Способ управления и устройство грунтового теплообменника

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к использованию низкопотенциальной тепловой энергии грунтового массива с помощью тепловых насосов. Способ работы системы грунтовых теплообменников, использующей с помощью теплового насоса тепловую энергию или хладоресурс грунтового массива. При этом в грунтовом массиве размещено несколько грунтовых теплообменников вертикального типа с применением в качестве низконотенциального теплоносителя «ледяной воды». Так, в качестве теплоносителя используется вода, содержащая ледяную шугу, что позволяет обеспечить адаптацию системы к изменяющимся условиям поступления низкопотенциальной теплоты из грунтового массива. Также представлено устройство для реализации способа. Изобретение позволяет обеспечить авторегулирование системы грунтовых теплообменников без использования специальной регулирующей аппаратуры. 2 н. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Грунтовый теплообменник относится к области энергосберегающего теплохладоснабженя с использованием теплонасосных систем, использующих нетрадиционных возобновляемые источники энергии, в данном случае - теплоту грунтового массива.

Известна геотермальная теплонасосная система (патент РФ на полезную модель №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 такой системы является то, что зоны подключаются непосредственно к теплонасосному оборудованию, что влечет за собой устройство в испарителе теплового насоса нескольких теплообменников от системы сбора низкопотенциального тепла грунта, что усложняет и удорожает теплонасосное оборудование. Кроме того, в этом случае управление подключением теплообменников должно осуществляться внешней отдельной системой автоматизации, содержащей датчики температур и регулирующие устройства.

В технике кондиционирования известны системы с использованием в качестве теплоносителя «ледяной воды», содержащей взвеси ледяной шуги (http://www.thermocool-group.ru/ftpgetfile.php?id=84&module=files). В связи с тем, что к теплоемкости теплоносителя добавляется теплота фазового перехода, тепловая эффективность увеличивается в 4-5 раз. Однако в рассматриваемом прототипе ледяная шуга играет лишь роль теплового аккумулятора, предназначенного для сглаживания пиковых нагрузок.

Недостатком такого технического решения для рассматриваемой задачи является то, что ледяная шуга не участвует в теплообменных процессах, проходящих непосредственно в теплообменнике, и не влияет на его эффективность.

Предлагаемое изобретение касается способа работы и устройства системы грунтовых теплообменников, использующей теплоту или хладоресурс грунтового массива при помощи теплового насоса, содержащей нескольких зон грунтовых теплообменников, с применением в качестве низкопотенциального теплоносителя «ледяной воды» - воды, содержащей ледяную шугу, и устройства для его реализации, содержащего тепловой насос, генератор ледяной шуги, циркуляционный насос, циркуляционные трубопроводы и несколько грунтовых теплообменников.

Устройство поясняется чертежом.

Устройство содержит несколько соединенных параллельно грунтовых теплообменников 1, генератор ледяной шуги 2, циркуляционный насос 3, объединенные в единый циркуляционный контур трубопроводами 4, заполненный водой, причем генератор ледяной шуги 2 расположен перед грунтовыми теплообменниками 1. В генераторе ледяной шуги 2 размещен испаритель И теплового насоса 5, который со стороны конденсатора К подключен к системе теплоснабжения 6. На выходе циркуляционного насоса 3 расположен трехходовой кран 7, соединенный с системой кондиционирования 8 прямым трубопроводом, а перед грунтовыми теплообменниками в циркуляционный контур через запорный кран 9 подключен обратный трубопровод системы кондиционирования 8.

Устройство работает следующим образом. При работе теплового насоса 5 в режиме теплоснабжения его испаритель, размещенный в генераторе 2, вырабатывает ледяную шугу, которая вместе с водой циркуляционным насосом подается в грунтовые теплообменники 1. Под воздействием теплоты грунтового массива ледяная шуга плавится и вода поступает в генератор 2, где процесс повторяется. При этом температура теплоносителя - воды с ледяной шугой, колеблется в пределах от 0°C до минус 0,5°C, что повышает эффективность работы теплового насоса. В случае неравномерности поступления грунтовой теплоты в различные грунтовые теплообменники происходит автоматическое выравнивание режимов теплообменников: там, где поступление теплоты выше, происходит более интенсивное таяние ледяной шуги, что приводит к уменьшению гидравлического сопротивления соответствующего теплообменника и увеличению подачи теплоносителя по сравнению с остальными теплообменниками, и система обретает способность автоматически адаптироваться к изменяющимся условиям теплового состояния различных участков грунтового массива.

Таким образом, известное в технике применение ледяной воды, содержащей шугу, в данном случае дает новый технический эффект авторегулирования, что позволяет обойтись без специальной регулирующей аппаратуры.

При работе теплонасосной системы на холодоснабжение системы кондиционирования трехходовой кран 7 переключается на подачу теплоносителя в систему кондиционирования, а запорный кран 9 открывается на подачу обратного потока из системы кондиционирования в грунтовые теплообменники 1, где предварительно охлаждается, затем поступает в генератор ледяной шуги 2 и оттуда в систему кондиционирования. Предварительное охлаждение теплоносителя системы кондиционирования за счет хладоресурса грунта позволяет снизить нагрузку на генератор ледяной шуги и, как следствие, расход энергии на привод теплового насоса 5.

1. Способ работы системы грунтовых теплообменников, использующей с помощью теплового насоса тепловую энергию или хладоресурс грунтового массива путем размещения в последнем двух и более зон грунтовых теплообменников с циркулирующим в них теплоносителем, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя используется вода, содержащая ледяную шугу, обеспечивающая адаптацию системы к изменяющимся условиям поступления низкопотенциальной теплоты из грунтового массива.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в летний период вода из обратных трубопроводов системы кондиционирования подается в грунтовые теплообменники, а затем, после предварительного охлаждения в них, подается в генератор ледяной шуги и оттуда в систему кондиционирования.

3. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее две или более зон грунтовых теплообменников, тепловой насос, циркуляционный насос и циркуляционные трубопроводы, образующие циркуляционный контур, отличающееся тем, что циркуляционный контур заполнен водой и в нем перед грунтовыми теплообменниками расположен генератор ледяной шуги с размещенным внутри испарителем теплового насоса.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что трубопровод подачи теплоносителя в грунтовые теплообменники соединен через трехходовой кран с обратным трубопроводом системы кондиционирования, а генератор ледяной шуги соединен через трехходовой кран с прямым трубопроводом системы кондиционирования.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплонасосным установкам, использующим низкотемпературное тепло грунта для автономного отопления и горячего водоснабжения помещений. Внешний грунтовый контур для теплонасосной установки содержит помещенный в грунт горизонтальный трубчатый теплообменник, соединенный трубопроводами с теплообменником-испарителем теплового насоса с циркулирующим в нем низкотемпературным теплоносителем-рассолом, а также аккумулятор тепловой энергии, предназначенный для подогрева грунта.

Изобретение относится к сооружениям в области теплоэнергетики и может быть использовано в системах автономного комплексного энергоснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий и иных объектов от возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла. Способ установки геотермальных теплообменников для извлечения низкопотенциального тепла включает бурение скважин с использованием буровой колонны.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения топлива из органического материала в подземном реакторе (варианты) и подземный реактор для применения в вышеуказанном способе (варианты).

Изобретение относится к области энергетики и направлено на энергосбережение путем рационального использования возобновляемых источников тепла и естественного перепада температуры в окружающей среде.

Изобретение относится к способам совместного использования солнечной энергии для системы горячего водоснабжения, солнечной и петротермальной энергии с помощью абсорбционного теплового насоса и инверторного парокомпрессорного теплового насоса для систем кондиционирования воздуха в теплый период и отопления в холодный период.

Изобретение относится к области превращения геотермальной энергии в электрическую энергию, когда источником тепловой энергии являются постмагматические тепловые поля.

Изобретение относится к коаксиальному геотермальному зонду и способу его монтажа под землей, а также к способу эксплуатации геотермального зонда. Коаксиальный геотермальный зонд содержит центральную колонковую трубу (11) и выполненную с возможностью расширения трубчатую оболочку, которая ограничивает кольцевой зазор (15), проходящий от колонковой трубы наружу, причем колонковая труба (11) и кольцевой зазор (15) выполнены с обеспечением протекания по ним текучей среды-теплоносителя.

Изобретение относится к производству электроэнергии. Система содержит геотермальную систему, содержащую электростанцию (101), и насосную станцию (102), атомную электростанцию (103).

Изобретение относится к энергетике. Способ утилизации энергии геотермальных вод включает геотермальную скважину, промежуточные теплообменники, детандер с компрессором на одном валу, сепаратор и газгольдер.

Изобретение относится к устройству рекуперации отводимого отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке и к способу его работы.

Изобретение относится к системе аккумулирования тепловой энергии, содержащей аккумулятор (2) энергии, обладающий вертикальным температурным градиентом, и внутреннюю комбинированную холодильно-нагревательную машину (15).

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения зданий и сооружений различного назначения с применением тепловых насосов, обеспечивающих отопление, подогрев приточного вентиляционного воздуха и производство бытовой горячей воды.

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.

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).

Способ комплексной утилизации геотермальных вод путем передачи через теплообменники тепловой энергии геотермальной воды низкокипящему рабочему агенту, циркулирующему в контуре бинарной ГеоЭС, с дальнейшим испарением и перегревом рабочего агента за счет выхлопных газов газотурбинной электростанции, в камеру сгорания которой поступает газ из газгольдера, предварительно извлеченный из термальной воды в сепараторе, и из магистрального газопровода, и с использованием в качестве дополнительного источника энергии избыточной потенциальной энергии посредством использования детандера и компрессора на одном валу. Отработанная термальная вода из сепаратора поступает на химический завод, где извлекаются растворенные химические компоненты: магнезия жженная, карбонат кальция, карбонат лития, пищевая соль, а опресненная вода используется на различные водохозяйственные цели. 1 ил.

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к использованию низкопотенциальной тепловой энергии грунтового массива с помощью тепловых насосов. Способ работы системы грунтовых теплообменников, использующей с помощью теплового насоса тепловую энергию или хладоресурс грунтового массива. При этом в грунтовом массиве размещено несколько грунтовых теплообменников вертикального типа с применением в качестве низконотенциального теплоносителя «ледяной воды». Так, в качестве теплоносителя используется вода, содержащая ледяную шугу, что позволяет обеспечить адаптацию системы к изменяющимся условиям поступления низкопотенциальной теплоты из грунтового массива. Также представлено устройство для реализации способа. Изобретение позволяет обеспечить авторегулирование системы грунтовых теплообменников без использования специальной регулирующей аппаратуры. 2 н. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх