RU112352U1

RU112352U1 - HEAT SUPPLY SYSTEM FOR MOUNTAIN CONDITIONS

Info

Publication number: RU112352U1
Application number: RU2011114140/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич Елисеев; Вячеслав Васильевич Нескоромных; Юрий Маркович Сапожников
Original assignee: Александр Дмитриевич Елисеев; Вячеслав Васильевич Нескоромных; Юрий Маркович Сапожников
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2012-01-10

Abstract

Заявляемая полезная модель предназначена для повышения энергоэффективности систем водяного центрального отопления, расположенных приемущественно в горных условиях, которая достигается за счет снижения затрат энергии не только на нагрев теплоносителя в системе водяного отопления, но и снижения их на прокачивание теплоносителя по ней.The inventive utility model is intended to improve the energy efficiency of water central heating systems located mainly in mountain conditions, which is achieved by reducing energy costs not only for heating the coolant in the water heating system, but also reducing them for pumping the coolant through it.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание система теплоснабжения для условий горной местности с более высокой энергоэффективностью в сравнении с прототипом.The technical task of the claimed utility model is to create a heat supply system for mountainous conditions with higher energy efficiency in comparison with the prototype.

Решена она тем, что в заявляемой системе теплоснабжения для условий горной местности в отличие от сборного прототипа, включающей один источник воды соединенный с первым источником тепловой энергии, например, предусматривающим для своей работы сжигание органического топлива; подключенный к нему через запорную арматуру прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня посредством сетевого насоса транспортируется к потребителю (потребителям) тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом теплопотребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня транспортируется к теплоисточнику и подключен к нему посредством запорной арматуры; системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, контрольную аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы выполнены кольцевыми или(и) радиальными; дополнительно она содержит другой теплоисточник в виде сезонного подземного теплогидроаккумулятора, заряжаемого гидродинамическим или гелиоконцентраторным теплогенераторами, и расположенный, например, в подземном водоносном интервале, в ней подземный теплогидроаккумулятор другого теплоисточника посредством направленно пробуренной скважины соединен с прямым трубопроводом системы теплоснабжения, при этом сам другой теплоисточник является основным, а первый - резервным, причем другой теплоисточник расположен выше теплопотребителя с разностью их высотного положения и создаваемого им напора достаточного для прокачивания теплоносителя по системе теплоснабжения с необходимыми параметрами; обратный трубопровод от теплопотребителя сообщен с системой захоронения отработавшего теплоносителя, либо, являясь одним источником горячей воды, - с нагнетательной скважиной дополнительного теплоисточника в виде сезонного подземного теплогидроаккумулятора, заряжаемого гидродинамическим или(и) гелиоконцентраторным теплогенератором, аналогичной по составу и нижерасположенной системы теплоснабжения, в которой, при необходимости, предусмотрен дополнительный источник воды для ее подпитки.It was solved by the fact that in the inventive heat supply system for mountainous conditions, in contrast to the prefabricated prototype, which includes one source of water connected to the first source of thermal energy, for example, involving the burning of fossil fuels for its work; a direct pipeline connected to it through shutoff valves, through which a heat carrier with a temperature of a higher level is transported to a consumer (consumers) of heat energy through a network pump, a return pipe connected to the outlet of a heat consumer (heat consumers), through which a heat carrier with a temperature of a lower level is transported to heat source and connected to it by means of shutoff valves; systems of valves and piping, including for connecting or bypassing specific heat consumers, control equipment for measuring pressures, flows and temperatures of the coolant, direct and return pipelines are made circular or (and) radial; in addition, it contains another heat source in the form of a seasonal underground heat accumulator charged by hydrodynamic or helioconcentrator heat generators, and located, for example, in an underground aquifer, in it an underground heat accumulator of another heat source is connected through a directionally drilled well to a direct pipe of the heat supply system, while the other heat source itself is main, and the first - backup, with another heat source located above the heat consumer with the difference in their height position and the pressure created by it sufficient for pumping the coolant for the heating system with the required parameters; the return pipe from the heat consumer is in communication with the spent heat storage system, or, being one source of hot water, with the injection well of an additional heat source in the form of a seasonal underground heat accumulator charged by a hydrodynamic or (and) helioconcentrator heat generator, similar in composition and downstream heat supply system, if necessary, an additional source of water is provided for its recharge.

Система теплоснабжения для условий горной местности может включать несколько разновысотно рассредоточенных, аналогичных по составу, каскадно расположенных и последовательно сообщенных между собой систем теплоснабжения.A heat supply system for mountainous conditions may include several differently dispersed, similar in composition, cascading and sequentially interconnected heat supply systems.

В системе теплоснабжения для условий горной местности гидродинамическим теплогенератором зарядки подземного теплогидроаккумулятора может быть вихревой.In a heat supply system for mountainous conditions, a hydrodynamic heat generator for charging an underground heat accumulator can be a vortex.

На фиг.1 приведена схема нескольких, отдельных, самостоятельных разновысотного положения контуров системы теплоснабжения для условий горной местности; на фиг.2 - схема отдельного контура теплоснабжения связанной системы с разновысотным положением в нем (контуре) другого теплоисточника и традиционной системы теплоснабжения.Figure 1 shows a diagram of several, separate, independent different height positions of the contours of the heat supply system for mountainous conditions; figure 2 is a diagram of a separate heat supply circuit of a connected system with a different height position in it (circuit) of another heat source and a traditional heat supply system.

Использование заявляемой СТГМ позволяет в условиях горной местности создать систему теплоснабжения с более высокой энергоэффективностью за счет снижения затрат энергии на прокачивание по тепловым сетям теплоносителя. Более высокая энергоэффективность и экономичность в ней достигаются и за счет исключения затрат связанных с закупкой о завозом топлива для нагрева теплоносителя или использованием других (покупных) видов энергии.The use of the inventive STHM allows in mountainous areas to create a heat supply system with higher energy efficiency by reducing energy costs for pumping heat transfer networks through heat networks. Higher energy efficiency and economy in it are also achieved by eliminating the costs associated with the purchase of the import of fuel for heating the coolant or using other (purchased) types of energy.

Заявляемая СТГМ более экологична, а ее использование перспективно в особо-охраняемых природных территориях. Применение ее позволяет повысить энергобезопасность селений неохваченных централизованным энергоснабжением, их энергонезависимость, снизить социальную напряженность связанную с энергообеспечением и энергоснабжением, а также повысить антитеррористическую защищенность энергноисточников. The inventive STGM is more environmentally friendly, and its use is promising in specially protected natural areas. Its application allows to increase the energy security of villages not covered by centralized energy supply, their energy independence, to reduce social tension associated with energy supply and energy supply, as well as to increase the counterterrorism protection of energy sources.

Description

Близкой к заявляемой полезной модели является традиционная система теплоснабжения (Баскаков А.П.. Берг Б.В., Витт O.K. и др. Теплотехника. Учебник для вузов. Под ред. А.П.Баскакова - 2-е изд., перераб. - М.: энергоатомиздат. 1991 г.), которая включает: один источник воды соединенный с первым источником тепловой энергии, например, предусматривающим для своей работы сжигание органического топлива; подключенный к нему через запорную арматуру прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня посредством сетевого насоса транспортируется к потребителю (потребителям) тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом теплопотребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня от теплопотребителя транспортируется к теплоисточнику и подключен к нему посредством запорной арматуры; системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, контрольную аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы выполнены кольцевыми или (и) радиальными. Эта система теплоснабжения может являться прототипом (его частью) заявляемой полезной модели.Close to the claimed utility model is the traditional heat supply system (Baskakov A.P. Berg B.V., Witt OK and others. Heat engineering. A textbook for universities. Edited by A.P. Baskakov - 2nd ed., Rev. - M .: energoatomizdat. 1991), which includes: one source of water connected to the first source of thermal energy, for example, providing for the burning of fossil fuels; a direct pipeline connected to it through shutoff valves, through which a heat carrier with a temperature of a higher level is transported to a consumer (consumers) of heat energy through a network pump, a return pipe connected to the outlet of a heat consumer (s), through which a heat carrier with a temperature of a lower level from the heat consumer it is transported to a heat source and connected to it by means of shutoff valves; systems of valves and piping, including for connecting or bypassing specific heat consumers, control equipment for measuring pressures, flows and temperatures of the coolant, direct and return pipelines are made circular or (and) radial. This heat supply system may be a prototype (part of it) of the claimed utility model.

Такие системы теплоснабжения в России распространены повсеместно, однако они имеют низкую энергоэффективность из-за больших затрат на выработку тепловой энергии (первая составляющая), а также на прокачивание теплоносителя по сетям системы теплоснабжения (вторая составляющая).Such heat supply systems in Russia are ubiquitous, but they have low energy efficiency due to the high cost of generating heat energy (the first component), as well as pumping the heat carrier through the networks of the heat supply system (second component).

Известно применение технических систем для нагрева воды не предусматривающих для этого сжигания топлива или затрат энергии, например, гидродинамических теплогенераторов (Тепловодоснабжающая скважина. Патент РФ на изобретение №2291255. Заявка №2005100306/03 от 11.01.2005 г. М. кл. Е03В 3/00; F24H 4/02. Бюл. №1, опубл. 10.01.2007 г.). Энергоэффективность такого теплоисточника выше в сравнении с источниками предусматривающими для выработки тепла сжигания топлива. Для осуществления сезонного подземного теплогидроаккумулирования нагретой с использованием такого энергоэффективного гидродинамического теплогенератора воды известно решение (Сква-жинный теплоисточник. Патент РФ на изобретение №2329435. Заявка №2006132584 от 11.09.2006 г., М. кл. F24D 3/08; F24J 3/08. Бюл. №20, опубл. 20.07.2008 г.). Высокая энергетическая и экономическая эффективность подземных теплогидроаккумуляторов позволяет достичь высоких энергоэкономических показателей систем теплоснабжения с их использованием, в частности - Скважинной системы теплоснабжения с подземным теплогидро-аккумулированием (патент РФ на изобретение №2371638. F24D 15/04, F24H 4/02. Заявка №2008111776/03 от 27.03.2008 г. Опубл. 27.10.2009 г., бюл. №30). Предназначена она для нагрева воды с целью последующего ее использования для отопления и горячего водоснабжения. Теплоисточник в такой системе теплоснабжения (признаки высокоэффективного теплоисточника) выполнен в виде сезонного подземного теплогидроаккумулятора, заряжаемого гидродинамическим или гелиоконцентраторным теплогенераторами, и расположен, например, в подземном водоносном интервале. Применение такой технологии в Российской Федерации позволяет съэкономить до 75% энергии, в сравнении с технологией предусматривающей для этого сжигание топлива.It is known to use technical systems for heating water that do not provide for the burning of fuel or energy costs, for example, hydrodynamic heat generators (Water supply well. RF patent for invention No. 2291255. Application No. 2005100306/03 of January 11, 2005 M. class. E03B 3 / 00; F24H 4/02. Bull. No. 1, publ. 10.01.2007). The energy efficiency of such a heat source is higher in comparison with sources providing for the generation of heat from fuel combustion. For the implementation of seasonal underground thermal storage of water heated using such an energy-efficient hydrodynamic heat generator, a solution is known (Borehole heat source. RF patent for invention No. 2323935. Application No. 2006132584 dated September 11, 2006, M. CL F24D 3/08; F24J 3 / 08. Bull. No. 20, published on July 20, 2008). High energy and economic efficiency of underground heat accumulators allows to achieve high energy and economic performance of heat supply systems using them, in particular, a downhole heat supply system with underground heat and water storage (RF patent for the invention No. 2371638. F24D 15/04, F24H 4/02. Application No. 2008111776 / 03 dated March 27, 2008. Published on October 27, 2009, bull. No. 30). It is intended for heating water with a view to its subsequent use for heating and hot water supply. The heat source in such a heat supply system (signs of a highly efficient heat source) is made in the form of a seasonal underground heat accumulator charged by hydrodynamic or helioconcentrator heat generators, and is located, for example, in an underground aquifer. The use of such technology in the Russian Federation allows to save up to 75% of energy, in comparison with the technology that provides for the burning of fuel.

Следует отметить, что для обеспечения высокой энергоэффективности процессов нагревания теплоносителей (и одновременно - подземного теплогидроаккумулирования горячей воды) путем использования для этого возобновляемых источников энергии - солнечных (ВИЭ) за рубежом с успехом используются гелиоконцентраторные установки. Они являются альтернативой использования для этого гидродинамических теплогенераторов (по выше упомянутому патенту РФ №2371638).It should be noted that in order to ensure high energy efficiency of heating processes of coolants (and at the same time - underground thermal storage of hot water) by using renewable energy sources - solar (RES) abroad, solar concentrator plants are successfully used. They are an alternative to using hydrodynamic heat generators for this (according to the above-mentioned patent of the Russian Federation No. 2371638).

Использование приведенных решений, предусматривающих использование гидродинамических теплогенераторов, позволяет повысить энергоэффективность систем теплоснабжения за счет исключения затрат связанных с использованием топлива или какой-либо энергии для нагрева теплоносителя (первой составляющей). Вышеприведенные признаки энергоэффективного теплоисточника (как известного решения) системы теплоснабжения также могут являться прототипом (другой его частью) заявляемой полезной модели.Using the above solutions, involving the use of hydrodynamic heat generators, allows you to increase the energy efficiency of heat supply systems by eliminating the costs associated with the use of fuel or any energy for heating the coolant (the first component). The above signs of an energy-efficient heat source (as a well-known solution) of a heat supply system can also be a prototype (its other part) of the claimed utility model.

Таким образом, прототип заявляемой полезной модели целесообразно принять сборным, включающим признаки традиционной системы теплоснабжения (первая часть) и признаки энергоэффективной системы теплоснабжения (вторая часть), при этом доотличительная часть сборного прототипа заявляемой полезной модели - системы теплоснабжения для условий горной местности можно изложить следующим образом. Система теплоснабжения для условий горной местности, включающая один источник воды соединенный с первым источником тепловой энергии, например, предусматривающим для своей работы сжигание органического топлива; подключенный к нему через запорную арматуру прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня посредством сетевого насоса транспортируется к потребителю (потребителям) тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом теплопотребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня транспортируется к теплоисточнику и подключен к нему посредством запорной арматуры; системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, контрольную аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы выполнены кольцевыми или (и) радиальными; дополнительно она содержит другой теплоисточник в виде сезонного подземного теплогидроаккумулятора, заряжаемого гидродинамическим или гелиоконцентраторным теплогенераторами, и расположенный, например, в подземном водоносном интервале.Thus, it is advisable to accept the prototype of the claimed utility model as a prefabricated one, including the signs of a traditional heat supply system (first part) and the signs of an energy-efficient heat supply system (second part), while the distinctive part of the assembled prototype of the claimed utility model - heat supply system for mountainous conditions can be stated as follows . A heat supply system for mountainous conditions, including one source of water connected to a first source of thermal energy, for example, providing for the burning of fossil fuels; a direct pipeline connected to it through shutoff valves, through which a heat carrier with a temperature of a higher level is transported to a consumer (consumers) of heat energy through a network pump, a return pipe connected to the outlet of a heat consumer (heat consumers), through which a heat carrier with a temperature of a lower level is transported to heat source and connected to it by means of shutoff valves; systems of valves and piping, including for connecting or bypassing specific heat consumers, control equipment for measuring pressures, flows and temperatures of the coolant, direct and return pipelines are made circular or (and) radial; it additionally contains another heat source in the form of a seasonal underground heat accumulator charged by hydrodynamic or helioconcentrator heat generators and located, for example, in an underground aquifer.

По нашему мнению, недостаток ее заключается в том, что для повышения энергоэффективности систем теплоснабжения в условиях горной местности не в полной мере используются и учитываются возможности природно-географических условий расположения теплоисточников и теплопотребителей, в частности их разновысотного положения в одном населенном пункте, а также при разновысотном (каскадном) рассредоточении таких населенных пунктов. При этом не используются возможности разновысотного положения теплоисточников и теплопотребителей как одного населенного пункта так и нескольких населенных пунктов для создания в системе теплоснабжения напора теплоносителя путем формирования гидроэнергетического потенциала водотоков в трубопроводах. А доля второй составляющей в системах теплоснабжения значима. Известно, что на прокачивание теплоносителя по тепловым сетям систем централизованного водяного отопления расходуется около 12,5% (50 млн.т у.т.) энергии от уровня на ее производство при использовании сжигания органического топлива (400-450 млн.т у.т.), (Альков Н.Г., Коротеев А.С.Новые высокоэффективные методы транспортирования тепла и перспектива их использования в ЖКХ. Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Энергоресурсосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном комплексе», - 2003 (Ярославль, 1-2 октября 2003 г.). Поэтому, в условиях горной местности для повышения энергоэффективности систем теплоснабжения, путем потенциально возможного снижения энергозатрат на прокачивание теплоносителя, должны учитываться возможности использования природно-географических условий и характеристик местности, в частности высотных для размещения ее (системы теплоснабжения) элементов.In our opinion, its drawback is that in order to increase the energy efficiency of heat supply systems in mountainous areas, the possibilities of natural and geographical conditions for the location of heat sources and heat consumers, in particular their different height in one locality, and also when different-height (cascade) dispersal of such settlements. At the same time, the possibilities of different elevation positions of heat sources and heat consumers of both one settlement and several settlements are not used to create a heat carrier pressure in the heat supply system by forming the hydropower potential of water flows in pipelines. And the share of the second component in heat supply systems is significant. It is known that about 12.5% (50 million tons of equivalent fuel) of energy is used to pump the heat carrier through the heating networks of centralized water heating systems when it is used by burning organic fuel (400-450 million tons of equivalent fuel) .), (Alkov N.G., Koroteev A.S. New high-efficiency methods of heat transportation and the prospect of their use in housing and communal services. Abstracts of the All-Russian Scientific and Practical Conference "Energy and Resource Saving in Construction and Housing and Communal Complex", - 2003 (Yaroslavl, October 1-2, 2003). Therefore y, in mountainous terrain to enhance the efficiency of heating systems, are potentially possible by reducing power consumption for pumping the heat carrier, should be considered the possibility of using natural and geographical conditions and the characteristics of the terrain, in particular tall to accommodate it (heating system) elements.

Таким образом, принятая за прототип система теплоснабжения для условий горной местности имеет резервы для повышения ее энергоэффективности.Thus, the heat supply system adopted for the prototype for mountainous conditions has reserves for increasing its energy efficiency.

Решена она тем, что в заявляемой системе теплоснабжения для условий горной местности в отличие от сборного прототипа, включающей один источник воды соединенный с первым источником тепловой энергии, например, предусматривающим для своей работы сжигание органического топлива; подключенный к нему через запорную арматуру прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня посредством сетевого насоса транспортируется к потребителю (потребителям) тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом теплопотребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня транспортируется к теплоисточнику и подключен к нему посредством запорной арматуры; системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, контрольную аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы выполнены кольцевыми или (и) радиальными; дополнительно она содержит другой теплоисточник в виде сезонного подземного теплогидроаккумулятора, заряжаемого гидродинамическим или гелиоконцентраторным теплогенераторами, и расположенный, например, в подземном водоносном интервале, в ней подземный теплогидроаккумулятор другого теплоисточника посредством направленно пробуренной скважины соединен с прямым трубопроводом системы теплоснабжения, при этом сам другой теплоисточник является основным, а первый - резервным, причем другой теплоисточник расположен выше теплопотребителя с разностью их высотного положения и создаваемого им напора достаточного для прокачивания теплоносителя по системе теплоснабжения с необходимыми параметрами; обратный трубопровод от теплопотребителя сообщен с системой захоронения отработавшего теплоносителя, либо, являясь одним источником горячей воды, - с нагнетательной скважиной дополнительного теплоисточника в виде сезонного подземного теплогидроаккумулятора, заряжаемого гидродинамическим или(и) гелиоконцентраторным теплогенератором, аналогичной по составу и нижерасположенной системы теплоснабжения, в которой, при необходимости, предусмотрен дополнительный источник воды для ее подпитки.It was solved by the fact that in the inventive heat supply system for mountainous conditions, in contrast to the prefabricated prototype, which includes one source of water connected to the first source of thermal energy, for example, involving the burning of fossil fuels for its work; a direct pipeline connected to it through shutoff valves, through which a heat carrier with a temperature of a higher level is transported to a consumer (consumers) of heat energy through a network pump, a return pipe connected to the outlet of a heat consumer (heat consumers), through which a heat carrier with a temperature of a lower level is transported to heat source and connected to it by means of shutoff valves; systems of valves and piping, including for connecting or bypassing specific heat consumers, control equipment for measuring pressures, flows and temperatures of the coolant, direct and return pipelines are made circular or (and) radial; in addition, it contains another heat source in the form of a seasonal underground heat accumulator charged by hydrodynamic or helioconcentrator heat generators, and located, for example, in an underground aquifer, in it an underground heat accumulator of another heat source is connected through a directionally drilled well to a direct pipe of the heat supply system, while the other heat source itself is main, and the first - backup, with another heat source located above the heat consumer with the difference in their height position and the pressure created by it sufficient for pumping the coolant for the heating system with the required parameters; the return pipe from the heat consumer is in communication with the spent heat storage system, or, being one source of hot water, with the injection well of an additional heat source in the form of a seasonal underground heat accumulator charged by a hydrodynamic or (and) helioconcentrator heat generator, similar in composition and downstream heat supply system, if necessary, an additional source of water is provided for its recharge.

Реализация отличительных (от прототипа) признаков обуславливает появление у системы теплоснабжения для условий горной местности (далее, СТГМ) важного нового свойства - за счет разновысотного положения теплоисточника и теплопотебителей системы теплоснабжения создать в прямом трубопроводе теплосетей гидроэнергопотенциал путем формирования напора теплоносителя необходимого для его прокачивания по сетям системы теплоснабжения без использования для этого энергии (или топлива).The implementation of distinctive (from the prototype) features determines the appearance of an important new property in the heat supply system for mountainous conditions (hereinafter referred to as STHM) - due to the different-height position of the heat source and heat sinks of the heat supply system, to create a hydropower potential in the direct pipeline of heating networks by forming the heat carrier pressure necessary for pumping it through the networks heating systems without using energy (or fuel) for this.

Сочетание признаков заявляемой системы теплоснабжения для условий горной местности позволяет: 1) за счет использования в ней теплоисточника в виде сезонного подземного теплогидроаккумулятора, заряжаемого гидродинамическим или гелиоконцентраторным теплогенераторами, и расположенного, например, в подземном водоносном интервале позволяет без затрат топлива нагревать теплоноситель, аккумулировать тепло и достичь при этом эффект энергосбережения; 2) усилить этот эффект за счет разновысотного размещения теплоисточников и теплопотребителей в условиях одного населенного пункта и, кроме того снизить потребление воды при каскадно расположенных системах теплоснабжения и энергозатраты на нагрев ее в ниже расположенных системах, то есть получить эффект ресурсосбережения.The combination of the features of the inventive heat supply system for mountainous conditions allows: 1) due to the use of a heat source in it in the form of a seasonal underground heat accumulator charged with hydrodynamic or solar concentrator heat generators, and located, for example, in an underground aquifer, it can heat the heat carrier without fuel costs, accumulate heat and achieve the effect of energy saving; 2) to strengthen this effect due to the different-height placement of heat sources and heat consumers in the conditions of one settlement and, in addition, to reduce water consumption with cascading heat supply systems and energy consumption for heating it in lower systems, that is, to obtain the effect of resource saving.

Относительно решений конкретизирующих исполнение СТГМ:Regarding decisions specifying the implementation of STGM:

а) система теплоснабжения для условий горной местности может включать несколько разновысотно рассредоточенных, аналогичных по составу, каскадно расположенных и последовательно сообщенных между собой систем теплоснабжения.a) the heat supply system for mountainous conditions may include several differently dispersed, similar in composition, cascading and sequentially interconnected heat supply systems.

Достижение эффектов энерго- и ресурсосбережения в СТГМ по п.а) пояснено в предыдущем абзаце, оно очевидно и дополнительных комментариев не требует;The achievement of energy and resource saving effects in STGM according to item a) is explained in the previous paragraph, it is obvious and does not require additional comments;

б) в системе теплоснабжения для условий горной местности гидродинамическим теплогенератором зарядки подземного теплогидроаккумулятора может быть вихревой.b) in a heat supply system for mountainous conditions, a hydrodynamic heat generator for charging an underground heat accumulator can be a vortex.

В настоящее время известны несколько типов гидродинамических теплогенераторов, частности следующие: работающие на принципе гидродинамического удара при взаимодействии встречных потоков воды и отличающиеся от вихревых; нагревание основано на явлении кавитации, происходящем в смесителе за счет выделения энергии при соударении потоков жидкости, которое используется в вихревых нагревателях и др. Известны статические (в виде «улитки») и динамические (дисковые) вихревые теплогенераторы. Благодаря своей доказанной эффективности, в течении более чем десятилетнего практического опыта эксплуатации, наибольшее распространение получили динамические вихревые теплогенгераторы, например типа ТС, сертифицированные и отвечающие утвержденным техническим условиям.Currently, several types of hydrodynamic heat generators are known, in particular the following: working on the principle of hydrodynamic shock during the interaction of oncoming water flows and differing from vortex ones; heating is based on the phenomenon of cavitation that occurs in the mixer due to the release of energy during the collision of fluid flows, which is used in vortex heaters, etc. Static (in the form of a “snail”) and dynamic (disk) vortex heat generators are known. Due to its proven effectiveness, over more than a decade of practical operating experience, the most widely used are dynamic vortex heat generators, for example, ТС type, certified and meeting the approved technical conditions.

На фиг.1 приведены следующие обозначения:Figure 1 shows the following notation:

- схема первой (верхней) системы теплоснабжения: 1-1 - один источник воды; 2-1 - гидроэнергетическая скважина; 3-1 - гидротурбина (турбобур); 4-1 - гидродинамический теплогенератор вихревой дискового типа; 5-1 - колонна труб, на которой закреплены агрегатированные 6-1 турбобур 3-1 и гидродинамический теплогенератор 4-1; 7-1 - регулирующее устройство подачи воды в гидроэнергетическую скважину 2-1 (устьевое, поворотное, с перфорациями в обсадной колонне и в поворотном кольце); 8-1 - труба с перфорорационными отверстиями; 9-1 - подземный водоносный интервал - теплогидро-аккумулятор; 10-1 - скважина к теплопотребителю; 11-1 - перекрытый, например, затампонированный интервал скважины технологического назначения; 12-1 трубопровод с горячей водой от подземного теплогироаккумулятора (ПТГА); 13-1 - задвижка в трубопроводе от ПТГА; 14-1 - первый теплоисточник, предусматривающий сжигание топлива; 15-1, 16-1 - задвижки в прямом и обратном трубопроводах, соответственно;- scheme of the first (upper) heat supply system: 1-1 - one source of water; 2-1 - hydropower well; 3-1 - hydroturbine (turbodrill); 4-1 - hydrodynamic heat generator of a vortex disk type; 5-1 - a pipe string on which the aggregated 6-1 turbo-drill 3-1 and hydrodynamic heat generator 4-1 are fixed; 7-1 - regulating device for supplying water to a hydropower well 2-1 (wellhead, rotary, with perforations in the casing and in the rotary ring); 8-1 - pipe with perforations; 9-1 - underground aquifer - thermohydro-accumulator; 10-1 - well to the heat consumer; 11-1 - overlapped, for example, plugged interval wells technological purposes; 12-1 pipeline with hot water from the underground heat storage accumulator (PTGA); 13-1 - valve in the pipeline from PTGA; 14-1 - the first heat source, providing for the combustion of fuel; 15-1, 16-1 - valves in the forward and reverse pipelines, respectively;

- схема второй (средней) системы теплоснабжения: 1-2 - дополнительный источник воды; 2-2 - гидроэнергетическая скважина; 3-2 - гидротурбина (турбобур); 4-2 - гидродинамический теплогенератор вихревой дискового типа; 5-2 - колонна труб, на которой закреплены агрегатированные 6-2 турбобур 3-2 и гидродинамический теплогенератор 4-2; 7-2 - регулирующее устройство подачи воды в гидроэнергетическую скважину 2-2 (устьевое, поворотное, с перфорациями в обсадной колонне и в поворотном кольце); 8-2 - труба с перфорорационными отверстиями; 9-2 - подземный водоносный интервал - теплогидроаккумулятор; 10-2 - скважина к теплопотребителю; 11-2 - перекрытый, например, затампонированный интервал скважины технологического назначения; 12-2 трубопровод с горячей водой от подземного теплогироаккумулятора (ПТГА); 13-2 - задвижка в трубопроводе от ПТГА; 14-2 - первый теплоисточник, предусматривающий сжигание топлива; 15-2, 16-2 - задвижки в прямом и обратном трубопроводах, соответственно;- scheme of the second (middle) heat supply system: 1-2 - an additional source of water; 2-2 - hydropower well; 3-2 - hydroturbine (turbodrill); 4-2 - hydrodynamic heat generator vortex disk type; 5-2 - pipe string on which the aggregated 6-2 turbo-drill 3-2 and hydrodynamic heat generator 4-2 are fixed; 7-2 - a regulating device for supplying water to a hydropower well 2-2 (wellhead, rotary, with perforations in the casing and in the rotary ring); 8-2 - pipe with perforations; 9-2 - underground aquifer - thermal accumulator; 10-2 - well to the heat consumer; 11-2 - overlapped, for example, plugged interval wells technological purposes; 12-2 pipeline with hot water from the underground heat storage accumulator (PTGA); 13-2 - valve in the pipeline from PTGA; 14-2 - the first heat source, providing for the combustion of fuel; 15-2, 16-2 - valves in the forward and reverse pipelines, respectively;

- схема подземного теплогидроаккумулятора третьей системы теплоснабжения: 1-3 - дополнительный источник воды; 2-3 - гидроэнергетическая скважина; 3-3 - гидротурбина (турбобур); 4-3 - гидродинамический теплогенератор вихревой дискового типа; 5-3 - колонна труб, на которой закреплены агрегатированные 6-3 турбобур 3-3 и гидродинамический теплогенератор 4-3; 7-3 - регулирующее устройство подачи воды в гидроэнергетическую скважину 2-3 (устьевое, поворотное, с перфорациями в обсадной колонне и в поворотном кольце); 8-3 - труба с перфорорационными отверстиями; 9-3 - подземный водоносный интервал - теплогидроаккумулятор; 10-3 - скважина к теплопотребителю; 11-3 - перекрытый, например, затампонированный интервал скважины технологического назначения; 12-3 трубопровод с горячей водой от подземного теплогироаккумулятора (ПТГА); 13-3 - задвижка в трубопроводе от ПТГА.- Scheme of the underground heat accumulator of the third heat supply system: 1-3 - an additional source of water; 2-3 - hydropower well; 3-3 - hydroturbine (turbodrill); 4-3 - hydrodynamic heat generator of a vortex disk type; 5-3 - pipe string on which the aggregated 6-3 turbo-drill 3-3 and hydrodynamic heat generator 4-3 are fixed; 7-3 - regulating device for supplying water to a hydropower well 2-3 (wellhead, rotary, with perforations in the casing and in the rotary ring); 8-3 - pipe with perforation holes; 9-3 - underground aquifer - thermal accumulator; 10-3 - well to the heat consumer; 11-3 - overlapped, for example, plugged interval wells for technological purposes; 12-3 pipeline with hot water from the underground heat storage accumulator (PTGA); 13-3 - valve in the pipeline from PTGA.

На фиг.2 приведены следующие обозначения: 1 - один (или дополнительный) источник воды; 2 - гидроэнергетическая скважина; 3 - гидротурбина (турбобур); 4 - гидродинамический теплогенератор вихревой дискового типа; 5 - колонна труб, на которой закреплены агрегатированные 6 турбобур 3 и гидродинамический теплогенератор 4; 7 - регулирующее устройство подачи воды в гидроэнергетическую скважину 2 (устьевое, поворотное, с перфорациями в обсадной колонне и в поворотном кольце); 8 - труба с перфорорационными отверстиями; 9 - подземный водоносный интервал - теплогидроаккумулятор; 10 - скважина к теплопотребителю; 11 - перекрытый, например, затампонированный интервал скважины технологического назначения; 12 трубопровод с горячей водой от подземного теплогироаккумулятора (ПТГА); 13 - задвижка в трубопроводе от ПТГА; 14 - первый теплоисточник, предусматривающий сжигание топлива; 15, 16 - задвижки в прямом и обратном трубопроводах, соответственно.Figure 2 shows the following notation: 1 - one (or additional) source of water; 2 - hydropower well; 3 - hydroturbine (turbodrill); 4 - hydrodynamic heat generator vortex disk type; 5 - pipe string, on which are mounted the aggregated 6 turbo-drill 3 and hydrodynamic heat generator 4; 7 - a regulating device for supplying water to a hydropower well 2 (wellhead, rotary, with perforations in the casing and in the rotary ring); 8 - pipe with perforations; 9 - underground aquifer - thermal accumulator; 10 - well to the heat consumer; 11 - overlapped, for example, plugged interval wells technological purposes; 12 pipeline with hot water from the underground heat storage accumulator (PTGA); 13 - valve in the pipeline from PTGA; 14 - the first heat source for burning fuel; 15, 16 - valves in the forward and reverse pipelines, respectively.

Описание СТГМ в статическом состоянии.Description STGM in a static state.

Заявляемая СТГМ на фиг.1 включает две в полном объеме отображенных каскадно и разновысотно расположенных системы теплоснабжения с обозначениями позиций, одной - от 1-1 до 16-1, другой от 1-2 до 16-2, а также часть третьей (нижней) - с обозначениями позиций от 1-3 до 13-3. Схема отдельного контура теплоснабжения связанной системы (фиг.2) включает разновысотно расположенные другой теплоисточник и традиционную систему теплоснабжения. Традиционная система теплоснабжения включает первый теплоисточник (котельную) - 14, предусматривающий сжигание топлива; от которого тепло по прямому трубопроводу (задвижка 15 в нем) сетевыми насосами перемещается к теплопотребителю (первому или второму), а по обратному трубопроводу (задвижка 16 в нем) - возвращается на котельную 14.The inventive STGM in figure 1 includes two fully displayed cascade and differently located heat supply systems with position symbols, one from 1-1 to 16-1, the other from 1-2 to 16-2, as well as part of the third (lower) - with designations of positions from 1-3 to 13-3. The scheme of a separate heat supply circuit of the associated system (Fig. 2) includes differently located different heat sources and a traditional heat supply system. The traditional heat supply system includes the first heat source (boiler room) - 14, which provides for the combustion of fuel; from which heat is transferred through a direct pipeline (valve 15 in it) by network pumps to a heat consumer (first or second), and through a return pipe (valve 16 in it) - it is returned to boiler room 14.

Другой теплоисточник включает подземный водоносный интервал - теплогидроаккумулятор 9 (ПТГА), который посредством гидроэнергетической скважины 2 и скважины к теплопотребителю 10 сообщен, соответственно, с одним (или дополнительным) источником воды 1 и традиционной системой теплоснабжения (ее прямым трубопроводом, через задвижку 13). Один (или дополнительный) источник воды 1 сообщается с гидроэнергетической скважиной 2 через регулирующее устройство 7 подачи воды в гидроэнергетическую скважину. В гидроэнергетической скважине 2 на колонне труб 5 установлен гидротеплоагрегат включающий гидротурбину 3 (турбобур) и гидродинамический теплогенератор 4, корпуса и роторы которых соединены. Реактивный момент, возникающий на гидротеплоагрегате, воспринимается колонной труб 5 жестко закрепленной на устье гидроэнергетической скважины 2. Статический уровень в гидроэнергетической скважине такой, что напор создаваемый водотоком воды от источника достаточен для выработки тепла (нагрева воды) гидротеплоагрегатом 3-4. Нижняя часть гидроэнергетической скважины 2 сообщена с водоносный интервалом 9 (в нем образован ПТГА). ПТГА 9 сообщен со скважиной 10 к теплопотребителю (традиционной системе теплоснабжения), выход которой посредством трубопровода 12 и вентиля 13 в нем сообщен с прямым трубопроводом традиционной системы теплоснабжения.Another heat source includes an underground aquifer - a heat accumulator 9 (PTGA), which is connected through a hydropower well 2 and a well to a heat consumer 10, respectively, with one (or additional) water source 1 and a traditional heat supply system (its direct pipeline through a valve 13). One (or additional) water source 1 communicates with a hydropower well 2 through a regulating device 7 for supplying water to a hydropower well. In a hydropower well 2, a hydrothermal unit including a hydroturbine 3 (turbodrill) and a hydrodynamic heat generator 4, whose bodies and rotors are connected, is installed on a pipe string 5. The reactive moment arising at the hydrothermal unit is perceived by the pipe string 5 rigidly fixed at the mouth of the hydropower well 2. The static level in the hydropower well is such that the pressure generated by the water stream from the source is sufficient to generate heat (water heating) by the 3-4 hydrothermal unit. The lower part of the hydropower well 2 is connected with an aquifer interval of 9 (PTGA is formed in it). PTGA 9 is connected with a well 10 to a heat consumer (traditional heat supply system), the output of which is connected via a pipeline 12 and valve 13 to a direct pipeline of a traditional heat supply system.

Каждый отдельный контур теплоснабжения связанной системы включает разновысотно расположенные другой теплоисточник и традиционную систему теплоснабжения, которые сообщены между собой посредством задвижки 13 в трубопроводе от ПТГА.Each individual heat supply circuit of a connected system includes a different heat source and a traditional heat supply system, which are interconnected by means of a valve 13 in the pipeline from PTGA.

Работа СТГМ в процессе ее эксплуатации.Work STGM in the process of its operation.

Зарядка ПТГА. При эксплуатации СТГМ подземные теплогидроаккумуляторы 9-1, 9-2 и 9-3 (фиг.1) дополнительных теплоисточников каждой, одного высотного положения системы теплоснабжения, заряжаются горячей водой в летнее время, которая нагревается при прохождении скважинного водотока через теплогидроагрегат 6 (фиг.2) установленный в скважине 2. За счет динамического напора поступающей в скважину воды ее уровень (динамический) повышается и разностью динамического и статического уровней создается напор воздействующий на гидродинамический теплогенератор (теплогидроагрегат 6). За счет напора водотока вращение принимает гидротурбина (турбобур 3), вращение ротора которого передается вихревому теплогенератору 4. При прохождении через гидродинамический теплогенератор, вода нагревается до температуры близкой к кипению и по скважине движется к водоносному интервалу 9 и поступает в него через перфорацию в трубе 8. Напор воды в скважине таков, что он достаточен для работы гидродинамического теплогенератора в номинальном режиме и нагрева воды до требуемой температуры. Поступившая в водоносный интервал 9 горячая вода движется в направлении скважины к теплопотребителю 10, заполняя объем в водоносе и формируя ПТГА. Заряженные в летнее время ПТГА заявляемой системы теплоснабжения являются энергетической основой обеспечения теплоснабжения с ее использованием в отопительный период. Зарядка ПТГА может осуществляться в летнее время и с использованием для этого солнечной энергии - гелиоконцентраторов (такая технология широко применяется зарубежными энергетиками, как правило европейскими).Charging PTGA. During the operation of STGM underground heat accumulators 9-1, 9-2 and 9-3 (Fig. 1) of additional heat sources of each, one high-altitude position of the heat supply system, are charged with hot water in the summer, which is heated when the borehole water stream passes through the heat-generating unit 6 (Fig. 2) installed in the well 2. Due to the dynamic pressure of the water entering the well, its level (dynamic) rises and the difference between the dynamic and static levels creates a pressure acting on the hydrodynamic heat generator (heat idroagregat 6). Due to the pressure of the watercourse, the rotation takes a turbine (turbo-drill 3), the rotation of the rotor of which is transmitted to the vortex heat generator 4. When passing through the hydrodynamic heat generator, the water is heated to a temperature close to boiling and moves through the borehole to the aquifer 9 and enters it through perforation in the pipe 8 The water pressure in the well is such that it is sufficient for the hydrodynamic heat generator to operate in nominal mode and to heat the water to the required temperature. The hot water entering the aquifer 9 moves in the direction of the well toward the heat consumer 10, filling the volume in the aquifer and forming a PTA. Charged in summer PTGA of the inventive heat supply system are the energy basis for providing heat supply with its use in the heating period. PTGA can be charged in the summer and using solar energy for this purpose - solar concentrators (this technology is widely used by foreign power engineers, usually European ones).

Работа СТГМ в отопительном сезоне. С наступлением отопительного сезона для запуска СТГМ: обеспечивается перекрытие вентилей 15-16 (15-1 и 16-1; 15-2 и 16-2); открываются вентили «К ниже расположенной системе»; открываются вентили 13-1; 13-2;13-3. Открывается регулирующее устройство 7-1, через которое устанавливается водоток с расходом Q₁, равным расчетному расходу в традиционной системе теплопотребления с обозначениями входящих в нее позиций от 12-1 до 16-1. При этом, из ПТГА 9-1 горячая вода за счет напора создаваемого столбом воды Н_пр.1 по трубопроводу 12-1 движется к первому теплопотребителю по прямому трубопроводу. После отдачи тепла и водоразбора теплоноситель от первого теплопотребителя с расходом Q₂ движется по обратному трубопроводу и, далее, через вентиль «к ниже расположенной системе» на вход регулирующего устройства 7-2. При работе системы теплоснабжения с первым теплопотребителем количество воды в ПТГА не изменяется (не уменьшается), так как использованная от него горячая вода, в таком же объеме восстанавливается за счет ее поступления (с идентичным расходу) через гидроэнергетическую скважину 2-1. Осуществляется поступление горячей воды в ПТГА 9-1 из гидроэнергетической скважины 2-1, в которую она она поступает из ее источника 1-1. То есть ПДГА 9-1 всегда находится заряженным.Work STGM in the heating season. With the onset of the heating season to start the STGM: valves 15-16 are shut off (15-1 and 16-1; 15-2 and 16-2); valves “To below located system” open; valves 13-1 open; 13-2; 13-3. A control device 7-1 opens, through which a water stream is installed with a flow rate of Q ₁ equal to the calculated flow rate in a traditional heat consumption system with the designations of its constituent items from 12-1 to 16-1. At the same time, from PTHA 9-1, hot water due to the pressure created by the column of water N _{pr. 1} through pipeline 12-1 moves to the first heat consumer through a direct pipeline. After heat transfer and tapping, the heat carrier from the first heat consumer with a flow rate of Q ₂ moves through the return pipe and, then, through the valve “to a lower system” to the input of the control device 7-2. When the heat supply system operates with the first heat consumer, the amount of water in the PTGA does not change (does not decrease), since the hot water used from it is restored in the same volume due to its supply (with identical flow rate) through the 2-1 hydropower well. Hot water is supplied to PTGA 9-1 from a hydropower well 2-1, into which it comes from its source 1-1. That is, PDGA 9-1 is always charged.

Регулирующим устройством устанавливается расход Q₃ воды поступающей в гидроэнергетическую скважину 2-2 равный расчетному расходу в традиционной системе теплопотребления с обозначениями входящих в нее позиций от 12-2 до 16-2. Из ПТГА 9-2 горячая вода за счет напора создаваемого столбом воды Н_пр.2 по трубопроводу 12-2 движется ко второму теплопотребителю по прямому трубопроводу. После отдачи тепла и водоразбора теплоноситель от первого теплопотребителя с расходом Q₄ движется по обратному трубопроводу и, далее, через вентиль «к ниже расположенной системе» на вход регулирующего устройства 7-3. При работе системы теплоснабжения со вторым теплопотребителем количество воды в ПТГА 9-2 не изменяется, исходя из аналогии выше изложенных подходов. А ПТГА 9-2 всегда находится заряженным.The control device sets the flow rate Q _{3 of the} water entering the hydropower well 2-2 equal to the calculated flow rate in the traditional heat consumption system with the designations of its constituent items from 12-2 to 16-2. From PTGA 9-2, hot water due to the pressure created by a column of water N _pr.2 through pipeline 12-2 moves to the second heat _consumer through a direct pipeline. After heat transfer and water draw-off, the coolant from the first heat consumer with a flow rate of Q ₄ moves through the return pipe and, then, through the valve “to a lower system” to the input of the control device 7-3. When the heat supply system works with the second heat consumer, the amount of water in PTGA 9-2 does not change, based on the analogy of the above approaches. A PTGA 9-2 is always charged.

При наличии ниже расположенных потребителей тепла системы их теплоснабжения, согласно заявляемой СТГМ, формируются и работают аналогично приведенным выше.If there are lower-lying heat consumers, their heat supply systems, according to the claimed STGM, are formed and work similarly to the above.

Входящая в состав СТГМ котельная 14 на фиг.2 и (14-1 и 14-2) - на фиг.1, предусматривающая для своей работы сжигание органического топлива, является резервной и используется в исключительных случаях - при авариях на источниках с ПТГА, в том числе связанных с форс мажорными обстоятельствами.Boiler room 14, which is a part of STGM, in Fig. 2 and (14-1 and 14-2) - in Fig. 1, which provides for the burning of fossil fuels for its work, is a backup and is used in exceptional cases - in case of accidents at sources with PTA, including force majeure circumstances.

Заявляемая СТГМ более экологична, а ее использование перспективно в особо-охраняемых природных территориях. Применение ее позволяет повысить энергобезопасность селений неохваченных централизованным энергоснабжением, их энергонезависимость, снизить социальную напряженность связанную с энергообеспечением и энергоснабжением, а также повысить антитеррористическую защищенность энергноисточников.The inventive STGM is more environmentally friendly, and its use is promising in specially protected natural areas. Its application allows to increase the energy security of villages not covered by centralized energy supply, their energy independence, to reduce social tension associated with energy supply and energy supply, as well as to increase the counterterrorism protection of energy sources.

Claims

1. A heat supply system for mountainous conditions, including one source of water connected to a first source of thermal energy, for example, providing for its operation the burning of fossil fuels; a direct pipeline connected to it through shutoff valves, through which a heat carrier with a temperature of a higher level is transported to a consumer (consumers) of heat energy through a network pump, a return pipe connected to the outlet of a heat consumer (heat consumers), through which a heat carrier with a temperature of a lower level is transported to heat source and connected to it by means of shutoff valves; systems of valves and piping, including for connecting or bypassing specific heat consumers, control equipment for measuring pressures, flows and temperatures of the coolant, direct and return pipelines are made circular or (and) radial; it additionally contains another heat source in the form of a seasonal underground heat accumulator charged by hydrodynamic or helioconcentrator heat generators, and located, for example, in an underground aquifer, characterized in that the underground heat accumulator of another heat source is connected via a directionally drilled well to a direct pipeline of the heat supply system, while the other the heat source is the main one, and the first is the backup, with the other heat source located higher eplopotrebitelya with the difference in their height position and the pressure created by it, sufficient for pumping the coolant for the heating system with the required parameters; the return pipe from the heat consumer is in communication with the spent fuel storage system, or, being one water source, with the injection well of an additional heat source in the form of a seasonal underground heat accumulator charged with a hydrodynamic and / or helioconcentrator heat generator, similar in composition and downstream heat supply system, in which, If necessary, an additional source of water is provided for its recharge.

2. The heat supply system for mountainous conditions according to claim 1, characterized in that there are several differently distributed, similar in composition, cascadingly arranged and sequentially interconnected heat supply systems in it.

3. The heat supply system for mountainous conditions according to claim 1, characterized in that the hydrodynamic heat generator for charging the underground heat accumulator is a vortex.