EA016603B1 - Коллектор - Google Patents

Коллектор Download PDF

Info

Publication number
EA016603B1
EA016603B1 EA201070261A EA201070261A EA016603B1 EA 016603 B1 EA016603 B1 EA 016603B1 EA 201070261 A EA201070261 A EA 201070261A EA 201070261 A EA201070261 A EA 201070261A EA 016603 B1 EA016603 B1 EA 016603B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
pipe
collector
heat
recesses
heat pump
Prior art date
Application number
EA201070261A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201070261A1 (ru
Inventor
Мика Ояла
Юха Ояла
Кари Ояла
Хеймо Ояла
Original Assignee
Муовитек Аб
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Муовитек Аб filed Critical Муовитек Аб
Publication of EA201070261A1 publication Critical patent/EA201070261A1/ru
Publication of EA016603B1 publication Critical patent/EA016603B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/15—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
    • F28F21/063—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits for domestic or space-heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

Изобретение относится к однотрубному коллектору для теплонасосной установки. Коллектор содержит трубу (12), предназначенную для установки в теплонасосной системе и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата жидкого теплоносителя обратно к тепловому источнику. Внутренняя поверхность (14) трубы (12) имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы (16), проходящие по спирали в продольном направлении (L) трубы и выполненные с возможностью создания в трубе турбулентного потока текучей среды.

