RU2483255C1 - Method of seasonal use of low-potential heat of surface soil, and downhole heat exchangers for implementation of method's versions - Google Patents

Method of seasonal use of low-potential heat of surface soil, and downhole heat exchangers for implementation of method's versions Download PDF

Info

Publication number
RU2483255C1
RU2483255C1 RU2011142585/06A RU2011142585A RU2483255C1 RU 2483255 C1 RU2483255 C1 RU 2483255C1 RU 2011142585/06 A RU2011142585/06 A RU 2011142585/06A RU 2011142585 A RU2011142585 A RU 2011142585A RU 2483255 C1 RU2483255 C1 RU 2483255C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
soil
shortened
additional
discharges
Prior art date
Application number
RU2011142585/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011142585A (en
Inventor
Михаил Иванович Калинин
Валерий Иванович Горбачев
Сергей Глебович Шахназаров
Жанна Георгиевна Калинина
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ОАО "НПЦ "Недра")
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 Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ОАО "НПЦ "Недра") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ОАО "НПЦ "Недра")
Priority to RU2011142585/06A priority Critical patent/RU2483255C1/en
Publication of RU2011142585A publication Critical patent/RU2011142585A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2483255C1 publication Critical patent/RU2483255C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40Geothermal heat-pumps
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: when implementing the method during the heating period, low-potential heat is removed from soil. Supply of liquid heat carrier is performed through soil layers by means of the main closed circulating system with closed-type vertical loops installed by means of wells. Then, heat is transferred so that it is converted by means of a heat-pump cycle to a higher temperature level to the heat supply network of the power supply site. During the non-heating period, accumulation of external heat discharges in the soil is selected and supply of heat carrier through the soil layers is changed over to an additional closed circulating system with an intermediate heat exchanger for utilisation of heat discharges, which is installed into it. When changing over from heat removal to accumulation of heat discharges, depth of heat carrier supply is changed through the soil layers from intersection level of vertical loops of one or several water-bearing soil layers to the level above the roof of upper water-bearing layer. For that purpose, some part of the loops used for heat extraction from soil is used at heat extraction and accumulation of heat discharges as per a shortened version by installing those loops as a part of the additional circulating system with the length corresponding to the second of the above levels. The rest loops are installed as a part of the main circulating system with the length corresponding to the first level. When changing over from the soil heat extraction to accumulation of heat discharges, the method allows changing heat carrier supply depth through the soil layer from the intersection level of vertical loops as a part of the main circulating system of one or several water-bearing soil layers to the level above the roof of upper water-bearing layer, thus installing vertical loops in compliance with the last level as a part of the additional circulating system, the length of which is chosen as shortened relative to that one which is chosen in compliance with the first level of length of loops of the main circulating system. The task of the seasonal change of levels is solved either by using known structural designs with wells of various depths as a part of loops, or based on the proposed design of the downhole heat exchanger.
EFFECT: more effective seasonal change of levels.
2 cl

Description

Область техники.The field of technology.

Предлагаемое изобретение относится к технологиям и средствам автономного отопления в различных режимах (низкотемпературном, среднетемпературном), горячего водоснабжения и охлаждения для строящихся и реконструируемых объектов различного назначения (жилой сектор, административные здания, объекты здравоохранения, образования и др.) с комплексным использованием, на основе скважинных циркуляционных систем закрытого типа и тепловых насосов, низкопотенциальных возобновляемых тепловых источников из окружающей среды (верхние, до глубины 100-200 м, слои грунта) и повышающих их потенциал тепловых сбросов техногенного происхождения.The present invention relates to technologies and means of autonomous heating in various modes (low temperature, medium temperature), hot water supply and cooling for buildings under construction and reconstructed for various purposes (residential sector, office buildings, healthcare facilities, education, etc.) with integrated use, based on closed-hole well circulation systems and heat pumps, low-potential renewable heat sources from the environment (upper, to a depth of 100 -200 m, soil layers) and increasing their potential for thermal discharges of technogenic origin.

Уровень техники.The level of technology.

К аналогам предлагаемого изобретения относится способ использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, предназначенный для горячего водоснабжения (ГВС) многоэтажного жилого дома, реализуемый согласно функциональным схемам, графическое изображение которых приведено на рис.3-20 и 3-24 цветной вкладки между с.160 и 161 монографии: Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли. - М.: Издательский дом «Граница», 2006.The analogues of the present invention include a method of using low-grade heat of near-surface soil intended for hot water supply (DHW) of a multi-storey residential building, implemented according to functional diagrams, a graphic image of which is shown in Figs. 3-20 and 3-24 of the color tab between p. 160 and 161 monographs: Vasiliev G.P. Heat and cold supply of buildings and structures using low-potential thermal energy of the surface layers of the Earth. - M .: Publishing House "Border", 2006.

В качестве возобновляемой геотермальной энергии здесь используют низкопотенциальное тепло верхних (до глубины 100-200 м) слоев грунта, извлекаемое, перед подачей на термотрансформацию в тепловых насосах, с помощью скважинных теплообменников (СТО). В качестве техногенного источника тепловых сбросов в СТО используют вторичные энергоресурсы - тепло, отходящее с вентвыбросами, которое в течение года утилизируют и добавляют к извлекаемому с помощью СТО теплу грунта.Here, low-potential heat of the upper (up to a depth of 100-200 m) soil layers is used here as renewable geothermal energy, extracted before applying for thermal transformation in heat pumps using downhole heat exchangers (STO). Secondary energy resources are used as a technogenic source of thermal discharges in SRTs - heat discharged with ventilation exhausts, which is disposed of during the year and added to the soil heat extracted using SRTs.

Способ осуществляют, производя отбор из грунта низкопотенциального тепла путем подачи незамерзающего жидкого теплоносителя (например, тосола) через слои грунта с использованием замкнутой циркуляционной системы, в составе которой с применением скважин установлены вертикальные контура закрытого типа, образующие коаксиальные скважинные теплообменники почти одинаковой длины (рис.3-22, с.115 и рис.3-23, с.116 из указанной монографии), с помощью которых осуществляют отбор тепла из окружающего грунта и передачу нагретого таким образом теплоносителя к тепловому насосу (или каскаду тепловых насосов), где производят термотрансформацию извлекаемого тепла до необходимого потребителю более высокого температурного уровня. При этом в периоды необходимого максимального нагрева воды (зимний режим) в связанной с конденсатором теплового насоса (ТН) сети ГВС жидкий теплоноситель перед подачей в испаритель ТН дополнительно подогревают с помощью установленного, на участке между ТН и выходами из СТО, промежуточного теплообменника водовоздушного типа, связанного обратной (воздушной) стороной с вытяжной линией системы вентиляции объекта, в результате чего в технологической схеме кроме тепла грунта используют вторичные энергоресурсы (тепло вентиляционных выбросов). В летнем режиме ГВС образующуюся избыточную часть тепла вентвыбросов, с помощью продолжающего циркулировать через промежуточный теплообменник и вертикальные скважинные контура теплоносителя, сбрасывают и аккумулируют в грунте, способствуя таким образом восстановлению теплового режима скважин, наряду с естественными факторами, проявляющими себя, в основном, в виде прямого солнечного излучения и геотермального теплового потока. В итоге способ обеспечивает требуемую круглый год для снабжения объекта тепловую нагрузку ГВС.The method is carried out by selecting low-grade heat from the soil by supplying an anti-freezing liquid coolant (e.g. antifreeze) through the soil layers using a closed circulation system, in which closed circuits are installed using wells and form coaxial downhole heat exchangers of almost the same length (Fig. 3-22, p.115 and fig. 3-23, p.116 from the indicated monograph), with the help of which heat is taken from the surrounding soil and the transfer of the heat carrier so heated I’m going to a heat pump (or a cascade of heat pumps), where they produce thermal transformation of the extracted heat to a higher temperature level required by the consumer. At the same time, during the periods of the necessary maximum heating of water (winter mode) in the hot water supply network connected to the heat pump (VT) condenser, the heat carrier is additionally heated using an intermediate air-to-water heat exchanger installed in the area between the heat pumps and the exits from the service station, connected by the reverse (air) side with the exhaust line of the facility’s ventilation system, as a result of which secondary energy resources (heat of ventilation emissions are used in addition to the soil heat in the technological scheme ) In the summer DHW mode, the excess heat of ventilation blowouts generated, which is continued to circulate through the intermediate heat exchanger and vertical borehole coolant circuits, is discharged and accumulated in the ground, thereby contributing to the restoration of the thermal regime of the wells, along with natural factors that manifest themselves mainly in the form direct solar radiation and geothermal heat flux. As a result, the method provides the required year-round heat supply for the object to supply hot water.

Недостатки известного способа определяются следующими обстоятельствами. Поскольку сезон ГВС длится практически весь год (с короткими перерывами на испытания и ремонт), в такой схеме грунтовая система теплосбора не имеет возможность оптимальной поддержки восстановления теплового режима скважин со стороны естественных факторов (переменного солнечного излучения и слабого при такой глубине скважин геотермального потока), поскольку эта составляющая восстановления проявляет себя эффективнее в периоды прекращения отбора тепла из грунта (в рассматриваемой схеме - это периоды подключения промежуточного теплообменника к линии подачи теплоносителя через расширительный бак). И если применительно к тепловым мощностям, реализуемым в режиме ГВС, в качестве компенсирующей поддержки для восстановления теплового режима скважин в разрезе года достаточно потенциала тепловых сбросов вентиляции, то при более интенсивных тепловых нагрузках, характерных, например, для отопления, включая теплопотребление объекта и его вентиляцию, тепловой дефицит скважин, как показывает моделирование и эксперименты по теплопереносу в грунте, будет существенно накапливаться в течение не менее 10-15 отопительных сезонов. В качестве подтверждения этого обстоятельства служат, например, отражающие эту динамику графические зависимости, полученные применительно к условиям центральных регионов России путем расчета по шведской методике, многократно проверенной в мировой практике (журнал «Новости теплоснабжения», 2007, №10, с.26-33).The disadvantages of this method are determined by the following circumstances. Since the DHW season lasts almost the entire year (with short breaks for testing and repair), in this scheme, the soil heat collection system does not have the ability to optimally support the restoration of the thermal regime of wells from natural factors (variable solar radiation and weak geothermal flow at such depths of wells), since this recovery component is more effective during periods of termination of heat extraction from the soil (in this scheme, these are periods of connecting the intermediate heat exchange openings to the coolant supply line through the expansion tank). And if in relation to the heat capacities implemented in the hot water supply mode, the potential for thermal venting of ventilation is sufficient as compensating support for the restoration of the thermal regime of wells in the context of the year, then with more intense heat loads, characteristic, for example, for heating, including heat consumption of the facility and its ventilation , thermal deficit of wells, as shown by modeling and experiments on heat transfer in the soil, will accumulate significantly during at least 10-15 heating seasons. As confirmation of this circumstance, for example, graphic dependencies reflecting this dynamics are obtained obtained in relation to the conditions of the central regions of Russia by calculation according to the Swedish method, repeatedly tested in world practice (the journal "Heat Supply News", 2007, No. 10, p. 26-33 )

К тому же на примере геологического разреза, представленного слева на рис.3-23 (с.116 указанной монографии), видно: несмотря на возможность повышения теплосъема с 1 пог. м СТО на участке пересечения внешней поверхностью СТО, начиная с глубины 18 м, водоносного слоя мощностью 5 м (песок мелкозернистый водоносный), за счет известного эффекта - теплового вклада скорости фильтрации грунтовых вод, в замеренные на практике периоды перехода от извлечения к сбросу тепла, как следует из текста на с.119 монографии, «фактически совпадающие с началами и окончаниями отопительных сезонов», благоприятствующая теплосъему ситуация будет сменяться возрастанием тепловых потерь при аккумулировании тепловых сбросов, ввиду рассеивания на этом участке сбрасываемого тепла обтекающими СТО грунтовыми водами. Поэтому в случае использования подобной технологической схемы на площадках, содержащих в геологическом разрезе слои грунта с развитым течением грунтовых вод, в особенности при попытке дополнительного ее применения к обеспечению тепловых нагрузок отопления, даже непрерывная в течение года аккумуляция в грунте сбрасываемого тепла вентвыбросов, сопровождаемая теплопотерями в зоне водоносных слоев, может оказаться недостаточно эффективной для компенсации накапливаемого из года в год, в периоды отопительных нагрузок, теплового дефицита скважин.In addition, the geological section shown on the left in Figs. 3-23 (p. 116 of the indicated monograph) shows: despite the possibility of increasing heat removal from 1 linear meter. m STO at the intersection of the outer surface of the STO, starting from a depth of 18 m, an aquifer 5 m thick (fine-grained aquifer sand), due to the well-known effect - the thermal contribution of the groundwater filtration rate, to periods of transition from heat extraction to discharge measured in practice, as follows from the text on p. 119 of the monograph, “actually coinciding with the beginnings and endings of the heating seasons”, the situation favorable for heat removal will be replaced by an increase in heat losses during accumulation of heat discharges, due to eivaniya discharged in this region the heat flowing around SRT groundwater. Therefore, in the case of using a similar technological scheme at sites containing geological sections of the soil with a developed groundwater flow, especially when trying to additionally apply it to provide thermal loads of heating, even continuous accumulation of vented exhaust heat in the soil during the year, accompanied by heat loss in zone of aquifers may not be effective enough to compensate for accumulated from year to year, during periods of heating loads, heat shortage wells.

Указанные обстоятельства либо потребуют существенного увеличения длины или количества СТО при проектировании системы сбора тепла грунта, связанного с повышением затрат на их строительство, либо приведут с учетом неполного температурного восстановления скважин к экономически неоправданному сокращению срока службы системы теплосбора, к тому же не позволяя при подобной схеме эффективно реализовать режимы отопления в условиях продолжительных отопительных сезонов, а также другие потребительские функции, например, совместить в межотопительный период восстановление скважин с их использованием в жаркий период на прямое (без кондиционеров) охлаждение помещений объекта энергообеспечения.These circumstances either require a significant increase in the length or number of service stations when designing a soil heat collection system associated with an increase in the cost of their construction, or, taking into account the incomplete temperature recovery of wells, lead to an economically unjustified reduction in the service life of the heat collection system, besides not allowing for such a scheme effectively implement heating modes in conditions of prolonged heating seasons, as well as other consumer functions, for example, combine in the interspot During the hot period, restoration of the wells with their use during the hot period for direct (without air conditioning) cooling of the premises of the power supply facility.

Это ограничивает технологические возможности известного способа, увеличивает срок окупаемости систем для его реализации, а также сужает возможности выбора эффективных участков территории для застройки подземной части систем.This limits the technological capabilities of the known method, increases the payback period of systems for its implementation, and also reduces the possibility of choosing effective sections of the territory for building the underground part of the systems.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению по технической сущности способ посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, согласно которому эффективное обеспечение отопительных нагрузок проводят за счет разделения в рамках года и периодической смены по годам этапов отбора тепла из грунта и аккумулирования сбросного тепла в грунте, причем комбинацию этих этапов осуществляют с поддержкой естественного восстановления теплового режима скважин теплосбора в межотопительный период путем переключения группы вертикальных грунтовых контуров (скважинных теплообменников) одинаковой длины в конце отопительного сезона с основной замкнутой циркуляционной системы (ЗЦС), служащей для отбора тепла грунта, на дополнительную ЗЦС, проходящую через промежуточный теплообменник для утилизации тепла вентвыбросов в межотопительные периоды, причем технологические возможности способа в период работы этой ЗЦС расширены функцией охлаждения помещений объекта энергообеспечения напрямую от скважин («Geothermische Energie» - 2005. - №49. - схема на с.31, рис.4).Closest to the proposed invention by its technical nature is a method for seasonal use of low-grade heat of near-surface soil, according to which the heating loads are effectively ensured by dividing the stages of taking heat from the soil and accumulating waste heat in the soil during the year and periodically changing over the years, the combination of these stages carried out with the support of the natural restoration of the thermal regime of heat collection wells in the inter-heating period by switching the load PP of vertical soil circuits (downhole heat exchangers) of the same length at the end of the heating season from the main closed circulation system (WCC), which serves to take the soil heat, to an additional WCC passing through an intermediate heat exchanger to recover heat from ventilation blowouts during inter-heating periods, and the technological capabilities of the method in the operation period of this WCC has been expanded by the function of cooling the premises of the power supply facility directly from the wells (Geothermische Energie - 2005. - No. 49. - diagram on p.31, fig. 4).

В соответствии с этим способом, принятым за прототип предлагаемого изобретения, в отопительный сезон производят отбор из грунта низкопотенциального тепла, осуществляя подачу жидкого теплоносителя через слои грунта с помощью замкнутой циркуляционной системы с установленными в ее составе путем применения скважин вертикальными контурами закрытого типа, и - последующую передачу тепла, с преобразованием его до более высокого температурного уровня путем использования теплонасосного цикла, к теплоснабжающей сети объекта энергообеспечения, а в межотопительный период переходят к аккумулированию в грунте внешних тепловых сбросов, переводя подачу теплоносителя через слои грунта на дополнительную замкнутую циркуляционную систему с установленным в ее составе промежуточным теплообменником утилизации внешних тепловых сбросов. Применяемый в данном способе источник тепловых сбросов (тепло вентвыбросов) имеет сравнительно малый потенциал, что позволяет, при необходимости, сочетать тепловое восстановление грунта с возможностью одновременного охлаждения помещений объекта подаваемым в этот период через скважинные контура и промежуточный теплообменник (водовоздушного типа) теплоносителем.In accordance with this method, adopted as a prototype of the present invention, in the heating season, low-grade heat is selected from the soil by supplying liquid coolant through the soil layers using a closed circulation system with closed vertical circuits installed in its composition, and the following heat transfer, with its conversion to a higher temperature level by using the heat pump cycle, to the heat supply network of the energy supply facility And in interheating transition to the accumulation in soil of external thermal discharges, converting the supply of coolant through the soil layers on additional closed circulation system installed in its composition intercooler utilization of external thermal discharges. The source of thermal discharges (vent exhaust heat) used in this method has a relatively low potential, which allows, if necessary, combining thermal restoration of the soil with the possibility of simultaneous cooling of the facility premises supplied during this period through the borehole circuits and an intermediate heat exchanger (water-air type) with a heat carrier.

Такая технология отличается от ранее рассмотренного аналога расширенными, за счет функций отопления и охлаждения помещений, технологическими возможностями, однако реализуемая в ней, как и в аналоге, подача теплоносителя при посезонной смене этапов отбора и аккумулирования тепла группой теплообменников одинаковой длины (через одни и те же слои грунта), по рассмотренным выше причинам, исключает эффективное проведение обоих этапов при изначальном выборе площадок с достижимым максимальным уровнем продолжительного теплосъема с 1 пог. м СТО, определяемым в том числе тепловым вкладом скорости фильтрации грунтовых вод на участках обтекания ими поверхности СТО. Экономическим обоснованием целесообразности такого выбора является подтвержденная расчетами и практикой возможность сокращения общей длины СТО, входящих в грунтовую систему теплосбора, связанная с повышением удельной извлекаемой тепловой мощности (Вт/пог.м), по разным оценкам, до 17-30%, что снижает затраты на строительство СТО (1. Theoretische und Praktische Untersuchungen zur Auslegung von Erdwarmesonden im Lockergestein unter Besonderer Berucksichtigung der Geologisch - Hydrogeologischen Gegebenheiten Nord - Ost - Deutschlands // IZW - Bericht, FIZ, Karlsruhe. - 1997, №2, S.57-64. 2. Оптимизация технико- и геолого-экономических решений при разработке и внедрении в России технологий геотермального теплоснабжения // Новости теплоснабжения. - 2010, №5, С.25-32).This technology differs from the previously considered analogue in its expanded technological capabilities due to the functions of heating and cooling the premises, however, it is supplied, as in the analogue, with the supply of heat carrier during the seasonal change of the stages of heat selection and storage by a group of heat exchangers of the same length (through the same soil layers), for the reasons discussed above, excludes the effective implementation of both stages with the initial selection of sites with an achievable maximum level of continuous heat removal from 1 linear meter. m STO, determined including the thermal contribution of the rate of groundwater filtration in the areas around which they flow around the surface of the STO. The economic justification for the appropriateness of such a choice is the possibility of reducing the total length of service stations included in the soil heat collection system, which is confirmed by calculations and practice, associated with an increase in the specific heat output (W / linear m), according to various estimates, to 17-30%, which reduces costs for the construction of service stations (1. Theoretische und Praktische Untersuchungen zur Auslegung von Erdwarmesonden im Lockergestein unter Besonderer Berucksichtigung der Geologisch - Hydrogeologischen Gegebenheiten Nord - Ost - Deutschlands // IZW - Bericht, FIZ, Karlsruhe 1997, No. 5 - 1997. 2. Optimization of technical and geological and economic solutions in the development the introduction in Russia of geothermal heating technology heating // news -. 2010, 5, S.25-32).

При условии закладки комплекса скважинных контуров одинаковой длины с целью повышенного теплоотбора через зону, благоприятствующую теплосъему, то есть - с пересечением водоносных слоев грунта, переключение подачи теплоносителя с основной на дополнительную циркуляционную систему, для проведения аккумулирования тепловых стоков, приведет к тому, что тепло, накапливаемое при этом за счет поступления от источника стоков в зону, простирающуюся от поверхности Земли до уровня верхнего водоносного слоя, при продвижении теплоносителя глубже этой зоны будет частично или полностью теряться в результате рассеивания на участках поверхности вертикального контура, обтекаемых грунтовыми водами.Provided that the complex of borehole loops of the same length is laid with the aim of increased heat removal through the zone favorable for heat removal, that is, with the intersection of aquifers, switching the coolant supply from the main to the additional circulation system to conduct the accumulation of heat sinks will result in heat accumulated at the same time due to the influx from the source of effluents into an area extending from the surface of the Earth to the level of the upper aquifer, while moving the coolant deeper than th zone will be partially or completely lost as a result of dispersion in the surface portions vertical contour streamlined groundwater.

И наоборот, в случае выбора участков с глубинами заложения СТО одинаковой длины выше кровли верхнего водоносного слоя, то есть в зоне отсутствующего или слаборазвитого течения грунтовых вод, при реализации известного способа перспективные в данном случае условия для аккумулирования (снижение теплопотерь в несколько раз) будут сопровождаться, при последующем посезонном переходе на отбор тепла из тех же СТО, заниженным удельным теплосъемом (на 1 пог. м СТО), поскольку тепловое влияние ниже расположенных, значительных по мощности и скорости фильтрации водоносных слоев, на выше расположенные СТО проявляется в гораздо меньшей степени, ограничиваясь только способствующим теплосъему повышением теплопроводности пород в результате их водонасыщенности на участке от забоя каждой скважины до уровня стояния жидкости вокруг скважин.And vice versa, in the case of choosing sections with the depths of the SRT of the same length above the roof of the upper aquifer, that is, in the zone of an absent or underdeveloped groundwater flow, when implementing the known method, promising conditions in this case for accumulation (several times reduction in heat loss) will be accompanied , with the subsequent seasonal transition to the selection of heat from the same service stations, with low specific heat removal (by 1 linear meter of service station), since the thermal effect is lower than those located, significant in power and speed the filtration of aquifers to the higher SRTs manifests itself to a much lesser extent, being limited only by the increase in thermal conductivity of the rocks that promotes heat removal as a result of their water saturation in the area from the bottom of each well to the level of fluid around the wells.

Таким образом, способ не позволяет экономически выгодно задействовать под застройку скважинных грунтовых систем широко распространенные, например, в центральных регионах России, участки территории, где по глубине геологического разреза благоприятные либо к теплосъему, либо к аккумулированию слои приповерхностного грунта, как правило, сменяют друг друга, исключая возможность проведения каждого из указанных проводимых посезонно этапов на максимуме эффективности, ввиду использования грунтовых вертикальных контуров одинаковой длины. Связанная с этим обстоятельством необходимость увеличения суммарной длины или количества СТО при проектировании грунтовых систем может привести к существенному росту затрат на строительство и сроков окупаемости геотермальных проектов.Thus, the method does not allow economically profitable to use for the construction of borehole soil systems widespread, for example, in the central regions of Russia, areas where the depth of the geological section is favorable either for heat removal or for accumulation of layers of surface soil, as a rule, replace each other , excluding the possibility of carrying out each of these stages carried out seasonally at maximum efficiency, due to the use of vertical ground loops of the same length. The need to increase the total length or number of service stations associated with this circumstance when designing soil systems can lead to a significant increase in construction costs and payback periods for geothermal projects.

Кроме того, важен учет еще одного преимущества использования зон геологического разреза, включающих водоносные слои грунта, заключающегося в повышении за счет тепловой поддержки, оказываемой грунтовыми водами, в 2-3 раза годового количества извлекаемого тепла (кВт-ч/пог.м в год), а, следовательно, допустимой длительности отбора тепловой энергии с каждого пог.м СТО в году, которая ограничена падением температуры грунта до величины, близкой к его промерзанию, или - снижением КПТН за пределы эффективных рабочих значений. Такой учет особенно нужен в связи с необходимостью снижения инвестиций в геотермальные проекты в регионах России, большинство из которых характеризуется продолжительными отопительными сезонами (более 4000-5000 ч в год).In addition, it is important to take into account one more advantage of using geological sections, including aquifers, which consists in increasing due to thermal support provided by groundwater, 2-3 times the annual amount of heat extracted (kWh / running meter per year) , and, consequently, the permissible duration of the selection of thermal energy from each linear meter of service stations in a year, which is limited by a drop in the soil temperature to a value close to its freezing, or by a decrease in the KPTN outside the effective operating values. Such accounting is especially needed due to the need to reduce investment in geothermal projects in the regions of Russia, most of which are characterized by long heating seasons (more than 4000-5000 hours per year).

Цель настоящего изобретения - за счет комплексного использования в способе таких факторов, как тепловая поддержка движущихся грунтовых вод, минимизация теплопотерь аккумулируемого тепла в зоне неразвитого течения вод, совмещение при аккумулировании тепловых сбросов разного потенциала - обеспечить расширение технологических возможностей, включая эффективное осуществление функции отопления при длительных отопительных сезонах, и снижение при этом эксплуатационных расходов по использованию низкопотенциальных энергоресурсов грунта, а также - уменьшение возрастающих с продолжительностью сезонов затрат на строительство систем скважинных теплообменников (СТО). Для этого необходимо предусмотреть возможность, не увеличивая количества СТО в скважинной системе, посезонно варьировать, при соответствующем выборе геологической площадки, зоны подачи теплоносителя через слои грунта: с зоны, способствующей максимальной геотермальной отдаче в отопительный сезон, на зону, эффективную для сохранения аккумулируемого в грунте тепла за межотопительный период.The purpose of the present invention is due to the integrated use in the method of factors such as thermal support of moving groundwater, minimization of heat loss of accumulated heat in the zone of undeveloped water flow, combining during accumulation of heat discharges of different potentials, to ensure the expansion of technological capabilities, including the effective implementation of the heating function for long heating seasons, while reducing operating costs for the use of low potential soil energy resources, and - a decrease in the duration of the growing season with the costs of the construction of borehole heat exchanger systems (SRT). To do this, it is necessary to provide for the possibility, without increasing the number of service stations in the well system, to vary seasonally, with the appropriate choice of the geological site, the coolant supply zone through the soil layers: from the zone that contributes to the maximum geothermal return in the heating season, to the zone effective to preserve accumulated in the soil heat during the inter-heating period.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, при котором в отопительный сезон производят отбор из грунта низкопотенциального тепла, осуществляя подачу жидкого теплоносителя через слои грунта с помощью основной замкнутой циркуляционной системы с установленными в ее составе путем применения скважин вертикальными контурами закрытого типа, и - последующую передачу тепла, с преобразованием его путем использования теплонасосного цикла до более высокого температурного уровня, к теплоснабжающей сети объекта энергообеспечения, а в межотопительный период переходят к аккумулированию в грунте внешних тепловых сбросов, переводя подачу теплоносителя через слои грунта на дополнительную замкнутую циркуляционную систему с установленным в ее составе промежуточным теплообменником утилизации тепловых сбросов, согласно изобретениию, при переходе от отбора тепла к аккумулированию тепловых сбросов меняют глубину подачи теплоносителя через слои грунта от уровня пересечения вертикальными контурами одного или нескольких водоносных слоев грунта до уровня выше кровли верхнего водоносного слоя, для чего часть контуров, используемых для отбора тепла из грунта, применяют при отборе тепла и аккумулировании тепловых сбросов по укороченному варианту, путем установки этих контуров в составе дополнительной циркуляционной системы с длиной, соответствующей второму из указанных уровней, при этом остальные контура устанавливают в составе основной циркуляционной системы с длиной, соответствующей первому уровню.This goal is achieved by the fact that in the known method of seasonal use of low-grade heat of near-surface soil, in which during the heating season low-grade heat is taken from the ground by supplying liquid coolant through the soil layers using the main closed circulation system with vertical wells installed in it, using wells closed circuits, and - subsequent heat transfer, with its conversion by using the heat pump cycle to a higher temperature level, to the heat supply network of the energy supply facility, and in the inter-heating period they switch to accumulation of external thermal discharges in the soil, transferring the heat carrier through the soil layers to an additional closed circulation system with an intermediate heat exchanger disposed of heat discharges installed in its composition, according to the invention, during the transition from heat removal to accumulation of thermal discharges, the depth of coolant supply through the soil layers changes from the level of intersection with vertical ntours of one or several aquifers of soil to a level above the roof of the upper aquifer, for which some of the circuits used to take heat from the soil are used when taking heat and accumulating heat discharges according to a shortened version, by installing these circuits as part of an additional circulation system with a length corresponding to the second of these levels, while the remaining circuits are installed in the main circulation system with a length corresponding to the first level.

В рамках представленного выше определяющего пункта формулы изобретения предлагаются варианты способа на основе двух разных подходов к изменению глубины подачи теплоносителя: либо за счет предложенных сочетаний в грунтовой системе групп скважинных теплообменников известных типовых исполнений, с отличающейся по группам длиной теплообменников, либо за счет применения в некоторых из вариантов способа скважинных теплообменников предложенной в рамках изобретения конструкции.Within the framework of the above defining claim, process variants are proposed based on two different approaches to changing the coolant supply depth: either due to the proposed combinations in the soil system of groups of well heat exchangers of known standard designs, with different lengths of heat exchangers in the groups, or due to the use in some of the variants of the method of downhole heat exchangers proposed in the framework of the invention.

По одному из вариантов, реализующих первый подход, дополнительным отличием способа является то, что при отборе тепла грунта в отопительный сезон подачу теплоносителя осуществляют одновременно через основную и дополнительную циркуляционную системы с использованием скважинных теплообменников на основе комбинаций длинных и укороченных вертикальных контуров со скважинами соответствующей различной глубины, а при аккумулировании тепловых сбросов в грунте в межотопительный сезон подачу теплоносителя осуществляют только через дополнительную циркуляционную систему с использованием скважинных теплообменников одинаковой длины на основе комбинации укороченных контуров со скважинами соответствующей глубины, при этом образованные другой комбинацией длинные теплообменники одинаковой длины в составе основной циркуляционной системы размещают в ряд, перпендикулярно движению грунтовых вод в водоносных слоях грунта, на расстоянии между собой не менее 6-10 м, и попарно с размещенными в ряд в составе дополнительной циркуляционной системы укороченными теплообменниками, смещая относительно последних в направлении движения грунтовых вод на расстояние, выбираемое по скорости движения вод выше водоносных слоев, в диапазоне 3-5 м.According to one of the options that implement the first approach, an additional difference of the method is that when the soil heat is taken into the heating season, the heat carrier is supplied simultaneously through the main and additional circulation systems using downhole heat exchangers based on combinations of long and shortened vertical circuits with wells of different different depths , and during the accumulation of thermal discharges in the soil during the inter-heating season, the coolant is supplied only through a circulating system using borehole heat exchangers of the same length based on a combination of shortened circuits with wells of the corresponding depth, while long heat exchangers of the same length formed by another combination in the main circulation system are placed in a row perpendicular to the movement of groundwater in aquifers, at a distance from each other at least 6-10 m, and in pairs with shortened heat exchangers placed in a row in the composition of the additional circulation system, displacing relative to the latter in the direction of groundwater movement at a distance selected by the speed of water movement above the aquifers, in the range of 3-5 m.

Другое отличие определяется вариантом способа, в котором при использовании для отбора тепла и аккумулирования тепловых сбросов вертикальных контуров в виде U-образных пластиковых трубок применяемые в составе основной и дополнительной циркуляционных систем контура разной длины размещают попарно внутри каждой скважины, глубину которой выбирают соответственно длинному контуру, при этом отбор тепла с помощью основной и дополнительной циркуляционных систем и аккумулирование тепловых сбросов производят с применением скважин одинаковой глубины, образующих, с размещенными в них парой контуров разной длины и теплопроводящим наполнителем, скважинные теплообменники одинаковой длины.Another difference is determined by the variant of the method in which, when using vertical circuits in the form of U-shaped plastic tubes for heat removal and accumulation of thermal discharges, the contours of different lengths used as part of the main and additional circulation systems are placed in pairs inside each well, the depth of which is selected according to the long contour, while the selection of heat using the primary and secondary circulation systems and the accumulation of thermal discharges are performed using the same wells depth forming, with a pair of circuits of different lengths and a heat-conducting filler placed in them, downhole heat exchangers of the same length.

Еще одно дополнительное отличие способа, как варианта, заключается в том, при глубине залегания кровли верхнего водоносного слоя, не превышающей 20-40 м, укороченные скважинные теплообменники применяют с увеличенной удельной поверхностью теплопередачи относительно длинных скважинных теплообменников, путем использования для отбора и аккумулирования теплообменников разного конструктивного исполнения, устанавливая, например, в основной циркуляционной системе теплообменники с вертикальными контурами в виде U-образных пластиковых трубок, а в дополнительной циркуляционной системе теплообменники в виде вертикального контура коаксиального типа, выполненного с применением скважины увеличенного, относительно длинных теплообменников, диаметра.Another additional difference of the method, as an option, is that when the depth of the roof of the upper aquifer does not exceed 20-40 m, shortened borehole heat exchangers are used with an increased specific heat transfer surface of relatively long borehole heat exchangers, by using different heat exchangers for selection and storage design, installing, for example, in the main circulation system heat exchangers with vertical circuits in the form of U-shaped plastic tubes and in an additional circulation system heat exchangers in the form of a vertical coaxial-type circuit made using a well of increased diameter, relatively long heat exchangers.

Следующее дополнительное отличие, реализуемое по отношению ко всем предыдущим вариантам способа, определяется тем, что при аккумулировании в грунте тепловых сбросов укороченные контура применяют с возможностью подключения в состав дополнительной циркуляционной системы, через основной или дополнительно устанавливаемый в ней промежуточный теплообменник утилизации тепловых сбросов, дополнительного источника сбросов, в т.ч. - с повышенным относительно основного источника потенциалом, например, тепловых излишков, отводимых при генерации электроэнергии в межотопительный период когенерационной установкой, задавая расход или скорость подачи теплоносителя через укороченные контура в соответствии с выбранной долей потребления потенциала дополнительного источника через промежуточный теплообменник, либо путем оптимизации при проектировании количества укороченных контуров типовых исполнений, либо путем применения измененного по варианту попарного размещения длинного и укороченного контуров в скважине исполнения скважинного теплообменника, при этом подачу через дополнительную циркуляционную систему регулируют в соответствии с возможными изменениями этой доли в течение межотопительного периода.The following additional difference, implemented in relation to all previous variants of the method, is determined by the fact that when accumulating heat discharges in the soil, shortened circuits are used with the possibility of connecting an additional circulation system through the main or additional intermediate heat exchanger disposing heat exchanger in it, an additional source discharges, including - with a potential increased relative to the main source, for example, heat surplus taken away during the inter-heating period by the cogeneration unit, setting the flow rate or flow rate of the coolant through a shortened circuit in accordance with the selected share of the potential consumption of the additional source through an intermediate heat exchanger, or by optimization during design the number of shortened contours of typical designs, or by applying a pairwise modified version long and shortened contours in the borehole of the downhole heat exchanger, while the flow through the additional circulation system is controlled in accordance with possible changes in this fraction during the interheating period.

Наиболее близким к предложенному в рамках изобретения устройству для решения указанной задачи является выбранный в качестве прототипа скважинный теплообменник для посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, содержащий скважину с установленными в теплопроводящем наполнителе скважины, по крайней мере, двумя вертикальными контурами для подачи жидкого теплоносителя, выполненными в виде U-образных пластиковых трубок, входные и выходные ветви которых служат для присоединения к снабженной циркуляционным насосом замкнутой системе подачи теплоносителя через испаритель теплового насоса, связанного своим конденсатором с теплоснабжающей сетью объекта энергообеспечения. При этом выходные ветви трубок до входа в испаритель имеют возможность переключения через перемычки и промежуточный теплообменник на дополнительную циркуляционную замкнутую систему, связанную с источником тепловых сбросов («Geothermische Energie», 2000, №28/29, с.26, рис.6). В выбранном прототипе таковым являются тепловые выделения работающего на объекте энергообеспечения оборудования (компьютеры, бытовая техника и др.), поступающие в межотопительный период на аккумулирование в грунтовую скважинную систему (состоит из СТО рассмотренной выше конструкции, в количестве 154 шт., по 70 м длиной каждый, расположенных с выбранным, оптимальным для такой большой системы шагом - 5 м).Closest to the device proposed in the framework of the invention for solving this problem is a well heat exchanger selected as a prototype for seasonal use of low-grade heat of near-surface soil, comprising a well with at least two vertical circuits for supplying a heat-transfer fluid installed in a heat-conducting filler of a well, made in in the form of U-shaped plastic tubes, the input and output branches of which are used to connect to the equipped circulation m closed system pump supplying coolant through the heat pump evaporator, a condenser connected to its power supply from the heat supply network object. At the same time, the outlet branches of the tubes, before entering the evaporator, can be switched via jumpers and an intermediate heat exchanger to an additional circulating closed system connected to a source of heat discharges (Geothermische Energie, 2000, No. 28/29, p. 26, Fig. 6). In the selected prototype, these are the thermal emissions of the equipment operating at the power supply facility (computers, household appliances, etc.) that enter the inter-heating period for accumulation into the borehole downhole system (consists of the SRT of the above construction, in the amount of 154 pcs., 70 m long each located with a step that is optimal for such a large system - 5 m).

Недостатком данного устройства является то обстоятельство, что используемые в скважинных теплообменниках комплексы из двух U-образных вертикальных контуров одинаковой длины при размещении скважин на участках территории, повышающих теплосъем за счет заложения СТО с пересечением водоносных слоев грунта, после подключения в период аккумулирования тепловых сбросов к дополнительной циркуляционной системе, взаимодействующей с промежуточным теплообменником, приведет, как отмечено выше, при запроектированной одинаковой длине контуров к значительным потерям аккумулируемого тепла в зонах пересечения контурами водоносных слоев, ввиду рассеивания тепла обтекающими СТО грунтовыми водами. Таким образом, при использовании такой конструкции снижается комплексная эффективность посезонно сменяемых процессов отбора и аккумулирования тепла, что в итоге ведет к увеличению длины или количества СТО при разработке проектно-сметной документации, повышенным объемам буровых работ, существенно ухудшающими в совокупности с ростом затрат на монтаж СТО экономические показатели строительства и эксплуатации скважинных грунтовых систем (увеличение инвестиций и сроков окупаемости, особенно применительно к продолжительным отопительным сезонам).The disadvantage of this device is the fact that the complexes used in downhole heat exchangers of two U-shaped vertical circuits of the same length when placing wells in areas that increase heat removal due to the establishment of service stations with the intersection of aquifers, after connecting to the accumulation of thermal discharges to an additional the circulation system interacting with the intermediate heat exchanger will lead, as noted above, with the designed equal length of the circuits to initial losses of accumulated heat in zones of intersection of the aquifers by the contours, due to heat dissipation by the groundwater flowing around the SRT. Thus, when using such a design, the integrated efficiency of seasonally changing heat extraction and storage processes is reduced, which ultimately leads to an increase in the length or number of service stations during the development of design estimates, increased volumes of drilling operations, which significantly worsen in conjunction with an increase in the cost of installation of the service station economic indicators of the construction and operation of borehole soil systems (increased investment and payback periods, especially in relation to long-term heating seasons).

Поэтому дополнительной целью изобретения является решение задачи дальнейшего улучшения экономических показателей предлагаемого способа путем создания конструкции скважинного теплообменника, реализующей в рамках некоторых вариантов способа и определенных геологических условий периодическую смену зон подачи теплоносителя на основе общей скважины с самостоятельно функционирующими в ней циркуляционными системами, что обеспечит комплексную эффективность посезонно проводимых этапов отбора и аккумулирования тепла при сниженном количестве грунтовых теплообменников в скважинной системе.Therefore, an additional objective of the invention is to solve the problem of further improving the economic indicators of the proposed method by creating a design of a downhole heat exchanger that implements, within the framework of some variants of the method and certain geological conditions, a periodic change in the coolant supply zones based on a common well with independently functioning circulating systems in it, which will ensure integrated efficiency seasonally conducted stages of the selection and storage of heat at a reduced count HONORS ground heat exchangers in the well system.

Эта цель достигается тем, что в предложенном для реализации способа скважинном теплообменнике для посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, содержащем скважину с установленными в теплопроводящем наполнителе скважины, по крайней мере, двумя вертикальными контурами для подачи жидкого теплоносителя, выполненными в виде петель из U-образных пластиковых трубок одинакового диаметра, входные и выходные ветви которых включены в снабженную циркуляционным насосом замкнутую систему подачи теплоносителя через испаритель теплового насоса, связанного своим конденсатором с теплоснабжающей сетью объекта энергообеспечения, при этом выходные ветви трубок перед входом в испаритель подключены через перемычки и промежуточный теплообменник утилизации тепловых сбросов к внешнему источнику сбросов, согласно изобретению, образованные трубками петли контуров выполнены с различной протяженностью, при этом протяженность петли длинного контура и соответствующая ей глубина скважины выбраны с учетом пересечения контуром и скважиной, по крайней мере, одного расположенного в грунте водоносного слоя, а протяженность петли укороченного контура выбрана с возможностью размещения контура над уровнем кровли верхнего водоносного слоя, при этом входная и выходная ветви трубки длинного контура включены в основную замкнутую систему подачи теплоносителя, ветви трубки укороченного контура подключены к снабженной другим циркуляционным насосом дополнительной замкнутой системе подачи теплоносителя, связанной через перемычку на выходе из укороченного контура с входом испарителя теплового насоса и водяной стороной промежуточного теплообменника, выбранного водовоздушного исполнения, с возможностью совместного или раздельного использования через перемычки основной и дополнительной замкнутых систем в отопительный сезон для отбора тепла грунта и передачи потоков теплоносителей через обе системы к испарителю теплового насоса, а укороченный контур выполнен с возможностью подключения через перемычку подачи охлажденного в результате отбора тепла грунта жидкого теплоносителя в межотопительный период к вытяжной линии источника тепловых сбросов в виде тепла удаляемого вентиляционного воздуха от объекта энергообеспечения, связанной посредством другой стороны промежуточного теплообменника, с линией подачи удаляемого воздуха после теплообменника на охлаждение помещений объекта.This goal is achieved by the fact that in the borehole heat exchanger proposed for implementing the method for seasonal use of low-grade heat of near-surface soil containing a well with at least two vertical circuits for supplying liquid heat carrier installed in the heat-conducting filler of the well, made in the form of loops from U-shaped plastic tubes of the same diameter, the input and output branches of which are included in the closed coolant supply system equipped with a circulation pump cut the evaporator of the heat pump connected by its condenser to the heat supply network of the energy supply facility, while the output branches of the tubes before entering the evaporator are connected through jumpers and an intermediate heat exchanger for the utilization of heat discharges to an external source of discharges, according to the invention, loop loops formed by tubes are made with different lengths, at the length of the loop of the long contour and the corresponding well depth are selected taking into account the intersection of the contour and the well, at least one aquifer located in the ground, and the length of the loop of the shortened circuit is selected with the possibility of placing the circuit above the roof level of the upper aquifer, while the input and output branches of the long circuit tube are included in the main closed coolant supply system, the branches of the shortened circuit tube are connected to another circulated a pump of an additional closed coolant supply system connected through a jumper at the outlet of the shortened circuit with the input of the heat pump evaporator the wasp and the water side of an intermediate heat exchanger, selected water-air version, with the possibility of joint or separate use through the jumpers of the main and additional closed systems in the heating season to select ground heat and transfer heat fluxes through both systems to the heat pump evaporator, and the shortened circuit is made with the possibility of connecting through a jumper of supply of the liquid coolant soil cooled as a result of heat extraction in the inter-heating period to the exhaust line of the source and discharges heat in the form of exhaust heat the ventilation air from the object of power supply connected via the other side of the intermediate heat exchanger with the supply line after the exhaust air heat exchanger for cooling the object space.

Дополнительным отличием устройства является то, что укороченный вертикальный контур выполнен с возможностью подключения через перемычку к дополнительному источнику тепловых сбросов, в том числе - с повышенным тепловым потенциалом относительно основного источника, например, в виде отводимых в межотопительный сезон тепловых излишков от обслуживающей данный или другие объекты энергообеспечения когенерационной установки, а дополнительная замкнутая система подачи теплоносителя снабжена дополнительным промежуточным теплообменником утилизации тепловых сбросов, выбранного водоводяного исполнения, установленным в составе системы с подсоединением через перемычки одной из его сторон к входной и выходной ветвям петли укороченного контура, другой стороны к дополнительному источнику тепловых сбросов, при этом количество укороченных вертикальных контуров в скважине, соотношение диаметров установленных в ней трубок длинного и укороченного контуров и соответствующий этим параметрам диаметр скважины выбраны с учетом заданных, в соответствии с возможной долей потребления потенциала дополнительного источника через дополнительный промежуточный теплообменник, параметров расхода или линейной скорости подачи теплоносителя через укороченный контур.An additional feature of the device is that the shortened vertical circuit is made with the possibility of connecting through a jumper to an additional source of thermal discharges, including with an increased thermal potential relative to the main source, for example, in the form of thermal surplus discharged during the inter-heating season from the one serving this or other objects power supply of the cogeneration unit, and an additional closed system for supplying coolant is equipped with an additional intermediate heat exchanger of heat discharges of the selected water-water version installed in the system with connection of one of its sides to the input and output branches of the loop of a shortened circuit, through the jumpers, of the other side to an additional source of thermal discharges, while the number of shortened vertical contours in the well, the ratio of diameters established in tubes of long and shortened contours and the diameter of the well corresponding to these parameters are selected taking into account the set, in accordance with the possible share of consumption potential of an additional source through an additional intermediate heat exchanger, flow parameters or linear flow rate of the coolant through a shortened circuit.

Краткое описание чертежей. На фиг.1 представлена схема реализации предлагаемого способа посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта по варианту с аккумулированием в грунте тепла вентвыбросов, показанная в период проведения отопительного сезона и осуществляемая на примере скважинных теплообменников (СТО) коаксиального исполнения. В схеме задействована многоскважинная система в виде 2-х групп СТО разной длины, с расположением длинных и укороченных СТО в 2 ряда относительно друг друга, реализующая в указанный период совместный отбор тепловой энергии из грунта обеими группами с последующей ее термотрансформацией в тепловом насосе применительно к низкотемпературному режиму отопления, имеющая потенциал реализации дополнительной потребительской функции - использования скважин в межотопительный период на охлаждение помещений энергоснабжаемого объекта.A brief description of the drawings. Figure 1 presents the implementation diagram of the proposed method for the seasonal use of low-grade heat of near-surface soil according to the variant with the accumulation of heat of exhaust ventilation in the soil, shown during the heating season and carried out on the example of borehole heat exchangers (STO) of coaxial design. The scheme involves a multi-well system in the form of 2 groups of service stations of different lengths, with the arrangement of long and shortened service stations in 2 rows relative to each other, which during the indicated period implements the joint selection of thermal energy from the soil by both groups with its subsequent thermal transformation in the heat pump as applied to the low-temperature heating mode, which has the potential to implement an additional consumer function - the use of wells in the inter-heating period to cool the premises of an energy-supplied facility.

На фиг.2 и 3 представлены фрагменты других, возможных для использования по общей схеме на фиг.1, скважинных систем, отличающихся применением в способе других типовых исполнений СТО: со сдвоенными в скважинах разной длины вертикальными контурами из U-образных пластиковых трубок (по 2 контура одинаковой длины, с одинаковым диаметром трубок, в каждой скважине - фиг.2), либо комбинации из двух разных типовых исполнений СТО по разным группам (фиг.3), применяемой в определенной геологической ситуации (недостаточно глубокое залегание верхнего водоносного слоя - 2а на фиг.3) для увеличения удельной теплопередающей поверхности СТО на этапе аккумулирования в грунте тепловых сбросов.Figures 2 and 3 show fragments of other well systems that can be used according to the general scheme of Fig. 1, characterized by the use of other standard SRT versions in the method: with vertical contours doubled in wells of different lengths from U-shaped plastic tubes (2 a contour of the same length, with the same tube diameter, in each well - Fig. 2), or a combination of two different typical versions of service stations in different groups (Fig. 3), used in a specific geological situation (insufficient depth of the upper aquifer layer - 2A in figure 3) to increase the specific heat transfer surface of the SRT at the stage of accumulation of thermal discharges in the soil.

На фиг.4 изображен фрагмент скважинной системы и предложенная, согласно изобретению, конструкция СТО для реализации другого варианта способа, позволяющего осуществлять, при наличии источника сбросного тепла в виде вентвыбросов или примерно такого же потенциала, этапы отбора тепла и аккумулирования тепловых сбросов в объединяющей два вертикальных контура разной длины из U-образных трубок одинакового диаметра скважине (осевыми линиями на расстоянии h1 условно показаны соседние СТО).Figure 4 shows a fragment of the downhole system and proposed, according to the invention, the design of the service station for the implementation of another variant of the method, which allows to carry out, in the presence of a source of waste heat in the form of vent exhausts or about the same potential, the steps of heat extraction and accumulation of thermal discharges in combining two vertical a contour of different lengths from U-shaped tubes of the same diameter to the well (neighboring SRTs are conventionally shown by axial lines at a distance of h 1 ).

На фиг.5 отдельно дана схема осуществления варианта способа при возможности использования рядом с объектом источника тепловых сбросов повышенного потенциала (тепловых излишков от КГУ), изображенная применительно к реализации среднетемпературного режима отопления на основе другой предложенной, согласно изобретению, и представленной на фиг.5, конструкции СТО, на примере применения единичного СТО, достаточного, например, для обслуживания (отопление + ГВС) объекта с невысокой теплопотребностью (коттеджа и т.п.).In Fig. 5, a diagram of an embodiment of the method is separately given if it is possible to use a source of heat discharges of increased potential (heat surplus from KGU) next to the object, depicted in relation to the implementation of the medium temperature heating mode based on another proposed in accordance with the invention and presented in Fig. 5, design of HUNDRED, for example, the use of a single HUNDRED, sufficient, for example, for maintenance (heating + DHW) of an object with low heat demand (cottage, etc.).

Осуществление изобретения. В зависимости от конкретных геологических условий, в частности, глубины залегания кровли верхних водоносных слоев грунта относительно поверхности Земли, мощности слоев-водоносов (далее в тексте к значимым по мощности водоносным слоям отнесены слои толщиной не менее нескольких метров) и скоростей фильтрации грунтовых вод, видов и потенциалов имеющихся тепловых сбросов, а также различных назначений и теплопотребностей энергообеспечиваемых объектов, площадей под застройку скважинной системы отбора/аккумулирования тепла, схем автономного энергообеспечения объектов, иногда не только теплом и холодом, но и электроэнергией (схема с когенерацией), предлагаемый способ осуществляют по разным вариантам.The implementation of the invention. Depending on the specific geological conditions, in particular, the depth of the roof of the upper aquifers relative to the Earth’s surface, the thickness of aquifers (hereinafter referred to as significant aquifers, the layers are at least several meters thick) and the rates of groundwater filtration, species and potentials of available heat discharges, as well as various purposes and heat requirements of energy-supplying facilities, building areas of a downhole heat extraction / storage system, autonomous schemes power supply facilities, sometimes not only with heat and cold, but also with electricity (scheme with cogeneration), the proposed method is carried out in different ways.

В ряде вариантов способа положенный в основу изобретения определяющий признак - посезонной смены зон геологического разреза путем изменения глубины подачи теплоносителя при переходе от отбора тепла к аккумулированию тепловых сбросов в грунте и обратно - реализуют в результате оптимизации скважинной системы за счет применения в ее составе отличающихся по длине каскадов (групп) вертикальных контуров с применением в каждом каскаде одинаковых по глубине скважин. Решение по этому технологическому направлению получают на основе типовых технических средств, а именно: СТО известных конструктивных исполнений (фиг.1, 2) или комбинации из разных типовых исполнений (фиг.3). По одному из предложенных вариантов способа реализуют другой подход - с использованием измененной в рамках изобретения конструкции СТО (фиг.4). Варианты способа с источником сбросного тепла повышенного потенциала могут быть реализованы как путем оптимизации количества СТО при проектировании скважинных систем, аналогичных изображенным на фиг.1-4, так и путем подключения вместо схемы с источником малой мощности или совместно с ней (например, когда для разных этажей здания запроектированы разные режимы отопления) варианта с дополнительно измененной, относительно фиг.4, конструкцией СТО (фиг.5).In some variants of the method, the defining feature underlying the invention — the seasonal change of the zones of the geological section by changing the depth of the coolant supply during the transition from heat selection to the accumulation of thermal discharges in the soil and vice versa — is realized as a result of optimization of the well system due to the use of different composition in its composition cascades (groups) of vertical contours using the same depth wells in each cascade. The solution in this technological direction is obtained on the basis of standard technical means, namely: STO of known designs (Figs. 1, 2) or a combination of different types of designs (Fig. 3). According to one of the proposed variants of the method, a different approach is implemented - using the design of the SRT changed as part of the invention (Fig. 4). Variants of the method with a source of waste heat of increased potential can be realized both by optimizing the number of service stations when designing well systems similar to those shown in Figs. 1-4, and by connecting instead of a circuit with a low power source or in conjunction with it (for example, when for different floors of the building designed different heating modes) options with additionally changed, relative to figure 4, the construction of the service station (figure 5).

Согласно первому направлению реализации способа, связанному, в основном, с использованием многоскважинных грунтовых систем, в схеме осуществления способа согласно фиг.1 задействованы следующие элементы.According to the first direction of the method, mainly associated with the use of multi-well soil systems, the following elements are involved in the scheme of the method according to Fig. 1.

На участке геологического разреза 1, имеющем в своем составе, по крайней мере, один водоносный слой (в примере на фиг.1 - комплекс 2 из двух водоносных слоев 2а и 2б), вдоль центральных осей размещенных в два ряда обсаженных скважин 3 и 4, с разной по рядам глубиной, установлены трубы соответствующей длины (на обведенном окружностью фрагменте фиг.1 центральная труба и образуемое с помощью ее межтрубное пространство показаны в разрезе, стрелками обозначена циркуляция теплоносителя). Трубы в комплексе со скважинами 3 и 4 образуют в данном случае две группы вертикальных контуров 5 и 6 замкнутого типа, в виде СТО коаксиального исполнения, с одинаковой длиной в пределах каждого ряда, но разной по рядам (фиг.1). С целью достижения требуемого для осуществления способа разного расположения контуров относительно уровня залегания водоносных слоев грунта, группа более длинных скважин 3 и контуров 5 выполнена протяженностью, обеспечивающей пересечение ими комплекса слоев-водоносов 2а и 2б до уровня подошвы комплекса или немного ниже, а группа укороченных скважин 4 с контурами 6 - протяженностью, соответствующей их расположению немного выше кровли верхнего водоносного слоя 2а, то есть вне зоны движения и связанного с ним теплового влияния грунтовых вод. Аналогичная схема расстановки СТО может быть предусмотрена применительно к контурам из U-образных пластиковых трубок (во фрагменте на фиг.2 каждая трубка образует отдельный контур, в скважине сдвоены контура одинаковой длины).In the section of geological section 1, which includes at least one aquifer (in the example in Fig. 1, complex 2 of two aquifers 2a and 2b), along the central axes placed in two rows of cased wells 3 and 4, with different depths in the rows, pipes of the corresponding length are installed (on the circled fragment of FIG. 1, the central pipe and the annular space formed with its help are shown in section, arrows indicate the circulation of the coolant). Pipes in combination with wells 3 and 4 form in this case two groups of vertical circuits 5 and 6 of a closed type, in the form of STO coaxial design, with the same length within each row, but different in rows (Fig. 1). In order to achieve the required for the implementation of the method different arrangement of the contours relative to the level of occurrence of aquifers, the group of longer wells 3 and contours 5 is made with a length that ensures that they intersect the complex of aquifer layers 2a and 2b to the bottom level of the complex or slightly lower, and the group of shortened wells 4 with contours 6 — the length corresponding to their location slightly above the roof of the upper aquifer 2a, that is, outside the zone of movement and the associated thermal influence of groundwater. A similar arrangement of the SRT arrangement can be provided in relation to the contours of U-shaped plastic tubes (in the fragment in Fig. 2, each tube forms a separate contour, the contours of the same length are doubled in the well).

При этом, согласно вариантам способа, длинные и укороченные контура и соответствующие им СТО расставлены в скважинной системе либо самым известным и распространенным на практике методом, то есть - на равновеликом расстоянии (с одинаковым шагом относительно друг друга, то есть на фиг.1: h=Н), составляющем согласно рекомендациям, не менее 6-10 м (с целью уменьшения взаимного теплового влияния СТО при отборе тепла из грунта, при этом с возрастанием проектного количества СТО в скважинной системе расстояние увеличивается), либо с уменьшенным, для возможности передачи в отопительный период части аккумулированного тепла от ряда из укороченных контуров 6, в соответствии с направлением движения грунтовых вод, соседнему ряду из длинных контуров 5. Смещение рядов относительно друг друга задают в соответствии с часто проявляемым на практике слабым течением грунтовых вод в зоне выше водоносного слоя 2а, которое по линейной скорости, как правило, на 1-2 порядка ниже (на фиг.1-2 возможные в этой зоне маломощные водоносные слои условно не показаны) более скоростного движения вод в ниже расположенных слоях (направление показано стрелкой). Поэтому, выбирая Н в прежних размерах, h изменяют при проектировании на h1, где h1 задают, с учетом распространенных на практике слабых (ниже 10-7 м/с) скоростей фильтрации в верхних слоях, для рассматриваемых центральных регионов России, как правило, составляющих 0,01-0,025 м в сутки. Исходя из указанного диапазона и учитывая рассчитанное по нему возможное смещение части аккумулируемого потока за межотопительный период (5 месяцев) от ряда укороченных контуров 6 в сторону движения грунтовых вод, h1 задают 3-5 м, при этом наибольшее значение (5 м) соответствует верхнему пределу из этого диапазона скоростей (в пересчете - не более 10 м в год). Расстояния выбраны также на основе подтверждающих экспериментов по аккумулированию в условиях слабо проявляемого влияния грунтовых вод, в средней (36 СТО с контурами по 30 м на расстоянии 3 м, из сдвоенных U-образных трубок) и крупной (154 СТО с контурами по 70 м на расстоянии 5 м, того же исполнения) скважинных системах, тепловых сбросов малого и повышенного потенциала, соответственно - выделений тепла от работающего бытового оборудования или тепловых излишков от КГУ (1. Nahwarmesystem mit Erdsondenwarmespeicher in Greusenheim. / R.Barthel und and. // Geothermische Fachtagung, Straubing: 12-15 Mai 1998 - с.531-538. 2. «Geothermische Energie», 2000, №28/29. - с.23-27).In this case, according to the variants of the method, the long and shortened circuits and the corresponding SRTs are arranged in the borehole system or in the most well-known and most common method in practice, that is, at an equal distance (with the same pitch relative to each other, that is, in Fig. 1: h = N), which, according to the recommendations, is at least 6-10 m (in order to reduce the mutual thermal effect of the SRT during heat removal from the soil, while with increasing design quantity of the SRT in the well system, the distance increases), or with a reduced, for the possibility of transferring during the heating period part of the accumulated heat from a row of shortened circuits 6, in accordance with the direction of groundwater movement, to an adjacent row of long circuits 5. The offset of the rows relative to each other is set in accordance with the often weak groundwater flow in the zone above of the aquifer 2a, which in linear velocity, as a rule, is 1-2 orders of magnitude lower (in Fig.1-2, possible low-power aquifers in this zone are not conventionally shown) of a more rapid movement of water in the lower layers (direction shown by arrow). Therefore, choosing H in the previous dimensions, h is changed when designing to h 1 , where h 1 is set, taking into account the generally practiced weak (below 10 -7 m / s) filtration rates in the upper layers, for the considered central regions of Russia, as a rule constituting 0.01-0.025 m per day. Based on the specified range and taking into account the possible displacement of the accumulated flow for the inter-heating period (5 months) calculated from it from a number of shortened circuits 6 in the direction of groundwater movement, h 1 is set to 3-5 m, while the highest value (5 m) corresponds to the upper the limit of this speed range (in terms of - no more than 10 m per year). Distances were also selected on the basis of confirming experiments on accumulation under conditions of poorly manifested influence of groundwater, in medium (36 service stations with contours of 30 m at a distance of 3 m, from twin U-shaped tubes) and large (154 service stations with contours of 70 m per 5 m distance, of the same design) downhole systems, thermal discharges of small and high potential, respectively - heat emissions from operating household equipment or heat surplus from KSU (1. Nahwarmesystem mit Erdsondenwarmespeicher in Greusenheim. / R. Barthel und and. // Geothermische Fachtagung, Straubing: 12-15 Mai 1998 - p. 531- 538. 2. "Geothermische Energie", 2000, No. 28/29. - p.23-27).

Для подачи жидкого незамерзающего теплоносителя (например, тосола) через слои грунта длинные контура 5 при коаксиальном исполнении встроены с помощью центральных труб и межтрубного пространства (показано во фрагменте, обведенном окружностью на фиг.1) в снабженную насосом 7 основную замкнутую циркуляционную систему (ЗЦС) 8, имеющую возможность подключения (с помощью перемычек 9, 10, 11а) к входу и выходу испарителя 12 теплового насоса 13, связанного через конденсатор 14 с сетью водяного отопления 15, снабженной насосом 16 и пиковым догревателем 17 (накопительные емкости сети и требуемая для низкотемпературного отопления внутрипольная трубная разводка условно не показаны).To supply a liquid non-freezing coolant (for example, antifreeze) through the soil layers, the long circuits 5, when coaxially designed, are integrated with the help of central pipes and annular space (shown in the fragment circled in figure 1) into the main closed circulation system (CCC) equipped with pump 7 8, having the ability to connect (using jumpers 9, 10, 11a) to the input and output of the evaporator 12 of the heat pump 13, connected via a condenser 14 to the water heating network 15, equipped with a pump 16 and a peak heater 17 (on opitelnye network capacity and the required low temperature for underfloor heating pipework are not shown).

Укороченные контура 6 аналогичным методом встроены в снабженную насосом 18 дополнительную ЗЦС 19, имеющую возможность подключения либо (через перемычки 10, 11б, 20, 21) к входу и выходу испарителя 12, либо (через перемычку 22, при закрытой перемычке 21) к водяной стороне промежуточного теплообменника 23 утилизации тепловых сбросов, связанного другой (воздушной) стороной через перемычку 24 с вытяжным блоком 25 системы вентиляции энергообеспечиваемого объекта (условно не показана). Блок 25 имеет также возможность подключения через перемычку 26 к рекуперативному теплообменнику 27 линии возвращения тепла вентвыбросов в отопительную нагрузку (условно не показана). В общей схеме осуществления способа (фиг.1) также задействованы перемычки 28, 29, 30, 31, при этом последние две служат для передачи воздуха, поступающего от блока 25 через теплообменник 23, либо в атмосферу, через перемычку 30 (по варианту выполнения функции восстановления теплового режима грунта при ненадобности охлаждения помещений энергообеспечиваемого объекта), либо через перемычку 31 в блок 32 раздачи воздуха для реализации, вместе с тепловым восстановлением грунта, дополнительной функции - охлаждение помещений объекта напрямую от скважин, которые в результате отбора из них тепла к межотопительному периоду приобрели пониженную температуру.Shortened circuits 6 are likewise integrated into an additional CCC 19 equipped with pump 18, which can be connected either (via jumpers 10, 11b, 20, 21) to the inlet and outlet of evaporator 12, or (via jumper 22, with jumper 21 closed) to the water side an intermediate heat exchanger 23 for utilization of thermal discharges connected by the other (air) side through a jumper 24 with an exhaust unit 25 of the ventilation system of an energy-supplying object (not shown conditionally). Block 25 also has the ability to connect through the jumper 26 to the recuperative heat exchanger 27 of the line to return the heat of ventilation exhausts to the heating load (not shown conditionally). In the general scheme of the method (Fig. 1), jumpers 28, 29, 30, 31 are also involved, while the last two serve to transfer air coming from block 25 through the heat exchanger 23 or to the atmosphere through the jumper 30 (according to an embodiment of the function restoration of the thermal regime of the soil when cooling the premises of an energy-supplying facility is unnecessary), or through jumper 31 to the air distribution unit 32 for implementation, together with thermal restoration of the soil, an additional function - cooling the premises of the facility directly from the wells, to orye by selection of their heat to interheating period acquired reduced temperature.

В случае применения в схеме, аналогичной фиг.1, другой типовой конструкции СТО, в виде петель, размещаемых с использованием теплопроводящего наполнителя в скважинах 3 и 4 (фиг.2), каждая вертикально установленная U-образная пластиковая трубка имеет в сдвоенных петлях одинаковую длину и выполняет внутри скважины роль отдельного контура, имеющего входную и выходную ветви (на фиг.2 наполнитель скважин выделен серым фоном, а трубчатые петли показаны условно, каждая петля - в виде утолщенной линии, при этом контура одинаковой длины для удобства перехода к их рассмотрению в составе общей схемы на фиг.1 обозначены одинаковой позицией (например, на фиг.2 - два контура 5 и два контура 6)). Подсоединение длинных и укороченных контуров к основной и дополнительной ЗЦС в данном случае осуществляют, объединяя сдвоенные петли на входе и выходе общими патрубками. При этом завершающие колена трубок укороченных вертикальных контуров 6 и забой скважины 4 размещают по аналогии с фиг.1, выше кровли верхнего водоносного слоя 2а (фиг.2), то есть вне зоны значимого движения грунтовых вод, а длинные контура 5 размещают с учетом пересечения ими и скважиной 3 одного или нескольких водоносных слоев достаточной мощности (в примере на фиг.2 - слои 2а и 2б).In the case of applying in a circuit similar to FIG. 1, another standard design of SRT, in the form of loops placed using heat-conducting filler in wells 3 and 4 (FIG. 2), each vertically installed U-shaped plastic tube has the same length in double loops and performs the role of a separate circuit inside the well, having input and output branches (in Fig. 2, the filler of the wells is highlighted in gray, and the tubular loops are shown conditionally, each loop is in the form of a thickened line, while the contour is of the same length for the convenience of the approaches to their consideration as part of the general scheme in Fig. 1 are denoted by the same position (for example, in Fig. 2, two circuits 5 and two circuits 6)). In this case, the connection of long and shortened circuits to the main and additional ZCC is carried out by combining the double loops at the input and output with common pipes. At the same time, the final elbows of the tubes of shortened vertical contours 6 and the bottom of the well 4 are placed by analogy with Fig. 1, above the roof of the upper aquifer 2a (Fig. 2), that is, outside the zone of significant groundwater movement, and long contours 5 are placed taking into account the intersection them and well 3 of one or more aquifers of sufficient power (in the example of FIG. 2, layers 2a and 2b).

При условии обеспечения теплозащиты строящегося объекта в соответствии с современными строительными нормами или после реконструкции действующего объекта под эти нормы, что позволяет во многих проектах ограничиться низкотемпературным режимом отопления, а также при условии оснащения объекта системой приточно-вытяжной вентиляции, с учетом изученности геологического разреза в месте расположения объекта, способ, согласно общей схеме, представленной на фиг.1, осуществляют следующим образом.Provided that the building under construction is provided with thermal protection in accordance with modern building codes or after reconstruction of the existing building to these standards, which allows us to limit ourselves to low-temperature heating in many projects, as well as to equip the building with a supply and exhaust ventilation system, taking into account the study of the geological section in the place the location of the object, the method according to the General scheme presented in figure 1, is as follows.

С началом первого отопительного сезона, с помощью циркуляционных насосов 7 и 18 (работающие насосы на схеме условно показаны зачерненными треугольниками), одновременно по основной 8 и дополнительной 19 замкнутым циркуляционным системам (ЗЦС) жидкий теплоноситель (например, тосол) под давлениями N1 и N2 подают для отбора тепла грунта в длинные 5 и укороченные 6 вертикальные контура либо коаксиального исполнения (фиг.1), либо в контура из U-образных пластиковых трубок (фиг.2). Далее подогретый в межтрубном пространстве (показанном во фрагменте на фиг.1) или в U-образных трубках (фиг.2), за счет тепла окружающего грунта, теплоноситель пропускают, смешивая потоки от ЗЦС 8 и 19, через испаритель 12 электрического теплового насоса 13 (при открытых перемычках 9, 10, 11а, 11б, 20, 21, 28 и закрытых перемычках 22, 29), осуществляя передачу части тепла в испарителе низкокипящему рабочему телу (хладагенту), сжимаемому после испарения компрессором теплового насоса. В результате сжатия пары хладагента нагревают, производя трансформацию поданного с потоком теплоносителя низкопотенциального тепла грунта до более высокого температурного уровня. Этот уровень используют для подогрева отопительной воды, циркулирующей с помощью насоса 16 через конденсатор 14 теплового насоса и низкотемпературную (например, напольную) сеть отопления 15, до некоторой промежуточной температуры (40°С на фиг.1), определяемой рекомендуемым эффективным перепадом температур в испарителе и конденсаторе (как правило, не более 30-50°С). После выхода из испарителя 12 теплоноситель снова разделяют на потоки, поступающие по ЗЦС 8 и 19 по группам СТО разной длины. При необходимости, в самые холодные сутки, с помощью пикового догревателя 17, например, электрического, производят дополнительный нагрев воды, поступающей из конденсатора 14 до расчетной температуры низкотемпературного режима отопления (на фиг.1 - до 45°С).With the beginning of the first heating season, with the help of circulation pumps 7 and 18 (operating pumps in the diagram are conventionally shown as black triangles), at the same time along the main 8 and additional 19 closed circulation systems (CCC), a liquid coolant (for example, antifreeze) under pressures N 1 and N 2 are fed for the selection of soil heat in long 5 and 6 shortened vertical circuits, either of coaxial design (Fig. 1) or in a circuit of U-shaped plastic tubes (Fig. 2). Next, heated in the annulus (shown in the fragment in figure 1) or in U-shaped tubes (figure 2), due to the heat of the surrounding soil, the coolant is passed, mixing flows from the central heating station 8 and 19, through the evaporator 12 of the electric heat pump 13 (with open jumpers 9, 10, 11a, 11b, 20, 21, 28 and closed jumpers 22, 29), transferring part of the heat in the evaporator to a low-boiling working fluid (refrigerant), compressed after evaporation by the compressor of the heat pump. As a result of compression, the refrigerant vapor is heated, transforming the low-grade heat of the soil supplied with the coolant flow to a higher temperature level. This level is used to heat the heating water circulating with the pump 16 through the condenser 14 of the heat pump and the low-temperature (e.g. floor) heating network 15 to a certain intermediate temperature (40 ° C in figure 1), determined by the recommended effective temperature difference in the evaporator and a capacitor (usually not more than 30-50 ° C). After exiting the evaporator 12, the coolant is again divided into streams flowing through the CCS 8 and 19 according to the SRT groups of different lengths. If necessary, on the coldest day, using a peak heater 17, for example, electric, additional heating of the water coming from the condenser 14 to the calculated temperature of the low-temperature heating mode is carried out (in Fig. 1, to 45 ° C).

Одновременно, в течение первого и последующих отопительных сезонов, тепло удаляемого вентиляционного воздуха в отапливаемом объекте утилизируют по предпочтительной в эти периоды схеме, направляя воздух при закрытой и открытой соответственно перемычках 24 и 26 в рекуператор 27, возвращая через него большую часть тепла в приточную линию системы вентиляции объекта (используя рекуперацию именно в сезон отопления, возвращают больше тепла по отношению к варианту со сбросом в скважины: на современных рекуператорах - от 70 до 90%).At the same time, during the first and subsequent heating seasons, the heat of vented ventilation air in the heated object is utilized according to the scheme preferred during these periods, directing the air with the jumpers 24 and 26 closed and open respectively to the heat exchanger 27, returning most of the heat through it to the system’s supply line ventilation of the facility (using recovery in the heating season, they return more heat in relation to the version with discharge into the wells: on modern heat exchangers - from 70 to 90%).

При подаче в СТО теплоносителя, охлажденного в результате прохождения через испаритель теплового насоса на 3-5°С, извлечение тепла из грунта в течение первого отопительного сезона и далее сопровождается постепенным падением температуры грунта, которое приводит к концу сезона к температуре теплоносителя, приближающейся к минимальному допускаемому значению для эффективной работы теплового насоса (в примере на фиг.1 в конце первого сезона температуру перед входом в испаритель 12 ограничивают рекомендуемой предельной величиной, указанной в скобках - минус 5°С).When a coolant, cooled by passing through a evaporator of a heat pump by 3-5 ° C, is supplied to the service station, heat extraction from the soil during the first heating season and then is accompanied by a gradual decrease in the soil temperature, which leads to a coolant temperature approaching the minimum temperature at the end of the season the permissible value for the efficient operation of the heat pump (in the example of figure 1 at the end of the first season, the temperature before entering the evaporator 12 is limited by the recommended limit value indicated brackets - -5 ° C).

Чтобы предотвратить дальнейшее падение температуры теплоносителя в последующие сезоны (связанное на этапе отбора тепла из грунта, например, с недостаточными возможностями дополнительного теплосъема, вызванными в отопительный сезон сравнительно малыми скоростями фильтрации грунтовых вод, а в межотопительный период - возможным неполным тепловым восстановлением грунта от других естественных факторов), после окончания первого отопительного сезона тепловые сбросы вентиляции направляют на аккумулирование в грунт (в СТО). Для минимизации тепловых потерь аккумулируемого тепла за межотопительный период с его началом основную ЗЦС 8 с длинными скважинными контурами 5, пересекающими водоносные слои грунта (2а и 2б на фиг.1, 2), отключают с помощью перемычек 10, 11а, а глубину подачи теплоносителя уменьшают до уровня зоны, располагаемой над кровлей верхнего водоносного слоя 2а, для чего, выключая насос 7, циркуляцию теплоносителя осуществляют при закрытых перемычках 10, 11а, 21, 28 через открытые перемычки 22, 29, 11б только по дополнительной ЗЦС 19 с укороченные контурами 6 коаксиального или петлевого типа (фиг.1, 2), минуя в этот период тепловой насос 13.In order to prevent a further drop in the temperature of the coolant in subsequent seasons (associated with the stage of heat extraction from the soil, for example, with insufficient possibilities of additional heat removal caused by relatively low groundwater filtration rates during the heating season, and, in the inter-heating period, by the possible incomplete thermal restoration of the soil from other natural factors), after the end of the first heating season, thermal discharges of ventilation are sent to accumulation in the ground (in the service station). To minimize the heat loss of accumulated heat during the inter-heating period with its beginning, the main ZCC 8 with long borehole loops 5 crossing the aquiferous soil (2a and 2b in Figs. 1, 2) is turned off using jumpers 10, 11a, and the depth of the coolant supply is reduced to the level of the zone located above the roof of the upper aquifer 2a, for which, turning off the pump 7, the coolant is circulated with the closed jumpers 10, 11a, 21, 28 through the open jumpers 22, 29, 11b only through an additional ZCC 19 with shortened coaxes 6 real or loop type (1, 2), bypassing the heat pump 13 during this period.

Таким образом, теплоноситель после прокачки через укороченные контура 6 подают к водяной стороне промежуточного теплообменника 23, где осуществляют дополнительный подогрев за счет разницы между температурами теплоносителя и более нагретыми выбросами удаляемого вентиляционного воздуха, переключая для этого, путем открытия перемычки 24 и закрытия 26, подачу воздуха от вытяжного блока 25 системы вентиляции на промежуточный теплообменник 23. Далее теплоноситель подают, минуя тепловой насос 13, снова в контура 6, где в течение межотопительного периода, за счет циркуляции теплоносителя и аккумулирования при этом сбросного тепла, происходит тепловое восстановление, переходящее в небольшой подогрев грунта относительно первоначального состояния (перед началом первого отопительного сезона). Как показывают расчеты с применением компьютерного моделирования по известной методике («Новости теплоснабжения», 2007, №10, с.26-33), на примере глубин до 100 м применительно к начальным температурам грунта по Ярославской области (6-8°С) в условиях работы типовой вентиляции со сбросом в грунт тепла вентвыбросов в течение межотопительного периода, при отсутствующем или заданном слабом движении грунтовых вод в зоне выше смоделированного водоносного слоя 2а в диапазоне указанных скоростей (0,01-0,025 м/сутки), исходную для начала следующего отопительного сезона температуру теплоносителя на выходе из скважинных контуров 6 в результате многократных циркуляций с помощью ЗЦС 19 выводят за этот период (5 мес) на уровень 10-12°С.Thus, the coolant after pumping through the shortened circuit 6 is fed to the water side of the intermediate heat exchanger 23, where they are additionally heated due to the difference between the temperatures of the coolant and the warmer emissions of the removed ventilation air, switching for this by opening the jumper 24 and closing 26, the air supply from the exhaust unit 25 of the ventilation system to the intermediate heat exchanger 23. Next, the coolant is fed, bypassing the heat pump 13, again to circuit 6, where during the interheating IRS, by the circulation of coolant and thus storage of waste heat, heat recovery occurs, passing in a small display of lot relative to the initial state (before the first heating season). As calculations using computer simulation according to the well-known methodology (“News of Heat Supply”, 2007, No. 10, p. 26-33) show, using the example of depths up to 100 m as applied to the initial soil temperatures in the Yaroslavl region (6-8 ° С) in operating conditions of typical ventilation with the discharge of heat of ventilation blowouts during the inter-heating period, in the absence or specified weak movement of groundwater in the zone above the simulated aquifer 2a in the range of indicated speeds (0.01-0.025 m / day), the initial one for the beginning of the next heating Season coolant temperature at the outlet of the downhole circuits 6 through multiple circulations through ZTSS 19 is output for the period (5 months) at levels of 10-12 ° C.

Одновременно с началом аккумулирования, за счет движения грунтовых вод задают приоритетное направление распространения фронта аккумулируемого теплового потока, в результате чего происходит постепенное медленное смещение накапливаемого тепла от ряда укороченных контуров 6 к располагаемым напротив длинным контурам 5, начинающее охватывать, согласно выбранному по скорости течения расстоянию h1, частью теплового потока к началу отопительного сезона длинные контура 5, в результате чего осуществляют поддержку теплового восстановления верхней части длинных СТО частью аккумулируемого тепла от укороченных СТО.Simultaneously with the beginning of accumulation, due to the movement of groundwater, the priority direction of propagation of the front of the accumulated heat flux is set, as a result of which a gradual slow shift of the accumulated heat from a series of shortened circuits 6 to the opposite long circuits 5 begins to cover, according to the distance h selected according to the flow velocity 1 , part of the heat flux by the beginning of the heating season, long circuits 5, as a result of which heat recovery is supported part of long service stations, part of the accumulated heat from shortened service stations.

Следовательно, в отопительный сезон нижнюю часть длинных СТО прогревают, в основном, за счет теплового влияния сравнительно быстро движущихся грунтовых вод, а верхнюю часть - за счет поступающей с медленно движущимися водами части аккумулированного тепла от укороченных СТО (здесь теплопередаче также способствует повышенная, ввиду стояния жидкости вокруг скважин из-за подпора ниже расположенных водоносных слоев, теплопроводность грунта). При этом часть тепла, аккумулированного в верхней зоне геологического разреза ближе к концу межотопительного периода и сохраняемого в окрестности укороченных СТО ввиду низких скоростей фильтрации, также используют в отопительный сезон в совместном потоке от длинных и укороченных СТО к тепловому насосу, с целью повышения геотермальной теплоотдачи.Therefore, in the heating season, the lower part of the long service stations is heated mainly due to the thermal effect of relatively fast moving groundwater, and the upper part is due to the part of the accumulated heat coming from the shortened service stations that comes with slowly moving water (increased heat transfer also contributes to it, due to standing fluid around the wells due to backwater below the aquifers, soil thermal conductivity). At the same time, part of the heat accumulated in the upper zone of the geological section near the end of the inter-heating period and stored in the vicinity of shortened service stations due to low filtration rates is also used during the heating season in a combined flow from long and shortened service stations to the heat pump, in order to increase geothermal heat transfer.

После прохождения через теплообменник 23 удаляемый воздух вентиляции, охлажденный в теплообменнике жидким теплоносителем меньшей температуры, поступающим от укороченных контуров 6, либо сбрасывают в атмосферу, открывая перемычку 30 и закрывая перемычку 31, либо в жаркий период, производя обратные действия с этими перемычками, используют по более экономически выгодному варианту, обеспечивающему расширение технологических возможностей способа, путем подачи воздуха в этот период в распределительный блок 32 на охлаждение помещений энергообеспечиваемого объекта.After passing through the heat exchanger 23, the vented ventilation air cooled in the heat exchanger with a lower-temperature liquid coolant coming from the shortened circuits 6 is either discharged into the atmosphere by opening the jumper 30 and closing the jumper 31, or in the hot period, performing the opposite actions with these jumpers, use more economically viable option, providing the expansion of technological capabilities of the method, by supplying air during this period to the distribution block 32 for cooling the premises effectiveness to the object.

В следующий отопительный сезон снова включают совместную подачу теплоносителя по основной и дополнительной ЗЦС 8 и 19 со встроенными в них, согласно фиг.1 или фиг.2, конструкциями скважинных контуров, и обеспечивают, с учетом достигнутой при аккумулировании через укороченные контура ситуации сокращенных теплопотерь (влияние обтекающих вод отсутствует) и задействованной, путем смены зон подачи теплоносителя, возможности оказания тепловой поддержки движущихся грунтовых вод на этапе отбора тепла, дополняемой в верхней зоне длинных СТО частью аккумулируемого потока, оптимальную температуру смешанного потока теплоносителя на входе в испаритель теплового насоса. Обеспечивая к началу второго и последующих отопительных сезонов за счет предварительного аккумулирования с минимумом теплопотерь не ниже 10-12°С, в конце сезонов, как показано на фиг.1, получают примерно 5°С. Это на 10°С выше величины для первого сезона, показанной на фиг.1 в скобках и получаемой без предварительного аккумулирования тепла вентвыбросов. При возможности в конкретной ситуации осуществления способа с измененной в первый сезон очередностью проведения этапов отбора и аккумулирования тепла указанные температурные показатели только улучшатся.In the next heating season, they again include the joint supply of the coolant along the main and additional ZTSS 8 and 19 with the downhole structures built into them, according to Fig. 1 or Fig. 2, and provide, taking into account the situations of reduced heat loss during accumulation through the shortened circuit, ( there is no influence of flowing water) and the possibility of providing thermal support for moving groundwater at the stage of heat extraction, supplemented in the upper zone of long service stations by w accumulated by the flow of the mixed flow optimal coolant temperature at the inlet of the heat pump evaporator. Providing at the beginning of the second and subsequent heating seasons due to preliminary accumulation with a minimum of heat loss of at least 10-12 ° C, at the end of the seasons, as shown in figure 1, get about 5 ° C. This is 10 ° C higher than the value for the first season , shown in Fig. 1 in parentheses and obtained without preliminary accumulation of heat exhaust ventilation. If possible, in a particular situation, the implementation of the method with the sequence of stages for the selection and storage of heat changed in the first season, the indicated temperature indicators will only improve.

При полученной температуре теплоносителя на входе в испаритель теплового насоса (5°С, фиг.1) и заданном оптимуме перепада температур между испарителем и конденсатором (35°С), получают температуру отопительной воды 40°С на выходе из конденсатора 14, поддерживая, при необходимости, в самый холодный период года с помощью пикового догревателя 17 расчетную температуру низкотемпературного отопления (45°С, напольный вариант для регионов с продолжительными отопительными периодами). Переключаясь после аккумулирования снова на отопительный процесс, за счет предшествующей минимизации теплопотерь, по аналогии с экспериментами в схожих геологических условиях, с использованием в рыхлых грунтах зоны со слабо проявляемой скоростью движения грунтовых вод (Nahwarmesystem mit Erdsondenwarmespeicher in Greusenheim. / R.Barthel und and. // Geothermische Fachtagung, Straubing: 12-15 Mai 1998, S.531-538), возвращают после аккумулирования на теплоснабжение около 60% сбрасываемого в СТО тепла (в отличие от практики аккумулирования в зонах с мощными водоносными слоями, показавшей, что тепловые потери составляют не менее двух третей от объема тепловых сбросов).When the temperature of the coolant at the inlet to the evaporator of the heat pump (5 ° C, Fig. 1) and the specified optimum temperature difference between the evaporator and the condenser (35 ° C) are obtained, the temperature of the heating water is 40 ° C at the outlet of the condenser 14, maintaining, at if necessary, in the coldest period of the year, using the peak heater 17, the calculated temperature of low-temperature heating (45 ° C, floor-mounted version for regions with long heating periods). Switching again after accumulation to the heating process, due to the previous minimization of heat loss, by analogy with experiments in similar geological conditions, using in loose soils zones with a weakly manifested groundwater velocity (Nahwarmesystem mit Erdsondenwarmespeicher in Greusenheim. / R. Barthel und and. // Geothermische Fachtagung, Straubing: 12-15 Mai 1998, S.531-538), they return after accumulation for heat supply about 60% of the heat discharged to the service station (in contrast to the practice of accumulation in areas with powerful aquifers, which showed that heat Teri is at least two-thirds of the amount of thermal discharges).

С окончанием отопительного сезона снова переходят к рассмотренному восстановлению сниженных за период отбора тепла температур грунта и теплоносителя, путем аккумулирования в грунте тепла вентвыбросов, повторяя затем посезонно меняющиеся этапы отбора и аккумулирования тепла в приведенной выше последовательности.With the end of the heating season, they again proceed to the considered restoration of the soil and coolant temperatures reduced during the heat extraction period by accumulating heat of ventilation exhausts in the soil, then repeating the seasonally changing stages of heat extraction and accumulation in the above sequence.

Таким образом, не увеличивая общего количества вертикальных контуров в скважинной системе, а наоборот, снижая общую глубину бурения скважин за счет укороченных контуров, осуществляют возможность периодического перемещения теплоносителя из зоны тепловой поддержки, оказываемой значимыми по мощности и скорости фильтрации водоносными слоями, в выше расположенную зону отсутствующего или слабого движения грунтовых вод, решая задачу посезонной смены гидрогеологических условий и геологических зон подачи теплоносителя, от благоприятных для отбора тепла из грунта до благоприятных для аккумулирования в грунте тепловых сбросов. При этом опасность более скорого охлаждения грунта при отборе тепла, в связи с укорочением части контуров, отсутствует, ввиду предварительно повышенного теплового потенциала грунта на участке их расположения, за счет аккумулирования тепловых сбросов именно в этих контурах.Thus, without increasing the total number of vertical contours in the well system, but rather, reducing the total depth of well drilling due to shortened contours, it is possible to periodically transfer the coolant from the heat support zone, which is provided by water-bearing layers significant in power and filtration rate, to the higher located zone absent or weak movement of groundwater, solving the problem of seasonal change of hydrogeological conditions and geological zones of coolant supply, from favorable to heat extraction from the ground up favorable for accumulation in the soil thermal discharges. At the same time, there is no danger of faster cooling of the soil during heat removal, due to the shortening of part of the contours, due to the previously increased thermal potential of the soil at their location, due to the accumulation of thermal discharges in these circuits.

Увеличение температуры теплоносителя на входе в тепловой насос на 10°С относительно величины, получаемой в первый отопительный сезон без предварительного аккумулирования тепловых сбросов (-5°С, фиг.1), при одинаковом режиме отопления соответствует по термодинамическим расчетам повышению в 1,3-1,4 раза коэффициента преобразования теплового насоса (КПТН). Это подтверждает эффективность предлагаемого способа в отношении энергосбережения, которая заключается в соответствующем снижении, за счет достигнутого КПТН, потребления электроэнергии приводом ТН, что ведет к уменьшению ежегодных эксплуатационных расходов.An increase in the temperature of the coolant at the inlet to the heat pump by 10 ° C relative to the value obtained in the first heating season without preliminary accumulation of heat discharges (-5 ° C, figure 1), with the same heating mode, corresponds to thermodynamic calculations of an increase of 1.3- 1.4 times the conversion coefficient of the heat pump (KPTN). This confirms the effectiveness of the proposed method in relation to energy saving, which consists in a corresponding reduction, due to the achieved KPTN, power consumption drive TH, which leads to a decrease in annual operating costs.

Даже при использовании в способе варианта традиционной закладки скважинной системы, с одинаковыми расстояниями в ряду и между рядами, исходящего из общего принципа устранения охлаждающего взаимовлияния СТО в период отбора тепла (h=Н на фиг.1, где, согласно рекомендациям, Н выбирают не менее 6-10 м), при сочетании процессов, способствующих восстановлению теплового режима грунта (тепловая поддержка грунтовых вод на участках расположения водоносных слоев и снижаемое с увеличением расстояний поступление в отопительный сезон части аккумулированного тепла через зону расположения укороченных контуров к длинным контурам), одну из групп СТО выполняют с применением существенно укороченных скважин, что ведет к соответствующему снижению объема трудоемких буровых и строительно-монтажных работ. На примере распространенных в ряде центральных регионов России глубин залегания кровли и подошвы различных слоев-водоносов (как правило, 30-40, 60-80 м и др.), снижение глубины бурения скважин под укороченные СТО, относительно длинных СТО, может составить до 50% и более, а сокращение объема затрат на буровые работы по всей скважинной системе - в среднем, 25%.Even when using the method of the variant of the traditional laying of the well system, with the same distance in the row and between the rows, proceeding from the general principle of eliminating the cooling interference of the SRT during the heat extraction period (h = N in figure 1, where, according to the recommendations, N is chosen at least 6-10 m), with a combination of processes that contribute to the restoration of the thermal regime of the soil (thermal support of groundwater in areas of the aquifers and decrease in the accumulation of part of the accumulators in the heating season with increasing distances nnogo heat through shortened loops location area to the long path), one of the groups SRT operate with significantly shortened wells, which leads to a corresponding reduction in volume of drilling and time-consuming construction works. By the example of the depths of the roof and the bottom of various aquifer layers (usually 30–40, 60–80 m, etc.) that are widespread in a number of central regions of Russia, a decrease in the depth of drilling for shortened service stations, relatively long service stations, can be up to 50 % and more, and the reduction in the cost of drilling work throughout the well system - on average, 25%.

При осуществлении варианта способа со сближенными рядами длинных и укороченных СТО (фиг.1, h меньше Н и задано h1=3-5 м), применяемого в случае, если гидрогеологические оценки показали довольно малые скорости движения грунтовых вод (0,01-0,025 м в сутки), дополнительного сокращения затрат достигают за счет уменьшения площади под скважинную систему, а также - материалов и работ, связанных с горизонтальной разводкой между СТО, что особенно важно в ситуации, когда строительство многоскважинной системы сбора тепла грунта затрудняет уже существующая плотная застройка.When implementing a variant of the method with close rows of long and shortened service stations (Fig. 1, h is less than H and h 1 = 3-5 m is specified), used if hydrogeological estimates showed rather low groundwater velocities (0.01-0.025 m per day), additional cost reductions are achieved by reducing the area under the borehole system, as well as materials and work associated with horizontal wiring between service stations, which is especially important in situations where the construction of a multi-well soil heat collection system makes it difficult for the existing lot building.

Еще один вариант способа, реализуемый на основе подхода, использующего типовые исполнения СТО, применяют предпочтительно, когда особенностью геологического разреза является небольшая глубина залегания кровли верхнего водоносного слоя (не более 20-40 м от поверхности Земли, например, по Ярославской области этот параметр может изменяться от указанных значений до 100 м и далее). Тогда, ввиду ограниченной этим обстоятельством глубины возможной зоны для эффективного аккумулирования тепловых сбросов, способ осуществляют, сочетая в скважинной системе комбинацию конструктивных исполнений вертикальных контуров разной длины, в которой исполнение укороченного контура позволяет компенсировать указанный фактор за счет увеличенной удельной теплопередающей поверхности относительно длинного контура (фиг.3).Another variant of the method, implemented on the basis of an approach using typical SRT versions, is preferably used when the feature of the geological section is a small depth of the roof of the upper aquifer (not more than 20-40 m from the Earth’s surface, for example, in the Yaroslavl region this parameter can vary from the indicated values to 100 m and further). Then, in view of the depth of the possible zone for efficient accumulation of thermal discharges limited by this circumstance, the method is implemented by combining in the well system a combination of designs of vertical circuits of different lengths, in which the shortened circuit design allows to compensate for this factor due to the increased specific heat transfer surface relative to the long circuit (Fig. .3).

Например, в качестве наиболее коррозионно устойчивого варианта для работы в зоне размещения водоносных слоев грунта, к тому же более экономичного по удельным затратам (на 1 пог.м СТО), при монтаже группы длинных контуров 5 в составе основной ЗЦС 8 (фиг.1) используют распространенную, многократно проверенную на надежность в Европе и мире конструкцию СТО на основе вертикально установленных в теплопроводящем наполнителе скважины сдвоенных U-образных пластиковых трубок (например, из полиэтилена высокой плотности) с выведенными наружу из скважины входной и выходной ветвями для подачи и отбора теплоносителя (на фиг.3 - сдвоенные контура 5 справа). В составе дополнительной ЗЦС 19 применяют укороченный контур 6 коаксиального исполнения, выполняемый с увеличенным, относительно скважины 3, диаметром скважины 4 (на фиг.3 - D2 больше D1). Таким образом за счет увеличенной круговой поверхности контакта с окружающим грунтом, присущей, как правило, исполнению СТО коаксиального типа компенсируют ограниченную особенностями геологического разреза длину контура 6, выбранную, исходя из имеющегося геологического разреза, и предназначенную для аккумулирования тепловых сбросов. Возможен также вариант исполнения укороченного контура 6 в виде вертикально устанавливаемого в скважине 4 отрезка спиралеобразной пластиковой трубки, с внешним диаметром спирали D2.For example, as the most corrosion-resistant option for working in the zone of the placement of aquifers, moreover, more economical in unit costs (per 1 linear meter of service station), when mounting a group of long loops 5 as part of the main SCS 8 (Fig. 1) use the widespread, repeatedly tested for reliability in Europe and the world construction design based on vertically installed in the heat-conducting filler wells double U-shaped plastic tubes (for example, from high density polyethylene) with the outside out of the well s input and output branches for coolant supply and selection (3 - twin unit 5 right). As part of the additional WCC 19, a coaxial shortened circuit 6 is used, which is performed with the diameter of the well 4 increased relative to the well 3 (in FIG. 3 - D 2 is greater than D 1 ). Thus, due to the increased circular contact surface with the surrounding soil, which is inherent in the performance of coaxial type SRTs, the contour 6, limited by the features of the geological section, is selected that is selected based on the existing geological section and is designed to accumulate thermal discharges. A shortened circuit 6 is also possible in the form of a segment of a spiral-shaped plastic tube vertically mounted in the well 4 with an outer diameter of the spiral D 2 .

Рассмотренный вариант универсален в отношении возможности применения способа не только в новом строительстве, но и, в зависимости от уточненной геологической обстановки, для повышения эффективности уже действующего геотермального проекта, на основе оснащения его еще одной циркуляционной системой с группой СТО другого конструктивного исполнения, при уже действующей системе, с первоначально смонтированными СТО.The considered option is universal in relation to the possibility of applying the method not only in new construction, but also, depending on the specified geological situation, to increase the efficiency of an existing geothermal project, based on equipping it with another circulation system with a service station group of another design, with the existing system with originally mounted service stations.

Предлагаемый способ предусматривает также вариант, реализуемый предпочтительно, когда гидрогеологические оценки показывают наличие на территориях регионов участков с практически отсутствующим (очень медленным) движением грунтовых вод в верхних слоях приповерхностного грунта: к ним относят зоны со скоростями фильтрации менее 0,01 м в сутки, на фиг.1-5 условно не показанные, располагаемые выше одного или нескольких достаточно мощных водоносных слоев. На этих участках способ осуществляют с проведением посезонных процессов отбора тепла и аккумулирования тепловых сбросов на основе общей скважины, образующей при совмещенной установке в нее длинного и укороченного вертикальных контуров из U-образных пластиковых трубок скважинный теплообменник предложенной, согласно изобретению, конструкции (фиг.4).The proposed method also provides an option that is preferably implemented when hydrogeological estimates show the presence in the regions of regions of plots with virtually no (very slow) groundwater movement in the upper layers of the near-surface soil: these include zones with filtration rates less than 0.01 m per day, figure 1-5 conditionally not shown, located above one or more sufficiently powerful aquifers. In these areas, the method is carried out with seasonal heat removal and accumulation of heat discharges based on a common well, which, when combined with the installation of a long and shortened vertical contours from U-shaped plastic tubes, combines a borehole heat exchanger of the design proposed according to the invention (Fig. 4) .

Это позволяет дополнительно сократить размеры площадки под скважинную систему за счет появляющейся возможности более компактной расстановки скважин (в отличие от фиг.1-3, с уменьшением расстояний в компоновке скважин до одинаковой величины h1, также выбираемой в диапазоне 3-5 м, на фиг.4 соседние скважины условно показаны осевыми линиями), в особенности, в проектах, реализуемых в условиях жестких ограничений на размеры площадок под застройку СТО.This allows you to further reduce the size of the site under the well system due to the emerging possibility of a more compact arrangement of wells (in contrast to FIGS. 1-3, with a decrease in the distance in the layout of wells to the same value of h 1 , also selected in the range of 3-5 m, in FIG. .4 neighboring wells are conventionally shown by axial lines), in particular, in projects implemented under conditions of severe restrictions on the size of sites for construction of service stations.

В этом варианте способа, в отличие от предыдущих вариантов, основанных на типовых конструктивных исполнениях СТО (фиг.1-3), глубину скважин выбирают одинаковой и соответствующей более длинному контуру 5, формируя, путем забутовки теплопроводящим наполнителем 4 всей полости скважины 3 (фиг.4), одинаковые по длине СТО во всей скважинной системе. В отличие от СТО известной конструкции, тоже объединяющей по два контура петлевого типа в общей скважине, здесь совмещены контура (петли) разной длины, выполненные с подключением в состав самостоятельно функционирующих циркуляционных систем. Для этого с помощью входных и выходных ветвей U-образных трубок, контура, согласно двум выбранным длинам, объединяют в основную и дополнительную замкнутые системы (ЗЦС), общий принцип работы которых аналогичен работе ЗЦС 8 и 19 на фиг.1.In this variant of the method, in contrast to the previous versions based on the typical design versions of the SRT (Figs. 1-3), the depth of the wells is chosen to be the same and corresponding to the longer circuit 5, forming, by cladding with heat-conducting filler 4 of the entire cavity of the well 3 (Fig. 4), the same length of the service station in the entire well system. Unlike the STO of a known design, also combining two loops of a loop type in a common well, contours (loops) of different lengths combined with connecting to independently functioning circulating systems are combined here. To do this, using the input and output branches of the U-shaped tubes, the circuit, according to the two selected lengths, is combined into the main and additional closed systems (WCC), the general principle of operation of which is similar to the operation of the WCC 8 and 19 in figure 1.

В примере на фиг.4, где в геологическом разрезе ниже находится значимый, по мощности и скорости фильтрации, водоносный слой 2, в соответствии с основным объединяющим варианты признаком способа, применяют контура разной длины, каждый из которых по рассматриваемому варианту представляет одиночную петлю, при этом петли разной протяженности, при аккумулировании тепла вентвыбросов или тепловых сбросов примерно одинакового, сравнительно малого, потенциала, выполняют из трубок одинакового диаметра (d2=d1).In the example in figure 4, where in the geological section below is a significant, in terms of power and speed of filtration, the aquifer 2, in accordance with the main variant attribute of the method combining the variants, contours of different lengths are used, each of which, in the considered embodiment, represents a single loop, when this loop of different lengths, with the accumulation of heat vent exhausts or thermal discharges of approximately the same, relatively small potential, are made of tubes of the same diameter (d 2 = d 1 ).

Вариант способа с предложенной, согласно изобретению, конструкцией СТО (фиг.4) в отопительный сезон, то есть на этапе отбора тепла грунта, осуществляют, используя, аналогично ранее представленной общей схеме, подачу к тепловому насосу 13 двух потоков теплоносителей (от длинных и укороченных контуров) по основной 8 и дополнительной 19 ЗЦС, которые в данном случае образуют самостоятельно функционирующие через скважину 3 (или ряд скважин 3) гидравлические группы (фиг.4). Затем, как и в ранее рассмотренных вариантах способа, переходят к аккумулированию в грунте тепла вентвыбросов в межотопительный период, с использованием в этот период только дополнительной ЗЦС, путем подачи теплоносителя через укороченные контура 6 и далее, минуя в этот период тепловой насос за счет рассмотренного выше переключения перемычек.A variant of the method with the construction of the SRT proposed according to the invention (Fig. 4) during the heating season, i.e., at the stage of soil heat extraction, is carried out, using, similarly to the previously presented general scheme, the flow of two heat carriers to the heat pump 13 (from long and shortened circuits) along the main 8 and additional 19 WCC, which in this case form hydraulic groups operating independently through well 3 (or a number of wells 3) (Fig. 4). Then, as in the previously considered variants of the method, they switch to the accumulation of heat of exhaust vents in the soil during the inter-heating period, using only an additional CCC during this period, by supplying the coolant through the shortened circuit 6 and then, bypassing the heat pump during this period due to the above jumper switching.

Концентрация посезонно меняющихся процессов отбора и аккумулирования тепла в общей скважине приводит к возможности более компактной расстановки скважин (в отличие от фиг.1-3, с уменьшением расстояний между скважинами до одинаковой величины h1, где h1 предпочтительно выбирают в диапазоне 3-5 м), за счет чего дополнительно сокращают размеры площадки под скважинную систему.The concentration of seasonally changing processes of heat extraction and accumulation in a common well leads to the possibility of a more compact arrangement of wells (in contrast to FIGS. 1-3, with a decrease in the distance between the wells to the same value of h 1 , where h 1 is preferably chosen in the range of 3-5 m ), due to which they additionally reduce the size of the site under the well system.

Выбор вариантов способа и используемых для их реализации конструктивных исполнений СТО производят, руководствуясь на этапе проектирования анализом особенностей имеющихся в конкретном распоряжении геологических разрезов, источников сбросного тепла, возможных площадок под строительство скважинных грунтовых систем, назначением и типом (новое строительство или реконструкция) проекта, а также - набором возможных вариаций технологически осуществимых на эффективном и экономически выгодном уровне потребительских услуг.The choice of method options and the STO design versions used for their implementation is carried out, guided at the design stage by analyzing the features of the geological sections available at a particular disposal, waste heat sources, possible sites for the construction of borehole soil systems, the purpose and type (new construction or reconstruction) of the project, and also - a set of possible variations technologically feasible at an effective and cost-effective level of consumer services.

Например, исходя из приведенных соображений, при реализации проектов с совмещенной установкой контуров разной длины в общей скважине, во избежание повышенной для такого варианта способа опасности потери части аккумулированного теплового потока, ввиду возможного его смещения в течение межотопительного периода за пределы выбранного скважинного поля в направлении движения грунтовых вод, предъявляют более жесткие требования к подбору возможных геологических площадок для аккумулирования тепловых сбросов - со скоростями фильтрации в зоне аккумулирования, т.е. выше водоносного слоя 2 на фиг.4-5, приближающимися к 10-9 м/с и ниже, включая варианты с отсутствием движущихся грунтовых вод.For example, based on the above considerations, when implementing projects with the combined installation of circuits of different lengths in a common well, in order to avoid the increased risk of this part of the accumulated heat flux for such an option, due to its possible displacement during the inter-heating period outside the selected well field in the direction of movement groundwater, make more stringent requirements for the selection of possible geological sites for the accumulation of thermal discharges - with filtration rates in the zones e accumulation, i.e. above the aquifer 2 in FIGS. 4-5, approaching 10 -9 m / s and below, including options with no moving groundwater.

Предусматриваются и другие возможности реализации варианта способа, представленного фрагментом на фиг.4, например, путем присоединения укороченного вертикального контура 6 не к одному, как показано на фиг.4, длинному петлевому контуру, а, например, к комплексу из двух U-образных контуров, по аналогии с изображенным справа на фиг.3 (позиция 5). За счет объединения в одной скважине от 2-х до 4-х и более контуров двух разных длин (количество U-образных трубок в укороченном контуре тоже может быть удвоено относительно фиг.4), ограничиваемого рациональным увеличением диаметра скважины 3, повышают удельную теплопродуктивность (съем тепла с 1 пог. м СТО) и таким образом дополнительно снижают объемы буровых работ. Кроме того, расширение технологических возможностей при применении такого варианта способа и предложенной для его реализации конструкции СТО заключается в возможности тиражирования подобных решений не только на сравнительно крупные объекты, с многоскважинным подземным контуром (фиг.1), но и на объекты с малой теплопотребностью (например, коттеджи), когда, с учетом компактного размещения контуров разной длины (фиг.4), в качестве теплового аккумулятора и возобновляемого источника тепла становится достаточным использование в геотермальной системе энергообеспечения объекта одной-двух мелких скважин, размещаемых на небольшой строительной площадке.Other possibilities are envisaged for implementing the variant of the method represented by the fragment in Fig. 4, for example, by attaching the shortened vertical contour 6 to not one, as shown in Fig. 4, a long loop loop, but, for example, to a complex of two U-shaped loops , similar to the one shown on the right in figure 3 (position 5). By combining in one well from 2 to 4 or more contours of two different lengths (the number of U-shaped tubes in a shortened circuit can also be doubled relative to figure 4), limited by a rational increase in the diameter of the well 3, increase the specific heat productivity ( heat removal from 1 linear meter STO) and thus additionally reduce the amount of drilling work. In addition, the expansion of technological capabilities when applying this variant of the method and the design of the SRT proposed for its implementation consists in the possibility of replicating such solutions not only to relatively large objects with a multi-well underground circuit (Fig. 1), but also to objects with low heat demand (for example , cottages) when, taking into account the compact arrangement of circuits of different lengths (Fig. 4), it becomes sufficient to use geothermally as a heat accumulator and a renewable heat source System power supply object of one or two small holes, placed on a small construction site.

Предложенное для реализации рассматриваемого варианта способа устройство, представляющее конструкцию скважинного теплообменника, изображенного на фиг.4, представляет спускаемый на участке геологического разреза 1 с водоносными слоями (на фиг.4 дан пример с одним водоносным слоем 2) в общую скважину 3, заполняемую теплопроводящей цементной смесью 4, комплекс петель (вертикальных контуров 5 и 6) разной длины, определяемой в данном примере уровнями расположения кровли и подошвы слоя 2. По аналогии с выбранным для предложенной конструкции прототипом, который соответствует конструктивным исполнениям СТО на фиг.2, при строительстве СТО на основе петель разной длины, спуск петель может быть осуществлен в комплексе с бетонолитной трубой (условно не показана), которая после спуска комплекса служит для заполнения скважины 4 снизу доверху цементным раствором, в результате затвердевания которого формируется СТО с вынесенными наружу скважины входными и выходными (согласно направлениям подачи теплоносителя, указанным стрелками на фиг.4) ветвями U-образных трубок. При этом входные и выходные ветви сформированных в скважине длинного и укороченного вертикальных контуров 5 и 6, по аналогии со схемой на фиг.1, служат для включения контуров в состав основной замкнутой системы циркуляции теплоносителя, проходящей через испаритель теплового насоса, связанного через конденсатор с сетью теплоснабжения, а ветви укороченного контура 6 подключены через перемычку к дополнительной системе циркуляции, связанной перед входом в испаритель через перемычки с промежуточным теплообменником 23 утилизации тепловых сбросов. Последний выполнен с возможностью подключения к вытяжной линии источника 25 тепловых сбросов в виде тепла удаляемого вентиляционного воздуха, соединенной посредством другой стороны теплообменника 23 с блоком 32 распределения воздуха после теплообменника через перемычку 31 на охлаждение помещений объекта.The device proposed for implementing the method variant under consideration, which represents the design of the borehole heat exchanger shown in Fig. 4, is launched in a section of a geological section 1 with aquifers (Fig. 4 shows an example with one aquifer 2) into a common well 3 filled with a heat-conducting cement mixture 4, a complex of loops (vertical contours 5 and 6) of different lengths, determined in this example by the levels of the roof and the bottom of layer 2. By analogy with the prot the type that corresponds to the design versions of the workshop in figure 2, when building a workshop based on loops of different lengths, the descent of the loops can be carried out in conjunction with a concrete pipe (not shown conditionally), which after the descent of the complex serves to fill the well 4 from top to bottom with cement mortar , as a result of the hardening of which the STO is formed with the input and output carried out outside the well (according to the directions of the coolant supply indicated by arrows in Fig. 4) by the branches of U-shaped tubes. In this case, the input and output branches of the long and shortened vertical circuits 5 and 6 formed in the well, by analogy with the diagram in Fig. 1, serve to include the circuits in the main closed circulation system of the coolant passing through the heat pump evaporator connected through the condenser to the network heat supply, and the branches of the shortened circuit 6 are connected through a jumper to an additional circulation system connected before entering the evaporator through jumpers with an intermediate heat exchanger 23 for utilization of heat owls. The latter is made with the possibility of connecting to the exhaust line a source of 25 thermal discharges in the form of heat of removed ventilation air, connected via the other side of the heat exchanger 23 to the air distribution unit 32 after the heat exchanger through a jumper 31 to cool the premises of the object.

При наличии источника тепловых сбросов сравнительно малого потенциала, такого как тепло вентвыбросов, вариант способа с предложенной конструкцией СТО (фиг.4) осуществляют по аналогии с рассмотренной ранее общей схемой работы на фиг.1 применительно к функции низкотемпературного отопления, сопровождаемой, при необходимости, в межотопительный период функцией охлаждения помещений напрямую от скважин. Преимуществом будет возможность функционирования циркуляционных систем с вертикальными контурами разной длины в пространстве общего СТО, что позволяет посезонно менять в пределах пространства одной и той же скважины 3 (фиг.4) зону приповерхностного грунта, благоприятную по гидрогеологическим характеристикам для теплосъема в отопительный сезон, на зону, способствующую минимизации теплопотерь при аккумулировании в грунте тепловых сбросов в межотопительный период.In the presence of a source of thermal discharges of relatively low potential, such as heat of ventilation discharges, a variant of the method with the proposed construction of the SRT (Fig. 4) is carried out by analogy with the general scheme of operation in Fig. 1 considered earlier with respect to the function of low-temperature heating, accompanied, if necessary, in inter-heating period by the function of cooling the rooms directly from the wells. The advantage will be the possibility of the functioning of circulating systems with vertical contours of different lengths in the space of the general service station, which allows seasonally changing within the space of the same well 3 (Fig. 4) the area of surface soil favorable by hydrogeological characteristics for heat removal during the heating season, to the zone that helps minimize heat loss during accumulation of thermal discharges in the ground during the inter-heating period.

Во всех рассмотренных вариантах способа, сбрасывая в СТО в межотопительный период тепло вентвыбросов, выполняют функции теплового восстановления и возможного, в пределах реализуемых на практике в центральных регионах России объемов вентвыбросов, небольшого прогрева (на 1-3°С) грунта выше начальной его температуры, предшествующей началу первого отопительного сезона. Например, к концу 10-15 сезона за счет вентвыбросов поддерживают температуру теплоносителя перед входом в испаритель ТН, близкую (5°С на фиг.1) к начальной температуре грунта (6-8°С для глубины до 100 м, на примере Ярославской области), обеспечивая по варианту использования сбросов сравнительно малого теплового потенциала, характеризуемому умеренным прогревом грунта, расширение технологических возможностей способа за счет осуществления в межотопительный период функции охлаждения помещений объекта напрямую от скважин.In all the considered variants of the method, by dumping the heat of ventilation blowouts into the service station during the inter-heating period, they perform the functions of thermal recovery and possible, within the limits of the volume of ventilation blowouts implemented in practice in the central regions of Russia, a slight heating (1-3 ° C) of the soil above its initial temperature, preceding the start of the first heating season. For example, by the end of the 10-15 season, due to ventilation emissions, the coolant temperature is maintained before entering the VT evaporator, which is close (5 ° С in Fig. 1) to the initial soil temperature (6-8 ° С for depths up to 100 m, for example, the Yaroslavl region ), providing for the option of using discharges of a relatively small thermal potential, characterized by moderate heating of the soil, expanding the technological capabilities of the method due to the implementation in the inter-heating period of the function of cooling the premises of the facility directly from the wells.

В зависимости от имеющегося рядом с отапливаемым объектом источника тепловых сбросов повышенного потенциала, а также решаемых потребительских задач (например, необходимость в охлаждении помещений отсутствует, но необходимо применить радиаторы для среднетемпературного отопления и обеспечить режим ГВС), функцию предварительного прогрева грунта усиливают за счет обеспечения еще по одному из вариантов способа возможности работы с тепловыми сбросами от более мощного источника.Depending on the source of heat discharges of an increased potential near the heated object, as well as the consumer problems being solved (for example, there is no need to cool the rooms, but it is necessary to use radiators for medium-temperature heating and ensure the DHW mode), the function of soil preheating is enhanced by providing more according to one of the variants of the method of working with thermal discharges from a more powerful source.

Согласно первому рассмотренному выше подходу к реализации определяющего признака изобретения, основанному на применении типовых конструкций СТО по вариантам способа, изображенных на фиг.1-3, вариант с повышенным потенциалом тепловых сбросов реализуют путем оптимизации при проектировании количества укороченных контуров типовых исполнений. При этом, исходя, например, из экспериментов с аккумулированием тепловых излишков от КГУ в схожих с центральными регионами России рыхлых грунтах (Nahwarmesystem mit Erdsondenwarmespeicher in Greusenheim. / R.Barthel und and. // Geothermische Fachtagung, Straubing: 12-15 Mai 1998. - Straubing, 1998. - S.531-538), показавших уровень возвращения тепловых сбросов на теплоснабжение - 64%, оптимизацию проводят на основе просчитанного по результатам эксперимента показателя: повышение потенциала грунта за счет тепловых сбросов от КГУ увеличивает допустимый уровень съема тепла с 1 пог. м СТО примерно на 100 кВт-ч в год. Это даст почти 100%-ную прибавку к удельному теплосъему, рассчитанному ранее по варианту без использования тепловых сбросов, на примере объекта в Ярославской области (Новости теплоснабжения, 2007, №10, С.26-33), увеличивая его примерно в 2 раза.According to the first approach discussed above to implement the defining feature of the invention, based on the use of typical SRT designs according to the process variants depicted in Figs. 1-3, a variant with a higher thermal discharge potential is implemented by optimizing the design of the number of shortened circuits of typical designs. Moreover, based, for example, from experiments with the accumulation of heat surplus from KSU in loose soils similar to the central regions of Russia (Nahwarmesystem mit Erdsondenwarmespeicher in Greusenheim. / R. Barthel und. // Geothermische Fachtagung, Straubing: 12-15 Mai 1998. - Straubing, 1998. - S.531-538), which showed the level of return of heat discharges to heat supply - 64%, optimization is carried out on the basis of the indicator calculated according to the results of the experiment: increasing the soil potential due to heat discharges from KGU increases the allowable level of heat removal from 1 pog. m STO at about 100 kWh per year. This will give an almost 100% increase in specific heat removal, calculated earlier according to the option without using heat discharges, using the example of an object in the Yaroslavl region (Heat Supply News, 2007, No. 10, p. 26-33), increasing it by about 2 times.

Согласно этому подходу общая схема реализации способа будет частично схожей со схемой на фиг.1, однако появятся дополнительные элементы схемы, и эти отличия ниже представлены совместно с примером второго подхода к использованию тепловых сбросов повышенного потенциала, основанного в тех же условиях отсутствия в верхней зоне геологического разреза (над кровлей верхнего водоносного слоя) значимого движения грунтовых вод, на применении измененной относительно фиг.4 конструкции СТО (фиг.5).According to this approach, the general scheme of the implementation of the method will be partially similar to the scheme in Fig. 1, however, additional elements of the scheme will appear, and these differences are presented below together with an example of the second approach to using heat discharges of increased potential, based on the same conditions of absence in the upper geological zone section (above the roof of the upper aquifer) of significant groundwater movement, on the application of the design of the SRT changed relative to figure 4 (figure 5).

Этот вариант способа предусматривает предварительный прогрев грунта за счет тепловых излишков от КГУ, относительно начальной температуры грунта, до 25-30°С в геолого-климатических условиях центральных регионов России (в среднем на 5°С ниже, чем в указанных выше экспериментах для условий Германии, где исходная температура грунта была выше), что позволяет обеспечить при том же заданном перепаде температур в ТН (фиг.1), даже с учетом падения температуры теплоносителя через 10-15 отопительных сезонов на 5-10°С, возможность обеспечения среднетемпературного режима отопления объекта по общей схеме, представленной на фиг.5.This variant of the method provides for the preliminary heating of the soil due to thermal surplus from KGU, relative to the initial soil temperature, up to 25-30 ° C in the geological and climatic conditions of the central regions of Russia (on average 5 ° C lower than in the above experiments for German conditions , where the initial temperature of the soil was higher), which allows for the same given temperature difference in the VT (Fig. 1), even taking into account the temperature drop of the coolant after 10-15 heating seasons by 5-10 ° C, the ability to provide an average temperature -temperature heating regime of the object according to the general scheme shown in Figure 5.

Последний вариант СТО применяют в сочетании с общей схемой, представленной на фиг.5, на которой для удобства сравнения, по возможности сохранены общие с фиг.1 позиции (кроме позиции 4). В отличие от схемы на фиг.1, блок 25 подачи удаляемого воздуха к теплообменнику 23, связанный с блоком 32 распределения воздуха на охлаждение помещений объекта, отключен (на фиг.5 условно показано пунктирными линиями), а вместо него в общую схему введен дополнительный теплообменник 33, для утилизации тепловых излишков с поступающим жидким теплоносителем от КГУ, выполненный водоводяного типа и присоединяемый через перемычку 35 одной из сторон к блоку 34 источника излишков тепла (система водяного охлаждения КГУ), а другой стороной (через перемычки 36 и 37, при отключенных 21, 29 и 38) - к дополнительной ЗЦС 19, проходящей через установленный в составе скважинного теплообменника укороченный контур 6. Сеть 15 рассчитывают в данном случае на возможности осуществления среднетемпературного режима отопления и оказания дополнительной услуги в виде ГВС (в общей схеме на фиг.5 отвод ГВС показан условно стрелкой).The last SRT option is used in combination with the general scheme shown in FIG. 5, in which, for the convenience of comparison, the positions common to FIG. 1 are saved, if possible (except for position 4). In contrast to the circuit in FIG. 1, the unit 25 for supplying exhaust air to the heat exchanger 23, connected to the unit 32 for air distribution for cooling the premises of the facility, is turned off (conditionally shown in dashed lines in FIG. 5), and instead an additional heat exchanger is introduced into the general circuit 33, for the disposal of thermal surplus with the incoming liquid coolant from the KGU, made of water-water type and connected through the jumper 35 of one of the sides to the block 34 of the source of excess heat (water cooling system of the KGU), and the other side (via jumpers 3 6 and 37, with disconnected 21, 29 and 38) - to the additional ZCC 19 passing through the shortened circuit 6 installed as part of the downhole heat exchanger. Network 15 counts in this case on the possibility of medium-temperature heating and the provision of additional services in the form of hot water ( the general scheme in figure 5, the DHW outlet is conventionally shown by an arrow).

Конструкция СТО, применяемая в схеме на фиг.5, на примере использования теплового потенциала отводимых в межотопительный период излишков тепла от КГУ, изменена, относительно фиг.4, под повышенный потенциал используемого дополнительно сбросного тепла, за счет применения укороченного контура 6 из пластиковой трубки большего диаметра, чем трубка длинного контура 5 (на фиг.5 - d2 больше d1), с возможным изменением при этом диаметра скважины 3. При этом d2 выбран по назначаемым, в соответствии с потенциалом дополнительного источника, параметрам расхода или линейной скорости подачи теплоносителя через укороченный контур. Относительно общей схемы (фиг.5) СТО встроен так: входная и выходная ветви контура 6, кроме соединения через перемычки 21, 20, 10, 28, 11a, 11б с входом и выходом испарителя 12 теплового насоса 13, подключены через перемычки 22, 37 к дополнительному промежуточному теплообменнику 33, и через него к блоку 34 утилизации тепловых излишков от КГУ.The design of the HUNDRED used in the diagram of FIG. 5, using the thermal potential of excess heat removed from the combined heat and power plant removed during the inter-heating period as an example, has been changed, relative to FIG. 4, to the increased potential of the additional waste heat used, due to the use of a shorter contour 6 from a larger plastic tube diameter than the tube of the long circuit 5 (in Fig. 5, d 2 is greater than d 1 ), with a possible change in the diameter of the borehole 3. Moreover, d 2 is selected according to the design parameters that are assigned in accordance with the potential of the additional source stroke or linear flow rate of the coolant through a shortened circuit. Regarding the general scheme (Fig. 5), the SRT is built in this way: the input and output branches of circuit 6, except for connecting through jumpers 21, 20, 10, 28, 11a, 11b with the input and output of evaporator 12 of heat pump 13, are connected through jumpers 22, 37 to an additional intermediate heat exchanger 33, and through it to the block 34 of the utilization of thermal surplus from KGU.

По варианту использования тепловых сбросов повышенного потенциала способ осуществляют, предпочтительно начиная с этапа аккумулирования сбросного тепла в грунте с целью обеспечения предварительного прогрева грунта перед началом первого отопительного сезона.According to a variant of using heat discharges of increased potential, the method is carried out, preferably starting from the stage of accumulation of waste heat in the soil in order to ensure preliminary heating of the soil before the start of the first heating season.

Для этого в начале межотопительного периода запускают в работу циркуляционный насос 18 подачи теплоносителя с помощью дополнительной ЗЦС 19 через укороченный скважинный контур 6. При открытых перемычках 22, 37 и закрытых 11а, 21, 28, 29, 38 из выходной ветви контура 6 теплоноситель подают к одной из сторон промежуточного теплообменника 33, одновременно подключая к другой его стороне через открытую перемычку 35 блок 34 утилизации излишков тепла от КГУ, работающей в этот период, в основном, на генерацию электроэнергии, то есть без отвода тепловой нагрузки отопления (в результате чего и образуются тепловые излишки, направляемые в блок 34 для утилизации). В теплообменнике 33 производят передачу отводимой от КГУ части тепла поступающему из укороченного контура 6 менее нагретому жидкому теплоносителю, который в результате многократных циркуляций через теплообменник 33 и контур 6, минуя тепловой насос 13, передает дополнительное тепло грунту, подогревая его выше исходного (естественного) состояния и нагревая при этом через теплопроводящий наполнитель 4 скважины 3 контур 5 с находящимся в нем в состоянии покоя (насос 7 выключен) теплоносителем.To do this, at the beginning of the inter-heating period, the circulation pump 18 for supplying the coolant is launched with the help of an additional SCS 19 through a shortened borehole circuit 6. With open jumpers 22, 37 and closed 11a, 21, 28, 29, 38, the coolant is supplied to one of the sides of the intermediate heat exchanger 33, while simultaneously connecting to the other side through the open jumper 35 a block 34 for the utilization of excess heat from the KGU, working during this period, mainly to generate electricity, that is, without removing the heat load heating (resulting in the formation of thermal surplus sent to block 34 for disposal). In the heat exchanger 33, part of the heat removed from the KGU is transferred to the less heated liquid coolant coming from the shortened circuit 6, which, as a result of repeated circulations through the heat exchanger 33 and circuit 6, bypassing the heat pump 13, transfers additional heat to the ground, heating it above the initial (natural) state and while heating through the heat-conducting filler 4 of the well 3, circuit 5 with the coolant in it at rest (pump 7 turned off).

С началом отопительного сезона этап аккумулирования прерывают, с помощью перемычек 22 и 35, отключая теплообменник 33 и блок 34 утилизации тепловых сбросов, а функционирующую дополнительную ЗЦС 19 одновременно с включением насоса 7, вместе с основной ЗЦС 8 через перемычки 9, 10, 11а и 11б, 20, 21, 28 подключают к входу и выходу испарителя 12 при включенном в работу тепловом насосе 13. Далее жидкий теплоноситель, с повышенной на этапе аккумулирования температурой (как ранее указывалось, до 25-30°С), в течение отопительного сезона одновременно и многократно подают через установленные в скважине 3 контура 5 и 6, в результате чего, смешивая на входе в испаритель 12 поток жидкостей от двух ЗЦС, передают часть тепла в испарителе 12 рабочему телу. В итоге многократных циркуляций через испаритель и скважинные контура разной длины при охлаждении в испарителе на 3-5°С устанавливают среднесезонную температуру смешанного потока на входе в испаритель в диапазоне 20-25°С (фиг.5, с учетом приведенных выше корректировок на геолого-климатические условия Ярославской области).At the beginning of the heating season, the accumulation stage is interrupted, using jumpers 22 and 35, turning off the heat exchanger 33 and the heat waste utilization unit 34, and the functioning additional SSC 19 at the same time as the pump 7 is turned on, together with the main SSC 8 through jumpers 9, 10, 11a and 11b , 20, 21, 28 are connected to the input and output of the evaporator 12 when the heat pump 13 is turned on. Next, the liquid coolant, with a temperature increased at the stage of accumulation (as previously indicated, up to 25-30 ° C), during the heating season at the same time repeatedly under was established through the borehole 3 circuit 5 and 6, resulting in mixing at the inlet to the evaporator 12 from two liquids flow ZTSS transmit the heat in the evaporator 12, the working fluid. As a result of multiple circulations through the evaporator and downhole circuits of different lengths during cooling in the evaporator, 3-5 ° C sets the average seasonal temperature of the mixed flow at the inlet of the evaporator in the range of 20-25 ° C (Fig. 5, taking into account the above geological corrections climatic conditions of the Yaroslavl region).

Согласно рассмотренным ранее процессам термотрансформации в тепловом насосе, исходя из температуры потока на входе в испаритель и заданного, одинакового со схемой на фиг.1, эффективного перепада температур между испарителем 12 и конденсатором 14 (35°С), на выходе из последнего получают температуру отопительной воды 55-60°С, которую, при необходимости, в самый холодный период года повышают с помощью догревателя 17 до расчетного максимума 65-70°С, соответствующего среднетемпературному режиму отопления, осуществляемому в сети 15 с помощью радиаторов (на фиг.5 отопительные приборы условно не показаны). Кроме среднетемпературного отопления, за счет поддерживаемой с помощью накопительной емкости (не показана) температуры воды после конденсатора, в отличие от схемы на фиг.1, в отопительный период через тепловой насос обеспечивают также расчетные параметры ГВС (55-60°С), расширяя в результате технологические возможности схемы по варианту «среднетемпературное отопление + ГВС» (на фиг.5 отвод за конденсатором 14 на ГВС показан условно стрелкой). С окончанием отопительного сезона работу основной ЗЦС 8 останавливают, отключая при этом циркуляционный насос 7 и прерывая подачу теплоносителя по обоим ЗЦС (8 и 19) через испаритель 12 путем перекрытия перемычек 9, 10, 20 и 28. Одновременно, перекрывая перемычки 21 и 11а, теплоноситель подают в обход теплового насоса, то есть с помощью насоса 18 по дополнительной ЗЦС 19, через вновь подключаемый с помощью перемычек 22, 36, 37 (перемычки 29, 38 перекрыты) промежуточный теплообменник 33, соединяя его в этот период с блоком 34 излишков тепла от КГУ, и - далее, через открытую перемычку 11б, с укороченным контуром 6.According to the previously discussed thermal transformation processes in the heat pump, based on the temperature of the flow at the inlet to the evaporator and the set effective temperature difference between the evaporator 12 and the condenser 14 (35 ° C), identical with the circuit in Fig. 1, the heating temperature is obtained at the outlet of the latter water 55-60 ° C, which, if necessary, in the coldest period of the year is increased with the help of a pre-heater 17 to a design maximum of 65-70 ° C, corresponding to the medium-temperature heating mode, carried out in the network 15 using a radiator in (Fig. 5 heating appliances are not conventionally shown). In addition to medium-temperature heating, due to the temperature of the water after the condenser maintained with the help of a storage tank (not shown), in contrast to the circuit in Fig. 1, in the heating period, the calculated DHW parameters (55-60 ° C) are also provided through the heat pump, expanding into As a result, the technological capabilities of the scheme according to the variant “medium temperature heating + DHW” (in Fig. 5, the tap behind the condenser 14 on the DHW is indicated conditionally by an arrow). With the end of the heating season, the operation of the main ZSC 8 is stopped, turning off the circulation pump 7 and interrupting the flow of coolant through both ZTSS (8 and 19) through the evaporator 12 by blocking the jumpers 9, 10, 20 and 28. At the same time, blocking the jumpers 21 and 11a, the heat carrier is bypassed by the heat pump, that is, by means of the pump 18 according to the additional ZCC 19, through the intermediate heat exchanger 33 reconnected with the help of jumpers 22, 36, 37 (jumpers 29, 38 are closed), connecting it to the excess heat block 34 during this period from KSU, and - further, through about covered bridge 11b, with a short circuit 6.

Таким образом, в результате многократных циркуляций через теплообменник 33, поступающий в межотопительный период через одну из его сторон теплоноситель, имеющий существенно пониженную в течение отопительного сезона (из-за теплосъема в испарителе) температуру относительно среднесезонных значений на его входе (фиг.5), постепенно охлаждающую грунт при циклах подачи через СТО в течение сезона, подогревают подаваемыми через другую сторону теплообменника 33 тепловыми излишками от КГУ. Это приводит, при дальнейшем неоднократном пропускании подогретого теплоносителя через укороченный контур 6, к восстановлению в течение межотопительного периода температуры грунта в окрестности контуров 5 и 6, в зоне протяженностью от поверхности Земли до уровня расположения кровли водоносного слоя 2 (фиг.5). В результате, к началу второго и последующих отопительных сезонов температуру грунта возвращают к значению, приобретенному в результате предварительного аккумулирования сбросного тепла перед началом первого сезона (в рассматриваемом примере около 25-30°С).Thus, as a result of repeated circulations through the heat exchanger 33, the coolant entering the inter-heating period through one of its sides has a temperature significantly lower during the heating season (due to heat removal in the evaporator) relative to the average seasonal values at its inlet (Fig. 5), gradually cooling the soil during the supply cycles through the service station during the season, is heated by the surplus from KGU supplied through the other side of the heat exchanger 33. This leads, with further repeated passing of the heated coolant through the shortened circuit 6, to restore during the inter-heating period the temperature of the soil in the vicinity of circuits 5 and 6, in a zone extending from the Earth's surface to the level of the roof of the aquifer 2 (Fig. 5). As a result, by the beginning of the second and subsequent heating seasons, the soil temperature is returned to the value acquired as a result of preliminary accumulation of waste heat before the start of the first season (in this example, about 25-30 ° C).

В дальнейшем обеспечению таких температур к началу каждого отопительного сезона способствует и то обстоятельство, что за счет уменьшения, согласно изобретению, на этапе аккумулирования глубины подачи теплоносителя тепловое влияние грунтовых вод, движущихся ниже завершающего колена укороченного U-образного контура (фиг.5) и имеющих в данном случае более низкую температуру, чем вышерасположенный прогретый грунт, не распространяется на эту зону, что сводит потери аккумулируемого за межотопительный период тепла к минимуму.In the future, the provision of such temperatures at the beginning of each heating season is also facilitated by the fact that due to a decrease, according to the invention, at the stage of accumulating the coolant supply depth, the thermal effect of groundwater moving below the final elbow of the shortened U-shaped contour (Fig. 5) and having in this case, a lower temperature than the upstream heated soil does not extend to this zone, which minimizes the losses of heat accumulated during the inter-heating period.

Поскольку на этапе аккумулирования возможны изменения уровня тепловых сбросов от КГУ в течение межотопительного периода, скорость подачи теплоносителя через укороченный скважинный контур 6 регулируют соответственно меняющейся доле сбросного тепла, путем регулирования привода циркуляционного насоса 18 в составе дополнительной ЗЦС 19 (фиг.5), включая возможное распределение тепловых излишков от общей КГУ на несколько объектов энергопотребления, каждый из которых оснащен скважинными системами.Since at the stage of accumulation, changes in the level of heat discharges from KGU during the inter-heating period are possible, the flow rate of the coolant through a shortened borehole circuit 6 is regulated according to the varying proportion of waste heat by adjusting the drive of the circulation pump 18 as part of an additional cooling pump 19 (Fig. 5), including the possible distribution of heat surplus from the total KGU to several energy consumption facilities, each of which is equipped with downhole systems.

Осуществляя далее способ в приведенной выше последовательности, в следующих отопительных сезонах обеспечивают примерно одинаковую среднесезонную температуру теплоносителя (20-25°С, фиг.5) в смешиваемом, перед входом в испаритель теплового насоса, потоке от контуров 5 и 6 разной длины. При этом некоторое охлаждение теплоносителя, вследствие прохождения на этапе отбора тепла из грунта одним из потоков зоны движущихся грунтовых вод (через длинный контур 5, нижняя часть которого взаимодействует с водоносным слоем 2), почти полностью компенсируют за счет дальнейшего отвода теплоносителя к выходу из СТО через более нагретую вышерасположенную зону, а также - смешивания потоков, поступающих из контуров разной длины на входе в испаритель теплового насоса.Carrying out the method in the above sequence, in the following heating seasons, they provide approximately the same average seasonal temperature of the coolant (20-25 ° C, Fig. 5) in the flow from circuits 5 and 6 of different lengths mixed before entering the heat pump evaporator. At the same time, some cooling of the coolant, due to the passage of one of the streams of the zone of moving groundwater (through a long circuit 5, the lower part of which interacts with the aquifer 2) at the stage of heat extraction from the soil, is almost completely compensated by the further removal of the coolant to the exit from the service station through more heated upstream zone, as well as mixing of flows coming from circuits of different lengths at the inlet to the heat pump evaporator.

При этом, в зависимости от конкретного энергообеспечиваемого объекта, возможны варианты использования теплообменника 33 как путем избирательного (фиг.5, пунктирные линии указывают, что блок 25 вентвыбросов отключен), так и дополнительного подключения - по варианту комплексного использования тепла вентвыбросов (с помощью конструкции СТО на фиг.4) и тепловых излишков от КГУ (с помощью СТО другой конструкции - фиг.5). Последний вариант реализуют, например, в проектах совместного осуществления напольного отопления/охлаждения первого этажа жилого дома и отопления радиаторами/ГВС второго этажа.At the same time, depending on the specific energy-supplying facility, it is possible to use the heat exchanger 33 both by selective (Fig. 5, dashed lines indicate that the ventilation unit 25 is turned off) and additional connection - according to the variant of the integrated use of ventilation heat (using the STO design figure 4) and thermal surplus from KSU (using STO another design - figure 5). The latter option is implemented, for example, in projects for joint implementation of underfloor heating / cooling of the first floor of a residential building and heating with radiators / hot water supply of the second floor.

При использовании этого варианта способа с установкой укороченных и длинных контуров с применением скважин разной длины (фиг.1-3), длинные контура, в период подогрева грунта (от КГУ) частично охлаждаемые за счет обтекания нижних частей грунтовыми водами, в случае модификации описываемой системы, с созданием дополнительной линии - для раздельного использования основной ЗЦС, в результате подсоединения ее через дополнительные перемычки (на общей схеме фиг.5 не показаны) к теплообменнику 23 и блоку 25 вентвыбросов, могут быть задействованы на охлаждение помещений второго этажа.When using this variant of the method with the installation of shortened and long circuits using wells of different lengths (Figs. 1-3), long circuits, during the heating of the soil (from KGU), are partially cooled due to the flow of the lower parts with ground water, if the described system is modified , with the creation of an additional line - for separate use of the main ZCC, as a result of connecting it through additional jumpers (not shown in the general diagram of FIG. 5) to the heat exchanger 23 and the ventilation unit 25, they can be used for cooling Rental of rooms on the second floor.

Существенное увеличение теплового потенциала грунта перед началом первого и последующих отопительных сезонов за счет сбросного тепла повышенного потенциала, сохраняемого в течение межотопительного периода ввиду минимальных теплопотерь в верхней зоне геологического разреза, при условии гибкого температурного контроля и дополнительной изоляции горизонтальной разводки трубок в верхнем слое Земли, используют для применения обычной воды в качестве циркулирующего через скважинные теплообменники теплоносителя. Это ведет к повышению теплоемкости теплоносителя и снижению его стоимости относительно материалов с антифризными добавками, что является дополнительным преимуществом такого варианта способа.A significant increase in the thermal potential of the soil before the first and subsequent heating seasons due to waste heat of increased potential, maintained during the inter-heating period due to minimal heat loss in the upper zone of the geological section, subject to flexible temperature control and additional insulation of the horizontal wiring of pipes in the upper layer of the Earth, is used for use of ordinary water as the heat carrier circulating through borehole heat exchangers. This leads to an increase in the heat capacity of the coolant and a decrease in its cost relative to materials with antifreeze additives, which is an additional advantage of this method variant.

При условии выбора соответствующей геологической площадки, практически не подвергаемой в верхней зоне рассеиванию тепла грунтовыми водами со скоростями фильтрации ниже 0,01 м/сутки (ниже 1-3 м/год), и характеризуемой значимыми водоносными слоями в нижней зоне, посезонное разведение по благоприятным зонам осуществления объединенных в общей скважине этапов извлечения и аккумулирования тепла, за счет предложенных конструкций СТО, позволяет дополнительно повысить удельный теплосъем (приходящийся на 1 пог. м СТО), температуру теплоносителя на выходе СТО и входе в испаритель теплового насоса (ТН), а, следовательно, и - коэффициент преобразования (КПТН).Subject to the selection of an appropriate geological site, which is practically not subjected to heat dissipation in the upper zone by groundwater with filtration rates below 0.01 m / day (below 1-3 m / year), and characterized by significant aquifers in the lower zone, seasonal cultivation is favorable the zones of implementation of the stages of heat extraction and accumulation combined in a common well, due to the proposed structures of the SRT, can further increase the specific heat removal (per 1 linear meter of SRT), the coolant temperature the output of the service station and the inlet to the evaporator of the heat pump (VT), and, consequently, the conversion coefficient (KPTN).

Так, на примере комплектации предложенной конструкции СТО (фиг.5) выпускаемыми по стандарту трубками из полиэтилена высокой плотности диаметрами 32 и 40 мм (для длинного и укороченного контуров соответственно) с увеличением диаметра скважины, относительно распространенной однопетлевой конструкции, со 150 до 180 мм, в условиях отопительного сезона по Ярославской области (около 5300 ч в год) расчетные параметры отопления жилого дома с аккумулированием тепловых сбросов от КГУ составят: в среднетемпературном режиме (нагрев в конденсаторе ТН до 60°С, фиг.5) - среднесезонный КПТН (за 15 сезонов) около 4 ед.; в низкотемпературном режиме (до 40°С, в отличие от фиг.1 - с 20°С на входе в испаритель ТН) - примерно 5 ед. Даже при использовании сбросов меньшего потенциала, в виде тепла вентвыбросов, с применением конструкции СТО на фиг.4 (диаметр трубок 32 мм), расчетный показатель по варианту низкотемпературного отопления составит не ниже 4,0 ед. Эти показатели обеспечат эффективный для центральных и других регионов России уровень снижения эксплуатационных расходов, при оптимизированном потреблении электроэнергии приводом грунтового теплового насоса. Относительно достигнутого к настоящему времени КПТН в первых действующих в режиме отопления отечественных установках (2,5 ед.) уменьшение потребления 40-50%, а относительно мировых аналогов с аккумулированием тепловых сбросов в близких условиях (КПТН=3,3-3,5 ед.) - примерно 20-25%.So, on the example of a complete set of the proposed construction of the HUNDRED (Fig. 5), standard-grade high-density polyethylene pipes with diameters of 32 and 40 mm (for long and shortened contours, respectively) with an increase in the diameter of the well, relative to the common one-loop design, from 150 to 180 mm, in the conditions of the heating season in the Yaroslavl region (about 5300 hours per year), the calculated heating parameters of a residential building with the accumulation of heat discharges from KSU will be: in the medium temperature mode (heating in the condenser ТН to 60 ° С, 5) - the average seasonal KPTN (for 15 seasons) about 4 units; in low temperature mode (up to 40 ° C, in contrast to figure 1 - from 20 ° C at the inlet to the evaporator VT) - about 5 units Even when using discharges of lower potential, in the form of heat of ventilation exhausts, using the design of the SRT in Fig. 4 (tube diameter 32 mm), the calculated indicator for the low-temperature heating option will be at least 4.0 units. These indicators will ensure an effective level of reduction in operating costs for central and other regions of Russia, with optimized energy consumption by a ground heat pump drive. Relative to the KPTN achieved so far in the first domestic plants operating in the heating mode (2.5 units), the reduction in consumption is 40-50%, and relative to world analogues with the accumulation of thermal discharges in close conditions (KPTN = 3.3-3.5 units .) - approximately 20-25%.

Повышение удельного теплосъема в сочетании с уменьшением количества скважин при совместной установке в них контуров разной длины ведет к еще большему уменьшению затрат на строительство скважинной системы в рамках предлагаемого способа, а также - общих капиталовложений в геотермальные проекты, связанные с использованием низкопотенциального тепла приповерхностного грунта.An increase in the specific heat removal in combination with a decrease in the number of wells during the joint installation of circuits of different lengths in them leads to an even greater reduction in the cost of constructing a well system in the framework of the proposed method, as well as overall investment in geothermal projects associated with the use of low-grade heat from surface soil.

Таким образом, предлагаемый способ расширяет технологические возможности относительно рассмотренных аналогов и прототипа за счет эффективного осуществления функции отопления в различных температурных режимах, наряду с другими потребительскими функциями (ГВС, охлаждение), для регионов с различными геолого-климатическими условиями, в т.ч. - с длительными отопительными периодами (до 5000 ч/год и более) и низкими температурами грунта до глубины 100-200 м (5-10°С).Thus, the proposed method extends the technological capabilities of the considered analogues and prototype due to the effective implementation of the heating function in various temperature conditions, along with other consumer functions (hot water supply, cooling), for regions with different geological and climatic conditions, including - with long heating periods (up to 5000 h / year or more) and low soil temperatures to a depth of 100-200 m (5-10 ° C).

Основным (объединяющим) преимуществом всех предложенных вариантов способа является то обстоятельство, что в результате обеспечения возможности посезонной смены глубины подачи теплоносителя, за счет проектирования грунтовой системы теплосбора в виде каскадов скважин или вертикальных скважинных контуров разной длины, способ позволяет периодически, в конце отопительного сезона, перемещать теплоноситель из зоны эффективного теплосъема, характеризуемой значимым тепловым вкладом скорости движения грунтовых вод в водоносных слоях грунта, в зону эффективного аккумулирования - над кровлей верхнего водоносного слоя, характеризуемую, из-за отсутствия в ней развитого течения вод, минимальными потерями аккумулируемого тепла за межотопительный период.The main (unifying) advantage of all the proposed variants of the method is the fact that, as a result of the possibility of a seasonal change in the depth of supply of the coolant, due to the design of the soil heat collection system in the form of cascades of wells or vertical borehole loops of different lengths, the method allows periodically, at the end of the heating season, move the coolant from the effective heat removal zone, characterized by a significant thermal contribution of the groundwater velocity in the aquifers a, in the zone of effective accumulation - above the top of the upper aquifer, characterized, due to the lack of a developed flow of water, by minimal losses of accumulated heat during the inter-heating period.

Рассмотренные выше технологические схемы и варианты способа в совокупности с приведенными результатами экспериментов, проведенных в близких центральным регионам России геологических условиях, свидетельствуют также о возможностях повышения в этих регонах годового теплосъема с 1 пог. м СТО - от 90-100 примерно до 150 кВт-ч в год, по варианту, включающему использование тепла вентвыбросов и геотермального тепла с учетом тепловой поддержки расположенных в нижней зоне СТО водоносных горизонтов (журналы «Новости теплоснабжения» - №10, 2007, с.26-33 и №5, 2010, с.25-32). По варианту с тепловыми излишками от КГУ эта величина может увеличиться до 250 кВт-ч/пог. м в год и далее, что в 2,5 раза больше в сравнении с технологией, использующей только геотермальное тепло (без учета грунтовых вод и тепловых сбросов). По приближенным оценкам, это также не менее чем в 1,5 раза больше, чем при использовании в схожих условиях ближайших аналогов предложенного способа, поскольку они технологически и конструктивно не запроектированы на максимальную эффективность каждого из этапов, осуществляемых посезонно в скважинных системах (отбора и аккумулирования тепла). В способе этот недостаток ликвидируется за счет оптимального использования меняющихся по глубине характеристик геологического разреза.The technological schemes and variants of the method discussed above, together with the results of experiments conducted in geological conditions close to the central regions of Russia, also indicate the possibility of increasing the annual heat removal in these regions from 1 linear meter. m STO - from 90-100 to about 150 kWh per year, according to an option that includes the use of heat from ventilation exhausts and geothermal heat, taking into account the heat support of the aquifers located in the lower zone of the STO (Heat Supply News Magazines - No. 10, 2007, p. .26-33 and No. 5, 2010, p. 25-32). According to the variant with thermal surplus from KGU, this value can increase to 250 kWh / pog. m per year and further, which is 2.5 times more compared to a technology that uses only geothermal heat (excluding groundwater and thermal discharges). According to rough estimates, this is also no less than 1.5 times greater than when using the closest analogues of the proposed method under similar conditions, since they are not technologically and structurally designed for the maximum efficiency of each of the stages carried out seasonally in downhole systems (selection and accumulation heat). In the method, this disadvantage is eliminated due to the optimal use of varying depth characteristics of the geological section.

Данные показатели, напрямую связанные с уменьшением общей длины скважин и количества СТО при проектировании грунтовых систем, способствуют, в результате, уменьшению площадей, занимаемых под системы, и объемов строительно-монтажных работ, в т.ч. - по выполнению горизонтальной трубной разводки между СТО, ведут к снижению первоначальных затрат на строительство скважинной системы (в отношении применяемых вариантов способа, наибольший показатель - для варианта с установкой U-образных контуров разной длины в общую скважину) и - общих инвестиций в теплонасосные грунтовые установки, в среднем, на 25%.These indicators, directly related to the decrease in the total length of wells and the number of service stations during the design of soil systems, contribute, as a result, to a decrease in the areas occupied by the systems and the volume of construction and installation works, including - to perform horizontal pipe wiring between service stations, lead to lower initial costs for the construction of the well system (in relation to the applied variants of the method, the highest indicator is for the option with the installation of U-shaped contours of different lengths in a common well) and - total investment in heat pump soil installations by an average of 25%.

Указанные преимущества позволяют устранить экономическую несостоятельность реализации предшествующих технологий, по отношению, например, к осуществлению эффективных показателей отопления в регионах России с продолжительными отопительными сезонами. Это будет содействовать достаточно широкому тиражированию предлагаемого способа на регионы с разными геолого-климатическими условиями, в т.ч. - за счет его многовариантных приложений, касающихся особенностей участков территории, видов энергообеспечения и применяемых конструкций СТО.These advantages make it possible to eliminate the economic inconsistency of the implementation of previous technologies, in relation, for example, to the implementation of effective heating indicators in Russian regions with long heating seasons. This will contribute to a fairly wide circulation of the proposed method to regions with different geological and climatic conditions, including - due to its multivariate applications related to the features of the territory, types of energy supply and applied structures of service stations.

Claims (7)

1. Способ посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, при котором в отопительный сезон производят отбор из грунта низкопотенциального тепла, осуществляя подачу жидкого теплоносителя через слои грунта с помощью основной замкнутой циркуляционной системы с установленными в ее составе путем применения скважин вертикальными контурами закрытого типа, и последующую передачу тепла, с преобразованием его путем использования теплонасосного цикла до более высокого температурного уровня, к теплоснабжающей сети объекта энергообеспечения, а в межотопительный период переходят к аккумулированию в грунте внешних тепловых сбросов, переводя подачу теплоносителя через слои грунта на дополнительную замкнутую циркуляционную систему с установленным в ее составе промежуточным теплообменником утилизации тепловых сбросов, отличающийся тем, что при переходе от отбора тепла к аккумулированию тепловых сбросов меняют глубину подачи теплоносителя через слои грунта от уровня пересечения вертикальными контурами одного или нескольких водоносных слоев грунта до уровня выше кровли верхнего водоносного слоя, для чего часть контуров, используемых для отбора тепла из грунта, применяют при отборе тепла и аккумулировании тепловых сбросов по укороченному варианту, путем установки этих контуров в составе дополнительной циркуляционной системы с длиной, соответствующей второму из указанных уровней, при этом остальные контуры устанавливают в составе основной циркуляционной системы с длиной, соответствующей первому уровню.1. A method for seasonal use of low-grade heat of near-surface soil, in which low-grade heat is taken from the soil during the heating season by supplying liquid coolant through the soil layers using the main closed circulation system with closed vertical circuits installed in it by using wells, and the subsequent heat transfer, with its conversion by using the heat pump cycle to a higher temperature level, to the heat supply with These are the objects of energy supply, and during the inter-heating period they switch to the accumulation of external thermal discharges in the soil, transferring the coolant supply through the soil layers to an additional closed circulation system with an intermediate heat exchanger disposing of the heat discharges installed in it, characterized in that during the transition from heat removal to accumulation of thermal discharges change the depth of the coolant supply through the soil layers from the level of intersection by vertical contours of one or more aquifers Unta to a level above the roof of the upper aquifer, for which some of the circuits used to take heat from the soil are used when taking heat and accumulating heat discharges according to a shortened version, by installing these circuits as part of an additional circulation system with a length corresponding to the second of these levels while the remaining circuits are set as part of the main circulation system with a length corresponding to the first level. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отборе тепла грунта в отопительный сезон подачу теплоносителя осуществляют одновременно через основную и дополнительную циркуляционную системы с использованием скважинных теплообменников на основе комбинаций длинных и укороченных вертикальных контуров со скважинами соответствующей различной глубины, а при аккумулировании тепловых сбросов в грунте в межотопительный сезон подачу теплоносителя осуществляют только через дополнительную циркуляционную систему с использованием скважинных теплообменников одинаковой длины на основе комбинации укороченных контуров со скважинами соответствующей глубины, при этом образованные другой комбинацией длинные теплообменники одинаковой длины в составе основной циркуляционной системы размещают в ряд, перпендикулярно движению грунтовых вод в водоносных слоях грунта, на расстоянии между собой не менее 6-10 м, и попарно с размещенными в ряд в составе дополнительной циркуляционной системы укороченными теплообменниками, смещая относительно последних в направлении движения грунтовых вод на расстояние, выбираемое по скорости движения вод выше водоносных слоев, в диапазоне 3-5 м.2. The method according to claim 1, characterized in that when the heat of the soil is removed during the heating season, the coolant is supplied simultaneously through the main and additional circulation systems using downhole heat exchangers based on combinations of long and shortened vertical circuits with wells of corresponding different depths, and when accumulating thermal discharges in the soil during the inter-heating season, the coolant is supplied only through an additional circulation system using borehole heat exchangers of the same length based on a combination of shortened circuits with wells of the corresponding depth, while long heat exchangers of the same length formed by another combination in the main circulation system are placed in a row perpendicular to the movement of groundwater in aquifers, at least 6-10 m apart , and in pairs with shortened heat exchangers placed in a row in the composition of the additional circulation system, shifting relative to the latter in the direction of groundwater movement by a distance selected by the speed of water movement above the aquifers, in the range of 3-5 m. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании для отбора тепла и аккумулирования тепловых сбросов вертикальных контуров в виде U-образных пластиковых трубок применяемые в составе основной и дополнительной циркуляционных систем контуры разной длины размещают попарно внутри каждой скважины, глубину которой выбирают соответственно длинному контуру, при этом отбор тепла с помощью основной и дополнительной циркуляционных систем и аккумулирование тепловых сбросов производят с применением скважин одинаковой глубины, образующих с размещенными в них парой контуров разной длины и теплопроводящим наполнителем скважины скважинные теплообменники одинаковой длины.3. The method according to claim 1, characterized in that when using vertical circuits in the form of U-shaped plastic tubes for the selection of heat and accumulating thermal discharges in the form of U-shaped plastic tubes, circuits of different lengths used as part of the main and additional circulation systems are placed in pairs inside each well, the depth of which is selected according to the long circuit, while the heat is removed using the main and additional circulation systems and the accumulation of heat discharges is carried out using wells of the same depth, forming with placed in them a pair of circuits of different lengths and a heat-conducting filler of the well borehole heat exchangers of the same length. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при глубине залегания кровли верхнего водоносного слоя, не превышающей 20-40 м, укороченные скважинные теплообменники применяют с увеличенной удельной поверхностью теплопередачи относительно длинных скважинных теплообменников, путем использования для отбора и аккумулирования теплообменников разного конструктивного исполнения, устанавливая, например, в основной циркуляционной системе теплообменники с вертикальными контурами в виде U-образных пластиковых трубок, а в дополнительной циркуляционной системе теплообменники в виде вертикального контура коаксиального типа, выполненного с применением скважины увеличенного относительно длинных теплообменников диаметра.4. The method according to claim 2, characterized in that when the depth of the roof of the upper aquifer does not exceed 20-40 m, shortened downhole heat exchangers are used with an increased specific heat transfer surface relative to long downhole heat exchangers, by using different design heat exchangers for selection and storage versions, installing, for example, in the main circulation system heat exchangers with vertical circuits in the form of U-shaped plastic tubes, and in an additional circulation system The system is heat exchangers in the form of a vertical coaxial type circuit made using a well of increased diameter relative to long heat exchangers. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при аккумулировании в грунте тепловых сбросов укороченные контура применяют с возможностью подключения в состав дополнительной циркуляционной системы, через основной или дополнительно устанавливаемый в ней промежуточный теплообменник утилизации тепловых сбросов, дополнительного источника сбросов, в том числе - с повышенным относительно основного источника потенциалом, например, тепловых излишков, отводимых при генерации электроэнергии в межотопительный период когенерационной установкой, задавая расход или скорость подачи теплоносителя через укороченные контуры в соответствии с выбранной долей потребления потенциала дополнительного источника через промежуточный теплообменник, либо путем оптимизации при проектировании количества укороченных контуров типовых исполнений, либо путем применения измененного, по варианту попарного размещения длинного и укороченного контуров в скважине, исполнения скважинного теплообменника, при этом подачу через дополнительную циркуляционную систему регулируют в соответствии с возможными изменениями этой доли в течение межотопительного периода.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that when accumulating heat discharges in the soil, the shortened circuits are used with the possibility of connecting an additional circulation system, through the main or additional intermediate heat exchanger disposing heat exchanger, to it, an additional source of discharges including with increased potential relative to the main source, for example, heat surpluses allocated during electricity generation during the inter-heating period of the cogeneration plant by setting the flow rate or flow rate of the coolant through the shortened circuits in accordance with the selected share of the potential consumption of the additional source through the intermediate heat exchanger, either by optimizing the design of the number of shortened circuits of typical designs, or by applying a modified, according to the variant pairwise placement of long and shortened circuits in the well , the execution of the downhole heat exchanger, while the flow through the additional circulation system is regulated in accordance with POSSIBILITY change this share for interheating period. 6. Скважинный теплообменник для посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, содержащий скважину с установленными в теплопроводящем наполнителе скважины, по крайней мере, двумя вертикальными контурами для подачи жидкого теплоносителя, выполненными в виде петель из U-образных пластиковых трубок, входные и выходные ветви которых включены в снабженную циркуляционным насосом замкнутую систему подачи теплоносителя через испаритель теплового насоса, связанного своим конденсатором с теплоснабжающей сетью объекта энергообеспечения, при этом выходные ветви трубок перед входом в испаритель подключены через перемычки и промежуточный теплообменник утилизации тепловых сбросов к внешнему источнику сбросов, отличающийся тем, что образованные трубками петли контуров выполнены с различной протяженностью, при этом протяженность петли длинного контура и соответствующая ей глубина скважины выбраны с учетом пересечения контуром и скважиной, по крайней мере, одного расположенного в грунте водоносного слоя, а протяженность петли укороченного контура выбрана с возможностью размещения контура над уровнем кровли верхнего водоносного слоя, при этом входная и выходная ветви трубки длинного контура включены в основную замкнутую систему подачи теплоносителя, ветви трубки укороченного контура подключены к снабженной другим циркуляционным насосом дополнительной замкнутой системе подачи теплоносителя, связанной через перемычку на выходе из укороченного контура с входом испарителя теплового насоса и водяной стороной промежуточного теплообменника, выбранного водовоздушного исполнения, с возможностью совместного или раздельного использования через перемычки основной и дополнительной замкнутых систем в отопительный сезон для отбора тепла грунта и передачи потоков теплоносителей через обе системы к испарителю теплового насоса, а укороченный контур выполнен с возможностью подключения через перемычку подачи охлажденного в результате отбора тепла грунта жидкого теплоносителя в межотопительный период к вытяжной линии источника тепловых сбросов в виде тепла удаляемого вентиляционного воздуха от объекта энергообеспечения, связанной посредством другой стороны промежуточного теплообменника, с линией подачи удаляемого воздуха после этого теплообменника на охлаждение помещений объекта.6. A downhole heat exchanger for seasonal use of low-grade heat of near-surface soil, comprising a well with at least two vertical circuits for supplying liquid heat carrier installed in the heat-conducting filler of the well, made in the form of loops of U-shaped plastic tubes, the input and output branches of which are included into a closed coolant supply system equipped with a circulation pump through a heat pump evaporator connected by its condenser to the heat supply network an energy supply facility, while the outlet branches of the tubes before entering the evaporator are connected through jumpers and an intermediate heat exchanger for the utilization of heat discharges to an external source of discharges, characterized in that the loop loops formed by the tubes are made with different lengths, while the length of the long loop loop and the corresponding well depth selected taking into account the intersection of the contour and the well, at least one aquifer located in the soil, and the length of the loop shortened con Hurray is chosen with the possibility of placing the circuit above the roof level of the upper aquifer, while the input and output branches of the long circuit tube are included in the main closed coolant supply system, the branches of the shortened tube are connected to an additional closed coolant supply system equipped with another circulation pump, connected through a jumper to the outlet of the shortened circuit with the inlet of the heat pump evaporator and the water side of the intermediate heat exchanger, selected water-air version with the possibility of joint or separate use of the main and additional closed systems through jumpers in the heating season for the extraction of soil heat and transfer of coolant flows through both systems to the heat pump evaporator, and the shortened circuit is made with the possibility of connecting through the jumper the supply of soil cooled as a result of heat extraction liquid heat carrier in the inter-heating period to the exhaust line of the source of thermal discharges in the form of heat of removed ventilation air from the energy exchange object baking connected via another side of the intermediate heat exchanger with the exhaust air supply line after the heat exchanger for cooling the object space. 7. Скважинный теплообменник по п.6, отличающийся тем, что укороченный вертикальный контур выполнен с возможностью подключения через перемычку к дополнительному источнику тепловых сбросов, в том числе с повышенным тепловым потенциалом относительно основного источника, например, в виде отводимых в межотопительный период тепловых излишков от обслуживающей данный или другие объекты энергообеспечения когенерационной установки, а дополнительная замкнутая система подачи теплоносителя снабжена дополнительным промежуточным теплообменником утилизации тепловых сбросов, выбранного водоводяного исполнения, установленным в составе системы с подсоединением через перемычки одной из его сторон к входной и выходной ветвям петли укороченного контура, другой стороны к дополнительному источнику тепловых сбросов, при этом количество укороченных вертикальных контуров в скважине, соотношение диаметров установленных в ней трубок длинного и укороченного контуров и соответствующий этим параметрам диаметр скважины выбраны с учетом заданных, в соответствии с возможной долей потребления потенциала дополнительного источника через дополнительный промежуточный теплообменник, параметров расхода или линейной скорости подачи теплоносителя через укороченный контур. 7. The downhole heat exchanger according to claim 6, characterized in that the shortened vertical circuit is configured to be connected via a jumper to an additional source of thermal discharges, including with an increased thermal potential relative to the main source, for example, in the form of heat surplus serving a given or other energy supply facilities of a cogeneration unit, and an additional closed heat transfer system is provided with an additional intermediate heat exchanger utilization of heat discharges of the selected water-water version installed in the system with connection of one of its sides to the input and output branches of a shortened loop through the jumpers, the other side to an additional source of thermal discharges, while the number of shortened vertical contours in the well, the ratio of diameters tubes of long and shortened contours and the well diameter corresponding to these parameters are selected taking into account the given ones, in accordance with the possible share consumed the potential of an additional source through an additional intermediate heat exchanger, flow parameters or linear flow rate of the coolant through a shortened circuit.
RU2011142585/06A 2011-10-20 2011-10-20 Method of seasonal use of low-potential heat of surface soil, and downhole heat exchangers for implementation of method's versions RU2483255C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142585/06A RU2483255C1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Method of seasonal use of low-potential heat of surface soil, and downhole heat exchangers for implementation of method's versions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142585/06A RU2483255C1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Method of seasonal use of low-potential heat of surface soil, and downhole heat exchangers for implementation of method's versions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011142585A RU2011142585A (en) 2013-04-27
RU2483255C1 true RU2483255C1 (en) 2013-05-27

Family

ID=48791980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011142585/06A RU2483255C1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Method of seasonal use of low-potential heat of surface soil, and downhole heat exchangers for implementation of method's versions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2483255C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2615678C2 (en) * 2015-09-22 2017-04-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Near-surface soil heat use method
RU175890U1 (en) * 2017-07-14 2017-12-21 Сергей Андреевич Андреев INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING
RU2664276C2 (en) * 2016-04-19 2018-08-15 Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" Method of regulation of the geothermal heat pump system and device for its implementation
RU2683452C1 (en) * 2018-02-27 2019-03-28 Николай Александрович Горбатенко Method for extraction of thermal energy in oil deposit
RU2723470C1 (en) * 2016-10-26 2020-06-11 Эко-Планнер Ко., Лтд. Ground heat exchanger
RU2770339C1 (en) * 2018-08-20 2022-04-15 Квантитатив Хит Ой Method and configuration applicable to a building
RU2770339C9 (en) * 2018-08-20 2022-09-05 Квантитатив Хит Ой Method and device applicable to the building

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112326727A (en) * 2020-11-03 2021-02-05 陕西中煤新能源有限公司 Method for measuring soil heat recovery capability through thermal response test method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2132024C1 (en) * 1997-06-25 1999-06-20 Научно-исследовательское отделение сверхглубокого бурения Государственного научно-производственного предприятия "Недра" Method and device for operating heat and water supply system
RU51637U1 (en) * 2005-09-09 2006-02-27 Оао "Инсолар-Инвест" GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM OF HEAT SUPPLY AND COOL SUPPLY OF BUILDINGS AND STRUCTURES
RU56415U1 (en) * 2005-09-09 2006-09-10 Оао "Инсолар-Инвест" GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM OF HEAT SUPPLY AND COOL SUPPLY OF BUILDINGS AND STRUCTURES
RU2292000C1 (en) * 2005-04-20 2007-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ФГУП НПЦ "Недра") Device for power supply to rooms with the use of low-potential power carriers
JP2007024342A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Tadashi Tsunoda Geothermal heat collecting system
RU2350847C1 (en) * 2007-09-10 2009-03-27 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) System for independent supply of heat to consumers relying on usage of low-potential heat source and powered from renewable electric energy sources
RU2351850C1 (en) * 2007-07-31 2009-04-10 Григорий Петрович Васильев Heat-and-cold feed system heat pumping plant
RU2416761C1 (en) * 2009-10-08 2011-04-20 Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" Method to use heat-accumulating properties of soil
RU2416760C1 (en) * 2009-10-26 2011-04-20 Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" Method to use heat-accumulating properties of soil

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2132024C1 (en) * 1997-06-25 1999-06-20 Научно-исследовательское отделение сверхглубокого бурения Государственного научно-производственного предприятия "Недра" Method and device for operating heat and water supply system
RU2292000C1 (en) * 2005-04-20 2007-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ФГУП НПЦ "Недра") Device for power supply to rooms with the use of low-potential power carriers
JP2007024342A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Tadashi Tsunoda Geothermal heat collecting system
RU51637U1 (en) * 2005-09-09 2006-02-27 Оао "Инсолар-Инвест" GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM OF HEAT SUPPLY AND COOL SUPPLY OF BUILDINGS AND STRUCTURES
RU56415U1 (en) * 2005-09-09 2006-09-10 Оао "Инсолар-Инвест" GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM OF HEAT SUPPLY AND COOL SUPPLY OF BUILDINGS AND STRUCTURES
RU2351850C1 (en) * 2007-07-31 2009-04-10 Григорий Петрович Васильев Heat-and-cold feed system heat pumping plant
RU2350847C1 (en) * 2007-09-10 2009-03-27 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) System for independent supply of heat to consumers relying on usage of low-potential heat source and powered from renewable electric energy sources
RU2416761C1 (en) * 2009-10-08 2011-04-20 Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" Method to use heat-accumulating properties of soil
RU2416760C1 (en) * 2009-10-26 2011-04-20 Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" Method to use heat-accumulating properties of soil

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2615678C2 (en) * 2015-09-22 2017-04-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Near-surface soil heat use method
RU2664276C2 (en) * 2016-04-19 2018-08-15 Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" Method of regulation of the geothermal heat pump system and device for its implementation
RU2723470C1 (en) * 2016-10-26 2020-06-11 Эко-Планнер Ко., Лтд. Ground heat exchanger
RU175890U1 (en) * 2017-07-14 2017-12-21 Сергей Андреевич Андреев INSTALLATION FOR STAND-ALONE HEATING
RU2683452C1 (en) * 2018-02-27 2019-03-28 Николай Александрович Горбатенко Method for extraction of thermal energy in oil deposit
RU2770339C1 (en) * 2018-08-20 2022-04-15 Квантитатив Хит Ой Method and configuration applicable to a building
RU2770339C9 (en) * 2018-08-20 2022-09-05 Квантитатив Хит Ой Method and device applicable to the building
RU2787067C1 (en) * 2021-03-25 2022-12-28 Северно-Западный институт экологии и природных ресурсов Академии наук Китая Device for heating ground base and ground base including it

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011142585A (en) 2013-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Verhoeven et al. Minewater 2.0 project in Heerlen the Netherlands: transformation of a geothermal mine water pilot project into a full scale hybrid sustainable energy infrastructure for heating and cooling
RU2483255C1 (en) Method of seasonal use of low-potential heat of surface soil, and downhole heat exchangers for implementation of method's versions
Yan et al. Optimal design and application of a compound cold storage system combining seasonal ice storage and chilled water storage
Perez‐Mora et al. Solar district heating and cooling: A review
EP3092445B1 (en) Thermal energy network
Qi et al. Status and development of hybrid energy systems from hybrid ground source heat pump in China and other countries
Desideri et al. Feasibility study and numerical simulation of a ground source heat pump plant, applied to a residential building
EA022321B1 (en) District energy sharing system
KR102308574B1 (en) local energy distribution system
CN103900287A (en) Heat exchange system in combined operation of solar energy and geothermal energy
WO2005119014A1 (en) Remote-heating plant for urban, civil, industrial and agricultural applications
CN204574340U (en) Subterranean heat exchanger of earth source heat pump water collecting and diversifying device system
CN108518894B (en) Energy storage type buried pipe heat exchange system
Cenian et al. On the road to low temperature district heating
Thomasson et al. Dynamic simulation and techno-economic optimization of deep coaxial borehole heat exchangers in a building energy system
Liu et al. Study of the thermal performance of a distributed solar heating system for residential buildings using a heat-user node model
CN201407768Y (en) Ground source heat pump with civil air defense as cold source or heat source
Bakema et al. Underground thermal energy storage: state of the art 1994
Wang et al. A district energy planning method with mutual interconnection and interchange of thermal grids
KR101179659B1 (en) Hybrid type heating and cooling system using geothermal heat
Hirvonen et al. Seasonal storage of residential exhaust air and sewage waste heat
Ali et al. Analysis of ground-source heat pumps in north-of-England homes
He et al. Study of geothermal seasonal cooling storage system with energy piles
CN102913977A (en) Centralized building heating facility and method
Chen et al. High-efficiency heating and cooling technology with embedded pipes in buildings and underground structures: A review

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151021