RU147722U1 - INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING - Google Patents

INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING Download PDF

Info

Publication number
RU147722U1
RU147722U1 RU2014116861/12U RU2014116861U RU147722U1 RU 147722 U1 RU147722 U1 RU 147722U1 RU 2014116861/12 U RU2014116861/12 U RU 2014116861/12U RU 2014116861 U RU2014116861 U RU 2014116861U RU 147722 U1 RU147722 U1 RU 147722U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
closed pipeline
water
closed
heat
Prior art date
Application number
RU2014116861/12U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Андреевич Андреев
Юрий Александрович Судник
Евгений Валерьевич Ходус
Original Assignee
Сергей Андреевич Андреев
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 Сергей Андреевич Андреев filed Critical Сергей Андреевич Андреев
Priority to RU2014116861/12U priority Critical patent/RU147722U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU147722U1 publication Critical patent/RU147722U1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40—Geothermal heat-pumps

Landscapes

  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

Установка для автономного отопления, включающая источник теплоты низкого потенциала, представляющий собой участок грунта с двумя скважинами, замкнутый трубопровод с надземной и подземной частями и тепловой насос, состоящий из термоэлектрического преобразователя с присоединенным к его выходу электрическим нагревательным элементом, установленным в контуре системы отопления, отличающаяся тем, что она дополнительно оснащена теплообменником и теплоизоляционным покрытием, при этом замкнутый трубопровод заполнен водой, а теплообменник размещен в замкнутом трубопроводе, находящемся в первой скважине, при этом теплоизоляционное покрытие нанесено на замкнутый трубопровод, находящийся во второй скважине, причем подземная часть замкнутого трубопровода установлена под уклоном, а его надземная часть - с подъемом в направлении второй скважины, а термоэлектрический преобразователь установлен в нижней точке надземной части замкнутого трубопровода, находящегося во второй скважине.Installation for autonomous heating, including a low-potential heat source, which is a soil section with two wells, a closed pipeline with above-ground and underground parts and a heat pump, consisting of a thermoelectric converter with an electric heating element connected to its output installed in the heating system circuit, characterized the fact that it is additionally equipped with a heat exchanger and a heat-insulating coating, while the closed pipeline is filled with water, and the heat exchanger p placed in a closed pipeline located in the first well, while the insulating coating is applied to the closed pipe located in the second well, the underground part of the closed pipeline installed at a slope, and its above-ground part with a rise in the direction of the second well, and the thermoelectric converter is installed in the lower point of the aboveground part of a closed pipeline located in the second well.

Description

Установка для автономного отопления относится к теплотехнике, в частности, к системам теплоснабжения, и может быть использована для отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, производственных, административных и социально-бытовых сооружений.Installation for autonomous heating refers to heat engineering, in particular, to heat supply systems, and can be used for heating and hot water supply of individual residential buildings, industrial, administrative and social facilities.

Известная установка для отопления и горячего водоснабжения, включающая источник теплоты низкого потенциала, представляющий собой участок грунта с двумя скважинами, замкнутый трубопровод с надземной и подземной частями, и тепловой насос, состоящий из термоэлектрического преобразователя с присоединенным к его выходу электрическим нагревательным элементом, установленным в контуре системы отопления (см. патент РФ на полезную модель №119857, заявка 2012106719/12 от 24.02.2012, опубл. 27.08.2012).A well-known installation for heating and hot water supply, including a heat source of low potential, which is a plot of soil with two wells, a closed pipeline with aboveground and underground parts, and a heat pump, consisting of a thermoelectric converter with an electric heating element connected to its output, installed in the circuit heating systems (see RF patent for utility model No. 119857, application 2012106719/12 of February 24, 2012, published on August 27, 2012).

Недостатком такой установки является низкая эффективность нагрева теплоносителя в контуре системы отопления вследствие слабого прогрева точек спая термопар, образующих «горячую» сторону термоэлектрического преобразователя. Слабый прогрев объясняется недостаточно интенсивной циркуляцией низкозамерзающей жидкости в замкнутом трубопроводе под действием разности температур в скважине и окружающей среде. Замкнутый трубопровод в известной установке заполнен низкозамерзающей жидкостью, а зависимость плотности этой жидкости от температуры весьма незначительна.The disadvantage of this installation is the low efficiency of heating the coolant in the heating system circuit due to weak heating of the junction points of the thermocouples forming the “hot” side of the thermoelectric converter. Weak warming is explained by insufficiently intensive circulation of low-freezing fluid in a closed pipeline under the influence of a temperature difference in the well and the environment. A closed pipeline in a known installation is filled with a low-freezing liquid, and the temperature dependence of the density of this liquid is very insignificant.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности нагрева теплоносителя в контуре системы отопления. Такой технический результат достигается тем, что установка для автономного отопления, включающая источник теплоты низкого потенциала, представляющий собой участок грунта с двумя скважинами, замкнутый трубопровод с надземной и подземной частями, и тепловой насос, состоящий из термоэлектрического преобразователя с присоединенным к его выходу электрическим нагревательным элементом, установленным в контуре системы отопления, дополнительно оснащена теплообменником и теплоизоляционным покрытием, при этом замкнутый трубопровод заполнен водой, а теплообменник размещен в замкнутом трубопроводе, находящемся в первой скважине, при этом теплоизоляционное покрытие нанесено на замкнутый трубопровод, находящийся во второй скважине, причем, подземная часть замкнутого трубопровода установлена под уклоном, а его надземная часть - с подъемом в направлении второй скважины, а термоэлектрический преобразователь установлен в нижней точке надземной части замкнутого трубопровода, находящегося во второй скважине.The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of heating the coolant in the heating system circuit. This technical result is achieved by the fact that the installation for autonomous heating, including a heat source of low potential, which is a plot of soil with two wells, a closed pipeline with above-ground and underground parts, and a heat pump, consisting of a thermoelectric converter with an electric heating element connected to its output installed in the heating system circuit is additionally equipped with a heat exchanger and heat-insulating coating, while the closed pipeline is filled water, and the heat exchanger is placed in a closed pipe located in the first well, while the heat-insulating coating is applied to the closed pipe located in the second well, and the underground part of the closed pipe is installed at a slope, and its above-ground part is raised in the direction of the second well, and the thermoelectric converter is installed at the lower point of the aboveground part of the closed pipeline located in the second well.

На фиг. 1 представлена функциональная схема установки для автономного отопления.In FIG. 1 shows a functional diagram of the installation for autonomous heating.

Установка для автономного отопления включает источник 1 теплоты низкого потенциала, представляющий собой участок грунта с двумя скважинами, замкнутый трубопровод 2 с надземной частью 3 и подземной частью 4 и тепловой насос 5, состоящий из термоэлектрического преобразователя 6 с присоединенным к его выходу электрическим нагревательным элементом 7, установленным в контуре 8 системы отопления. Замкнутый трубопровод 2 заполнен водой. В замкнутом трубопроводе 2, находящемся в первой скважине, размещен теплообменник 9, представляющий собой полую емкость с большой (например, ребристой) поверхностью. На замкнутый трубопровод 2, находящийся во второй скважине, нанесено теплоизоляционное покрытие 10. В качестве теплоизоляционного покрытия 10 использован материал с низким коэффициентом теплопроводности (0,032…0,035 Вт/м×град), например, пенополиуретан. Во избежание ухудшения теплоизолирующих свойств теплоизоляционного покрытия 10 под действием воды, оно герметично покрывается гидроизоляционным слоем.Installation for autonomous heating includes a low potential heat source 1, which is a soil section with two wells, a closed pipeline 2 with an aboveground part 3 and an underground part 4 and a heat pump 5, consisting of a thermoelectric converter 6 with an electric heating element 7 connected to its output, installed in circuit 8 of the heating system. Closed pipe 2 is filled with water. In a closed pipeline 2 located in the first well, a heat exchanger 9 is placed, which is a hollow tank with a large (for example, ribbed) surface. An insulated coating 10 is applied to the closed pipeline 2, located in the second well. As a thermal insulation coating 10, a material with a low coefficient of thermal conductivity (0.032 ... 0.035 W / m × deg), for example, polyurethane foam, is used. In order to avoid deterioration of the insulating properties of the heat-insulating coating 10 under the action of water, it is hermetically coated with a waterproofing layer.

Подземная часть 4 замкнутого трубопровода 2 установлена под уклоном в направлении второй скважины. Надземная часть 3 замкнутого трубопровода 4 установлена с подъемом в направлении второй скважине. Величины уклона и подъема составляют 5…15°. Термоэлектрический преобразователь 6 установлен в нижней точке надземной части 3 замкнутого трубопровода 2, находящегося над второй скважиной. При этом точки спаев термопар, образующие «горячую» сторону термоэлектрического преобразователя 6, касаются внешней поверхности надземной части 3 замкнутого трубопровода 2. Расходящиеся ветви термопар, образующие «холодную» сторону термоэлектрического преобразователя 6, выведены в окружающую среду.The underground part 4 of the closed pipeline 2 is installed at a slope in the direction of the second well. The aboveground part 3 of the closed pipeline 4 is installed with a lift in the direction of the second well. The values of the slope and rise are 5 ... 15 °. The thermoelectric converter 6 is installed at the lower point of the aboveground part 3 of the closed pipeline 2 located above the second well. In this case, the junctions of the thermocouples forming the "hot" side of the thermoelectric transducer 6, touch the outer surface of the aboveground part 3 of the closed pipeline 2. The diverging branches of the thermocouples forming the "cold" side of the thermoelectric transducer 6 are discharged into the environment.

Установка для автономного отопления работает следующим образом.Installation for autonomous heating works as follows.

В зимнее время года температура воды в скважинах составляет 5…7°C. Под действием этой положительной температуры вода в теплообменнике 9 нагревается и ее температура достигает значений 3…4°C. При этом плотность прогретой воды составит 1000 кг/куб.м. Вода, содержащаяся в надземной части 3 замкнутого трубопровода 2, будет иметь температуру около нуля. Плотность воды при 0°C соответствует 998.7 кг/куб.м. За счет разности плотностей вода в замкнутом трубопроводе 2 приходит в движение: более прогретая вода опускается в подземную часть 4, расположенную под уклоном в сторону второй скважины. На ее место поступает холодная вода из надземной части замкнутого трубопровода 2. Уклон подземной части замкнутого трубопровода 2, а также подъем надземной части 3 замкнутого трубопровода 2 в сторону второй скважины сопутствуют усилению течения воды.In the winter season, the water temperature in the wells is 5 ... 7 ° C. Under the influence of this positive temperature, the water in the heat exchanger 9 heats up and its temperature reaches 3 ... 4 ° C. In this case, the density of heated water will be 1000 kg / cubic meter. The water contained in the aboveground part 3 of the closed pipeline 2 will have a temperature of about zero. The density of water at 0 ° C corresponds to 998.7 kg / cubic meter. Due to the difference in densities, the water in the closed pipeline 2 is set in motion: warmer water is lowered into the underground part 4, located at a slope towards the second well. In its place comes cold water from the aboveground part of the closed pipeline 2. The slope of the underground part of the closed pipeline 2, as well as the rise of the aboveground part 3 of the closed pipeline 2 towards the second well, accompany the increase in the flow of water.

По мере движения вверх по замкнутому трубопроводу 2, находящемуся во второй скважине, вода практически не остывает, так как этому препятствует теплоизоляционное покрытие 10. Таким образом, при движении в замкнутом трубопроводе 2, находящемся в первой скважине, в теплообменнике 9, и в подземной части 4 замкнутого трубопровода 2 вода нагревается. При движении в надземной части 3 замкнутого трубопровода 2 вода остывает. В нижней точке надземной части 3 замкнутого трубопровода 2, находящегося во второй скважине, температура циркулирующей воды максимальна.As you move up the closed pipe 2 located in the second well, the water practically does not cool down, as this is prevented by the heat-insulating coating 10. Thus, when moving in the closed pipe 2 located in the first well, in the heat exchanger 9, and in the underground part 4 closed pipe 2 water is heated. When moving in the aboveground part 3 of the closed pipeline 2, the water cools. At the lower point of the aboveground part 3 of the closed pipeline 2, located in the second well, the temperature of the circulating water is maximum.

Находящийся в этой точке термоэлектрический преобразователь 5 оказывается под одновременным воздействием разнотемпературных сред. При этом точки спаев термопар, образующие «горячую» сторону термоэлектрического преобразователя 6, максимально прогреваются, а расходящиеся ветви термопар, образующие «холодную» сторону термоэлектрического преобразователя 6, максимально охлаждаются.The thermoelectric converter 5 located at this point is under the simultaneous influence of different-temperature media. In this case, the junctions of the thermocouples forming the "hot" side of the thermoelectric transducer 6 are heated as much as possible, and the diverging branches of the thermocouples forming the "cold" side of the thermoelectric transducer 6 are cooled as much as possible.

В соответствии с явлением Зеебека на выходе термоэлектрического преобразователя 6 появляется электрическая энергия, которая поступает на электрический нагревательный элемент 7. Температура теплоносителя в контуре 8 системы отопления определяется величинами сопротивления электрического нагревательного элемента 7 и количеством теплоносителя в контуре 8 системы отопления. Варьируя этими величинами, можно устанавливать практически любую температуру теплоносителя. Таким образом, термоэлектрический преобразователь 6 в совокупности с электрическим нагревательным элементом 7 выполняют функцию теплового насоса, преобразуя теплоту источника низкого потенциала 1 в высокопотенциальную теплоту в контуре 8 системы отопления.In accordance with the Seebeck phenomenon, electric energy appears at the output of the thermoelectric converter 6, which is supplied to the electric heating element 7. The temperature of the coolant in the circuit 8 of the heating system is determined by the resistance values of the electric heating element 7 and the amount of coolant in the circuit 8 of the heating system. Varying these values, you can set almost any temperature of the coolant. Thus, the thermoelectric converter 6 in conjunction with the electric heating element 7 perform the function of a heat pump, converting the heat of a low potential source 1 into high potential heat in the circuit 8 of the heating system.

В отличие от прототипа замкнутый трубопровод в заявленной полезной модели заполнен водой. Во-первых, вода значительно дешевле любой низкозамерзающей жидкости, во-вторых, вода в меньшей степени влияет на состояние внутренней поверхности труб и мест их соединений, в-третьих, коэффициент теплопроводности воды составляет величину 0,56 Вт/м×град, а, например, низкозамерзающей жидкости на основе моноэтиленгликоля - 0,25 Вт/м×град, В то же время известно, что в рабочем диапазоне температур зависимости плотностей воды и низкозамерзающей жидкости от температуры взаимообратны. Максимальную плотность вода имеет при температуре 4°C. При повышении температуры в диапазоне от 0 до 4°C плотность воды растет, а в диапазоне от 4°C до 100°C снижается. При использовании воды в качестве теплоносителя в системах отопления с естественной циркуляцией используется зависимость плотности от температуры в диапазоне от 4°C до 100°C. В заявленной полезной модели использована зависимость плотности воды от температуры в диапазоне от 0 до 4°C. Это обусловило изменение направления движения воды в замкнутом трубопроводе по сравнению с прототипом на противоположное и позволило повысить интенсивность этого движения. Размещение термоэлектрического преобразователя в нижней точке надземной части замкнутого трубопровода, находящегося над второй скважиной обеспечило увеличение разности температур между «горячей» и «холодной» сторонами термопар. Использование теплоизоляционного покрытия замкнутого трубопровода, находящегося во второй скважине, позволило избежать остывания воды по мере ее движения по этому трубопроводу вверх. Применение теплообменника, установленного в замкнутом трубопроводе, находящемся в первой скважине, дало возможность нагреть большее количество воды, и, соответственно, увеличить давление прогретой воды на вытесняемую ею остывшую воду. Установка подземной части замкнутого трубопровода под уклоном, а надземной части замкнутого трубопровода с подъемом в сторону второй скважины также сопутствует усилению течения воды.Unlike the prototype, a closed pipeline in the claimed utility model is filled with water. Firstly, water is much cheaper than any low-freezing liquid, secondly, water to a lesser extent affects the state of the inner surface of the pipes and their joints, thirdly, the thermal conductivity of water is 0.56 W / m × deg, and for example, a low-freezing liquid based on monoethylene glycol is 0.25 W / m × deg. At the same time, it is known that in the working temperature range the temperature dependences of the densities of water and low-freezing liquid are reciprocal. Water has a maximum density at a temperature of 4 ° C. With increasing temperature in the range from 0 to 4 ° C, the density of water increases, and in the range from 4 ° C to 100 ° C decreases. When using water as a coolant in heating systems with natural circulation, the dependence of density on temperature in the range from 4 ° C to 100 ° C is used. The claimed utility model uses the dependence of water density on temperature in the range from 0 to 4 ° C. This led to a change in the direction of movement of water in a closed pipeline compared with the prototype on the opposite and allowed to increase the intensity of this movement. Placing the thermoelectric converter at the lower point of the aboveground part of the closed pipeline located above the second well provided an increase in the temperature difference between the “hot” and “cold” sides of the thermocouples. The use of a heat-insulating coating of a closed pipeline located in the second well made it possible to avoid cooling water as it moves up this pipeline. The use of a heat exchanger installed in a closed pipeline located in the first well made it possible to heat more water and, accordingly, increase the pressure of the heated water to the cooled water displaced by it. Installation of the underground part of the closed pipeline at a slope, and the aboveground part of the closed pipeline with the rise towards the second well also accompanies the strengthening of the flow of water.

Claims (1)

Установка для автономного отопления, включающая источник теплоты низкого потенциала, представляющий собой участок грунта с двумя скважинами, замкнутый трубопровод с надземной и подземной частями и тепловой насос, состоящий из термоэлектрического преобразователя с присоединенным к его выходу электрическим нагревательным элементом, установленным в контуре системы отопления, отличающаяся тем, что она дополнительно оснащена теплообменником и теплоизоляционным покрытием, при этом замкнутый трубопровод заполнен водой, а теплообменник размещен в замкнутом трубопроводе, находящемся в первой скважине, при этом теплоизоляционное покрытие нанесено на замкнутый трубопровод, находящийся во второй скважине, причем подземная часть замкнутого трубопровода установлена под уклоном, а его надземная часть - с подъемом в направлении второй скважины, а термоэлектрический преобразователь установлен в нижней точке надземной части замкнутого трубопровода, находящегося во второй скважине.
Figure 00000001
Installation for autonomous heating, including a low-potential heat source, which is a soil section with two wells, a closed pipeline with above-ground and underground parts and a heat pump, consisting of a thermoelectric converter with an electric heating element connected to its output installed in the heating system circuit, characterized the fact that it is additionally equipped with a heat exchanger and a heat-insulating coating, while the closed pipeline is filled with water, and the heat exchanger p placed in a closed pipeline located in the first well, while the insulating coating is applied to the closed pipe located in the second well, the underground part of the closed pipeline installed at a slope, and its above-ground part with a rise in the direction of the second well, and the thermoelectric converter is installed in the lower point of the aboveground part of the closed pipeline located in the second well.
Figure 00000001
RU2014116861/12U 2014-04-28 2014-04-28 INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING RU147722U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014116861/12U RU147722U1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014116861/12U RU147722U1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU147722U1 true RU147722U1 (en) 2014-11-20

Family

ID=53384837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014116861/12U RU147722U1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU147722U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175890U1 (en) * 2017-07-14 2017-12-21 Сергей Андреевич Андреев INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175890U1 (en) * 2017-07-14 2017-12-21 Сергей Андреевич Андреев INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chiasson Modeling horizontal ground heat exchangers in geothermal heat pump systems
JP2013178017A (en) Heat exchange system
Zhou et al. Characteristics and application of road absorbing solar energy
RU147722U1 (en) INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING
JP5690960B1 (en) Heat exchange system
CN105605650A (en) Solar energy large-capacity seasonal heat storage and in-winter heating device
CN104165254A (en) Anti-freeze plastic pipe
CN204739667U (en) Superconducting heat pipe warms up electricly
Wang Comparative heat transfer efficiency study of coaxial and u-loop boreholes
CN104457348A (en) Modular composite heat exchange device
RU119857U1 (en) INSTALLATION FOR HEATING AND HOT WATER SUPPLY
US20160177587A1 (en) Apparatus and method for cooling swimming pool water
CN104280181A (en) Anti-freezing water pressure gauge for corrugated pipe
CN205825193U (en) Solar energy Large Copacity cross-season heat-storing and heat supply in winter device
Lhendup et al. Experimental study of coolth charging of an inter-seasonal underground thermal storage system
SE0200287D0 (en) Installation for tempering a building
US4733417A (en) Steady state swimming pool heat exchanger
CN104930582A (en) Superconductive heat pipe electric floor heating system
CN104930585A (en) Double-superconducting wall-mounted cooling fin
CN204373473U (en) A kind of modularization combined type heat switch
CN201962730U (en) Insulation device for plateau permafrost hot water pipes
CN204101230U (en) A kind of antifreeze corrugated tube water pressure gauge
Merlos et al. Design and implementation of a low enthalpy geotermal probe for air conditioning systems
Singh et al. Temperature difference findings from Earth air heat exchanger system in hot-dry climate
Singh et al. Electrical power generation from low grade heat of salinity gradient solar pond using thermoelectric generators

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20141019