Грунтовый теплообменник геотермальной теплонасосной системы с увлажнением грунта и способ его использования

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для экологически и энергетически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений с помощью теплонасосной системы, использующей низкопотенциальную теплоту грунтового массива, в частности к устройству грунтовых теплообменников. Грунтовый теплообменник состоит из одной или нескольких термоскважин с трубопроводами-спутниками, расположенными вблизи и вдоль каждой термоскважины, источника водоснабжения и водопроводных трубопроводов, при этом источником водоснабжения является водозаборная скважина, от которой непосредственно к каждой термоскважине грунтового теплообменника проложены водопроводные трубопроводы и подключены к трубопроводам-спутникам, причем последние имеют перфорацию как минимум на части, находящейся вне слоя грунтовых вод. Способ использования теплообменника предусматривает расход воды, подаваемой из источника водоснабжения в трубопроводы-спутники, равный или меньший суммарного расхода естественной фильтрации (дренирования) воды в окружающий грунтовый массив под действием гравитационных сил. Это позволяет организовать в грунтовом массиве контролируемую вертикальную циркуляцию грунтовых вод, обеспечивающих повышенную теплопроводность грунта непосредственно в районе термоскважины. 3 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для экологически и энергетически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений с помощью теплонасосной системы, использующей низкопотенциальную теплоту грунтового массива, в частности к устройству грунтовых теплообменников.

Известно техническое решение по заявке на изобретение №2012108293(0867), касающееся вертикального грунтового теплообменника (термоскважины) для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии. Недостатком такого технического решения является сравнительно невысокая тепловая эффективность, связанная с низкой теплопроводностью в случае слабой водонасыщенности грунта.

Также известно техническое решение по патенту РФ №2416760, касающееся грунтового теплообменника, состоящего из некоторого количества вертикальных термоскважин, с повышенной эффективностью использования теплоаккумуляционных свойств грунта и теплообмена с грунтовым массивом, заключающееся в том, что для увлажнении грунтового массива используются грунтовые воды путем организации направленного их течения с помощью водозаборной скважины, пробуренной с одной стороны грунтового массива и соединенной водопроводными трубами с нагнетательной скважиной, пробуренной с другой стороны грунтового массива. Таким образом, организуется горизонтальная циркуляция грунтовых вод в грунтовом массиве в районе термоскважин.

Недостатком этого решения является то, что процесс течения грунтовых вод неконтролируем, и в некоторых случаях поток может миновать район расположения термоскважин, и в этом случае увлажнение грунта не происходит.

Известно также техническое решение (патент РФ №2499197), содержащее вертикальные грунтовые теплообменники и трубопроводы-спутники, расположенные вдоль термоскважин, через которые подается вода, увлажняющая грунтовый массив, что способствует повышению теплопроводности грунта. Однако техническое решение не содержит информации об источнике воды для увлажнения грунта.

Предлагается техническое решение грунтового теплообменника, состоящего из одной или нескольких термоскважин с трубопроводами-спутниками, расположенными вблизи и вдоль каждой термоскважины, источника водоснабжения и водопроводных трубопроводов, причем водопроводные трубопроводы проложены от источника водоснабжения, которым является водозаборная скважина, непосредственно к каждой термоскважине грунтового теплообменника и подключены к трубопроводам-спутникам, причем последние имеют перфорацию.

Изобретение поясняется фиг. 1.

Грунтовый теплообменник содержит установленные в грунтовом массиве термоскважины 1 с трубопроводами-спутниками 2, имеющими перфорацию, источник водоснабжения, например водозаборную скважину 3, соединенную с водоносным горизонтом 4 и снабженную погружным насосом 5, и водопроводные трубы 6, подведенные к каждому трубопроводу-спутнику 2.

Вода из водоносного горизонта 4 через водозаборную скважину 3 с установленным в ней погружным насосом 5 по водопроводным трубам 6 поступает непосредственно к каждому трубопроводу-спутнику 2, откуда через перфорацию подается в зону каждой термоскважины 1, где впрыскивается в грунт и за счет естественной фильтрации возвращается в водоносный горизонт 4.

Таким образом, в грунтовом массиве организуется контролируемая вертикальная циркуляция грунтовых вод, обеспечивающих повышенную теплопроводность грунта непосредственно в районе термоскважины.

Для более интенсивного и равномерного увлажнения грунта каждая термоскважина может быть снабжена более чем одним, например двумя-тремя, трубопроводами-спутниками, расположенными равномерно вокруг термоскважины. В зимнее время вода может подаваться без напора за счет естественной фильтрации.

Увлажнение грунта особенно актуально, когда теплонасосная система работает в режиме кондиционирования, сопровождающимся сбросом тепловой энергии в грунт. В этом режиме при отсутствии принудительной циркуляции грунтовых вод происходит обезвоживание грунта в районе термоскважин и ухудшение его теплотехнических характеристик. Поэтому в летнее время года при использовании термоскважин для холодоснабжения вода в трубопроводы-спутники подается с избыточным давлением, увеличивая скорость фильтрации и теплоотдачу от термоскважин в окружающий грунт

В качестве источника водоснабжения может быть использован ближайший водоем, причем в зимнее время года водоем может использоваться для закачки тепловой энергии в грунт, а в летнее время - для закачки «холода», при этом в зависимости от температурного потенциала используемой низкопотенциальной энергии водозабор осуществляется либо из нижних, либо из верхних слоев водоема.

1. Грунтовый теплообменник, состоящий из одной или нескольких термоскважин с трубопроводами-спутниками, расположенными вблизи и вдоль каждой термоскважины, источника водоснабжения и водопроводных трубопроводов, отличающийся тем, что источником водоснабжения является водозаборная скважина, от которой непосредственно к каждой термоскважине грунтового теплообменника проложены водопроводные трубопроводы и подключены к трубопроводам-спутникам, причем последние имеют перфорацию как минимум на части, находящейся вне слоя грунтовых вод.

2. Устройство по п. 1, состоящее из термоскважин с трубопроводами-спутниками, отличающееся тем, что каждая термоскважина снабжена более чем одним, например двумя-тремя, трубопроводами-спутниками, расположенными равномерно вокруг термоскважины.

3. Способ использования устройства по пп. 1 и 2, содержащего термоскважины с трубопроводами-спутниками, отличающийся тем, что расход воды, подаваемой из источника водоснабжения в трубопроводы-спутники, равен или меньше суммарного расхода естественной фильтрации (дренирования) воды в окружающий грунтовый массив под действием гравитационных сил.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам отопления с тепловыми насосами, использующим тепло низкотемпературных источников естественного или искусственного происхождения для получения воды, пригодной для автономного отопления и горячего водоснабжения в жилых домах.

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.

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.

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 технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий и микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.

Изобретение относится к вентиляции и кондиционированию воздуха с регенеративными теплоутилизаторами. Технический результат - повышение эффективности теплоутилизации воды от технологического оборудования.

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - обеспечение охлаждения приточного воздуха в теплый период года, Система кондиционирования приточного воздуха содержит кондиционер и линию вытяжки горячего воздуха.

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - обеспечение нулевого энергопотребления на нагревание приточного воздуха в холодный период года в двух кондиционерах системы кондиционирования приточного воздуха без замораживания роторов адсорбционных роторных регенераторов кондиционеров и стабильности получения заданных параметров кондиционированного приточного воздуха при глубокой утилизации тепла горячего воздуха.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для создания комфортных условий микроклимата в бытовых, административных и производственных помещениях.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к оборудованию для создания микроклимата в животноводческих помещениях, например в коровниках. Система обогрева и охлаждения животноводческих помещений содержит установленный в помещении теплообменник в комплекте с вентилятором, работающий в режиме обогрева или охлаждения помещения.

Изобретение относится к способу регулирования объемного потока увлажняющей жидкости при адиабатном охлаждении. Упомянутый способ реализуется устройством, содержащим поверхность испарения, которая выполнена с возможностью увлажнения с помощью предоставляемой увлажняющим приспособлением увлажняющей жидкости и которая при адиабатном охлаждении и/или увлажнении может обмениваться теплом с подлежащим охлаждению и/или увлажнению воздухом, при этом подлежащий охлаждению и/или увлажнению воздух проходит поперек направления течения увлажняющей жидкости по поверхности испарения.

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих газов от топок и сушильных агрегатов для получения кондиционированного приточного воздуха.

Заявляемое решение относится к области систем кондиционирования приточного воздуха для обслуживания помещений общественных зданий. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы кондиционирования приточного воздуха в виде обеспечения восьмикратного использования горячего воздуха, получаемого при использовании отходящих газов от топок и сушильных агрегатов.

Изобретение относится к области городского транспорта, а именно к теплоснабжению и вентиляции метрополитена. Способ теплохладоснабжения метрополитена заключается в том, что термодинамическую обработку вентиляционного воздуха осуществляют путем нагрева или охлаждения приточного воздуха за счет теплоты или хладоресурса вытяжного воздуха путем последовательно реализуемых процессов рекуперации и обработки с помощью теплонасосной системы, содержащей тепловой насос, теплообменники и циркуляционный контур испарителя с теплообменником и циркуляционный контур конденсатора с теплообменником.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для экологически и энергетически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений с помощью теплонасосной системы, использующей низкопотенциальную теплоту грунтового массива, в частности к устройству грунтовых теплообменников. Грунтовый теплообменник состоит из одной или нескольких термоскважин с трубопроводами-спутниками, расположенными вблизи и вдоль каждой термоскважины, источника водоснабжения и водопроводных трубопроводов, при этом источником водоснабжения является водозаборная скважина, от которой непосредственно к каждой термоскважине грунтового теплообменника проложены водопроводные трубопроводы и подключены к трубопроводам-спутникам, причем последние имеют перфорацию как минимум на части, находящейся вне слоя грунтовых вод. Способ использования теплообменника предусматривает расход воды, подаваемой из источника водоснабжения в трубопроводы-спутники, равный или меньший суммарного расхода естественной фильтрации воды в окружающий грунтовый массив под действием гравитационных сил. Это позволяет организовать в грунтовом массиве контролируемую вертикальную циркуляцию грунтовых вод, обеспечивающих повышенную теплопроводность грунта непосредственно в районе термоскважины. 3 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх