RO137614A2 - High-performance geothermal heat exchanger - Google Patents

High-performance geothermal heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RO137614A2
RO137614A2 ROA202200089A RO202200089A RO137614A2 RO 137614 A2 RO137614 A2 RO 137614A2 RO A202200089 A ROA202200089 A RO A202200089A RO 202200089 A RO202200089 A RO 202200089A RO 137614 A2 RO137614 A2 RO 137614A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
assembled
ring
pipe
fixed
drilling
Prior art date
Application number
ROA202200089A
Other languages
Romanian (ro)
Inventor
Eusebiu Gabriel Bivolaru
Original Assignee
Eusebiu Gabriel Bivolaru
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 Eusebiu Gabriel Bivolaru filed Critical Eusebiu Gabriel Bivolaru
Priority to ROA202200089A priority Critical patent/RO137614A2/en
Publication of RO137614A2 publication Critical patent/RO137614A2/en

Links

Abstract

The invention relates to a high-performance geothermal heat-exchanger to be used in heat pumps. According to the invention, the heat exchanger comprises a circuit involving some assembled pipes (4 and 5), a casing pipe (2) comprising a plurality of identical elements to be assembled to one another by some sleeves, an upper assembled ring (A), a medial ring (B) and a lower assembled ring ( C), where the rings (A and B) are in functional connection by means of some pipes (4) and the ring (A) is made of a casing pipe element (2) on which a centering piece (20) is rigidly fixed, on either side of said centering piece (20) there being two collars (21) intended to fix, on one side a supply pipe and, on the other side, an identical return pipe (4), which are made of a pressure-resistant corrosion-proof material, each one having at their ends connecting to an external heating circuit (CEI) a connection (6) fixed on an elbow bend (7) at 90° and a ring (8) made of corrosion-proof material, such as HDPE pipe, an assembly (2, 4, 20 and 21) being fixed coaxially with the ring (8) in a mass (10) of polyurethane foam, the assembled ring (B) being made of another casing pipe element (2) on which centering pieces (20) are rigidly fixed, on either side of each one of said centering pieces (20) there being a collar (21) intended to fix, on one side a supply pipe and, on the other side, an identical return pipe and an end of a copper pipe coil (16), this assembly being coaxially fixed in a second ring (8) in a mass (10) of polyurethane foam, while the assembled ring ( C) is made of another casing pipe element (2) on which centering pieces (20) are rigidly fixed, on either side of each one of said centering pieces (20) there being a collar (21) in which an end of the coil (16) is fixed, this assembly being coaxially fixed in a second ring (8) in a mass (10), at the bottom of said ring (C) there being fixed a plug (19).

Description

OFICIUL DE STAT PENTRU INVEMȚll Șl MĂRCI Cerere de brevet de InvențieSTATE OFFICE FOR INVEMȚll AND TRADEMARKS Invention patent application

k. gî 2^22-k. g 2^22-

..........

Data depozit ...a...................................Date of deposit ... of...................................

SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ GEOTERMAL DE RANDAMENT RIDICATHIGH EFFICIENCY GEOTHERMAL HEAT EXCHANGER

Invenția se referă la un schimbător de căldură geotermal de randament ridicat, utilizat în pompele de căldură.The invention relates to a high efficiency geothermal heat exchanger used in heat pumps.

Pompa de căldură este un sistem de încălzire / răcire în care un fluid frigorific cu schimbare de fază, circulant, transferă energia termică aflată la o anumită temperatură dintr-un mediu, cum ar fi aer, pământ sau apă, către un alt mediu diferit aflat la altă temperatură. La un asemenea dispozitiv, eficiența transferului termic pe un schimbător de căldură este o funcție a diferenței de temperatură. O pompă de căldură este un sistem cu dublă facilitate: iarna poate furniza căldură, iar pe timp de vară, frig. Considerată o sursă verde de energie, își extrage 75% din energia termică din agentul hidraulic din sistem și 25% din electricitate. Randamentul unei pompe este dat de COP (Coefficient of Performance) care arată de câte ori se produce mai multă energie decât se consumă. O pompă cu un COP de 5, produce de 5 ori mai multă energie decât consumă, adică dintrun kW de energie consumată, ea furnizează până la 5 kW energie termică.A heat pump is a heating/cooling system in which a circulating phase-change refrigerant transfers thermal energy at a given temperature from one medium, such as air, ground, or water, to a different medium at at another temperature. In such a device, the efficiency of heat transfer across a heat exchanger is a function of the temperature difference. A heat pump is a dual facility system: it can provide heat in winter and cold in summer. Considered a green source of energy, it extracts 75% of its thermal energy from the hydraulic agent in the system and 25% from electricity. The efficiency of a pump is given by the COP (Coefficient of Performance) which shows how many times more energy is produced than consumed. A pump with a COP of 5 produces 5 times more energy than it consumes, i.e. from one kW of consumed energy, it supplies up to 5 kW of thermal energy.

Un schimbător de căldură este un echipament de transfer termic, care transmite căldura de la un mediu la altul. Transmiterea căldurii între cele două medii se poate face printr-un perete solid, care le separă, sau se poate face prin amestecarea mediilor (MIT, vol. 2, p. 310) (Sadik Kakaț, Hongtan Liu - Heat Exchangers: Selection, Rating and Thermal Design, ediția a 2-a, Editura CRC Press, 2002, ISBN 0-8493-09026). Dacă mediile sunt în contact cu peretele despărțitor pe fețe diferite, căldura trecând prin perete, schimbătorul este de tip recuperativ, iar dacă mediile sunt în contact succesiv cu aceeași față a peretelui, căldura acumulându-se în perete și fiind cedată celuilalt mediu ulterior, schimbătorul este de tip regenerativ. Transferul de căldură are loc întotdeauna, conform principiului al doilea al termodinamicii, de la mediul mai cald la cel mai rece (Remus Răduleț și colab. - Lexiconul Tehnic Român, București: Editura Tehnică, 19571966).A heat exchanger is a heat transfer device that transfers heat from one medium to another. The heat transfer between the two media can be done through a solid wall, which separates them, or it can be done by mixing the media (MIT, vol. 2, p. 310) (Sadik Kakaț, Hongtan Liu - Heat Exchangers: Selection, Rating and Thermal Design, 2nd edition, CRC Press, 2002, ISBN 0-8493-09026). If the media are in contact with the partition wall on different sides, the heat passing through the wall, the exchanger is of the recuperative type, and if the media are in successive contact with the same side of the wall, the heat accumulating in the wall and being transferred to the other medium afterwards, the exchanger is regenerative. Heat transfer always takes place, according to the second principle of thermodynamics, from the warmer environment to the colder (Remus Răduleț et al. - Lexiconul Tehnic Român, Bucharest: Editura Tehnića, 19571966).

Se cunoaște un sistem de pompă de căldură cu expansiune directă geotermală, obiect al brevetului US5671608A, în care tuburile subterane de schimb de căldură au un raport diametru interior / lungime între 1/4000 și 1/6000, cu 5 tuburi pe tonă de capacitate BTU; unde tuburile interioare de schimb de căldură ale aerului au 50% din volumul interior al tuburilor subterane; unde supapa de expansiune termică este dimensionată pentru a se potrivi cu capacitatea de manipulare a aerului interior; unde receptorul deține 75% până la 95% din volumul total de agent frigorific; unde se folosește o secvență de pompare la oprirea sistemului; în cazul în care este instalată o capcană de ulei la linia de vapori care există tuburile subterane de schimb de căldură; și unde sunt instalate 4 supape de întrerupere / izolare a agentului frigorific pentru confortul serviciului. Creșterea randamentului sistemului are loc urmarindu-se un riguros calcul ce tine seama de adancimea coloanei aflate in pamant, de volumul fluidului de lucru, de viteza de circulație a acestui fluid / lichid din sistem si de alti parametri ce tin de mediul care trebuie sa beneficieze de schimbul de căldură racire/incalzire.A geothermal direct expansion heat pump system is known, the subject of patent US5671608A, in which underground heat exchange tubes have an inner diameter/length ratio between 1/4000 and 1/6000, with 5 tubes per ton of BTU capacity ; where the internal air heat exchange tubes have 50% of the internal volume of the underground tubes; where the thermal expansion valve is sized to match the indoor air handling capacity; where the receiver holds 75% to 95% of the total refrigerant volume; where a pumping sequence is used when shutting down the system; if an oil trap is installed at the vapor line that exists underground heat exchange tubes; and where 4 refrigerant shut-off / isolation valves are installed for service convenience. The increase in system efficiency takes place following a rigorous calculation that takes into account the depth of the column in the ground, the volume of the working fluid, the circulation speed of this fluid / liquid in the system and other parameters related to the environment that must benefit of the cooling/heating heat exchange.

In același scop, se mai cunoaște un sistem de pompă de căldură geotermală pentru alimentarea cu căldură a gospodăriilor caselor de apartamente folosind un sistem de pompă de căldură geotermală, obiect al brevetului KR20100128690A, care cuprinde trei unități de pompă de căldură, un schimbător de căldură la sol și un schimbător de căldură pe partea de încărcare, cele trei unități de pompă de căldură fiind realizate din pompe de căldură care sunt conectate în serie prin perechi, schimbătorul de căldură la sol și schimbătorul de căldură din partea de sarcină fiind conectate în paralel cu unitatea de pompă de căldură, iar unitățile de pompă de căldură fiind conectate la schimbătorul de căldură de la sol și, respectiv, la schimbătorul de căldură din partea de sarcină prin conducta de circulație a mediului termic. Creșterea randamentului sistemului se face printr-un aranjament al componentelor menționate.For the same purpose, a geothermal heat pump system is also known for supplying heat to the households of apartment houses using a geothermal heat pump system, object of patent KR20100128690A, which comprises three heat pump units, a heat exchanger ground and a load side heat exchanger, the three heat pump units being made of heat pumps that are connected in series in pairs, the ground heat exchanger and the load side heat exchanger being connected in parallel with the heat pump unit, and the heat pump units being connected to the ground heat exchanger and the load side heat exchanger respectively through the thermal medium circulation pipe. Increasing the system efficiency is done through an arrangement of the mentioned components.

Se mai cunoaște un schimbător de căldură geotermală, un aranjament de căldură geotermală și o metodă în legătură cu un aranjament de căldură geotermală, obiect al brevetului US2021048229A1, în care schimbătorul de căldură geotermal include un ansamblu având o conductă de tur și o conductă de retur și o pompă atașată ansamblului de conducte; conducta de tur și conducta de retur fiind îngropate într-un puț de adâncime cu pereți impermeabili, și aranjate astfel încât fluidul de lucru primar să poata circula; conducta de retur fiind prevăzută cu o izolație termică care o înconjoară cel puțin pe o porțiune din lungime; iar pompa având rolul de a circula fluidul de lucru primar; în acestA geothermal heat exchanger, a geothermal heat arrangement and a method in connection with a geothermal heat arrangement are also known, subject of the patent US2021048229A1, in which the geothermal heat exchanger includes an assembly having a flow pipe and a return pipe and a pump attached to the pipe assembly; the tour pipe and the return pipe being buried in a deep well with impermeable walls, and arranged so that the primary working fluid can circulate; the return pipe being provided with thermal insulation that surrounds it for at least a portion of its length; and the pump having the role of circulating the primary working fluid; in this

puț este introdus un al doilea ansamblu de țevi tur/retur; datorită efectului de încălzire a solului în adâncime, fluidul de lucru primar rămâne la aceeași temperatură, el fiind mediul de încălzire al fluidului care circulă printr-un al doilea ansamblu de conducte ce este scufundat complet, pe întreaga adâncime a puțului. Ca urmare randamentul sistemului este îmbunătățit prin menținerea controlată a temperaturii lichidului primar aflat în puț și a vitrezei de circulație a lichidului din al doilea ansamblu de conducte. Costul unui asemenea schimbător este ridicat.well, a second round/return pipe assembly is inserted; due to the heating effect of the soil at depth, the primary working fluid remains at the same temperature, being the heating medium of the fluid that circulates through a second set of pipes that is completely submerged, throughout the depth of the well. As a result, the efficiency of the system is improved by maintaining the temperature of the primary fluid in the well and the flow rate of the fluid in the second pipe assembly under control. The cost of such an exchanger is high.

Problema tehnică rezolvată de invenție constă în captarea crescută a energiei latente a solului la o adâncime dată, fără creșterea energiei consumate.The technical problem solved by the invention consists in the increased capture of the latent energy of the soil at a given depth, without increasing the energy consumed.

Avantajele schimbătorului de căldură prezentat în invenție constau în a) construcția simplă care șe poate adapta la oricare pompă de căldură cunosută și b) randamentul ridicat prin captarea crescută a energiei latente a solului în adâncime, fără creșterea energiei consumate.The advantages of the heat exchanger presented in the invention consist in a) the simple construction that can be adapted to any known heat pump and b) the high efficiency through the increased capture of the latent energy of the soil in depth, without increasing the energy consumed.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției cu trimitere și la următoarele figuri care reprezintă:An embodiment of the invention is given further with reference to the following figures which represent:

Fig.1 - secțiune axială Z-Z a puțului în care funcționează schimbătorul de căldură;Fig.1 - Z-Z axial section of the well where the heat exchanger works;

Fig. 1a - vedere laterala axonometrica a puțului în care funcționează schimbătorul de căldură;Fig. 1a - axonometric side view of the well where the heat exchanger works;

Fig. 1b - vedere din Y axonometrica a puțului în care funcționează schimbătorul de căldură, pentru evidențierea serpentinelor;Fig. 1b - Y axonometric view of the well where the heat exchanger works, to highlight the coils;

Fig.2 - vedere spațială a detaliului A reprezentând inelul superior asamblat;Fig.2 - spatial view of detail A representing the assembled upper ring;

Fig.3 - vedere spațială a detaliului B reprezentând inelul median asamblat;Fig.3 - spatial view of detail B representing the assembled middle ring;

Fig.4 - vedere spațială a detaliului C reprezentând inelul inferior asamblat;Fig.4 - spatial view of detail C representing the assembled lower ring;

Fig.5 - vedere din direcția X a inelului superior asamblat prin care se evidențiază alcătuirea ansamblului;Fig.5 - view from the X direction of the assembled upper ring, which highlights the composition of the assembly;

Fig.6 - Vedere in secțiune T-T, pentru evidențierea centratorilor prezentati in detaliul D (in figura sunt reprezentati trei centratori) pe care se fixează țevile schimbătorului de căldură;Fig.6 - View in T-T section, to highlight the centerers shown in detail D (three centerers are represented in the figure) on which the heat exchanger pipes are fixed;

Fig.7 - detaliul D reprezentând un centrator asamblat.Fig.7 - detail D representing an assembled centerer.

Se dă in continuare un exemplu de realizare a invenției, cu trimitere si la figurile 1,2, 3,4, 5, 6 și 7 care reprezintă un schimbător de căldură geotermal, ce se asamblează la o pompă e căldură în sine cunoscută, schimbător de căldură alcătuit dintr-un circuit ce implică niște conducte asamblate, 4 și 5, un burlan de foraj, 2, alcătuit din mai multe elemente identice care se asamblează una de alta prin niște mufe nementionate pe desene, dintr-un /ne/ superior asamblat, A, un inel median asamblat, B, și un inel inferior asamblat, C, inelul superior, A și cel median, B, fiind in legătură funcțională prin intremediul unor conducte, 4, iar inelul median, B și cel inferior, C, fiind în legătură funcțională prin intermediul unor conducte, 5;An example of the invention is given next, with reference to figures 1,2, 3,4, 5, 6 and 7 which represent a geothermal heat exchanger, which is assembled to a known heat pump, exchanger of heat made up of a circuit involving some assembled pipes, 4 and 5, a downspout, 2, made up of several identical elements that are assembled to each other through some plugs not mentioned on the drawings, from a higher /ne/ assembled, A, an assembled middle ring, B, and an assembled lower ring, C, the upper ring, A, and the middle ring, B, being functionally connected by pipes, 4, and the middle ring, B, and the lower one, C , being in functional connection by means of pipes, 5;

inelul superior asamblat, A (fig.2, fig.6), fiind alcătuit dintr-un element de burlan de foraj, 2, pe care se fixeaza rigid un centrator, 20, pe care se fixeaza de o parte și de alta, câte un colier, 21, în care se fixează, de o parte - o țeavă de tur și - de cealaltă parte - o țeavă de retur identice, 4, executate dintr-un material inoxidabil rezistent la presiune, fiecare având la capătul care se leagă la un circuit exterior de încălzire, CEI, câte un racord, 6, fixat pe un cot la 90°, 7, și un inel exterior, 8, dintr-un material inoxidabil, de exemplu țeavă PHDE; ansamblul 2, 4, 20 si 21 este fixat coaxial față de inelul exterior, 8, într-o masă de spumă poliuretanlcă, 10;the assembled upper ring, A (fig. 2, fig. 6), being made up of a drill pipe element, 2, on which a centerer, 20, is fixed rigidly, on which it is fixed on one side and on the other, as many a collar, 21, in which is fixed, on one side - a tour pipe and - on the other side - an identical return pipe, 4, made of a pressure-resistant stainless material, each having at the end that connects to an external heating circuit, CEI, each a connection, 6, fixed on a 90° elbow, 7, and an external ring, 8, made of a stainless material, for example PHDE pipe; the assembly 2, 4, 20 and 21 is fixed coaxially with respect to the outer ring, 8, in a mass of polyurethane foam, 10;

inelul median asamblat, B (fig.3, fig.6), fiind alcătuit dintr-un alt element de burlan de foraj, 2, pe care se fixeaza rigid niște centratori, 20 (in fig.6 sunt prezentati trei centratori), pe fiecare fixându-se, de o parte și de alta, câte un colier, 21, în care se asamblează a) de o parte - o țeavă de tur și - de cealaltă parte - o țeavă de retur identice, 11,12, și b) câte un capăt de serpentină, 16 (in exemplul nostru sunt șase capete de serpentină), din țeavă de cupru, acest ansamblu fiind fixat coaxial intr-un al doilea inel exterior, 8, într-o masă de spumă poliuretanică, 10;the assembled middle ring, B (fig. 3, fig. 6), being made up of another element of the drill pipe, 2, on which some centerers, 20 are rigidly fixed (three centerers are shown in fig. 6), on each fixing, on one side and on the other, a collar, 21, in which a) on one side - a flow pipe and - on the other side - an identical return pipe, 11,12, and b are assembled ) one coil end each, 16 (in our example there are six coil ends), made of copper pipe, this assembly being fixed coaxially in a second outer ring, 8, in a mass of polyurethane foam, 10;

inelul inferior asamblat, C, (fig.4), fiind alcătuit dintr-un alt element de burlan de foraj, 2, pe care se fixeaza rigid niște centratori, 20 (in fig.6 sunt prezentati trei centratori), pe fiecare fixându-se, de o parte și de alta, câte un colier, 21, în care se asamblează câte un capăt de serpentină, 17 (in exemplul nostru sunt șase capete de serpentină), acest ansamblu fiind fixat coaxial intr-un al doilea inel exterior, 8, într-o masă de spumă poliuretanică, 10; în partea inferioară acest inel inferior asamblat, C, are fixat pe al un dop, 19.the assembled lower ring, C, (fig. 4), being made up of another element of the drill pipe, 2, on which some centerers, 20, are fixed rigidly (three centerers are shown in fig. 6), on each fixing on one side and on the other, a collar, 21, in which one serpentine end, 17 is assembled (in our example there are six serpentine ends), this assembly being fixed coaxially in a second outer ring, 8, in a mass of polyurethane foam, 10; in the lower part this assembled lower ring, C, has a plug, 19, fixed on it.

