предпочтительно на катушке и в процессе изготовления она еще теплая и легко гнется. Нагревание облегчает разгибание трубы при ее разматывании с катушки. Труба может быть нагрета, например, подачей нагретой жидкости в обе части трубы, также возможно нагреть внутреннюю трубу, нагревая внешнюю трубу. В соответствии с еще одним вариантом воплощения настоящего изобретения труба содержит внешнюю трубу, внутри которой выполнена внутренняя труба. Внешняя поверхность внутренней трубы выполнена так, что она отделена от внутренней поверхности внешней трубы посредством выемок на внешней трубе. Выемки могут иметь форму внешней трубы, которые выравнивают внутреннюю трубу по центру наружной трубы. Также выемки позволяют сгибать внутреннюю трубу, при этом форма трубы стала неблагоприятной с точки зрения эффективности ее функционирования. Конец трубы выполнен с закрытой внешней трубой так, чтобы передаваемая по трубе текучая среда могла в зависимости от направления потока перемещаться на этом конце от внутренней трубы к внешней трубе, и наоборот, с целью создания контура сбора тепловой энергии. Закрывание трубы может быть выполнено различным образом, в зависимости от типа бурового оборудования и его использования. Важно, однако, чтобы концевая часть закрывала только конец внешней трубы, чтобы текучая среда могла перемещаться от одной трубы к другой. Перемещение текучей среды может быть обеспечено, например, выбором формы концевой части, которая обеспечивает движение потока из внутренней трубы наружу и наоборот.

[0018] Материалом трубы может быть, например, полиэтилен. Диаметр внешней трубы может составлять, например, 100 мм, а диаметр внутренней трубы может равняться, например, 40 мм. В этом случае внешняя труба обеспечивает внешнюю поверхность, большую, чем внутренняя труба и благодаря выемкам в ней большую площадь, от которой энергия передается на текучую среду.

[0019] Объем, заключенный между внутренней поверхностью внешней трубы и внешней поверхностью внутренней трубы, может быть увеличен путем изменения соотношения диаметров труб и числа и формы выемок. Количество продолговатых выемок должно равняться предпочтительно, по крайней мере, трем, причем, внутренняя может быть расположена концентрически внутри наружной. Выемки внешней трубы могут быть также выполнены в виде резьбы. Центрирование внутренней трубы может быть даже выполнено с одной выемкой, имеющей мелкую резьбу. Кроме того, в случае резьбового исполнения она может представлять собой конструкцию, состоящую как из одной, так и из двух труб так, что сгибание трубы обеспечивается за счет выемок.

[0020] Необходимо отметить, что материалы и диаметры могут изменяться. Внутренняя труба может быть изолирована для снижения утечки тепла между внутренней и внешней трубой (конструкция из двух труб) или между частями внешней трубы (конструкция из одной трубы). Однако разность площадей между внешней поверхностью внутренней трубы и внешней поверхностью внешней трубы велика, при этом для работы трубы, согласно данному изобретению, изоляция не обязательна. Тем не менее, внутренняя труба может быть изолирована, если это желательно, для дальнейшего снижения теплопередачи между трубами. Изоляция внутренней трубы может быть выполнена различными способами в зависимости от технологии изготовления труб. Толщина, материал и т.п. внутренней трубы могут изменяться вместо или наряду с материалом изоляции. Например, внутренняя труба может быть изготовлена толще или с двумя стенками, вследствие чего внутренняя труба будет обладать лучшими изолирующими свойствами, чем внешняя труба для обеспечения меньшей теплопередачи между текучими средами в трубах, чем между текучей средой во внешней трубе и окружающими ее земной породой или водой.

[0021] Внутренняя труба может быть изолирована только с входного конца, причем скорость потока на выходном конце увеличивается на этом участке внешней трубы. Таким образом, большая часть теплопередачи производится там, где это наиболее эффективно. Поэтому изоляция входной части может быть осуществлена наряду с установкой, например, другой трубы поверх внутренней трубы.

[0022] Наиболее известными присадками, добавляемыми к текучим средам, являются спирт или формиат калия. Главной задачей присадки является снижение точки замерзания. Новый способ, обеспечиваемый трубой, согласно настоящему изобретению, позволяет использовать более разбавленные растворы относительно содержания в них спирта, так как по внутренней трубе проходит более холодная текучая среда, которая окружена уже нагретой текучей средой внешней трубы. Таким образом, данное изобретение позволяет даже использовать воду без присадок в качестве текучей среды. Когда конец трубы расположен на глубине ниже начального уровня, на нижней глубине превалирует более высокая температура, чем на начальном уровне. В этом случае достигается наибольшая возможная разность температур земного грунта на конце трубы и текучей среды внутренней трубы. Большая разность температур ускоряет теплопередачу к среде, текущей по внешней трубе. Текучая среда, нагретая в наружной трубе, окружает текучую среду, проходящую по внутренней трубе, и предотвращает ее замерзание.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0023] Изобретение будет более подробно описано ниже на примерах предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на приложенные чертежи, где

Фиг.1 - вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - второй вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.3 - третий вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.4 - четвертый вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.5 - пятый вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.6 - шестой вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.7 - вид на торец варианта воплощения трубы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.8 - вид на торец трубы по Фиг.7 с размещенной в ней внутренней трубой;

Фиг.9 - вид на торец второму варианту воплощения трубы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.10 - вид на торец трубы по Фиг.9 с размещенной в ней внутренней трубой;

Фиг.11 - вид трубы по Фиг.9 в изометрии,

Фиг.12 - вид на торец третьего варианта воплощения, согласно настоящему изобретению;

Фиг.13 - вид на торец трубы по Фиг.12 с размещенной в ней внутренней трубой;

Фиг.14 - вид на торец четвертого варианта воплощения трубы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.15 - вид на торец трубы по Фиг.14 с размещенной в ней внутренней трубой;

Фиг.16 - вид сбоку одного варианта воплощения трубы, согласно настоящему изобретению;

Фиг.17 - схематичный вид трубы по Фиг.16 с установленной на ней соединительной частью;

Фиг.18 - схематичный вид трубы по Фиг.16 с установленной на ней соединительной частью;

Фиг.19 - вид на торец второго варианта воплощения трубы по Фиг.7;

Фиг.20 - вид на торец второго варианта воплощения трубы по Фиг.9;

Фиг.21 - вид на торец второго варианта воплощения трубы по Фиг.12;

Фиг.22 - вид на торец второго варианта воплощения трубы по Фиг.14

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0024] На фиг.1 показан вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению, в которой труба 1 расположена горизонтально под поверхностью земли. Труба находится на глубине d, которая составляет величину, например, от 1,2 до 2 м. Теплообменник 3 использует энергию, накопленную в системе труб 1, и передает ее в дом 2 с помощью входной трубы 31, по которой она циркулирует через нагревательный контур 7 и возвращается по обратной трубе 32 назад в систему труб, аккумулирующую тепло. Труба 1 непосредственно соединена с теплообменником 3. Теплообменник 3 может представлять собой, например, подземный тепловой насос. На фигуре показан общий вид трубы 1, по которой охлажденная текучая среда от теплообменника 3 подается по внутренней трубе 10, имеющей меньший диаметр. Текучая среда движется от внешнего конца трубы к внешней трубе 20, диаметр которой больше диаметра внутренней трубы 10.

[0025] На фиг.2 показан второй вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению, где труба 1 по фиг.1 расположена наклонно вниз. Труба 1 здесь отделена от теплообменника 3. Таким образом, труба 1 и теплообменник 3 можно расположить в удобных местах. Труба 1 соединена с теплообменником 3 с помощью подающих труб 41 и 42. На чертеже начальный конец трубы 1 расположен на глубине двух метров, а внешний конец находится в окрестности скальной породы на глубине 50 метров. Разность температур на глубине начального конца и внешнего конца может составить несколько градусов. Наклон трубы может меняться в соответствии с глубиной залегания скальной породы. Необходимо отметить, что труба 1, согласно настоящему изобретению, может также располагаться в скважине, пробуренной в скальной породе, и в скважине, пробуренной частично в земной породе и частично в скальной породе.

[0026] На фиг.3 показан пятый вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению, где труба 1 расположена наклонно вниз под другим зданием 2. Труба 1 расположена в скважине, пробуренной спиральным буром, частично в грунте и частично в скальной породе. В соединении с трубой 1 находится разделяющая часть 110, служащая уплотнением, которая разделяет скальную породу и грунт для предотвращения смешивания грунта с грунтовой водой. Таким путем низкотемпературная энергия, произведенная как скальной породой, так и грунтом, может быть использована, например, в случае относительно толстого слоя почвы.

[0027] На фиг.4 показан шестой вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению, где труба 1 расположена под водоемом в осадочном слое, который предпочтителен для получения низкотемпературной энергии. Труба 1 в этом случае по всей длине защищена под дном. Естественно, труба 1, согласно настоящему изобретению, может быть размещена и на дне водоема обычным образом с укреплением якорями.

[0028] На фиг.5 показан третий вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению, где три трубы 1 соединены с теплообменником. Трубы 1 соединяются с распределительным баком 80, через который они соединяются с теплообменником 3 посредством подающих труб 41 и 42. Количество, длина и наклон труб могут меняться в соответствии с энергетическими требованиями и/или характеристиками почвы.

[0029] На фиг.6 показан четвертый вариант воплощения системы, согласно настоящему изобретению, где несколько домов или домовладений подсоединены к системе. Трубы 1 соединены с теплообменниками 3 посредством основной системы труб. Размер основной системы труб 1000, 2000 может изменяться в соответствии со значением давления. Трубы 1 соединены с основной системой труб 1000, 2000 посредством подходящих соединительных средств 81 или через распределительный бак 80. Текучая среда возвращается в систему труб 1 через распределительный бак 80 или непосредственно через указанные соединительные средства.

[0030] На фиг.7 показан вариант воплощения трубы 20, согласно настоящему изобретению, имеющей пять выемок 220. Выемка имеет две боковые стороны 222 и направляющие стенки 221, образующие дно выемки.

[0031] На фиг.8 показана труба 20 по фиг.7, в которой размещена внутренняя труба 10. Направляющие стенки 221 охватывают внутреннюю трубу 10, направляя ее примерно по центру внешней трубы 20. Между направляющими стенками 221 и внутренней трубой образуется небольшой зазор Т для обеспечения установки внутренней трубы 10 во внешнюю трубу. Внутренняя труба 10 образует один проточный канал, а пространство между выступами внешней трубы 20 образует пять частей 200 внешней трубы, т.е. проточных каналов.

[0032] После установки зазор Т может исчезнуть из-за сжатия внешней трубы внутрь. Таким образом, система труб, согласно настоящему изобретению, образует единую однородную конструкцию, придавая внешней трубе 20 большую жесткость. Поэтому труба 20 не может полностью сплющиться из-за наружного давления.

[0033] На фиг.9 показан второй вариант воплощения трубы 20, согласно настоящему изобретению, при котором число выемок 220 равняется шести.

[0034] На фиг.10 показана труба 20 по фиг.9, в которой размещена внутренняя труба 10. Внутренняя труба образует один проточный канал, а пространство между выступами внешней трубы 20 образует шесть частей 200 внешней трубы, т.е. проточных каналов.

[0035] На фиг.11 показана труба по фиг.9, в которой выемки 220 расположены в продольном направлении в трубе 20.

[0036] На фиг.12 показан третий вариант воплощения трубы 20, согласно настоящему изобретению, при котором число выемок 220 равняется шести.

[0037] На фиг.13 показана труба 20 по фиг.12, в которой размещена внутренняя труба 10. Здесь внутренняя труба 10 обладает изолирующими свойствами, отличающимися от свойств внешней трубы 20. Внутренняя труба 10 может быть выполнена с применением изолирующего материала, но в этом нет необходимости с точки зрения работоспособности данного изобретения. Особые свойства внутренней трубы 10 могут, однако, меняться в зависимости от технологии изготовления. Толщина и конструкция внутренней трубы 10 могут изменяться, если трубы изготавливаются из одинакового материала. Таким образом, можно сократить количество переданной между трубами тепловой энергии.

[0038] На фиг.14 показан четвертый вариант воплощения трубы 20, согласно настоящему изобретению, при котором число выемок 220 равняется шести. На фиг.15 показана труба 20 по фиг.14, в которой размещена труба 10.

[0039] На фиг.16 показан вариант воплощения трубы, согласно настоящему изобретению, при котором выемки 220 располагаются в продольном направлении трубы 20 в виде резьбы. Таким образом, расстояние подачи текучей среды во внешней трубе 20 увеличивается в зависимости от числа витков. В случае мелкой резьбы текучая среда может перемещаться по одному или двум проточным каналам 200 к другому концу трубы.

[0040] На фиг.17 показан частичный вид варианта воплощения концевой части 5 трубы, согласно настоящему изобретению, в котором поток течет от внутренней трубы 10 к внешней трубе 20, имеющей выемки 220, согласно настоящему изобретению. Стрелки показывают направление потока в проточных каналах 200. Необходимо отметить, что направление потока может быть осуществлено в противоположном направлении. Концевая часть может быть соединена с трубой подходящим образом, например сваркой.

[0041] На фиг.18 показан частичный вид варианта воплощения концевой части 5 трубы, согласно настоящему изобретению, в котором поток течет от внутренней трубы 10 к внешней трубе 20, имеющей выемки 220, согласно настоящему изобретению. Выемки 220 здесь выполнены в продольном направлении трубы. Стрелки показывают направление потока в проточных каналах 200. Необходимо отметить, что направление потока может быть осуществлено в противоположном направлении.

[0042] На фиг.19 показан вариант воплощения трубы, согласно настоящему изобретению, с пятью выемками 220. Выемки имеют две боковые стороны 222 и направляющие стенки 221, образующие дно выемки. Направляющие стенки 221 соединены друг с другом посредством стенок 223, которые образуют внутреннюю трубу 10. Другими словами, выступы 200 внешней трубы, т.е. проточные каналы образуются вокруг внутренней трубы 10. Внутренняя труба 10 образует один проточный канал, а пространство, образованное между выемками 220 внешней трубы 20, образуют пять проточных каналов, охватывающих внутреннюю трубу 10.

[0043] На фиг.20 показан вариант воплощения трубы, согласно настоящему изобретению, при котором число выемок 220 равняется шести. Внутренняя труба 10 образует один проточный канал, а пространство, образованное между выемками 220 внешней трубы 20, образуют шесть проточных каналов. Стрелки показывают направление потока в проточных каналах 200. Из чертежа видно, что энергия передается между текучей средой, протекающей в выступах 200 и средой, охватывающей трубу и со стороны внешней части трубы 20 и через стенки 222 выемок 220, расположенных ближе к оси вращения трубы.

[0044] На фиг.21 показан вариант воплощения трубы, согласно настоящему изобретению, при котором число выемок 220 равняется шести.

[0045] На фиг.22 показан вариант воплощения трубы, согласно настоящему изобретению, при котором число выемок 220 равняется пяти. В конструкциях, приведенных на фиг.19, 21 и 22, внешние части 200 образуются во внутренней трубе 10 так, чтобы они соединялись друг с другом только на маленьком участке. Таким образом, сгибание трубы облегчается и количество тепловой энергии, переносимой между внутренней трубой 10 и частями внешней трубы, уменьшается благодаря меньшему общему пространству.

[0046] Что касается фиг. с 19 по 22 необходимо отметить, что форма и число частей 200 внешней трубы могут меняться. Кроме того, внутренняя труба 10 может обладать изолирующими свойствами, отличными от свойств частей 200 внешней трубы. Внутренняя труба 10 может быть выполнена с изолирующим материалом, либо толщина стенок внутренней трубы 10 может изменяться. Следовательно, количество тепловой энергии, передаваемой между трубами, может быть снижено, но в этом нет необходимости для работоспособности данного изобретения. Например, в вариантах воплощения в соответствия с фиг.19 по 22 возможно, чтобы энергия передавалась от текучей среды, текущей во внутренней трубе, передавалась внешней среде, охватывающей трубу, т.к. выемки простираются к внешней поверхности внутренней трубы 10. Для специалиста в этой области очевидно, что по мере прогресса технологии основная идея настоящего изобретения может быть воплощена различными путями. Данное изобретение и варианты его воплощения не ограничиваются вышеприведенными примерами, но могут меняться в объеме притязаний по формуле изобретения.

1. Труба для использования низкотемпературной энергий, содержащая выемки (220), направленные внутрь к внешней поверхности трубы (20), при этом выемки (220) открыты над частью внешней боковой поверхности так, что тепловая энергия передается по трубе между текучей средой, протекающей в трубе, и средой, окружающей трубу, как с внешней поверхности трубы (20), так и через стенки (222) выемок (220), расположенных ближе к оси вращения трубы, а направляющая стенка (221), ближайшая к оси вращения трубы выемки (220), действует в качестве элемента, определяющего положение внутренней трубы (10), установленной внутри трубы (20), отличающаяся тем, что труба (20) имеет, по крайней мере, три выемки (220), между которыми размещены стенки (223) так, что центральная часть трубы (20) образует внутреннюю трубу (10).

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в трубе (20) размещена внутренняя труба (10), а внешние части (200) трубы отделены друг от друга выемками.

3. Труба по п.1, отличающаяся тем, что внешние части (200) трубы (20) выполнены в виде резьбы в продольном направлении трубы.

4. Труба по п.2, отличающаяся тем, что внешние части (200) трубы (20) выполнены в виде резьбы в продольном направлении трубы.

5. Труба по п.1, отличающаяся тем, что толщина стенок выемки (220) меньше толщины стенки внешней части трубы.

6. Труба по п.2, отличающаяся тем, что толщина стенок выемки (220) меньше толщины стенки внешней части трубы.

7. Труба по п.3, отличающаяся тем, что толщина стенок выемки (220) меньше толщины стенки внешней части трубы.

8. Труба по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что выемка (220) трубы (20) имеет, по существу, U-образную форму.

9. Система для использования низкотемпературной энергии, включающая: теплообменник (3) и контур, размещенный в грунте, содержащий систему труб с циркулирующей текучей средой, по которой передается низкотемпературная энергия, извлекаемая посредством теплообменника (3), указанный контур для образования посредством внутренней трубы (10) и окружающей ее внешней трубы (20) так, что внешний конец трубы (20) заглушен, а текучая среда в зависимости от направления потока движется на конце трубы от внутренней трубы (10) к внешней трубе (20) и наоборот, внешняя поверхность внешней трубы (20) содержит выемки (220), направленные внутрь, указанные выемки (220) открыты над частью внешней поверхности так, чтобы энергия могла передаваться между текучей средой, проходящей по трубе (20), и породой, окружающей трубу как снаружи трубы (20), так и через стенки выемок (220), расположенных ближе к оси вращения трубы, а направляющая стенка (221), ближайшая к оси вращения трубы выемки (220), действует в качестве элемента, определяющего положение внутренней трубы (10), установленной внутри трубы, отличающаяся тем, что труба (20) содержит, по крайней мере, три выемки (220), разделенные стенками (223) так, что центральная часть трубы (20) образует внутреннюю трубу (10).

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что в трубе (20) размещена внутренняя труба (10), а внешние части (200) трубы отделены друг от друга выемками.

11. Система по п.9, отличающаяся тем, что труба имеет внутреннюю трубу (10), а внешние части (200) трубы направлены вниз от горизонтальной плоскости.

12. Система по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что контур в грунте содержит также основную систему труб, соединенную с теплообменником, причем две или более из указанных труб имеют внутреннюю трубу (10) и внешние части (200) трубы, соединенные с основной системой труб.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что также содержит основные системы труб (1000, 2000), к которым подсоединены внутренние трубы (10) и внешние части (200) труб через баки (80) и соединительные средства (81).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для теплоснабжения на основе геотермальных источников. .

Изобретение относится к теплообменным устройствам, применяемым для передачи тепла или холода в процессах, использующих потоки жидкости или газа, и может быть использовано в системах отопления, вентиляции, в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к утилизации энергии геотермальных вод и может быть использовано для теплоснабжения объектов различного назначения. .

Изобретение относится к области техники и технологии бурения вертикальных скважин в земной коре, к области скважинной геотехнологии, к области теплоэлектроэнергетики и энергетике альтернативных источников энергии.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах, охлаждающих жилые и иные помещения в теплый период года и нагревающих эти помещения в холодное время года.

Изобретение относится к способам использования геотермальной энергии в системах тепло- и холодоснабжения. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к геотермальным энергетическим установкам, вырабатывающим электроэнергию на базе использования тепла геотермальных источников.

Изобретение относится к способам извлечения геотермальной энергии массива горных пород и может найти применение при обогреве зданий, сооружений, в частности индивидуальных жилых домов, за счет преобразования геотермального тепла земной коры в тепловых насосах, а также в гидрометаллургии для снижения энергоемкости систем подземного выщелачивания минералов, включающих массивы добывающих и поглотительных (инфильтрационных) буровых скважин.

Изобретение относится к области геотермальной энергетики. .

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам теплоснабжения помещений

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системе использования низкотемпературной энергии, содержащей контур коллектора, заполненного первым рабочим раствором, теплопередающий контур, заполненный вторым рабочим раствором, теплообменник, выполненный с возможностью теплопереноса между рабочими растворами контура коллектора и теплопередающим контуром

Изобретение относится к средствам извлечения геотермальной энергии массива горных пород и может использоваться для обогрева зданий и сооружений

Изобретение относится к теплоэнергетике

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для теплоснабжения и горячего водоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах, охлаждающих жилые и иные сооружения в теплый период года и нагревающих эти сооружения в холодное время года

Изобретение относится к технологиям и средствам автономного отопления объектов различного назначения с комплексным использованием, на основе скважинных циркуляционных систем закрытого типа и тепловых насосов, низкопотенциальных возобновляемых тепловых источников из окружающей среды

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах тепло-холодоснабжения при использовании геотермального тепла с помощью пароэжекторного теплового насоса. Сущность: охлажденный теплоноситель подается в скважину, а нагретый передает тепло потребителю при помощи пароэжекторного теплового насоса, причем тепло скважины в теплый период используют для выработки холода для нужд холодоснабжения. При снижении или отсутствии нагрузок тепло-холодоснабжения осуществляют выработку электрической энергии при помощи турбогенератора, работающего на паре хладагента - низкокипящего теплоносителя, который получают в генераторе пароэжекторного теплового насоса, при этом пары хладагента направляются на паровую турбину для выработки электрической энергии, а отработанный пар отсасывается в конденсатор пароэжекторного теплового насоса пароструйным эжектором. Такой способ позволит снизить себестоимость тепло-холодоснабжения за счет гибкого режима комплексной выработки тепловой энергии, холода и электрической энергии. 1 ил.
Наверх