Description

(57) Изобретение относится к однотрубному коллектору для теплонасосной установки. Коллектор содержит трубу (12), предназначенную для установки в теплонасосной системе и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата жидкого теплоносителя обратно к тепловому источнику. Внутренняя поверхность (14) трубы (12) имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы (16), проходящие по спирали в продольном направлении (Ь) трубы и выполненные с возможностью создания в трубе турбулентного потока текучей среды.
016603 Β1
Настоящее изобретение относится к однотрубному коллектору для теплонасосной установки. Настоящее изобретение также относится к теплонасосной системе, содержащей однотрубный коллектор.
В воде, грунте и ниже в горной породе находятся источники бесплатного тепла. Использование тепла из моря, тепла грунта поверхностных слоев земли и тепла горной породы является надежным, безопасным и экологичным способом отопления. Тепловая энергия может быть передана в существующую известную водную отопительную систему, а также использована для получения горячей воды.
В геотермальной отопительной системе тепло извлекается из буровой скважины, так называемой пробуренной энергетической скважины. Коллектор представляет собой трубу, содержащую теплообменную среду в виде так называемого жидкого теплоносителя, переносящего тепло посредством нагретой теплообменной среды, а также возвращающего охлажденную теплообменную среду по замкнутому циклу.
В тепловой станции, использующей тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, на глубине непромерзания помещают трубопровод длиной несколько сотен метров и выполненный в форме колец. Коллекторный трубопровод накапливает тепло, имеющееся в грунте, и использует его на испарение охлаждающего агента теплового насоса.
Тепло морской воды используется, по существу, тем же образом, что тепло грунта. Используется энергия, аккумулированная в морской воде и донном слое. Коллекторный трубопровод размещают на дне русла водного потока.
Известны различные типы теплонаносных коллекторов. Наиболее распространенным в настоящее время типом коллектора является так называемый ϋ-образный трубчатый коллектор. При его использовании в пробуренной скважине размещают отдельную закрытую трубу. Для этого, например, непрерывную длинную трубу из пластмассы, например полиэтилена, сгибают посередине, так что она принимает и-образную форму. Нижнюю часть ϋ-образной трубы размещают над пробуренной скважиной, в которую затем трубу вдвигают. Таким образом, ϋ-образная труба формирует один непрерывный канал для переноса жидкого теплоносителя по замкнутому циклу в одной и той же трубе в направлении от теплового насоса вниз пробуренной скважины и обратно из нее к тепловому насосу.
Для геотермальных отопительных установок известен также так называемый трехтрубный коллектор, являющийся разновидностью коллектора, содержащего трубу для переноса жидкого теплоносителя вниз пробуренной скважины, причем указанная труба имеет ответвление к двум трубам, доставляющим жидкий теплоноситель обратно из пробуренной скважины к тепловому насосу. Термин однотрубный коллектор в настоящем документе является общим термином и используется для обозначения вышеупомянутых коллекторных колец и системы коллекторных труб, предназначенных для использования тепловой энергии моря и тепловой энергии грунта поверхностных слоев земли. В однотрубном коллекторе перенос жидкого теплоносителя может осуществляться в трубе с поперечным сечением, являющимся, по существу, постоянным на всем протяжении коллектора в продольном направлении.
Другим известным типом коллектора является так называемый соосный коллектор, в котором внутренняя труба размещена во внешней трубе. Трубы сваривают друг с другом в единый блок, впоследствии устанавливаемый в пробуренной скважине. Задачей этого решения труба в трубе является необходимость устранения смешивания в течение слишком длительного времени охлажденного жидкого теплоносителя, доставляемого вниз буровой скважины, с нагретым жидким теплоносителем, доставляемым вверх в коллектор. Путем создания внешней трубы большого диаметра достигается меньший расход во внешней трубе, имеющей большой диаметр, причем качество теплопоглощения улучшается. В настоящее время соосный коллектор используется незначительно, так как требует значительных затрат на установку и производство. Однако соосный коллектор считается в целом более эффективным в сравнении с известным однотрубным коллектором.
Известный описанный выше соосный коллектор раскрыт в ΌΕ 202004007567 υΐ. Коллектор содержит соединительную трубу для подачи жидкого теплоносителя во внешнюю трубу, внутренняя часть которой имеет неровную поверхностную структуру. Нагретый жидкий теплоноситель возвращается через внутреннюю трубу вверх по соединительной трубе.
Известный описанный выше соосный коллектор раскрыт в υδ 2007/0023163 А1. Коллектор содержит соединительную трубу для подачи жидкого теплоносителя во внутреннюю трубу, конец которой размещен непосредственно над нижней частью внешней трубы, размещенной снаружи внутренней трубы. Жидкий теплоноситель нагревается во время циркуляции в промежутке между внешней трубой и внутренней трубой и переноса вдоль спиральной структуры (генератора турбулентности), размещенной на внешней части внутренней трубы, и далее доставляется к теплообменнику через тепловой насос.
Толщина стенки коллекторной трубы подбирается так, что теплообменная среда поглощает наибольшее количество теплоты, трубы оказываются просты в обращении, а возвращающаяся масса стремится вниз буровой скважины в случае с пробуренной энергетической скважиной. Длина подбирается по необходимости.
- 1 016603
Однако недостатком традиционного однотрубного коллектора является неоптимальное поглощение энергии из окружающей воды в энергетической скважине. Существует настоятельная необходимость в более эффективном использовании этой энергии. Это также относится к однотрубным коллекторам, предназначенным для морских систем и тепловых станций, использующих тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли.
Задачей настоящего изобретения является, по меньшей мере, частичное устранение указанных недостатков, связанных с известными устройствами. Еще одной задачей изобретения является улучшение поглощения энергии теплообменной средой в однотрубном коллекторе из окружающего грунта в тепловой станции, использующей тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, или из окружающей воды в энергетической скважине геотермальной отопительной системы или в морской отопительной системе.
Эта задача решена предлагаемым однотрубным коллектором для теплонасосной установки. Коллектор содержит трубу, предназначенную для установки в теплонасосную систему и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата теплоносителя обратно к тепловому источнику. Внутренняя поверхность трубы имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы.
Предлагаемый однотрубный коллектор и теплонасосная установка, содержащая его, позволяют улучшить поглощение энергии благодаря неровной поверхностной структуре, создающей турбулентный поток, в сравнении с известными коллекторами для использования тепла моря, тепловой станции, использующей тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, или энергетических скважин, имеющих гладкую внутреннюю поверхность, обеспечивающую ламинарный поток теплообменной среды через коллектор.
Термин труба в настоящем описании также обозначает шланг, трубопровод и т.п.
Согласно одному варианту реализации изобретения структура указанной внутренней поверхности является желобчатой, а поверхность имеет углубления, формирующие в ней подходящим образом непрерывные пазы, проходящие, по существу, в продольном направлении трубы. Пазы могут быть равномерно распределены по внутренней окружной поверхности трубы на виде ее поперечного сечения.
Согласно еще одному варианту реализации изобретения углубления и/или выступы проходят по спирали в продольном направлении трубы. Направление спиральной формы может изменяться, по меньшей мере, в некоторой части трубы в продольном направлении трубы, например по меньшей мере каждые 2 м, предпочтительно каждый метр в продольном направлении трубы.
Дополнительные предпочтительные признаки, преимущества и предпочтительные варианты реализации изобретения будут ясны из формулы изобретения, а также из последующего описания вариантов его реализации.
Настоящее изобретение подробно описано ниже на практических примерах со ссылками на приложенные чертежи без ограничения объема изобретения.
На фиг. 1 проиллюстрирован принцип построения и работы однотрубного коллектора, выполненного в форме известного И-образного трубчатого коллектора/
На фиг. 2А показано поперечное сечение однотрубного коллектора, спиральные углубления и/или выступы на внутренней поверхности коллекторной трубы согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 2В показано в перспективе продольное сечение части коллектора, показанного на фиг. 2А/
На фиг. 2С схематически показано поперечное сечение распрямленной стенки трубы коллектора, показанного на фиг. 2А, В.
На фиг. 3 показано продольное сечение части коллектора согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 1 проиллюстрирован принцип построения и работы известного И-образного трубчатого коллектора. Согласно этому принципу в пробуренной скважине 2 размещают непрерывную изолированную трубу 1. Для этого, например, отдельные трубы соединяют в непрерывную продольную трубу 1 на основе пластмассы, например полиэтилена. Система называется И-образным трубчатым коллектором, поскольку возле дна 4 буровой скважины 2 непрерывная труба 1 на конце образует И-образную кривую 3, в которой труба 1' для жидкого теплоносителя, переносимого вниз буровой скважины (показан стрелками), присоединена к трубе 1 для жидкого теплоносителя, переносимого вверх буровой скважины (показан стрелками) и затем из буровой скважины. Другими словами, непрерывная труба 1 согнута посередине, так что она принимает И-образную форму. На фиг. 1 проиллюстрированы только основные моменты. На практике вышеупомянутую И-образную трубчатую коллекторную систему целиком сваривают для выполнения требований безопасности эксплуатации. Таким образом, обратное колено, т.е. И-образную нижнюю часть или кривую 3, монтируют в заводских условиях для обеспечения безопасной работы. Верхняя часть 5 коллекторной системы обычно оканчивается на уровне 6 земли в рабочем колодце, в котором коллекторные трубы 1, 1', 1 присоединены к тепловому насосу (не показан). Во время сборки обратное колено 3 коллекторной системы размещают над буровой скважиной 2 и затем опускают
- 2 016603 по ней вниз. Таким образом, и-образная труба формирует один непрерывный канал для циркуляции жидкого теплоносителя в направлении от теплового насоса вниз по буровой скважине, назад вверх из буровой скважины и затем обратно к тепловому насосу по одной и той же трубе.
Часть предлагаемого однотрубного коллектора для геотермальной отопительной системы показана на поперечном сечении Т на фиг. 2 А и на продольном сечении Ь на фиг. 2В. Коллектор содержит трубу 12, изготовленную, например, на основе полиэтилена, предназначенную для сборки в пробуренной энергетической скважине, выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса геотермального тепла к тепловому насосу и возврата обратно к энергетической скважине. Внутренняя поверхность 14 трубы 12 имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы 16. Хотя со ссылкой на приложенные чертежи описан однотрубный коллектор в форме и-образного трубчатого коллектора, такой однотрубный коллектор также применим для морских тепловых систем и тепловых станций, использующих тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, а также трехтрубных коллекторов в пределах объема настоящего изобретения.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения предлагаемый однотрубный коллектор представляет собой непрерывную трубу 12 с поперечным сечением, по существу одинаковым вдоль всего продольного направления Ь трубы.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения внутренняя поверхность 14 однотрубного коллектора является желобчатой и имеет углубления 18, подходящим образом формирующие в ней непрерывные желобки, проходящие, по существу, в продольном направлении Ь трубы. Желобки 18 равномерно распределены по кругу по внутренней поверхности трубы, как показано на поперечном сечении Т трубы. На фиг. 2С показано поперечное сечение распрямленной стенки коллекторной трубы 12, на котором видны углубления в форме желобков 18.
На фиг. 3 показана часть предлагаемого однотрубного коллектора. Углубления и/или выступы 16 проходят по спирали в продольном направлении Ь трубы. Направление спиральной формы (показана стрелками на фиг. 3) может изменяться, по меньшей мере, в некоторой части в продольном направлении Ь трубы. Направление спиральной формы может подходящим образом изменяться по меньшей мере каждые 2 м, предпочтительно каждый метр, в продольном направлении Ь трубы.
Согласно настоящему изобретению желобки или желобчатая структура, такая как поверхностная структура углублений и/или выступов, может быть непрерывной или прерываться в продольном направлении однотрубного коллектора. Согласно варианту реализации изобретения, показанному на фиг. 3, на внутренней поверхности трубы может быть выполнена гладкая часть в качестве короткого вспомогательного перехода между двумя спиральными частями.
Обычные коллекторные трубы 12 в соответствии с изобретением имеют диаметр в диапазоне 25-63 мм. Размер углублений и/или выступов 16 в другом варианте желобков 18 или желобчатой структуры может быть различным, однако обычно в диапазоне 0,2-5 мм в зависимости от размера труб и толщины стенки, предпочтительно в диапазоне 0,2-2 мм для наиболее встречающихся размеров коллекторных труб 12.
Пример.
Были проведены эксперименты в теплонасосной системе с двумя тепловыми насосами по 16 и 32 кВт соответственно для снабжения горячей водой и отопления дома с 19 квартирами площадью 40 м2 каждая. В эксперименте были использованы четыре буровые скважины диаметром 140 м и глубиной 260 м, заполненные водой и составлявшие тепловой источник системы. Использовался этанол в концентрации 20% от объема водного раствора с температурой замерзания -8°С. В эксперименте каждая из четырех буровых скважин была соответственно оснащена четырьмя однотрубным коллекторами различных типов. Соответствующие типы, размеры и размещение буровых скважин указаны в табл. 1.
- 3 016603
Таблица 1
№ Активная цлина буровой скважины Горизонтальное отклонение от · начального положения при 260м Тип коллектора Размеры, мм
2 251,6 м 84,9 м РЕ40хЗ,7 3-трубный
4 254,5 м 64,1 м РЕ40х2,4 и-образный трубчатый
5 242,7 м 75,7 м РЕ40х2,4 и-образный трубчатый с прокладками
6 245,7 м 96,9 м РЕ40х2,4 11-образный трубчатый со спиральными желобками на внутренней поверхности
Средняя геотермальная температура грунта, не подвергаемого каким-либо воздействиям, составляла 8,7°С, а средняя теплопроводность грунта 3,75 Вт/(м-К). Следует пояснить, что однотрубный коллектор № 2 (ВН2) в таблице, т.е. трехтрубный коллектор, является разновидностью коллектора, содержащего одну трубу для переноса жидкого теплоносителя вниз буровой скважины и две трубы, доставляющие жидкий теплоноситель обратно из буровой скважины к тепловому насосу. Однотрубный коллектор № 4 (ВН4) является известным И-образным трубчатым коллектором. Однотрубный коллектор № 5 (ВН5) является известным И-образным трубчатым коллектором, оснащенным прокладками, предназначенными для удержания труб раздельно без контакта между ними. Однотрубный коллектор № 6 (ВН6) является предлагаемым И-образным трубчатым коллектором, содержащим углубления и/или выступы на внутренней поверхности трубы, проходящими вдоль нее по спирали. Спиральная форма вдоль трубы периодически изменяется.
Был замерен расход в соответствующих коллекторах. Теплообменники каждой буровой скважины были снабжены термоэлементами для измерений температуры жидкого теплоносителя на дне и в выходных отверстиях внутри коллектора. Во время испытаний при помощи манометра был также измерен полный перепад давления в коллекторах в входных и выходных каналах коллекторов. Температура была измерена при различных состояниях течения в буровых скважинах и после запуска теплового насоса, когда состояние стабилизировалось. Во время измерений были рассчитаны плотность текучей среды, кинематическая вязкость и теплоемкость. Таким образом, были рассчитаны число Рейнольдса, коэффициент трения и перепад давления. В заключение было рассчитано теплопоглощение теплопередающей текучей среды на 1 м, что также использовалось при вычислении теплового сопротивления буровой скважины для каждого коллектора. Температура стенки буровой скважины была измерена при помощи оптоволоконного кабеля предполагалась постоянной и равной 7,2°С для вычислений в данном эксперименте.
В отношении теплоотвода (кВт) наилучшие характеристики были получены для ВН6, а наихудшие характеристики для ВН2. Тем не менее не рекомендуется сравнивать коллекторы по показаниям теплоотвода ввиду того, что не все измерения были выполнены в одно время, что могло стать причиной различия температур на входе и грунтовых вод для разных измерений. В отношении теплового сопротивления было замечено, что коллектору ВН6 соответствовали наименьшие показания из всех коллекторов (например, при расходе 1,8 м3/ч поднимающегося потока коллектору ВН6 соответствовали показания 0,16 К-м/Вт, в то время как коллектору ВН2 приблизительно 0,18, коллектору ВН4 приблизительно 0,23, а коллектору ВН5 приблизительно 0,22), за исключением одного измерения, при котором лучшим был ВН5. Таким образом, в определенном отношении предлагаемый однотрубный коллектор показывает наилучшую производительность. Результаты для перепада давления указаны в табл. 2.
- 4 016603
Таблица 2
№ Перепад давления (кПа] для различных значений расхода [м3/ч]:
1,5 1,8 2,5
эксперимент расчет эксперимент расчет эксперимент расчет
2 54,21 48,35 75,00 75,59 144,53 129,73
4 61,43 56,41 87,33 78,22 149,60 129,54
5 56,54 56,68 81,10 77,98 149,63 128,36
6 49,10 58,02 70,03 77,31 131,51 136,20
Итого, полученные результаты указывают на существенность влияния размеров труб, предполагаемое отсутствие влияния наличия прокладок (в коллекторе ВН5) на увеличение теплообмена и увеличение производительности коллекторов благодаря структуре внутренней поверхности труб. За исключением коллектора ВН6, в целом было отмечено, что расчетные значения перепада давления несколько меньше экспериментальных значений. Это связано с тем, что дополнительные элементы, такие как отводы, колена, нижняя часть коллектора, не учитывались при вычислениях. Было отмечено, что расчетные значения для коллектора ВН6 больше экспериментальных, что неожиданно свидетельствует о меньшем действительном перепаде давления в указанном однотрубном коллекторе со структурированной внутренней поверхностью в форме углублений и/или выступов. Коллектору ВН6 неожиданно соответствует наименьший перепад давления из всех коллекторов, включая коллекторы ВН4 и ВН5, являющиеся стандартными и-образными трубчатыми коллекторами таких же размеров. Анализ перепада давления указывает, что коллектор ВН6 является лучшим вариантом, так как для перекачки в нем теплопередающей текучей среды необходима несколько меньшая мощность.