Asamblarea schimbătorului de cădură:Assembling the heat exchanger:

Se sapă o gaură de foraj cu diametru minim de 350 mm și o adâncime recomandată de 50 m, folosind instalațiile de foraj pentru execuția forajelor hidrogeologice (foraj cu circulație directă sau indirectă);A borehole with a minimum diameter of 350 mm and a recommended depth of 50 m is dug, using the drilling rigs for the execution of hydrogeological drilling (drilling with direct or indirect circulation);

- se începe construcția ansamblului: se ia un burlan de foraj, 2, configurat cu un inel inferior asamblat, C, cu capetele de serpentină poziționate in sus (fig.4);- the construction of the assembly begins: take a downspout, 2, configured with an assembled lower ring, C, with the serpentine ends positioned upwards (fig. 4);

- pe primul burlan de foraj, 2, se asamblează prin mufare, un alt burlan de foraj, 2 și se lipesc prin mufare țevi de cupru pe fiecare ieșire de la capetele de serpentină ;- on the first drilling downspout, 2, another drilling downspout, 2, is assembled by plugging, and copper pipes are glued through plugging on each exit from the serpentine ends;

- la atingerea lungimii a2, se va asambla un burlan de foraj, 2, având la capătul superior inelul median asamblat, B, cu capetele de serpentină poziționate în jos (fig.3) și defazate în plan circular, astfel încât, funcțional, ieșirea dintr-un capat de serpentina,17, a inelului inferior, C, să concorde cu intrarea intr-un capat de serpentina, 16, a inelului median, B ; in final să fie funcțional circuitul tur (fig.3) - țeavă, 11, țeavă, 5, capăt de serpentină, 17, țeavă, 5, capăt de serpentină, 16 - de șase ori, capăt de serpentină, 17, țeavă, 5, țeavă retur, 12 ; se va face un test de presiune, pentru ca ansamblul sa fie etanș si funcțional ; In continuare, se asambleaza prin mufare țevile de tur și de retur, 4, pe întreaga lungime a1 (minim 10 m); pe aceasta zonă, burlanul de foraj, 2, va avea fixat doar un centrator, 20, cu cleme, 21, astfel incat țevile, 4 sa poată fi asamblate demontabil în cleme ;- upon reaching the length a2, a drill pipe, 2, will be assembled, having at the upper end the assembled middle ring, B, with the serpentine ends positioned downwards (fig.3) and out of phase in a circular plane, so that, functionally, the exit from one end of the serpentine, 17, of the lower ring, C, to match the entry into one end of the serpentine, 16, of the middle ring, B; finally, the tour circuit should be functional (fig.3) - pipe, 11, pipe, 5, coil end, 17, pipe, 5, coil end, 16 - six times, coil end, 17, pipe, 5 , return pipe, 12 ; a pressure test will be done, so that the assembly is tight and functional; Next, assemble the flow and return pipes, 4, along the entire length of a1 (minimum 10 m); on this area, the downspout, 2, will only have a centerer, 20, fixed with clamps, 21, so that the pipes, 4 can be removably assembled in the clamps;

ultimul burlan de foraj, 2, va fi configurat cu un inel superior asamblat, A, cu capetele dotate cu racorduri, 6, poziționate in sus (fig.5);the last drilling downspout, 2, will be configured with an assembled upper ring, A, with the ends equipped with connections, 6, positioned upwards (fig.5);

se mufează la fiecare capăt fiecare țeavă, 5, pe întreaga lungime a2, respectiv a1, cu mufe demontabile nemenționate pe desen ;each pipe, 5, is plugged at each end, along the entire length of a2, respectively a1, with removable plugs not mentioned on the drawing;

se mufează prin filetare la fiecare capăt de burlan de foraj, 2, cu mufe specifice demontabile;it is inserted by threading at each end of the drilling pipe, 2, with specific removable plugs;

- Se vor monta centratori, 20, cu cate două coliere, 21, pe fiecare burlan de foraj, 2, si se vor fixa țevile, 5, de cupru in cleme.- Centralizers, 20, with two collars, 21, will be mounted on each borehole pipe, 2, and copper pipes, 5, will be fixed in clamps.

- De fiecare dată când se fixează țevile de cupru in clemele, 21, prevăzute pe centratori, 20, se va proceda la coborârea burlanului de foraj in gaura de foraj pana când acesta ajunge la cota zero a terenului, 1 ;- Each time the copper pipes are fixed in the clamps, 21, provided on the centerers, 20, the downpipe will be lowered into the borehole until it reaches the zero level of the land, 1;

- fiecare burlan de foraj, 2, se infileteaza in burlanul de foraj, 2, anterior care a fost suspendat la cota zero a terenului.- each drilling pipe, 2, is threaded into the previous drilling pipe, 2, which was suspended at zero level of the land.

