PL217289B1 - Układ instalacji geotermii płytkiej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ instalacji geotermii płytkiej, w którym niskotemperaturowe ciepło górnych partii skorupy ziemskiej przekazane do wód podziemnych odzyskiwane jest w systemie otwartym za pomocą pompy ciepła. Układ stosowany jest do celów grzewczych i klimatyzacyjnych w domach jednorodzinnych, w pojedynczej zabudowie, domach wczasowych, schroniskach turystycznych, na małych osiedlach.

Geotermia płytka wykorzystuje niskotemperaturowe ciepło ziemi ze wspomaganiem sprężarkowej pompy ciepła. Pompa ciepła ma parownik, skraplacz oraz zamontowane między nimi sprężarkę i zawór rozprężny. Medium przenoszącym ciepło z górotworu do pompy ciepła jest woda z warstwy wodonośnej, pompowana ze studni.

Znane są rozwiązania układu instalacji pracującej w systemie otwartym, zawierającym dwie, oddalone od siebie studnie, wyposażone w filtry studzienne na głębokościach warstw wodonośnych, najczęściej tej samej warstwy. Studnia wydobywcza i chłonna połączone są przez pompę ciepła rurociągiem obiegowym, posiadającym zabudowany na końcu agregat pompowy usytuowany pod poziomem najniższego dynamicznego zwierciadła wody w studni. Woda po oddaniu ciepła w pompie ciepła odprowadzana jest zwrotnie przez drugą studnię. Rozwiązanie takie przedstawione jest między innymi w polskim opisie patentowym nr 186 747 oraz na str.42, Rys.7 opracowania „Geotermia niskotemperaturowa w Polsce” J.Kapuściński, A.Rozdoch, NFOŚiGW 2006, dostępnego na stronie Internetowej http://www.mos.gov.pl/g2/kate-goriaPliki/2009 04f443824c6153b58d4bf5c6b178784e5b.pdf. Jednorurociągowe połączenie studni przy okresowo przemiennym wykorzystaniu układu dla celów grzewczych i klimatyzacyjnych, narzuca przed każdą zmianą funkcji studni - z wydobywczej na chłonną, lub odwrotnie - konieczność demontażu z jednej oraz montażu w drugiej studni agregatu pompowego. Czynności te są kłopotliwe i generują dodatkowe koszty eksploatacyjne.

Istota rozwiązania według niniejszego wynalazku polega na tym, że w obu studniach, na dolnych końcach rurociągu obiegowego zabudowane są agregaty pompowe a ponad studniami w odcinkach napowierzchniowych rurociągu wbudowane są zawory trójdrogowe, do których przyłączone są rurociągi spustowe, wprowadzone do obu studni. Rozwiązanie zapewnia łatwą i szybką zmianę funkcji studni z wydobywczej na chłonną i odwrotnie, poprzez odpowiednie ustawienie zaworów trójdrogowych.

Układ według wynalazku przybliżony jest opisem przykładowego wykonania instalacji pokazanej schematycznie na rysunku.

Stałymi elementami układu są studnie A i B, wyposażone w filtry studzienne 1 i 2, przez które przepływa woda podziemna z warstw wodonośnych do lub ze studni - w zależności od aktualnie pełnionej funkcji wydobywczej lub chłonnej. W studni A, aktualnie pracującej jako wydobywcza, zainstalowany jest agregat pompowy 3 z nieuwidocznionym na rysunku zaworem zwrotnym, przyłączony do odcinka tłocznego 5 rurociągu. Na drugim końcu odcinka tłocznego 5 znajduje się zawór trójdrogowy 7 z przyłączonymi do niego odcinkami: spustowym 9 i obiegowym 10. Drugi koniec odcinka spustowego 9 wprowadzony jest do studni A, pod najniżej prognozowany poziom dynamicznego zwierciadła wody w studni A. W studni B, identycznie jak w studni A, na końcu odcinka tłocznego 6 zainstalowany jest agregat pompowy 4, aktualnie niepracujący w studni chłonnej. Na drugim końcu odcinka tłocznego znajduje się zawór trójdrożny 8 z przyłączonymi do niego odcinkami rurociągu: obiegowym 12 i spustowym 13. Drugi koniec odcinka spustowego 13 wprowadzony jest do studni B pod poziom najniżej prognozowanego dynamicznego zwierciadła wody w studni B. Odcinki obiegowe 10 i 12 są przyłączone dwustronnie do pompy ciepła 15, z której ciepło odbierane jest niezależną instalacją obiegu nośnika 16 i 17, wykorzystywanego w celach grzewczych lub klimatyzacyjnych.

Pompa ciepła 15 wyposażona jest w przełącznik odwrócenia obiegu nośnika tak, że skraplacz staje się parownikiem i na odwrót. Umożliwia to wykorzystanie jej zarówno do ogrzewania jak i klimatyzowania pomieszczeń budynku. W okresie letnim pompa ciepła 15 wykorzystywana jest do klimatyzowania i chłodzenia a ciepło odzyskowe odprowadzane jest wodą do gruntu, gdzie gromadzone jest do spożytkowania w okresie zimowym. W zimie następuje schłodzenie gruntu korzystne do klimatyzacji w lecie.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ instalacji geotermii płytkiej, zawierający dwie, oddalone od siebie studnie, wyposażone w filtry studzienne na głębokościach warstw wodonośnych oraz połączone przez pompę ciepła rurociągiem obiegowym z agregatem pompowym zabudowanym na końcu, pod poziomem najniższego dynamicznego zwierciadła wody w studni, znamienny tym, że w obu studniach (A, B) na dolnych końcach (5, 6) rurociągu zabudowane ma agregaty pompowe (3, 4) a ponad studniami (A, B) w napowierzchniowych odcinkach obiegowych (10, 12) rurociągu wbudowane są zawory trójdrogowe (7, 8), do których przyłączone są odcinki spustowe (9, 13), wprowadzone do obu studni (A, B).