Геотермальная теплонасосная система



Геотермальная теплонасосная система
Геотермальная теплонасосная система

 


Владельцы патента RU 2591362:

Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" (RU)

Предлагается устройство, содержащее теплонасосное оборудование и систему сбора низкопотенциальной теплоты грунта, состоящую из двух и более зон, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию, каждая из которых, в свою очередь, включает один и более вертикальных герметичных грунтовых теплообменников коаксиального типа с внутренней трубой, покрытой теплоизолирующим слоем пористого материала с замкнутыми порами. Каждая из зон грунтового теплообменника имеет гидравлически обособленный циркуляционный контур, соединенный с содержащим запас теплоносителя баком через питательный насос с обратным клапаном и байпасной линией, содержащей электроуправляемый сбросной вентиль. В каждой зоне питательный насос и сбросной клапан для автоматического управления подключены к контроллеру, соединенному с датчиком температуры на выходе из соответствующей зоны термоскважин. Кроме того, для повышения эффективности термоскважин эластичный материал с замкнутыми порами имеет профилированную наружную поверхность с кольцевыми или спиральными выступами. Использование изобретения позволяет повысить эффективность грунтового теплообменника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Геотермальная теплонасосная система относится к области энергосберегающего теплохладоснабженя с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии, в данном случае - теплоемкости грунтового массива.

Известна геотермальная теплонасосная система (патент РФ №120196), содержащая систему сбора низкопотенциального тепла грунта, состоящую из двух и более зон, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию, каждая из которых, в свою очередь, включает один и более герметичный вертикальный грунтовый теплообменник (термоскважину), а при эксплуатации теплонасосной системы теплоснабжения зоны включаются в работу поочередно, причем в режиме теплоснабжения приоритетом пользуются зоны с наивысшим температурным потенциалом грунта и наименьшим числом отработанных часов, а в режиме кондиционирования зоны - с наименьшим температурным потенциалом грунта.

Недостатком такого решения является то, что зоны теплообменников включаются поочередно в зависимости от теплового состояния грунтового массива данной зоны, то есть периодически та или иная зона исключается из работы.

Известна термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии (патент РФ №2560867), состоящая из герметизированной скважины с циркулирующим теплоносителем, в герметичную полость которой встроена внутренняя труба, образующая с полостью термоскважины единый гидравлический контур, причем внутренняя труба дополнительно теплоизолирована слоем пористого материала с замкнутыми порами.

Целью предлагаемого технического решения является обеспечение постоянной работы двух и более зон посредством автоматического регулирования теплосъема в зависимости от теплового состояния соответствующих участков грунтового массива путем автоматического регулирования расхода теплоносителя через термоскважины различных зон, причем в качестве регулирующего органа используется слой теплоизоляционного материала с закрытыми порами, нанесенный на внутреннюю трубу вертикального коаксиального грунтового теплообменника (термоскважины) и выполненный из эластичного материала.

Устройство поясняется фигурами 1 и 2.

Две и более зоны вертикальных коаксиальных грунтовых теплообменников 1 параллельно через теплообменники подключены к теплонасосной системе 2, конкретнее к испарительной ее части, гидравлически независимыми циркуляционными контурами, к каждому из которых подключен через обратный клапан 3 и питательный насос 4 бак 5, заполненный теплоносителем (антифризом). Питательный насос 4 и обратный клапан 3 имеют байпас с электроуправляемым сбросным вентилем 6. Питательный насос 4 и сбросной вентиль 3 подключены к контроллеру 7, соединенному с датчиком температуры теплоносителя 8. Количество зон зависит от степени неоднородности грунтового массива и определяется при проектировании конкретных объектов на основании инженерно-геологических изысканий.

Грунтовый теплообменник (см. фиг. 2) коаксиального типа содержит наружную 9 и внутреннюю 10 трубы, причем наружная труба находится в контакте с грунтовым массивом 11. На внутреннюю трубу 10 нанесен эластичный слой 12 вспененной тепловой изоляции, имеющей закрытые поры. Толщина слоя 12 тепловой изоляции выбирается из расчета формирования расчетного зазора кольцевого канала 13 между наружным диаметром тепловой изоляции и внутренним диаметром наружной трубы 9.

Наружная поверхность тепловой изоляции имеет кольцевые или спиральные выступы 14.

Устройство работает следующим образом.

При изменении теплового режима грунтового массива, причем различного для разных зон грунтовых теплообменников, при расчетном расходе теплоносителя изменяется температура теплоносителя на выходе из зон. Датчик температуры 8 дает сигнал в контроллер 7, который выдает управляющий сигнал. Если тепловой ресурс грунтового массива 11 (см. фиг. 2) данной зоны выше расчетного, температура теплоносителя на выходе из зоны повышается, датчик 8 дает через контроллер 7 сигнал включения питательного насоса 4 и базовое давление теплоносителя в контуре повышается. Как следствие, повышается давление в кольцевом канале 13 грунтового теплообменника, эластичный слой 12 теплоизоляционного материала сжимается, увеличивая зазор кольцевого канала 13, что приводит к увеличению расхода теплоносителя. При истощении теплового потенциала грунта и понижении его температуры температура на выходе из зоны грунтовых теплообменников снижается, датчик 8 дает через контроллер 7 сигнал на открытие сбросного вентиля 6 и базовое давление теплоносителя в контуре понижается. Как следствие, понижается давление в кольцевом канале 13 (см. фиг. 2) грунтового теплообменника, эластичный слой 12 теплоизоляционного материала расширяется, уменьшая зазор кольцевого канала 13, что приводит к уменьшению расхода теплоносителя.

Таким образом, предлагаемое устройство автоматически адаптируется к изменяющимся условиям теплового состояния грунтового массива.

Профилированная наружная поверхность эластичного слоя 12 с кольцевыми или спиральными выступами обеспечивает турбулизацию потока теплоносителя, что повышает тепловую эффективность грунтового теплообменника.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает непрерывное использование теплового ресурса грунтового массива и повышает эффективность грунтового теплообменника.

1. Геотермальная теплонасосная система теплохладоснабжения, содержащая теплонасосное оборудование и систему сбора низкопотенциальной теплоты грунта, состоящую из двух и более зон, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию, каждая из которых, в свою очередь, содержит один и более вертикальных герметичных грунтовых теплообменников коаксиального типа с внутренней трубой, покрытой теплоизолирующим слоем пористого материала с замкнутыми порами, отличающаяся тем, что пористый материал имеет эластичные свойства, а каждая из зон системы сбора имеет гидравлически обособленный циркуляционный контур, соединенный с содержащим запас теплоносителя баком через питательный насос с обратным клапаном и байпасной линией, содержащей электроуправляемый сбросной вентиль, причем в каждой зоне питательный насос и сбросной клапан для автоматического управления подключены к контроллеру, соединенному с датчиком температуры на выходе из соответствующей зоны термоскважин.

2. Геотермальная теплонасосная система теплохладоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что эластичный материал с замкнутыми порами, встроенный в качестве теплоизоляции внутренней трубы грунтового теплообменника коаксиального типа, имеет профилированную наружную поверхность с кольцевыми или спиральными выступами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в подземных аккумуляторах тепловой энергии. Подземный аккумулятор содержит колодец и по меньшей мере один туннель, соединенные друг с другом с обеспечением сообщения по текучей среде.

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.

(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.

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.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту. К наружной поверхности обогреваемого трубопровода плотно прилегает коллектор с теплоносителем.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и систем водоснабжения и может быть использовано при обеспечении потребителей теплотой, горячей и холодной водой.

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.

Изобретение относится к теплоаккумуляционной системе. Теплоаккумуляционная система содержит, по меньшей мере, один тепловой резервуар и, по меньшей мере, одно устройство передачи тепловой энергии, выполненное с возможностью, по меньшей мере, время от времени передавать тепловую энергию, по меньшей мере, от одной первой секции теплового резервуара к по меньшей мере, одной второй секции теплового резервуара.

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, а именно к централизованному теплоснабжению на основе использования низкопотенциальной теплоты отработавшей воды турбин ГЭС с помощью теплонасосных установок (ТНУ).

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для повышения эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом, утилизирующим тепло наружного воздуха.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетического и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к средствам извлечения геотермальной энергии из продукции нефтегазовых скважин и может использоваться в качестве альтернативных источников энергии. Технический результат заключается в повышении эффективности использования геотермальной энергии пластовых вод, сопутствующих добываемой нефти, а также в снижении энергозатрат. Способ извлечения геотермальной энергии из добытой продукции действующей нефтяной скважины включает подключение входа теплового насоса к трубопроводу, помещенному в ствол скважины, а выхода - к системе распределения тепла потребителю. Согласно способу также осуществляют разделение в скважине с помощью скважинного сепаратора продукции нефтяной скважины на нефть и воду, затем с помощью скважинного насоса очищенную воду направляют в продуктопровод, подключенный к тепловому насосу, при этом тепловой насос включает внутренний замкнутый контур, проходящий через испаритель с жидкостью низкотемпературного кипения, конденсатор, компрессор и редукционный клапан, к конденсатору которого подключают отвод теплопровода потребителя, а к испарителю с жидкостью низкотемпературного кипения подключают отвод продуктопровода с очищенной водой. 1 ил.
Наверх