- se introduce pietriș cuarț, 3, pe langa burlanul de foraj, 2, pana ce se va umple spațiul inelar ramas intre gaura de foraj sapata si burlanul de foraj tubat. Pentru definitivarea forajului se vor urma etapele necesare conform tehnologiei existente pentru forajele de apa.- insert quartz gravel, 3, next to the borehole, 2, until the annular space left between the dug borehole and the piped borehole is filled. To finalize the drilling, the necessary steps will be followed according to the existing technology for water drilling.

- la cele doua racorduri se conectează la circuitul exterior de încălzire, CEI, ce cuprinde circuitul instalației hidraulice a pompei de căldură sau/ si ventiloconvertoare. în același circuit se pot lega in paralel o pompa de căldură si niște ventiloconvertoare nemenâionate pe desen. Pentru timpul răcoros va funcționa pompa de căldură cu schimbătorul de căldură , iar pe timp călduros in loc de aer condiționat se pot folosi ventiloconvertoare, care vor primi agentul termic la 10-12°C de la schimbătorul de căldură si vor raci încăperile din CEI.- the two connections are connected to the external heating circuit, CEI, which includes the circuit of the hydraulic installation of the heat pump and/or fan converters. in the same circuit, a heat pump and some fan converters not modified in the drawing can be connected in parallel. For cool weather, the heat pump will work with the heat exchanger, and in warm weather, fan converters can be used instead of air conditioning, which will receive the heat agent at 10-12°C from the heat exchanger and will cool the rooms in the CEI.

Se va umple circuitul cu apă, sau cu amestec de apă cu antigel (același principiu ca la centralele termice), la o presiune in circuit de 1 -3bar.The circuit will be filled with water, or with a mixture of water with antifreeze (the same principle as in thermal power plants), at a pressure in the circuit of 1-3bar.

Principiul de funcționare este același cu cel de la pompele de căldură.The operating principle is the same as that of heat pumps.

BIBLIOGRAFIE:BIBLIOGRAPHY:

- brevet US5671608A- patent US5671608A

- brevet US2021048229A1- patent US2021048229A1

- brevet KR20100128690A- patent KR20100128690A

Claims (1)

SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ GEOTERMAL DE RANDAMENT RIDICAT REVENDICAREHIGH EFFICIENCY GEOTHERMAL HEAT EXCHANGER CLAIM Schimbător de căldură geotermal de randament ridicat, utilizat în pompele de căldură, caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-un circuit ce implică niște conducte asamblate (4 și 5), un burlan de foraj (2) alcătuit din mai multe elemente identice care se asamblează una de alta prin niște mufe nementionate pe desene, dintr-un inel superior asamblat (A), un inel median asamblat (B) și un inel inferior asamblat (C); inelul superior (A) și cel median (B) fiind in legătură funcțională prin intremediul unor conducte (4), iar inelul median (B) și cel inferior (C) fiind în legătură funcțională prin intermediul unor conducte, (5) ; inelul superior asamblat (A) fiind alcătuit dintr-un element de burlan de foraj (2) pe care se fixeaza rigid un centrator (20) pe care se fixeaza, de o parte și de alta, câte un colier (21) în care se fixează, de o parte - o țeavă de tur și - de cealaltă parte - o țeavă de retur identice (4), executate dintr-un material inoxidabil rezistent la presiune, fiecare având la capătul care se leagă la un circuit exterior de încălzire (CEI) câte un racord (6) fixat pe un cot la 90° (7) și un inel exterior (8) dintr-un material inoxidabil, de exemplu țeavă PHDE; ansamblul (2, 4, 20 si 21) este fixat coaxial față de inelul exterior (8) într-o masă de spumă poliuretanică (10) ; inelul median asamblat (B) fiind alcătuit dintr-un alt element de burlan de foraj (2) pe care se fixeaza rigid niște centratori (20) pe fiecare fixându-se, de o parte și de alta, câte un colier (21) în care se asamblează a) de o parte - o țeavă de tur și - de cealaltă parte - o țeavă de retur identice (4) și b) câte un capăt de serpentină (16) din țeavă de cupru, acest ansamblu fiind fixat coaxial intr-un al doilea inel exterior (8) într-o masă de spumă poliuretanică (10); inelul inferior asamblat (C) fiind alcătuit dintr-un alt element de burlan de foraj (2) pe care se fixeaza rigid niște centratori (20) pe fiecare fixându-se, de o parte și de alta, câte un colier (21) în care se asamblează câte un capăt de serpentină (16), acest ansamblu fiind fixat coaxial intr-un al doilea inel exterior (8) într-o masă de spumă poliuretanică (10); în partea inferioară acest inel inferior asamblat (C) având fixat pe al un dop (19). Asamblarea schimbătorului de cădură:High-efficiency geothermal heat exchanger, used in heat pumps, characterized by the fact that it is made up of a circuit involving some assembled pipes (4 and 5), a downspout (2) made up of several identical elements that assemble from each other through sockets not mentioned on the drawings, from an assembled upper ring (A), an assembled middle ring (B) and an assembled lower ring (C); the upper ring (A) and the middle one (B) being functionally connected by means of pipes (4), and the middle ring (B) and the lower one (C) being functionally connected by means of pipes, (5) ; the assembled upper ring (A) being made up of a drill pipe element (2) on which a centerer (20) is rigidly fixed, on which a collar (21) is fixed, on one side and on the other, in which fix, on the one hand - a flow pipe and - on the other - an identical return pipe (4), made of a pressure-resistant stainless material, each having at the end that connects to an external heating circuit (CEI ) each a connection (6) fixed on a 90° elbow (7) and an outer ring (8) made of a stainless material, for example PHDE pipe; the assembly (2, 4, 20 and 21) is fixed coaxially with respect to the outer ring (8) in a mass of polyurethane foam (10); the assembled middle ring (B) being made up of another element of the downspout (2) on which some centerers (20) are rigidly fixed on each, fixing, on one side and on the other, a collar (21) in which is assembled a) on one side - a flow pipe and - on the other side - an identical return pipe (4) and b) each coil end (16) made of copper pipe, this assembly being fixed coaxially between a second outer ring (8) in a polyurethane foam mass (10); the lower assembled ring (C) being made up of another element of the downspout (2) on which some centerers (20) are fixed rigidly on each, fixing, on one side and on the other, a collar (21) in which is assembled one serpentine end (16), this assembly being fixed coaxially in a second outer ring (8) in a mass of polyurethane foam (10); in the lower part this assembled lower ring (C) having fixed on it a plug (19). Assembling the heat exchanger: Se sapă o gaură de foraj cu diametru minim de 350 mm și o adâncime recomandată de 50 m, folosind instalațiile de foraj pentru execuția forajelor hidrogeologice (foraj cu circulație directă sau indirectă); se începe construcția ansamblului: se ia un burlan de foraj (2) configurat cu un inel inferior asamblat (C) cu capetele de serpentină poziționate in sus ; pe primul burlan de foraj (2) se asamblează prin mufare, un alt burlan de foraj (2) și se lipesc prin mufare țevi de cupru pe fiecare ieșire de la capetele de serpentină ; la atingerea lungimii a2, se va asambla un burlan de foraj (2) având la capătul superior inelul median asamblat (B) cu capetele de serpentină poziționate în jos și defazate în plan circular, astfel încât, funcțional, ieșirea dintr-un capat de serpentina (17) a inelului inferior (C) să concorde cu intrarea intr-un capat de serpentina (16) a inelului median (B); in final să fie funcțional circuitul tur - țeavă (11), țeavă (5), capăt de serpentină (17), țeavă (5), capăt de serpentină (16), capăt de serpentină (17), țeavă (5), țeavă retur (12); se va face un test de presiune, pentru ca ansamblul sa fie etanș si funcțional; în continuare, se asambleaza prin mufare țevile de tur și de retur (4) pe întreaga lungime a1 (minim 10 m); pe aceasta zonă, burlanul de foraj (2) va avea fixat radial doar un centrator (20) cu cleme (21) astfel încât țevile, (4) sa poată fi asamblate demontabil în cleme ; ultimul burlan de foraj (2) va fi configurat cu un inel superior asamblat, (A), cu capetele dotate cu racorduri, (6), poziționate in sus ; se mufează la fiecare capăt fiecare țeavă (5) pe întreaga lungime a2, respectiv a1, cu mufe demontabile nemenționate pe desen ; se mufează prin filetare la fiecare capăt de burlan de foraj (2) cu mufe specifice demontabile ; se vor monta centratori (20) cu cate două coliere (21) pe fiecare burlan de foraj (2) si se vor fixa țevile (5) de cupru in cleme ; de fiecare dată când se fixează țevile de cupru in clemele (21) prevăzute pe centratori (20), se va proceda la coborârea burlanului de foraj in gaura de foraj pana când acesta ajunge la cota zero a terenului (1); fiecare burlan de foraj (2) se infileteaza in burlanul de foraj (2) anterior care a fost suspendat la cota zero a terenului; se introduce pietriș cuart (3) pe langa burlanul de foraj (2) pana ce se va umple spațiul inelar ramas intre gaura de foraj sapata si burlanul de foraj tubat; pentru definitivarea forajului se vor urma etapele necesare conform tehnologiei existente pentru forajele de apa ; la cele doua racorduri se conectează la circuitul exterior de încălzire (CEI) ce cuprinde circuitul instalației hidraulice a pompei de căldură sau/ si ventiloconvertoare. în același circuit se pot lega in paralel o pompa de căldură si niște ventiloconvertoareA borehole with a minimum diameter of 350 mm and a recommended depth of 50 m is dug, using the drilling rigs for the execution of hydrogeological drilling (drilling with direct or indirect circulation); the construction of the assembly begins: take a downspout (2) configured with a lower assembled ring (C) with the serpentine ends positioned upwards; on the first downspout (2), another downspout (2) is assembled by plugging, and copper pipes are glued by plugging on each exit from the serpentine ends; upon reaching the length a2, a drill pipe (2) will be assembled having at the upper end the assembled middle ring (B) with the coil ends positioned down and out of phase in the circular plane, so that, functionally, the output from one end of the coil (17) of the lower ring (C) to match the entry into one end of the serpentine (16) of the middle ring (B); finally, the tour circuit should be functional - pipe (11), pipe (5), coil end (17), pipe (5), coil end (16), coil end (17), pipe (5), pipe return (12); a pressure test will be done, so that the assembly is tight and functional; next, assemble by plugging the flow and return pipes (4) along the entire length of a1 (minimum 10 m); on this area, the downspout (2) will only have a centerer (20) fixed radially with clamps (21) so that the pipes, (4) can be removably assembled in the clamps; the last drilling pipe (2) will be configured with an assembled upper ring, (A), with the ends equipped with connections, (6), positioned upwards; each pipe (5) is plugged at each end along the entire length of a2, respectively a1, with removable plugs not mentioned on the drawing; it is inserted by threading at each end of the drilling pipe (2) with specific removable plugs; centralizers (20) with two collars (21) will be mounted on each downspout (2) and copper pipes (5) will be fixed in clamps; every time the copper pipes are fixed in the clamps (21) provided on the centerers (20), the downpipe will be lowered into the borehole until it reaches the zero level of the land (1); each drilling pipe (2) is threaded into the previous drilling pipe (2) which was suspended at ground level; quartz gravel (3) is inserted next to the borehole (2) until the annular space left between the dug borehole and the piped borehole is filled; to finalize the drilling, the necessary steps will be followed according to the existing technology for water drilling; the two connections are connected to the external heating circuit (CEI) which includes the circuit of the hydraulic installation of the heat pump and/or fan converters. a heat pump and some fan converters can be connected in parallel in the same circuit nemenționate pe desen. Pentru timpul răcoros va funcționa pompa de căldură cu schimbătorul de căldură, iar pe timp călduros in loc de aer condiționat se pot folosi ventiloconvertoare, care vor primi agentul termic la 10-12°C de la schimbătorul de căldură si vor raci încăperile din CEI; se va umple circuitul cu apă, sau cu amestec de apă cu antigel (același principiu ca la centralele termice), la o presiune in circuit de 1-3bar; principiul de funcționare fiind același cu cel de la pompele de căldură.not mentioned on the drawing. For cool weather, the heat pump will work with the heat exchanger, and in warm weather, fan converters can be used instead of air conditioning, which will receive the thermal agent at 10-12°C from the heat exchanger and will cool the CEI rooms; the circuit will be filled with water, or with a mixture of water with antifreeze (the same principle as in thermal power plants), at a pressure in the circuit of 1-3bar; the operating principle being the same as that of heat pumps.
ROA202200089A 2022-02-22 2022-02-22 High-performance geothermal heat exchanger RO137614A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202200089A RO137614A2 (en) 2022-02-22 2022-02-22 High-performance geothermal heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202200089A RO137614A2 (en) 2022-02-22 2022-02-22 High-performance geothermal heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO137614A2 true RO137614A2 (en) 2023-08-30

Family

ID=87758879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA202200089A RO137614A2 (en) 2022-02-22 2022-02-22 High-performance geothermal heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO137614A2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101581517B (en) Heat pump system of single-loop geothermal underground heat exchanger
BR112018008553B1 (en) DISTRICT THERMAL ENERGY DISTRIBUTION SYSTEM
CN109340864A (en) A kind of mid-deep strata and shallow layer geothermal energy combined heat and shallow layer geothermal energy concurrent heating system
KR20090099517A (en) Geothermal heat exchange system and method
CA3106059C (en) Method and arrangement in connection with a building
CN105180693A (en) Heat pipe and circulation method for working liquid in heat pipe
KR101322470B1 (en) Geothermal heat exchanger and heat exchange system using the same
CN105656352A (en) Underground heat power generation device
RO137614A2 (en) High-performance geothermal heat exchanger
Kerrigan et al. A naturally aspirated convector for domestic heating application with low water temperature sources
CN102788439B (en) Water tank for double-capacity water heater
CN208012158U (en) Geothermal heat pump air-conditioning system and its outdoor ground energy exchanger
CN201066219Y (en) Down-hole heat exchanger heat pump system
KR101729238B1 (en) compact hybrid heat exchanger built in thermal storage tank
CN104880104A (en) Underground corrugated pipe heat exchanging device for ground source heat pump heat exchanging system
CN102445096B (en) Device capable of extracting heat of phase transformation of compressed steam for radiative heat transfer
CN107702188A (en) A kind of heat-pipe apparatus for having heat storage capacity
RU2341736C2 (en) Method of usage geothermal energy "fill well"
CN112815557A (en) Heat exchange sleeve device for efficiently exploiting geothermal resources and geothermal single well system
CN103162417A (en) Air energy water heater water tank
CN209341611U (en) The system for reducing mid-deep strata heat exchange soil heat loss is fed using solar energy
CN206648350U (en) A kind of easily changeable geothermal heat pump
CN204718425U (en) Cement kiln vapor heat exchanger
CN219120795U (en) Sleeve type geothermal well and in-situ geothermal power generation system based on same
CN204718415U (en) Cement kiln hot water heat exchanger