Сеть для нагревания и охлаждения зданий

Авторы патента:


Сеть для нагревания и охлаждения зданий
Сеть для нагревания и охлаждения зданий
Сеть для нагревания и охлаждения зданий

 


Владельцы патента RU 2486416:

СКАНДИНАВИАН ЭНЕРДЖИ ИФИШЕНСИ КО СЭИК АБ (SE)

Настоящее изобретение относится к сетям для нагревания и/или охлаждения нескольких коттеджей. В сети коттеджи (1) подсоединены к общему накопителю (2) энергии в грунте. Устройство (3) управления выполнено с возможностью перемещения теплоносителя в трубопроводе (4), подсоединенном к накопителю (2) энергии. Каждый коттедж (1) выполнен с отдельным соответствующим тепловым насосом, а каждый тепловой насос подсоединен к трубопроводу (4) так, что теплоноситель может протекать через тепловой насос. Тепловые насосы подсоединены параллельно в отношении друг друга посредством трубопровода (4), содержащего два основных трубопровода (4а, 4b) для теплоносителя. При этом два основных трубопровода (4а, 4b) выполнены сообщающимися на их концах удаленных в отношении накопителя (2) энергии. Один из основных трубопроводов выполнен с возможностью переноса теплоносителя от накопителя (2) энергии, а другой трубопровод выполнен с возможностью впоследствии переносить теплоноситель обратно к накопителю (2) энергии. Каждый тепловой насос подсоединен, с одной стороны, к одному из основных трубопроводов (4b), по которому теплоноситель перемещается к соответствующему тепловому насосу, и с другой стороны, к другому основному трубопроводу (4а), через который теплоноситель опять перемещается обратно к накопителю (2) энергии. При этом, по меньшей мере, один из тепловых насосов, установленных в коттеджах (1), выполнен с возможностью по желанию генерировать тепло или холод для локального использования в коттедже в виде нагревания воздуха в помещении и/или водопроводной воды или охлаждения воздуха в помещении. Решается задача повышения экономичности нагревания и/или охлаждения множества коттеджей. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для нагревания и/или охлаждения множества коттеджей.

В настоящее время обычно для коттеджей, отапливаемых с помощью так называемого геотермального нагревания, то есть, теплового насоса, подсоединенного к теплоносителю, циркулирующему в грунте. Такие устройства могут, в некоторых случаях, также быть использованы для охлаждения коттеджей во время летнего сезона.

Общая проблема с такими геотермальными нагревательными устройствами заключается в том, что грунт вокруг буровой скважины, также называемой энергетической скважиной, во время операции нагревания подвергается риску охлаждения больше, чем это необходимо, что отрицательно влияет на эффективность устройства, когда температура последовательно снижается локально в грунте, поскольку теплоноситель во время операции нагревания во время зимнего сезона охлаждает буровую скважину.

При выполнении новых установок, по мере того, как большее число хозяев коттеджей устанавливают геотермальное нагревание на данном участке, становится более сложно соблюдать заданное расстояние, обычно около 30 метров, между двумя соседними буровыми скважинами для того, чтобы не влиять негативно друг на друга термически. Например, это может привести к общему охлаждению грунта в районе плотной застройки, в свою очередь, снижению эффективности данных устройств.

Во избежание этих проблем можно установить одно геотермальное устройство, общее для нескольких домов, которое использует одну или несколько общих буровых скважин. При этом может быть достигнуто усиленное регулирование потока теплоносителя в скважине или скважинах, тем самым могут быть уменьшены эффекты вышеописанных проблем.

Такая система может состоять из центрального теплового насоса, из которого распределяется тепло или холод к подсоединенным домам в виде дистанционного нагревания или дистанционного охлаждения.

Однако такие системы позволяют только операцию или нагревания, или охлаждения в каждый момент времени. Например, это означает, что отдельная система должна быть установлена для того, чтобы обеспечивать одновременное охлаждение воздуха в помещении в подсоединенных домах и нагревание водопроводной воды. Это также имеет место, если некоторые хозяева домов хотят нагревать воздух в помещении в то же самое время, когда другие хотят охлаждать этот воздух, что иногда может предполагаться, например, если температура наружного воздуха становится близкой к 20 градусам.

Кроме того, установка, а также техническое обслуживание центрального теплового насоса и распределительного устройства является дорогостоящим.

Настоящее изобретение решает вышеописанные проблемы.

Таким образом, настоящее изобретение относится к устройству для нагревания и охлаждения, соответственно, более одного дома, в котором, по меньшей мере, два коттеджа подсоединены к общему накопителю энергии в грунте и в котором устройство управления выполнено с возможностью перемещения теплоносителя в трубопроводе, подсоединенном к накопителю энергии, в котором коттеджи, каждый, выполнены с отдельным соответствующим тепловым насосом и в котором каждый тепловой насос подсоединен к трубопроводу так, что теплоноситель может протекать через тепловой насос. Тепловые насосы подсоединены параллельно в отношении друг друга к трубопроводу посредством, во-первых, трубопровода, содержащего два основных трубопровода для теплоносителя, при этом два основных трубопровода выполнены сообщающимися на их соответствующих удаленных концах в отношении накопителя энергии, причем один из основных трубопроводов выполнен с возможностью переноса теплоносителя от накопителя энергии, а другой трубопровод выполнен с возможностью впоследствии переносить теплоноситель обратно к накопителю энергии, и во-вторых, каждого соответствующего теплового насоса, подсоединяемого, с одной стороны, к одному из основных трубопроводов, из которого теплоноситель перемещается к соответствующему тепловому насосу, и с другой стороны, к другому основному трубопроводу, через который теплоноситель опять перемещается обратно к накопителю энергии. При этом, по меньшей мере, один из тепловых насосов, установленных в коттеджах, выполнен с возможностью по желанию генерировать тепло или холод для локального использования в коттедже в виде нагревания воздуха в помещении и/или водопроводной воды или охлаждения воздуха в помещении.

Накопитель энергии содержит, по меньшей мере, четыре буровые скважины, посредством которых устройство управления выполнено с возможностью осуществления циркуляции теплоносителя в замкнутой системе и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт. При этом буровые скважины размещены по существу вдоль, по меньшей мере, двух концентрических окружностей. Устройство управления содержит элемент управления, выполненный с возможностью регулирования первой системы клапанов, которая, в свою очередь, выполнена с возможностью направления теплоносителя к буровым скважинам, размещенным вдоль окружности, и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт вдоль окружности, при этом элемент управления выполнен с возможностью регулирования первой системы клапанов с тем, чтобы, когда температура теплоносителя является выше, чем температура окружающего грунта, внутренние окружности нагревались раньше внешних окружностей и, когда температура теплоносителя является ниже, чем температура грунта, внешние окружности охлаждались раньше внутренних окружностей.

По меньшей мере, один тепловой насос имеет две стороны, из которых одна является холодной стороной и одна является теплой стороной, при этом теплообменники подсоединены к холодной стороне и к теплой стороне, соответственно, причем один из теплообменников подсоединен к устройству для нагревания/охлаждения, при этом второй теплообменник подсоединен к трубопроводу. Вторая система клапанов выполнена с возможностью по желанию подсоединять теплую или холодную сторону теплового насоса к устройству для нагревания/охлаждения, тем самым устройство для нагревания/охлаждения по желанию может выделять тепло или холод, при этом рассматриваемый тепловой насос является насосом жидкостно-жидкостного типа.

Количество коттеджей, которые подсоединены к накопителю энергии, находится в интервале 10-100.

Настоящее изобретение относится также к способу для нагревания и охлаждения, соответственно, более одного дома, в котором, по меньшей мере, два коттеджа выполняют с возможностью подсоединения к общему накопителю энергии в грунте, при этом устройство управления выполняют с возможностью перемещения теплоносителя в трубопроводе, подсоединенном к накопителю энергии, в котором коттеджи, каждый, выполнены с отдельным соответствующим тепловым насосом, причем каждый тепловой насос выполнен с возможностью подсоединения к трубопроводу для того, чтобы теплоноситель был выполнен с возможностью протекания через тепловой насос. При этом используют тепловые насосы, выполненные с возможностью подсоединения параллельно в отношении друг друга к трубопроводу посредством, во-первых, трубопровода, выполненного с возможностью установки для содержания двух основных трубопроводов для теплоносителя, при этом два основных трубопровода выполняют с возможностью сообщения на их соответствующих удаленных концах в отношении накопителя энергии, причем один из упомянутых основных трубопроводов выполнен с возможностью установки для переноса теплоносителя от накопителя энергии и другой трубопровод выполнен с возможностью впоследствии переносить теплоноситель обратно к накопителю энергии, и во-вторых, каждого соответствующего теплового насоса, подсоединяемого, с одной стороны, к одному из основных трубопроводов, из которого теплоноситель перемещается к соответствующему тепловому насосу, и с другой стороны, к другому основному трубопроводу, через который теплоноситель опять перемещается обратно к накопителю энергии. При этом, по меньшей мере, один из тепловых насосов, установленных в коттеджах, выполнен с возможностью установки для генерирования по желанию тепла или холода для локального использования в коттедже в виде нагревания воздуха в помещении и/или водопроводной воды или охлаждения воздуха в помещении.

При этом используют накопитель энергии, выполненный с возможностью содержания, по меньшей мере, четырех буровых скважин, посредством которых устройство управления выполнено с возможностью прокачивать теплоноситель в замкнутой системе и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт. Буровые скважины выполнены с возможностью размещения по существу вдоль, по меньшей мере, двух концентрических окружностей, при этом устройство управления должно содержать элемент управления, который выполнен с возможностью регулирования первой системы клапанов, которая, в свою очередь, выполнена с возможностью направлять теплоноситель к буровым скважинам, размещенным вдоль окружности, и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт вдоль окружности. Элемент управления выполнен с возможностью управления первой системы клапанов с тем, чтобы, когда температура теплоносителя является выше, чем температура окружающего грунта, внутренние окружности нагревались раньше внешних окружностей, и когда температура теплоносителя является ниже, чем температура грунта, внешние окружности охлаждались раньше внутренних окружностей.

По меньшей мере, один тепловой насос выполняют с возможностью иметь две стороны, из которых одна должна быть холодной стороной и одна должна быть теплой стороной, при этом теплообменники выполняют с возможностью подсоединения к холодной стороне и к теплой стороне, соответственно, причем один из теплообменников выполняют с возможностью подсоединения к устройству для нагревания/охлаждения, при этом второй теплообменник выполняют с возможностью подсоединения к трубопроводу, причем вторую систему клапанов выполняют с возможностью подсоединения по желанию теплой или холодной стороны теплового насоса к устройству для нагревания/охлаждения, тем самым устройство для нагревания/охлаждения, если требуется, может быть выполнено с возможностью выделения тепла или холода, при этом рассматриваемый тепловой насос должен быть насосом жидкостно-жидкостного типа.

Количество коттеджей, подсоединяемых к накопителю энергии, должно быть в интервале 10-100.

По меньшей мере, один тепловой насос выполняют с возможностью понижения температуры теплоносителя во время операции нагревания на около 3-4°С.

По меньшей мере, один тепловой насос выполняют с возможностью увеличения температуры теплоносителя во время операции охлаждения на около 3-4°С.

Ниже настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на примерные варианты осуществления данного изобретения и приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой пояснительный рисунок, который иллюстрирует зону коттеджей и накопитель энергии согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет собой пояснительный рисунок, который более подробно изображает накопитель энергии согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 представляет собой пояснительный рисунок, который более подробно изображает тепловой насос согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 показан ряд коттеджей 1, при этом каждый подсоединен к общему накопителю 2 энергии. Количество коттеджей 1 может изменяться, но для достижения целей настоящего изобретения, по меньшей мере, два коттеджа должны быть подсоединены к накопителю 2 энергии. Кроме того, к настоящему времени изобретатели обнаружили, что количество в интервале около 10-100 коттеджей среднего размера, или соответствующего объема строительства, может отапливаться и/или охлаждаться с использованием одного накопителя 2 энергии особо эффективным образом.

Накопитель 2 энергии состоит из ряда скважин, размещенных в грунте, например, в виде пробуренных скважин. Накопитель 2 энергии может быть сконструирован в соответствующем месте с учетом возмущающих воздействий, сопровождающих такую установку, и возможности доступа во время последующей работы по техническому обслуживанию. Предпочтительно, чтобы накопитель 2 энергии был сконструирован вблизи коттеджей на обычном или незастроенном участке, таком как участок с травяным покрытием, например в парке или на лесном участке.

Устройство 3 управления выполнено с возможностью регулирования перемещения теплоносителя в трубопроводе 4, подсоединенном к коттеджам 1, а также к накопителю 2 энергии. Теплоноситель может быть подходящего обычного типа, такого как вода с добавлением антифриза. Предпочтительно, чтобы трубопровод 4 входил в состав замкнутой системы, в которой перемещается теплоноситель.

Каждый коттедж 1 содержит соответствующий собственный тепловой насос. Кроме того, каждый коттедж 1 подсоединен к трубопроводу 4 таким образом, чтобы коттеджи были подсоединены параллельно к трубопроводу 4 относительно друг друга и, соответственно, также к накопителю 2 энергии. Такое параллельное соединение может, например, быть достигнуто путем установки основных трубопроводов 4а, 4b для теплоносителя, из которых один трубопровод в заданный момент времени выполнен с возможностью перемещения теплоносителя от накопителя 2 энергии и другой трубопровод в заданный момент времени выполнен с возможностью перемещения теплоносителя обратно к накопителю 2 энергии, и где два основных трубопровода 4 а, 4b сообщаются на их соответствующих дальних концах так, что теплоноситель сначала выводится из накопителя 2 энергии через первый из основных трубопроводов и затем возвращается обратно к накопителю 2 энергии через второй основной трубопровод. Следовательно, каждый соответствующий коттедж 1 может быть подсоединен и к первому, и ко второму основным трубопроводам для того, чтобы теплоноситель выводился из первого и вводился обратно через второй основной трубопровод. Конечно, другие подходящие конфигурации трубопроводов также могут быть использованы, например, в виде более двух основных трубопроводов и т.д.

Таким образом, трубопровод 4 и соответствующий тепловой насос в каждом коттедже 1 смонтированы так, чтобы теплоноситель перемещался через соответствующую теплонасосную установку от первого основного трубопровода ко второму. Следовательно, если в некотором коттедже применяется реверсивный тепловой насос, данный тепловой насос может, за счет добавления или отведения тепловой энергии к или от теплоносителя, проходящего через тепловой насос, генерировать холод или тепло, которые, в свою очередь, могут быть использованы локально в коттедже, например, для охлаждения воздуха внутри дома или нагревания этого воздуха или водопроводной воды. Если тепловой насос не является реверсивным, он может быть обеспечен или для вырабатывания только тепла или только холода с помощью теплоносителя, протекающего через него.

Поскольку коттеджи 1 подсоединены параллельно к накопителю 2 энергии, тепловое воздействие конкретного коттеджа на теплоноситель, как следствие смешивания с обратным теплоносителем из рассматриваемого коттеджа с остальной частью теплоносителя, протекающего в основном трубопроводе, будет влиять на температуру теплоносителя лишь в ограниченной степени, по мере того, как он достигает остальных коттеджей. Это имеет место в отношении как операции нагревания, так и операции охлаждения в каждом соответствующем коттедже.

Иначе говоря, конкретный коттедж будет влиять только в ограниченной степени на температуру теплоносителя, который перемещается к другим коттеджам, независимо от того, добавляет или отводит тепловую энергию от теплоносителя рассматриваемый коттедж. Поскольку накопитель энергии состоит из ряда скважин, пробуренных в грунте, через которые перемещается теплоноситель, теплоноситель, вытекающий из накопителя энергии, будет поддерживаться приблизительно при постоянной температуре, по существу соответствующей среднегодовой температуре для рассматриваемого географического местоположения. Таким образом, некоторые дома могут использовать теплоноситель, протекающий через их соответствующий тепловой насос для охлаждения, в то время как другие дома управляются для нагревания. Температура обратного теплоносителя, перемещающегося к накопителю 2 энергии, определяется общей добавленной и использованной тепловой энергией, соответственно, во всех подсоединенных коттеджах 1.

За счет использования центрального накопителя 2 энергии для нескольких коттеджей 1, вместо использования локального накопителя энергии для каждого соответствующего коттеджа, что представляет собой ситуацию, когда каждый коттедж 1 имеет отдельную геотермальную нагревательную установку, достигается преимущество в том, что лучше может поддерживаться энергетический баланс грунта. Конкретно, пропускная способность теплоносителя, пропускаемого через различные соответствующие буровые скважины накопителя 2 энергии, будет контролируемой для того, чтобы грунт вокруг конкретных буровых скважин не охлаждался настолько, чтобы эффективность подвергалась риску снижения более, чем это необходимо, даже во время операции сложного и долгого нагревания в коттеджах. Кроме того, эффективность теплового насоса может быть увеличена во время операции нагревания, поскольку средняя температура теплоносителя может быть более высокой.

За счет подсоединения каждого коттеджа параллельно к накопителю 2 энергии достигается то, что не возникает больших потерь между двумя соседними коттеджами. Также, и как упоминалось выше, по каждому требованию каждый коттедж может быть заблаговременно установленным, если требуется, для операции нагревания или охлаждения, независимо от моды операции для остальных коттеджей. Это особенно полезно в летнее время, когда имеется, например, общая потребность в горячей воде, в то время как некоторые коттеджи требуют охлажденный воздух в помещении. Например, может быть желательна альтернативная операция между нагреванием водопроводной воды и охлаждением воздуха в помещении. В этих конкретных случаях тепловая энергия, отведенная от теплоносителя для получения горячей воды, частично соответствует тепловой энергии, добавляемой к теплоносителю во время охлаждения воздуха в помещении.

За счет выполнения отдельной теплонасосной установки в каждом соответствующем коттедже достигается преимущество в том, что могут быть использованы тепловые насосы стандартного типа, предполагающие сравнительно недорогой и быстрый монтаж, соответствующий доступ к экономически эффективному техническому обслуживанию и запчастям, а также эксплуатационную гибкость на примере функционирования и задания размеров системы нагревания/охлаждения в каждом коттедже.

Для того, чтобы эффективность накопителя 2 энергии увеличить настолько, насколько возможно, предпочтительно, чтобы использовался накопитель энергии такого типа, который описан в заявке на патент Швеции №0600428-7. На фиг.2 изображен такой накопитель 6 энергии.

Согласно предпочтительному варианту осуществления накопитель 2 энергии содержит, по меньшей мере, четыре буровые скважины 21, через посредство которых устройство 3 управления выполнено с возможностью осуществления циркуляции теплоносителя в замкнутой системе, тем самым нагревая или охлаждая, соответственно, грунт 25 вокруг соответствующих буровых скважин 21. Буровые скважины 21 размещены, по существу, вдоль, по меньшей мере, двух концентрических окружностей 22, 23, 24. На фиг.2 показаны три концентрические окружности 22, 23, 24, из которых только окружность 22 содержит одну буровую скважину 21.

Устройство 3 управления содержит элемент 31 управления, выполненный с возможностью регулирования первой системы 32 клапанов, в свою очередь, выполненную с возможностью управления теплоносителя к буровым скважинам, расположенным вдоль некоторой окружности, тем самым нагревая или охлаждая, соответственно, грунт вдоль рассматриваемой окружности. Вдоль каждой соответственной окружности 22, 23, 24 проходит трубопровод, в котором теплоноситель может вытекать из системы 32 клапанов через буровые скважины, размещенные вдоль рассматриваемой окружности один за одним, и в итоге втекать обратно в систему 32 клапанов.

Вдоль каждого выходного и обратного трубопровода, соответственно, каждой соответствующей окружности 22, 23, 24 размещен ряд датчиков 33 температуры, при этом датчики 33 температуры подсоединены к элементу 31 управления. Таким образом, элемент 31 управления может регулировать первую систему 32 клапанов с тем, чтобы теплоноситель циркулировал только по некоторой окружности или нескольким определенным окружностям в зависимости от условий работы.

Таким образом, устройство 3 управления осуществлено так, чтобы элемент 31 управления, через посредство первой системы 32 клапанов, регулировал теплоноситель с тем, чтобы внутренние окружности нагревались раньше внешних окружностей, когда температура теплоносителя является выше, чем температура окружающего грунта 25, т.е. когда коттеджи 1 в среднем управляются для охлаждения воздуха в помещении. И наоборот, теплоноситель регулируется так, чтобы внешние окружности охлаждались раньше внутренних окружностей, когда температура теплоносителя является ниже, чем температура грунта 25, т.е. когда коттеджи 1 в среднем управляются для нагревания воздуха в помещении и/или горячей воды.

Вышеописанные основные трубопроводы подсоединяются к первой системе 32 клапанов для того, чтобы теплоноситель распределялся по коттеджам 1 (не показано на фиг.2).

За счет установки накопителя 2 энергии таким способом достигается преимущество в том, что накопленное тепло или холод эффективно может быть использовано для более поздних нужд, как описано в вышеупомянутой заявке на патент Швеции. Как следствие, энергетический баланс для общего накопителя 2 энергии может поддерживаться значительно более эффективным образом, чем в том случае, когда несколько коттеджей имеют их собственные геотермальные нагревательные устройства, не управляемые с помощью общего контроля и управления над отводом теплоты и холода. То есть, достигаются значительные экономические выгоды, поскольку можно эффективно сохранять тепловую энергию, генерируемую во время охлаждения воздуха в помещении, в накопителе 2 энергии во время летнего сезона и, затем, опять использовать эту накопленную тепловую энергию из накопителя 2 энергии для нагревания в зимнее время.

Для того чтобы полностью извлечь выгоду из преимуществ настоящего изобретения, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один из тепловых насосов, размещенных в коттеджах 1, был выполнен с возможностью генерирования, по желанию, тепла или холода для локального использования в коттедже в виде нагревания воздуха в помещении и/или водопроводной воды или охлаждения воздуха в помещении. В результате, предпочтительно, что каждый соответствующий коттедж может независимо использовать тепло, а также холод из накопителя 2 энергии, независимо от текущего режима работы для остальных коттеджей.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, для этой цели используется реверсивный тепловой насос такого типа, который описан в заявке на патент Швеции №0602688-4. Такой тепловой насос 100 изображен в упрощенном виде на фиг.3.

Тепловой насос 100 содержит две стороны 101, 102, из которых во время работы одна сторона является холодной стороной и другая сторона является теплой стороной. Сторона 101, через посредство трубопроводов 101а, 101b, подсоединяется к накопителю 2 энергии. Сторона 102, через посредство трубопроводов 102а, 102b, подсоединяется к устройству для нагревания/охлаждения (не показано). Во время операции нагревания сторона 102 является теплой стороной и устройство для нагревания/охлаждения выполнено с возможностью нагревания воздуха в помещении в рассматриваемом коттедже или горячей воды таким способом, который по существу является обычным. В то же время сторона 101 является в этом случае холодной стороной. Во время операции охлаждения сторона 102 является, наоборот, холодной стороной и устройство для нагревания/охлаждения выполнено с возможностью охлаждения воздуха в помещении. При этом сторона 101 является теплой стороной. Таким образом, стороны 101, 102 могут меняться ролями друг с другом таким способом, который описан более подробно в вышеупомянутой заявке на патент Швеции, а также приведен ниже в данном документе.

Соответствующий теплообменник 103, 104 подсоединен к каждой из упомянутых сторон 101, 102. Вторая система 105 клапанов, содержащая расширительный клапан (не показан), подсоединена к каждому из соответствующих теплообменников 103, 104. Кроме того, компрессор 106 подсоединен ко второй системе 105 клапанов. Вторая система 105 клапанов выполнена с возможностью подсоединения, по желанию, теплой или холодной стороны теплового насоса 100 к устройству для нагревания/охлаждения, тем самым устройство для нагревания/охлаждения по желанию может выделять тепло или холод. Это достигается с помощью второй системы 105 клапанов, выполненной с возможностью соединять теплообменники 103, 104, компрессор 106 и расширительный клапан для того, чтобы в тепловом насосе образовался замкнутый контур, причем через данный контур второй теплоноситель циркулирует так, что работа теплового насоса осуществляется с помощью компрессора 106 совместно с расширительным клапаном и теплообменниками 103, 104. Используя такую систему клапанов для изменения направления потока второго теплоносителя на обратное, также достигается, что в тепловом насосе 100 обратная из таковых сторона является теплой и другая из таковых сторона является холодной.

Тепловой насос является жидкостно-жидкостного типа. Это приводит к ряду преимуществ, таких, как возможность эффективно нагревать несколько комнат одновременно и низкая степень конденсации во время работы в теплых режимах погоды.

Такой тепловой насос 100 является, таким образом, реверсивным и обеспечивает очень хорошую эффективность и экономию как во время операции нагревания, так и охлаждения. Предпочтительно, что, по меньшей мере, один из коттеджей 1, предпочтительно несколько и наиболее предпочтительно все коттеджи 1, содержат тепловой насос 100 данного типа, поскольку согласно настоящему изобретению использование эффективных и реверсивных тепловых насосов вместе с общим накопителем 2 энергии, к которому подсоединен параллельно ряд коттеджей 1, делает возможным легче достичь хороший энергетический баланс для системы в целом.

Предпочтительно, что, по меньшей мере, один из тепловых насосов, размещенных в коттеджах, во время операции нагревания выполнен с возможностью понижения температуры теплоносителя на около 3-4°С.

Аналогично, предпочтительно, что, по меньшей мере, один из тепловых насосов, размещенных в коттеджах, во время операции охлаждения выполнен с возможностью увеличения температуры теплоносителя на около 3-4°С.

Следовательно, за счет применения настоящего изобретения, достигается эффективное и недорогое нагревание и охлаждение, соответственно, нескольких коттеджей, тем самым снижается риск низкого коэффициента использования, чем в случае, когда применяется обычный уровень техники. Кроме того, преимущество достигается в том, что различные коттеджи, которые подсоединены к системе, могут по желанию отводить теплоту или холод в соответствии с потребностью, не учитывая режим работы соседей. Наконец, достигается система, которая в значительной степени состоит из имеющихся в продаже стандартных компонентов, при этом с соответствующими преимуществами с точки зрения экономической эффективности, техобслуживания и наличия запасных частей, приспосабливаемости и т.д.

Выше были описаны предпочтительные варианты осуществления. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что может быть выполнено множество модификаций для описанных вариантов осуществления, не выходя за рамки идеи настоящего изобретения. Таким образом, данное изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, но может изменяться в объеме приложенной формулы изобретения.

1. Устройство для нагревания и охлаждения, соответственно, более одного дома, в котором, по меньшей мере, два коттеджа (1) подсоединены к общему накопителю (2) энергии в грунте (25), в котором устройство (3) управления выполнено с возможностью перемещения теплоносителя в трубопроводе (4), подсоединенном к накопителю (2) энергии, в котором коттеджи (1), каждый, выполнены с отдельным соответствующим тепловым насосом и в котором каждый тепловой насос подсоединен к трубопроводу (4) так, что теплоноситель может протекать через тепловой насос, отличающееся тем, что тепловые насосы подсоединены параллельно друг другу к трубопроводу (4) посредством, во-первых, трубопровода (4), содержащего два основных трубопровода (4а, 4b) для теплоносителя, при этом два основных трубопровода (4а, 4b) выполнены сообщающимися на их соответствующих удаленных концах в отношении накопителя (2) энергии, причем один из основных трубопроводов выполнен с возможностью переноса теплоносителя от накопителя (2) энергии, а другой трубопровод выполнен с возможностью впоследствии переносить теплоноситель обратно к накопителю (2) энергии, и, во-вторых, каждого соответствующего теплового насоса, подсоединяемого с одной стороны к одному из основных трубопроводов (4b), из которого теплоноситель перемещается к соответствующему тепловому насосу, и с другой стороны к другому основному трубопроводу (4а), через который теплоноситель опять перемещается обратно к накопителю (2) энергии, при этом, по меньшей мере, один из тепловых насосов, установленных в коттеджах (1), выполнен с возможностью по желанию генерировать тепло или холод для локального использования в коттедже в виде нагревания воздуха в помещении и/или водопроводной воды или охлаждения воздуха в помещении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопитель (2) энергии содержит, по меньшей мере, четыре буровые скважины (21), посредством которых устройство (3) управления выполнено с возможностью осуществления циркуляции теплоносителя в замкнутой системе и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт (25), при этом буровые скважины (21) размещены, по существу, вдоль, по меньшей мере, двух концентрических окружностей (22; 23; 24), причем устройство (3) управления содержит элемент (31) управления, выполненный с возможностью регулирования первой системы (32) клапанов, которая, в свою очередь, выполнена с возможностью направления теплоносителя к буровым скважинам (21), размещенным вдоль окружности, и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт вдоль окружности, при этом элемент (31) управления выполнен с возможностью регулирования первой системы (32) клапанов с тем, чтобы, когда температура теплоносителя выше, чем температура окружающего грунта (25), внутренние окружности нагревались раньше внешних окружностей и, когда температура теплоносителя ниже, чем температура грунта (25), внешние окружности охлаждались раньше внутренних окружностей.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один тепловой насос (100) имеет две стороны (101; 102), из которых одна является холодной стороной и одна является теплой стороной, при этом теплообменники (103, 104) подсоединены к холодной стороне и к теплой стороне соответственно, причем один из теплообменников (103) подсоединен к устройству для нагревания/охлаждения, при этом второй теплообменник (104) подсоединен к трубопроводу (4), причем вторая система (105) клапанов выполнена с возможностью по желанию подсоединять теплую или холодную сторону теплового насоса (100) к устройству для нагревания/охлаждения, тем самым устройство для нагревания/охлаждения по желанию может выделять тепло или холод, при этом рассматриваемый тепловой насос (100) является насосом жидкостно-жидкостного типа.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество коттеджей (1), которые подсоединены к накопителю (2) энергии, находится в интервале 10-100.

5. Способ для нагревания и охлаждения, соответственно, более одного дома, в котором, по меньшей мере, два коттеджа (1) выполняют с возможностью подсоединения к общему накопителю (2) энергии в грунте (25), при этом устройство (3) управления выполняют с возможностью перемещения теплоносителя в трубопроводе (4), подсоединенном к накопителю (2) энергии, в котором коттеджи (1), каждый, выполнены с отдельным соответствующим тепловым насосом, причем каждый тепловой насос выполнен с возможностью подсоединения к трубопроводу (4) для того, чтобы теплоноситель был выполнен с возможностью протекания через тепловой насос, отличающийся тем, что используют тепловые насосы, выполненные с возможностью подсоединения параллельно друг другу к трубопроводу (4) посредством, во-первых, трубопровода (4), выполненного с возможностью установки для содержания двух основных трубопроводов (4а, 4b) для теплоносителя, при этом два основных трубопровода (4а, 4b) выполняют с возможностью сообщения на их соответствующих удаленных концах в отношении накопителя (2) энергии, причем один из упомянутых основных трубопроводов выполнен с возможностью установки для переноса теплоносителя от накопителя (2) энергии и другой трубопровод выполнен с возможностью впоследствии переносить теплоноситель обратно к накопителю (2) энергии, и, во-вторых, каждого соответствующего теплового насоса, подсоединяемого с одной стороны к одному из основных трубопроводов (4b), из которого теплоноситель перемещается к соответствующему тепловому насосу, и с другой стороны к другому основному трубопроводу (4а), через который теплоноситель опять перемещается обратно к накопителю (2) энергии, при этом, по меньшей мере, один из тепловых насосов, установленных в коттеджах (1), выполнен с возможностью установки для генерирования по желанию тепла или холода для локального использования в коттедже в виде нагревания воздуха в помещении и/или водопроводной воды или охлаждения воздуха в помещении.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют накопитель (2) энергии, выполненный с возможностью содержания, по меньшей мере, четырех буровых скважин (21), посредством которых устройство (3) управления выполнено с возможностью прокачивать теплоноситель в замкнутой системе и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт (25), причем буровые скважины (21) выполнены с возможностью размещения, по существу, вдоль, по меньшей мере, двух концентрических окружностей (22; 23; 24), при этом устройство (3) управления должно содержать элемент (31) управления, который выполнен с возможностью регулирования первой системы (32) клапанов, которая, в свою очередь, выполнена с возможностью направлять теплоноситель к буровым скважинам, размещенным вдоль окружности, и тем самым нагревать или охлаждать, соответственно, грунт вдоль окружности, причем элемент (31) управления выполнен с возможностью управления первой системой (32) клапанов с тем, чтобы, когда температура теплоносителя выше, чем температура окружающего грунта (25), внутренние окружности нагревались раньше внешних окружностей, и, когда температура теплоносителя ниже, чем температура грунта (25), внешние окружности охлаждались раньше внутренних окружностей.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один тепловой насос (100) выполняют с возможностью иметь две стороны (101; 102), из которых одна должна быть холодной стороной и одна должна быть теплой стороной, при этом теплообменники (103, 104) выполняют с возможностью подсоединения к холодной стороне и к теплой стороне соответственно, причем один из теплообменников (103) выполняют с возможностью подсоединения к устройству для нагревания/охлаждения, при этом второй теплообменник (104) выполняют с возможностью подсоединения к трубопроводу (4), причем вторую систему (105) клапанов выполняют с возможностью подсоединения по желанию теплой или холодной стороны теплового насоса (100) к устройству для нагревания/охлаждения, тем самым устройство для нагревания/охлаждения, если требуется, может быть выполнено с возможностью выделения тепла или холода, при этом рассматриваемый тепловой насос (100) должен быть насосом жидкостно-жидкостного типа.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что количество коттеджей (1), подсоединяемых к накопителю (2) энергии, должно быть в интервале 10-100.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один тепловой насос выполняют с возможностью понижения температуры теплоносителя во время операции нагревания на около 3-4°С.

10. Способ по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один тепловой насос выполняют с возможностью увеличения температуры теплоносителя во время операции охлаждения на около 3-4°С.



 

Похожие патенты:

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 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 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. .

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

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 теплотехнике, в частности к системам теплоснабжения помещений. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к использованию низкотемпературной энергии земного грунта. .

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

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.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к электростанциям, работающим на базе глубинного тепла Земли. Петротермальная электростанция содержит скважину, пробуренную до глубины с температурой забоя не менее 600°С, теплоотборную систему, расположенную в скважине, содержащую паровой котел, два присоединенных к нему трубопровода, каждый из которых состоит из отдельных частей, причем части трубопровода для нагнетания воды соединены с частями паропровода для отвода пара жесткими перемычками с образованием секций, при этом часть скважины в зоне расположения парового котла с захватом зоны его разогрева, заполнена водонепроницаемым материалом, остальная часть скважины заполнена породой, поднятой на поверхность при бурении скважины с соблюдением порядка ее расположения в земной коре в месте бурения. Устройство монтажа теплоотборной системы петротермальной электростанции включает монтажную вышку с гидроподъемником, монтажный стол, выполненный в виде сварочного стола, раздвижным, с выемками, образующими в центре стола при соединении этих частей проем с возможностью продвижения через него в скважину секций теплоотборного устройства. Обеспечивает надежную работу петротермальной электростанции, повышение мощности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения производственных и жилых зданий. Геотермальное устройство включает теплообменник, сопряженный с тепловым насосом, грунтовый теплообменник, установленный в геотермальной скважине, трубопроводы, соединяющие теплообменники с образованием замкнутой системы, заполненной рабочим телом в виде жидкости, причем грунтовый теплообменник содержит опускную и подъемную трубы, сообщающиеся друг с другом в нижней зоне. Свободное пространство геотермальной скважины заполнено наполнителем с высокой дренирующей способностью, грунтовый теплообменник содержит, по меньшей мере, шесть подъемных труб, удаленных от опускной трубы на расстояние не меньше их диаметра, причем трубы грунтового теплообменника сообщены между собой посредством оголовка, при этом опускная труба выполнена с возможностью равномерного подвода к ее внешней поверхности дренирующей жидкости и наполнителя геотермальной скважины с возможностью его увлажнения. Система увлажнения наполнителя геотермальной скважины включает накопительную камеру, расположенную ниже оголовка. Технический результат выражается в повышении теплопроизводительности грунтового теплообменника и расширении области применения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам аккумулирования энергии в когенерационных системах, работающих в цикле тригенерации, в системах извлечения геотермальной энергии абсорбционным тепловым насосом, в системах использования низкопотенциальной тепловой энергии с помощью абсорбционного теплового насоса. Согласно способу избыточно выработанная электрическая энергия переводится в тепловую энергию и с избыточно выработанной тепловой энергией используется для хемотермического аккумулирования энергии в абсорбционном тепловом насосе. При этом для получения тепла аккумулированный в конденсаторе жидкий хладагент направляется в абсорбер. Технический результат - возможность аккумулирования как тепловой, так и электрической энергии при суточном маневрировании отпуска энергии потребителю. 1 ил.

Изобретение относится к технологиям добычи и применения глубокозалегающих подземных пластовых рассолов, обладающих, как правило, не только гидроминеральным потенциалом, в особенности промышленными концентрациями полезных компонентов для прямого использования или последующей переработки в товарные продукты, но и тепловым потенциалом, пригодным для использования по энергетическому назначению. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: по способу с помощью скважины вскрывают напорный рассолоносный пласт, поднимают из него по эксплуатационной обсадной колонне высокоминерализованный геотермальный рассол. После этого по кольцевому пространству между эксплуатационной и промежуточной обсадными колоннами, сообщенному через устьевую обвязку скважины с наземными емкостями и нагнетательным оборудованием, а также со сформированной до вскрытия рассолоносного пласта в интервале геологического разреза скважины ниже пачки регионального водоупора зоной поглощения. Рассол отводят в процессе вскрытия, освоения и дальнейшей эксплуатации пласта в зону поглощения и наземные емкости с возможностью использования гидроминерального потенциала рассола из емкостей. При этом защиту эксплуатационной колонны от оседания твердых образований на ее стенках из добываемого рассола в процессе его перемещения от пласта к устью скважины осуществляют путем термостатирования верхней части колонны в интервале вероятного температурного фазового перехода за счет непрерывной или периодической прокачки вдоль потока рассола в колонне с возможностью теплопереноса к нему теплоносителя с начальной температурой, превышающей ожидаемые без термостатирования температуры рассола в интервале вероятного температурного фазового перехода. Согласно изобретению прокачку теплоносителя ведут внутри поднимаемого по эксплуатационной колонне рассола посредством размещения в этой колонне замкнутого контура циркуляции с теплоносителем в виде технической воды. Этот контур выполнен в виде коаксиального теплообменника, протянутого в колонне до глубины не менее величины интервала фазового перехода. Он состоит из соосного колонне теплопроводящего вертикального цилиндрического корпуса, закрытого в основании и имеющего сверху отверстия для подачи воды в корпус. Внутри корпуса - центральный трубопровод с открытым недостающим до основания корпуса нижним концом и открытым для выпуска воды выше устья скважины верхним концом. При этом воду прокачивают сначала по образованному корпусом и трубопроводом кольцевому пространству теплообменника в направлении, противоположном направлению подъема рассола по эксплуатационной колонне, затем подают по центральному трубопроводу к выходу из теплообменника. Использование гидроминерального потенциала рассола проводят с отводом образующегося при использовании менее концентрированного флюида вместе с отводимыми излишками рассола из пласта и емкостей в зону поглощения. При этом перед подачей в общую отводную линию флюид фильтруют от механических примесей. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при транспортировке различных жидких и газообразных продуктов (пар, вода, углеводороды и др.) на предприятиях АПК, в коммунальном хозяйстве, нефтяной, химической и др. промышленности. Транспортный трубопровод содержит секции, запорную арматуру, наружный изоляционный слой и нагревательный элемент, подключенный к источнику теплоносителя. Нагревательный элемент выполнен по меньшей мере из двух нагревательных участков, каждый из которых состоит из змеевидно изогнутых трубок с жидкостью-теплоносителем внутри. В качестве источника тепла для теплоносителя использованы расположенные на глубине незамерзающего слоя земли геотермальный тепловой насос и тепловой аккумулятор. Тепловой насос состоит из соединенных последовательно компрессора, испарителя и дросселя. Тепловой аккумулятор содержит корпус с изоляцией, заполненный твердым теплоаккумулирующим материалом, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубчатые змеевики, заполненные теплоносителем. Причем отводящий змеевик соединен своими концами через вентили с соответствующими входом и выходом нагревательных участков, а подводящий змеевик соединен одним входом с дросселем, а другим с компрессором теплового насоса. Изобретение обеспечивает повышение надежности его работы и экономию энергоресурсов. 1 ил.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту. К наружной поверхности обогреваемого трубопровода плотно прилегает коллектор с теплоносителем. В качестве источника тепла для теплоносителя использован геотермальный тепловой насос. Тепловой насос содержит соединительные трубопроводы, дроссели, генератор пара, испаритель, три последовательно соединенных эжектора, три конденсатора, причем третий конденсатор имеет греющую трубу, три циркуляционных насоса, тепловой аккумулятор с коллектором. Каждый эжектор состоит из приемной камеры, сопла и диффузора. Коллектор теплового аккумулятора через первый циркуляционный насос соединен с генератором пара. Пар из генератора через дроссели поступает в сопла первого, второго и третьего эжекторов. Приемная камера первого эжектора через соединительный трубопровод соединена с выходом испарителя. Приемная камера второго эжектора через второй циркуляционный насос и первый конденсатор соединена с диффузором первого эжектора. Приемная камера третьего эжектора через третий циркуляционный насос и второй конденсатор соединена с диффузором второго эжектора. Выходы конденсаторов соединены с входом испарителя. Пар на выходе из эжекторов поступает в третий конденсатор и нагревает греющую трубу, соединенную с коллектором на обогреваемом трубопроводе. Повышает производительность перекачки. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для передачи тепла. Теплопроводный цилиндр, предназначенный для установки в накопителе тепла, снабжен множеством U-образных трубопроводов и выполнен так, что теплоизоляция находится между концом для впуска текучей среды и концом для выпуска текучей среды каждого из множества U-образных трубопроводов, причем две или более радиально размещенные секции U-образного трубопровода установлены внутри теплопроводного цилиндра, и отделены друг от друга, и имеют внутренние проходы, которые не сообщаются друг с другом внутри теплопроводного цилиндра. Теплоизолирующее устройство образовано из теплоизолирующей структуры и включает тело, которое должно быть помещено между сегментами трубопровода возле первого конца для впуска и выпуска текучей среды каждого из U-образных трубопроводов, которые установлены рядом с аксиальным сердечником столбчатого трубопроводного тела и сегментами трубопровода возле второго конца для впуска и выпуска текучей среды каждого из U-образных трубопроводов, что значительного уменьшит потери тепловой энергии, вызванные теплопроводностью между соседними сегментами трубопровода. 3 н.п. ф-лы, 12 ил.

(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для создания системы низкотемпературной энергии в подземном контуре. Подземный контур используется, например, для передачи тепловой энергии, извлеченной из окружающей среды, к тепловому насосу или подобному устройству. Подземный контур содержит коллекторную систему труб, выполненную в виде витков змеевика с образованием по крайней мере двух кольцевых труб различного поперечного сечения, образованных полыми профилями, причем трубы расположены и смонтированы, по существу, концентрично таким образом, что соседние трубы образуют между собой отдельные объемы потока, а самая внутренняя их полость простирается по всей длине коллекторной системы труб. Благодаря большому количеству полых профилей, размещаемых по всей длине трубопровода, коллекторная система труб становится значительно короче, что упрощает её монтаж и эксплуатацию. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 16 ил.

В одном варианте выполнения изобретения предложен способ подачи электроэнергии при помощи источника возобновляемой энергии, включающий: обеспечение первого источника возобновляемой энергии, причем первый источник возобновляемой энергии является непостоянным или не обеспечивает достаточного количества энергии; подачу энергии от первого источника возобновляемой энергии на электролизер с целью формирования энергоносителя посредством электролиза; избирательное реверсирование электролизера, позволяющее использовать его в качестве топливного элемента; и подачу энергоносителя на электролизер для выработки энергии, причем первый источник возобновляемой энергии, электролизер или энергоноситель получает дополнительное тепло от первого источника тепла; и первый источник тепла выбран из группы, состоящей из геотермального и солнечного источника тепла. 5 н. и 36 з.п. ф-лы, 26 ил.
Наверх