Claims (9)

1. Однотрубный коллектор для теплонасосной установки, содержащий трубу (12), предназначенную для установки в теплонасосную систему и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата жидкого теплоносителя обратно к тепловому источнику, отличающийся тем, что внутренняя поверхность (14) трубы (12) имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы (16).
2. Однотрубный коллектор по п.1, отличающийся тем, что указанная структура представляет собой желобчатый узор, причем внутренняя поверхность (14) выполнена с углублениями, формирующими непрерывные пазы (18) во внутренней поверхности (14), проходящей, по существу, в продольном направлении (Ь) трубы.
3. Однотрубный коллектор по п.2, отличающийся тем, что пазы (18) равномерно распределены вокруг внутренней окружной поверхности трубы на виде поперечного сечения трубы (12).
4. Однотрубный коллектор по пп.1-3, отличающийся тем, что углубления и/или выступы (16) проходят по спирали в продольном направлении (Ь) трубы.
5. Однотрубный коллектор по п.4, отличающийся тем, что направление проходящих по спирали углублений и/или выступов (16) изменяется в продольном направлении (Ь) трубы, по меньшей мере, в некоторой ее части.
6. Однотрубный коллектор по п.5, отличающийся тем, что направление проходящих по спирали углублений и/или выступов (16) изменяется в продольном направлении (Ъ) трубы по меньшей мере каждые 2 м.
7. Однотрубный коллектор по пп.1-6, отличающийся тем, что углубления и/или выступы (16) находятся в диапазоне 0,2-5 мм, предпочтительно 0,2-2 мм.
8. Однотрубный коллектор по пп.1-7, отличающийся тем, что непрерывная труба (12) имеет поперечное сечение, по существу, одинаковое вдоль всего ее продольного направления (Ь).
9. Теплонасосная система, отличающаяся тем, что содержит однотрубный коллектор по пп.1-8.
EA201070261A 2007-10-05 2008-09-17 Коллектор EA016603B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0702240A SE533323C2 (sv) 2007-10-05 2007-10-05 Kollektor samt bergvärmeanläggning innefattande kollektor
PCT/SE2008/051040 WO2009045153A1 (en) 2007-10-05 2008-09-17 Collector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201070261A1 EA201070261A1 (ru) 2010-12-30
EA016603B1 true EA016603B1 (ru) 2012-06-29

Family

ID=40526452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201070261A EA016603B1 (ru) 2007-10-05 2008-09-17 Коллектор

Country Status (15)

Country Link
US (2) US9546802B2 (ru)
EP (1) EP2195586B1 (ru)
CN (2) CN103940133A (ru)
AT (1) ATE536519T1 (ru)
CA (1) CA2699371C (ru)
CY (1) CY1112624T1 (ru)
DK (1) DK2195586T3 (ru)
EA (1) EA016603B1 (ru)
ES (1) ES2378492T3 (ru)
HR (1) HRP20120143T1 (ru)
PL (1) PL2195586T3 (ru)
PT (1) PT2195586E (ru)
SE (1) SE533323C2 (ru)
SI (1) SI2195586T1 (ru)
WO (1) WO2009045153A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103965533B (zh) * 2013-02-01 2018-09-18 穆奥维技术公司 地热管式收集器
EP2951511A1 (en) * 2013-02-01 2015-12-09 Muovitech AB Geothermal pipe collector
WO2015188266A1 (en) * 2014-06-10 2015-12-17 Vmac Global Technology Inc. Methods and apparatus for simultaneously cooling and separating a mixture of hot gas and liquid
KR101601433B1 (ko) 2014-06-17 2016-03-08 두산중공업 주식회사 퍼니스용 이송관
CA3051006A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Canada Multi-channel ground heat exchange unit and geothermal system
AT519249B1 (de) * 2017-02-22 2018-05-15 Jansen Ag Erdwärmesonde
US11796110B2 (en) * 2020-04-01 2023-10-24 Intellihot, Inc. Multi-purpose fitting

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992019900A1 (de) * 1991-05-02 1992-11-12 Pest-Megyei Müanyagipari Vállalat Kunststoffrohr
US5224347A (en) * 1990-09-10 1993-07-06 Tokyo Gas Co., Ltd. Method and apparatus for controlling the air-fuel ratio of a gas engine
DE202004007567U1 (de) * 2004-04-26 2004-09-30 Amann, Armin, Ing. Erdwärmesonde
JP2006200848A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Kimura Kohki Co Ltd 地中熱交換用パイプ
US20070023163A1 (en) * 2005-03-09 2007-02-01 Kelix Heat Transfer Systems, Llc Coaxial-flow heat transfer structures for use in diverse applications
EP1900989A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-19 Dipl.-Ing. Dr. Ernst Vogelsang GmbH & Co. KG Wärmeleit-Kunststoffrohr zur Führung eines Fluids

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3730229A (en) * 1971-03-11 1973-05-01 Turbotec Inc Tubing unit with helically corrugated tube and method for making same
IT1012858B (it) 1974-05-28 1977-03-10 Pirelli Struttura tubolare flessibile per il convogliamento di un fluido e relativo procedimento di fabbrica zione
US4058982A (en) 1975-09-15 1977-11-22 Ralph Wallace Wright Modular heating section
US4383419A (en) 1977-05-11 1983-05-17 Bottum Edward W Heating system and method
US4317268A (en) 1979-08-08 1982-03-02 Solar Limited, Inc. Process for making a heater exchanger
US4325228A (en) 1980-05-20 1982-04-20 Wolf Herman B Geothermal heating and cooling system
US4375831A (en) * 1980-06-30 1983-03-08 Downing Jr James E Geothermal storage heating and cooling system
US4419802A (en) 1980-09-11 1983-12-13 Riese W A Method of forming a heat exchanger tube
US4392531A (en) 1981-10-09 1983-07-12 Ippolito Joe J Earth storage structural energy system and process for constructing a thermal storage well
US4574875A (en) 1983-12-05 1986-03-11 Geo-Systems, Inc. Heat exchanger for geothermal heating and cooling systems
US4688717A (en) 1984-11-19 1987-08-25 Curtis A. Jungwirth Reverse cycle heating system for a building
US4741388A (en) 1984-12-20 1988-05-03 Kazuo Kuroiwa Underground heat exchanging apparatus
SE447844B (sv) 1985-07-02 1986-12-15 Palne Mogensen Sett och anordning for okning av vermeovergang vid vermevexlare i borrhal genom radiell utvidgning av vermevexlarelementet
US4753285A (en) * 1987-04-06 1988-06-28 Command-Aire Corporation Parallel piping installation with air by-pass apparatus
US5025634A (en) 1989-04-25 1991-06-25 Dressler William E Heating and cooling apparatus
US4995450A (en) * 1989-08-18 1991-02-26 G.P. Industries, Inc. Heat pipe
DE3939714A1 (de) 1989-12-01 1991-06-06 Baedje K H Meteor Gummiwerke Schlauch
US4993483A (en) 1990-01-22 1991-02-19 Charles Harris Geothermal heat transfer system
US5224357A (en) 1991-07-05 1993-07-06 United States Power Corporation Modular tube bundle heat exchanger and geothermal heat pump system
JP3617538B2 (ja) 1994-05-12 2005-02-09 住友軽金属工業株式会社 吸収器用伝熱管
US5655599A (en) * 1995-06-21 1997-08-12 Gas Research Institute Radiant tubes having internal fins
US5791405A (en) * 1995-07-14 1998-08-11 Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. Heat transfer tube having grooved inner surface
US5816314A (en) 1995-09-19 1998-10-06 Wiggs; B. Ryland Geothermal heat exchange unit
JP3591970B2 (ja) * 1996-02-23 2004-11-24 臼井国際産業株式会社 多管式熱交換器
JPH10211537A (ja) 1997-01-24 1998-08-11 Furukawa Electric Co Ltd:The 伝熱管及びその製造方法
US6000459A (en) * 1999-05-14 1999-12-14 Jeppesen; Kris U-bend pipe spacer
US6138744A (en) 1999-06-07 2000-10-31 Coffee; Derek A. Closed loop geothermal heat exchanger
JP4822238B2 (ja) * 2001-07-24 2011-11-24 株式会社日本製鋼所 液媒用内面溝付伝熱管とその伝熱管を用いた熱交換器
US7044210B2 (en) * 2002-05-10 2006-05-16 Usui Kokusai Sangyo Kaisha, Ltd. Heat transfer pipe and heat exchange incorporating such heat transfer pipe
CN1415910A (zh) 2002-10-18 2003-05-07 北京工业大学 地埋管供热空调系统及其应用
US7234314B1 (en) * 2003-01-14 2007-06-26 Earth To Air Systems, Llc Geothermal heating and cooling system with solar heating
US7856839B2 (en) * 2004-06-22 2010-12-28 Earth To Air Systems, Llc Direct exchange geothermal heating/cooling system sub-surface tubing installation with supplemental sub-surface tubing configuration
JP4375160B2 (ja) 2004-08-12 2009-12-02 マックス株式会社 用紙後処理装置
DE102005020887B3 (de) 2005-05-04 2006-08-10 Franz Graf Gewendelter Wärmetauscher für Erdwärme
JP4665713B2 (ja) 2005-10-25 2011-04-06 日立電線株式会社 内面溝付伝熱管
DE202007008907U1 (de) 2007-06-26 2007-08-30 Strauss, Robert Erdwärmesonde
WO2009145153A1 (ja) 2008-05-29 2009-12-03 旭化成イーマテリアルズ株式会社 感光性樹脂組成物

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224347A (en) * 1990-09-10 1993-07-06 Tokyo Gas Co., Ltd. Method and apparatus for controlling the air-fuel ratio of a gas engine
WO1992019900A1 (de) * 1991-05-02 1992-11-12 Pest-Megyei Müanyagipari Vállalat Kunststoffrohr
DE202004007567U1 (de) * 2004-04-26 2004-09-30 Amann, Armin, Ing. Erdwärmesonde
JP2006200848A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Kimura Kohki Co Ltd 地中熱交換用パイプ
US20070023163A1 (en) * 2005-03-09 2007-02-01 Kelix Heat Transfer Systems, Llc Coaxial-flow heat transfer structures for use in diverse applications
EP1900989A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-19 Dipl.-Ing. Dr. Ernst Vogelsang GmbH & Co. KG Wärmeleit-Kunststoffrohr zur Führung eines Fluids

Also Published As

Publication number Publication date
EP2195586B1 (en) 2011-12-07
CN101849146A (zh) 2010-09-29
CY1112624T1 (el) 2016-02-10
US9546802B2 (en) 2017-01-17
SI2195586T1 (sl) 2012-07-31
CA2699371C (en) 2016-10-04
EA201070261A1 (ru) 2010-12-30
CA2699371A1 (en) 2009-04-09
DK2195586T3 (da) 2012-03-19
PT2195586E (pt) 2012-03-16
SE533323C2 (sv) 2010-08-24
ATE536519T1 (de) 2011-12-15
SE0702240L (sv) 2009-04-06
US20100243209A1 (en) 2010-09-30
CN103940133A (zh) 2014-07-23
ES2378492T3 (es) 2012-04-13
EP2195586A1 (en) 2010-06-16
EP2195586A4 (en) 2011-02-23
WO2009045153A1 (en) 2009-04-09
US20170108290A1 (en) 2017-04-20
HRP20120143T1 (hr) 2012-04-30
PL2195586T3 (pl) 2012-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA016603B1 (ru) Коллектор
CN101581517B (zh) 单回路地热井下换热器热泵系统
CN101696829A (zh) 地热能远距离传热储能的方法、其装置及应用
CN105180693A (zh) 一种热管及工作液体在热管中的循环方法
CN103968607B (zh) 一种用于地源热泵空调系统的地埋管换热器
JP5067956B1 (ja) 熱交換システム
CN205717928U (zh) 换热器及相变蓄热式热水器
CN204063575U (zh) 一种熔盐储能加热换热系统
CN205066525U (zh) 一种热管
JP5690960B1 (ja) 熱交換システム
CN204064067U (zh) 双层柱状传热装置及用于流体物质传热的管道
CN204085273U (zh) 柱状传热装置及用于流体物质传热的管道
CN201653224U (zh) 高效热交换波纹内套管式地埋管
CN100443850C (zh) 热管式固相粉末换热系统
CN201066219Y (zh) 井下换热器热泵系统
CN114383333B (zh) 一种热交换装置
CN207907529U (zh) 一种水平弯管式u型埋管换热系统
CN203848524U (zh) 一种太阳能光热利用装置
CN105571175B (zh) 一种太阳能热水系统输水管解冻装置及其太阳能热水器
CN104422327A (zh) 管内单相流用导热管
CN108916520A (zh) 一种高效的石油管道换热装置
SK500242019U1 (sk) Geotermálny výmenník na získavanie geotermálnej energie zo suchých hornín prostredníctvom teplonosného média
CN110486962A (zh) 地热井微热管换热装置及系统
CN115823758A (zh) 一种中深层同轴套管式地埋管换热的高效输能系统
GB2509537A (en) Geothermal Ground Loop Heat Exchanger for Circulating Heat Pump Systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM