RU2749471C1 - Heliogeothermal power complex - Google Patents
Heliogeothermal power complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749471C1 RU2749471C1 RU2020124938A RU2020124938A RU2749471C1 RU 2749471 C1 RU2749471 C1 RU 2749471C1 RU 2020124938 A RU2020124938 A RU 2020124938A RU 2020124938 A RU2020124938 A RU 2020124938A RU 2749471 C1 RU2749471 C1 RU 2749471C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- temperature
- water
- heat pump
- solar
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 8
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 5
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 239000010446 mirabilite Substances 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 2
- LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2-tetrafluoroethane Chemical compound FCC(F)(F)F LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfate decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
- F24D15/04—Other domestic- or space-heating systems using heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T50/00—Geothermal systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/40—Geothermal heat-pumps
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к системам и установкам энергообеспечения, использующим возобновляемые и невозобновляемые источники энергии, к гелиотехнике и может быть использовано для электроснабжения и теплоснабжения различных объектов, потребителей.The invention relates to power supply systems and installations using renewable and non-renewable energy sources, to solar technology and can be used for power supply and heat supply of various objects and consumers.
Уровень техники.State of the art.
Известна установка гелиогеотермального теплоснабжения (SU 1537978, А1, Бюл. №3, опубл. 23.01.1990 г.) [1], позволяющая повысить термический коэффициент полезного действия за счет более полного использования солнечной энергии, энергетическую эффективность работы теплового насоса. Установка содержит два контура - солнечного коллектора и геотермального теплообменника, основной и промежуточный баки-аккумуляторы, тепловой насос. При снижении солнечной радиации температура воды в промежуточном баке-аккумуляторе уменьшается до некоторого уровня, при котором включается в работу установки тепловой насос, но температура воды превышает температуру геотермального флюида (вода геотермального коллектора) в контуре геотермального теплообменника, в испаритель теплового насоса подается смесь воды геотермального коллектора и воды из бака-аккумулятора. В нагнетательную скважину контура геотермального теплообменника и в бак-аккумулятор после испарителя теплового насоса также возвращается смесь воды из геотермального коллектора и воды из бака-аккумулятора, что позволяет использовать тепловой потенциал теплоносителей при снижении их температуры. Установка может работать в режимах теплоснабжения - солнечного, теплонасосного и солнечно-теплонасосного.Known installation of heliogeothermal heat supply (SU 1537978, A1, Bul. No. 3, publ. 23.01.1990,) [1], which allows you to increase the thermal efficiency due to more complete use of solar energy, the energy efficiency of the heat pump. The installation contains two circuits - a solar collector and a geothermal heat exchanger, main and intermediate storage tanks, a heat pump. With a decrease in solar radiation, the water temperature in the intermediate storage tank decreases to a certain level at which the heat pump is switched on, but the water temperature exceeds the temperature of the geothermal fluid (geothermal collector water) in the geothermal heat exchanger circuit, a mixture of geothermal water is supplied to the heat pump evaporator. collector and water from the storage tank. A mixture of water from the geothermal collector and water from the storage tank is also returned to the injection well of the geothermal heat exchanger circuit and to the storage tank after the heat pump evaporator, which makes it possible to use the thermal potential of the heat carriers when their temperature decreases. The unit can operate in heat supply modes - solar, heat pump and solar heat pump.
К недостаткам установки гелиогеотермального теплоснабжения можно отнести расход электроэнергии на приводы насосов контуров солнечного коллектора и геотермального теплообменника, на электродвигатель теплового насоса, а также невозможность обеспечения данной установкой электроэнергией потребителей.The disadvantages of the solar heat supply installation include the power consumption for pump drives of the solar collector and geothermal heat exchanger circuits, for the heat pump electric motor, as well as the impossibility of providing this installation with electricity to consumers.
Известна система теплоснабжения и горячего водоснабжения на основе возобновляемых источников энергии (RU 2445554, С1, Бюл. №8, опубл. 20.03.2012 г.) [2], включающая скважину-теплообменник для отбора низкопотенциального тепла горных пород, тепловой насос, пиковый электродоводчик, контуры горячего водоснабжения и низкотемпературного напольного отопления, а также контур с солнечными коллекторами и баком-аккумулятором. Контур с солнечными коллекторами эксплуатируется круглогодично для обеспечения потребителя горячей водой, а блок низкотемпературного напольного отопления с тепловым насосом и скважиной-теплообменником глубиной 100 - 200 м включается в эксплуатацию только в отопительный (зимний) период. В летний период часть горячей воды из бака-аккумулятора направляется в скважину для полного восстановления температуры в горной породе вокруг скважины, остывшей в отопительный период.A known system of heat supply and hot water supply based on renewable energy sources (RU 2445554, C1, Bull. No. 8, publ. 03/20/2012) [2], including a well-heat exchanger for the selection of low-grade heat from rocks, a heat pump, a peak electrode , hot water and low-temperature underfloor heating circuits, as well as a circuit with solar collectors and a storage tank. A circuit with solar collectors is operated year-round to provide the consumer with hot water, and a low-temperature underfloor heating unit with a heat pump and a heat exchanger well 100-200 m deep is put into operation only during the heating (winter) period. In the summer, part of the hot water from the storage tank is directed into the well to fully restore the temperature in the rock around the well, which cooled down during the heating period.
Недостатками системы являются отсутствие источника электроэнергии и как следствие высокие эксплуатационные затраты на работу электродвигателей насосов, компрессора теплового насоса, в особенности нагревателя воды для горячего водоснабжения в периоды отсутствия солнечной радиации.The disadvantages of the system are the lack of a source of electricity and, as a result, high operating costs for the operation of the electric motors of the pumps, the compressor of the heat pump, in particular the water heater for hot water supply during periods of absence of solar radiation.
Известна полезная модель - мобильный автономный источник энергии (RU 122712, U1, Бюл. №34, опубл. 10.12.2012 г.) [3], предназначенный для полноценного энергоснабжения как жилых и производственных помещений, не имеющих центрального энергоснабжения. Полезная модель контейнер, в котором установлены основной блок электрических аккумуляторов, связанный с ветроэлектрической установкой, линиями передачи электрической энергии, насос, система электроснабжения потребителя, автоматическая система управления, связанная линиями передачи электрической энергией и линиями передачи сигнала с блоком электрических аккумуляторов автоматической системы управления, а также с основным блоком электрических аккумуляторов и датчиком регулирования мощности теплового электрического нагревателя, инверторы, регулирующая арматура, обратные клапаны, трубопроводы, ввод обратной воды, вывод подаваемой горячей воды, связанные с системой теплоснабжения потребителя, бак нагрева воды с встроенным в него тепловым электрическим нагревателем, солнечно-воспринимающую поверхность, размещенную на крыше контейнера, дизельную электрическую генераторную установку.A useful model is known - a mobile autonomous energy source (RU 122712, U1, Bull. No. 34, publ. 10.12.2012) [3], intended for full power supply of both residential and industrial premises that do not have a central power supply. A utility model is a container in which the main block of electric accumulators is installed, connected with a wind power plant, electric power transmission lines, a pump, a consumer power supply system, an automatic control system connected by electric power transmission lines and signal transmission lines with a block of electric accumulators of an automatic control system, and also with the main block of electric accumulators and a sensor for regulating the power of the thermal electric heater, inverters, control valves, check valves, pipelines, return water inlet, hot water outlet connected to the consumer's heat supply system, a water heating tank with a built-in thermal electric heater, a solar receiving surface located on the roof of the container, a diesel electric generator set.
К недостаткам мобильного автономного источника энергии можно отнести использование для нагрева воды системы теплоснабжения в период неудовлетворительной активности солнечного излучения и потоков ветра дизельной электрической генераторной установки, а не источника возобновляемой энергии, что сказывается на росте эксплуатационных затрат.The disadvantages of a mobile autonomous energy source include the use of a heat supply system for heating water during a period of unsatisfactory solar radiation and wind flows of a diesel electric generator set, rather than a renewable energy source, which affects the growth of operating costs.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ комбинированного использования альтернативных источников энергии для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения помещений [4] (RU 2622779, С1, Бюл. №17, опубл. 20.06.2017 г. прототип), в котором электрическая энергия, вырабатываемая гибридным солнечным коллектором (включает в себя фотоэлектрические модули и солнечный коллектор), поступает в преобразователь электрической энергии и используется инверторным парокомпрессорным тепловым насосом для кондиционирования и отопления помещения, бивалентным водонагревателем для подогрева воды при недостаточной тепловой мощности гибридного теплового коллектора. Избыточная электрическая энергия накапливается в электрическом аккумуляторе и используется для «дежурного» освещения. В теплое время теплохладоноситель инверторного парокомпрессорного теплового насоса подается в помещение для кондиционирования воздуха и обратно на инверторный парокомпрессорный тепловой насос, откуда полученное тепло посредством теплосъемных труб инверторного парокомпрессорного теплового насоса закачивается в аккумулятор тепла, представляющий собой петротермальную скважину, в которой на глубине ниже слоя годовых колебаний температуры методом гидравлического разрыва пласта созданы трещины и в которой для создания аккумулятора тепла закачано вещество (мирабилит (глауберова соль) или парафин) с температурой фазового перехода 20 - 43°С. В холодное время инверторный парокомпрессорный тепловой насос посредством теплохладоносителя теплосъемных труб подает тепло из аккумулятора тепла в помещение для отопления. Тепло теплоносителя гибридного солнечного коллектора поступает в бивалентный водонагреватель для подогрева воды в системе горячего водоснабжения и в абсорбционный тепловой насос для выработки холода в системе кондиционирования воздуха в помещении, и после отдачи тепла теплоноситель из абсорбционного теплового насоса и бивалентного водонагревателя возвращается на нагрев в гибридный солнечный коллектор.Closest to the claimed invention is a method of combined use of alternative energy sources for heating, air conditioning and hot water supply of premises [4] (RU 2622779, C1, bull. No. 17, publ. 06/20/2017 prototype), in which electric energy, generated by a hybrid solar collector (includes photovoltaic modules and a solar collector), enters the electrical energy converter and is used by an inverter steam compressor heat pump for air conditioning and space heating, a bivalent water heater for heating water when the thermal power of the hybrid heat collector is insufficient. Excess electrical energy is accumulated in an electric accumulator and used for “emergency” lighting. In warm weather, the coolant of the inverter steam compressor heat pump is supplied to the air conditioning room and back to the inverter steam compressor heat pump, from where the heat obtained by means of the heat removal pipes of the inverter steam compressor heat pump is pumped into the heat accumulator, which is a petrothermal well, in which at a depth below the layer of annual oscillations temperature by the method of hydraulic fracturing, cracks were created and in which a substance (mirabilite (Glauber's salt) or paraffin) with a phase transition temperature of 20 - 43 ° C was injected to create a heat accumulator. In cold weather, the inverter steam compressor heat pump, by means of the heat carrier of heat collection pipes, supplies heat from the heat accumulator to the room for heating. The heat from the heat carrier of the hybrid solar collector enters the bivalent water heater for heating water in the hot water supply system and to the absorption heat pump to generate cold in the indoor air conditioning system, and after the heat is released, the heat carrier from the absorption heat pump and the bivalent water heater is returned to the hybrid solar collector for heating ...
Недостатком прототипа является отсутствие возможности обеспечения электроэнергией потребителей, циркуляционных насосов теплоносителя, отсутствие источников энергии, позволяющих обеспечивать электроэнергией потребителей, в отсутствие солнечной радиации, опасность загрязнения почв мирабилитом, парафином.The disadvantage of the prototype is the lack of the possibility of providing electricity to consumers, circulating pumps of the coolant, the lack of energy sources allowing to provide electricity to consumers, in the absence of solar radiation, the danger of soil contamination with mirabilite, paraffin.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Задача изобретения - бесперебойное обеспечение потребителя электроэнергией, тепловой энергией, повышение эффективности комплексного освоения геотермальных и гелиотермальных ресурсов, энергосбережение, повышение эффективности производства энергии.The objective of the invention is the uninterrupted supply of the consumer with electricity, thermal energy, increasing the efficiency of the integrated development of geothermal and solar thermal resources, energy saving, increasing the efficiency of energy production.
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение бесперебойности работы, увеличение экономической эффективности гелиогеотермального энергокомплекса, при возможности производства электроэнергии, тепловой энергии для реализации потребителю.The technical result of the claimed invention is to ensure uninterrupted operation, increase the economic efficiency of the heliogeothermal power complex, if possible, the production of electricity, heat energy for sale to the consumer.
Это достигается тем, что гелиогеотермальный энергокомплекс включает фотоэлектрические модули (солнечная электрическая станция) ФЭМ, подключенную в комплексе с дизель-генераторной установкой ДГУ и аккумуляторными батареями АКБ, теплового насоса ТН, солнечного вакуумного коллектора СВК. Питание нагрузки осуществляется от независимых источников электроснабжения - ФЭМ, АКБ и ДГУ, соединенных между собой блоком переключения (не показан), позволяющего производить автоматическое переключение между источниками питания нагрузки в условиях сниженной генерации электроэнергии фотоэлектрическими модулями, исчерпания накопленной электроэнергии аккумуляторных батарей или подключения ДГУ в условиях пикового потребления нагрузки. Электроэнергия, полученная от ФЭМ, ДГУ и АКБ, используется для работы ТН, насосов циркуляции теплоносителя ЦН, а также поступает потребителю. ТН осуществляя обратный термодинамический цикл на низкокипящем рабочем веществе (например, озонобезопасный хладагенте R134a, температура кипения, tкип =1 - 3°С), которое забирает низкопотенциальную тепловую энергию в испарителе теплового насоса ИСТН и направляет ее потребителю через конденсатор теплового насоса КДТН, при температуре конденсации tк=50 - 60°С, температуре выходящей горячей воды - 45 - 55°С. ИСТН получает тепловую энергию через теплообменник, ТО от геотермального теплоносителя - воды, закачивающейся в нагнетательную петротермальную скважину с температурой 10 - 12°С и откачивающейся из добычной скважины с температурой 20 - 22°С. Через ТО циркулирует теплоноситель - вода с температурой на выходе 16 - 18°С и на входе 6 - 8°С, используемый для теплоснабжения ДГУ, передачи тепла ТН и СВК.This is achieved by the fact that the heliogeothermal power complex includes photovoltaic modules (solar power station) FEM, connected in combination with a diesel generator set of DGU and storage batteries, accumulator batteries, heat pump HP, solar vacuum collector SVK. The load is powered from independent power supply sources - FEM, battery and diesel generator set, interconnected by a switching unit (not shown), which allows automatic switching between load power supplies in conditions of reduced electricity generation by photovoltaic modules, depletion of accumulated electric power from storage batteries or connecting a diesel generator set under conditions peak load consumption. The electricity received from the FEM, DGU and battery is used for the operation of the HP, the pumps for circulating the central heating medium, and is also supplied to the consumer. HP carrying out a reverse thermodynamic cycle on a low-boiling working substance (for example, ozone-safe refrigerant R134a, boiling point, t bale = 1 - 3 ° C), which picks up low-potential heat energy in the evaporator of the ISTN heat pump and sends it to the consumer through the condenser of the KDTN heat pump, at condensation temperature t к = 50 - 60 ° С, temperature of leaving hot water - 45 - 55 ° С. ISTN receives thermal energy through a heat exchanger, then from a geothermal coolant - water, pumped into an injection petrothermal well with a temperature of 10 - 12 ° C and pumped out from a production well with a temperature of 20 - 22 ° C. The heat carrier circulates through the TO - water with an outlet temperature of 16 - 18 ° C and an inlet temperature of 6 - 8 ° C, used for heat supply of DGS, heat transfer to HP and SVK.
За отопительный период при постоянной циркуляции воды через нагнетательную и добычную скважины происходит постепенное охлаждение горной породы, однако в межотопительный период происходит восстановление температурного поля вокруг скважин, за счет притока тепла от пород вне зоны теплосъема. Использование ТО, как промежуточного теплообменника между петротермальными скважинами и ИСТН, обуславливается коррозией, отложением солей и т.д. на поверхности теплообменного аппарата и как следствие снижением передачи тепла, температуры воды направляемой потребителям для теплоснабжения. Использование ТО позволит обеспечить быструю его замену для чистки/ремонта без остановки работы энергокомплекса.During the heating period, with constant circulation of water through the injection and production wells, the rock gradually cools, however, during the inter-heating period, the temperature field around the wells is restored due to the influx of heat from the rocks outside the heat removal zone. The use of TO as an intermediate heat exchanger between petrothermal wells and ISTN is caused by corrosion, salt deposition, etc. on the surface of the heat exchanger and, as a consequence, a decrease in the transfer of heat, the temperature of the water sent to consumers for heat supply. The use of TO will allow for its quick replacement for cleaning / repairing without interrupting the operation of the power complex.
В сравнении с прототипом [4], где изобретение способно только обеспечивать теплоснабжение потребителя и вырабатывать электроэнергию для «дежурного» освещения, заявляемое изобретение имеет возможность бесперебойно производить как тепловую энергию для теплоснабжения, так и электроэнергию для реализации, что в целом повышает экономическую эффективность гелиогеотермального энергокомплекса. Также предусмотрена возможность обеспечивать теплоснаснабжение потребителя в случае поломки/неисправности ТН - напрямую от солнечного коллектора.In comparison with the prototype [4], where the invention is only able to provide heat supply to the consumer and generate electricity for "standby" lighting, the claimed invention has the ability to uninterruptedly produce both thermal energy for heat supply and electricity for implementation, which generally increases the economic efficiency of the solar thermal power complex ... It is also possible to provide heat supply to the consumer in the event of a breakdown / malfunction of the heat pump - directly from the solar collector.
Описание чертежей.Description of drawings.
На фиг. 1 представлена схема гелиогеотермального энергокомплекса.FIG. 1 shows a diagram of a heliogeothermal energy complex.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Изобретение содержит: фотоэлектрические модули (ФЭМ) - поз. 1 (см. фиг. 1), дизель-генераторную установку (ДГУ) - поз. 2, аккумуляторные батареи (АКБ) - поз. 3, тепловой насос (ТН) - поз. 4, солнечный вакуумный коллектор (СВК) - поз. 5, испаритель теплового насоса (ИСТН) - поз. 6, конденсатор теплового насоса (КДТН) - поз. 7, теплообменник (ТО) - поз. 8, циркуляционные насосы (ЦН) - поз. 9-13, потребитель - поз. 14 (см. фиг. 1).The invention contains: photovoltaic modules (FEM) - pos. 1 (see Fig. 1), a diesel generator set (DGS) - pos. 2, storage batteries (joint stock bank) - pos. 3, heat pump (HP) - pos. 4, solar vacuum collector (SVK) - pos. 5, heat pump evaporator (ISTN) - pos. 6, the condenser of the heat pump (KDTN) - pos. 7, heat exchanger (TO) - pos. 8, circulating pumps (TsN) - pos. 9-13, consumer - pos. 14 (see Fig. 1).
Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.
Пример 1.Example 1.
Вода с температурой 10°С подается ЦН 9 в нагнетательную петротермальную скважину, нагревшись от горных пород, всасывается ЦН 10 с температурой 20°С и нагнетается в ТО, где нагревает воду линии ТО - ИСТН от 6 - 7° до 16°С. Из ТО воду ЦН 11 подает в ИСТН с температурой кипения R134a tкип=1°С и конденсации tк=50°С. Из КДТН вода при температуре 45°С ЦН 12 направляется потребителю, а возвращается с температурой 30°С. В случае поломки/неисправности ТН насос ЦН 11 может подавать воду с температурой 16°С к ЦН 13 для нагрева воды в СВК до 45°С и направления ее потребителю и для теплоснабжения ДГУ. Коэффициент преобразования теплоты ТН равен 4,9. Электроэнергия, полученная от ФЭМ, ДГУ и АКБ, используется для работы ТН, насосов циркуляции теплоносителя ЦН, а также поступает потребителю.Water with a temperature of 10 ° C is supplied by the
Пример 2.Example 2.
Полученная электроэнергия от ФЭМ, ДГУ и АКБ используется по примеру 1, но вода с температурой 12°С подается ЦН 9 в нагнетательную петротермальную скважину, нагревшись от горных пород, всасывается ЦН 10 с температурой 22°С и нагнетается в ТО, где нагревает воду линии ТО - ИСТН от 8° до 18°С. Из ТО воду ЦН 11 подает в ИСТН с температурой кипения R134a tкип=3°С и конденсации tк=60°С. Из КДТН вода при температуре 55°С ЦН 12 направляется потребителю, а возвращается с температурой 40°С. В случае поломки/неисправности ТН насос ЦН 11 может подавать воду с температурой 18°С к ЦН 13 для нагрева воды в СВК до 55°С и направления ее потребителю и для теплоснабжения ДГУ. Коэффициент преобразования теплоты ТН равен 3,775.The electricity received from the FEM, DGU and battery is used according to example 1, but water with a temperature of 12 ° C is supplied by the
Пример 3.Example 3.
Полученная электроэнергия от ФЭМ, ДГУ и АКБ используется по примеру 1 и 2, но вода с температурой 25°С подается ЦН 9 в нагнетательную петротермальную скважину, нагревшись от горных пород, всасывается ЦН 10 с температурой 35°С и нагнетается в ТО, где нагревает воду линии ТО - ИСТН от 20° до 30°С. Из ТО воду ЦН 11 подает в ИСТН с температурой кипения R134a tкип = 15°С, конденсации tк=78°С и температуре конца сжатия компрессором 88°С. Из КДТН вода при температуре 73 - 75°С ЦН 12 направляется потребителю, а возвращается с температурой 60°С. Однако температуры конденсации и конца сжатия превышают максимально допустимые рабочие температуры для работы компрессора ТН.The resulting electricity from the FEM, DGS and battery is used according to examples 1 and 2, but water with a temperature of 25 ° C is supplied by the
Пример 4.Example 4.
Полученная электроэнергия от ФЭМ, ДГУ и АКБ используется по примеру 1 - 3, но вода с температурой 8°С подается ЦН 9 в нагнетательную петротермальную скважину, нагревшись от горных пород, всасывается ЦН 10 с температурой 17-18°С и нагнетается в ТО, где нагревает воду линии ТО - ИСТН от 4° до 14°С. Из ТО воду ЦН 11 подает в ИСТН с температурой кипения R134a tкип = минус 1°С и конденсации tк=45°С. Однако при данной температуре кипения возможно замерзание воды в испарителе ТН и его поломка.The electricity received from the FEM, DGU and battery is used according to example 1 - 3, but water with a temperature of 8 ° C is supplied by the
Гелиогеотермальный энергокомплекс сможет бесперебойно обеспечивать потребителя тепловой и электрической энергией, снизить ее себестоимость, повысить эффективность производства энергии.The solar geothermal energy complex will be able to continuously provide the consumer with heat and electric energy, reduce its cost, and increase the efficiency of energy production.
Изобретение может быть применено на стандартном оборудовании, при использовании существующих материалов и технических решений.The invention can be applied on standard equipment using existing materials and technical solutions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020124938A RU2749471C1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Heliogeothermal power complex |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020124938A RU2749471C1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Heliogeothermal power complex |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2749471C1 true RU2749471C1 (en) | 2021-06-11 |
Family
ID=76377328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020124938A RU2749471C1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Heliogeothermal power complex |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2749471C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100432547C (en) * | 2006-11-03 | 2008-11-12 | 江苏大学 | Solar energy-ground source united heat supply, hot water supply, power supply and refrigerating system and its operation method |
| 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 |
| CA2818760A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | Joseph John Matula | Geothermal system |
| RU2459152C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-08-20 | Ирина Юрьевна Поспелова | Combined solar power supply system |
| RU128702U1 (en) * | 2012-07-16 | 2013-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью специальное конструкторско-технологическое бюро "ИНВЕРСИЯ" | CONSUMER ENERGY SUPPLY SYSTEM BASED ON THE COMPLEX USE OF CLASSICAL AND RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| RU2622779C1 (en) * | 2016-04-14 | 2017-06-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method of alternative power sources combined use |
-
2020
- 2020-07-28 RU RU2020124938A patent/RU2749471C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100432547C (en) * | 2006-11-03 | 2008-11-12 | 江苏大学 | Solar energy-ground source united heat supply, hot water supply, power supply and refrigerating system and its operation method |
| 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 |
| CA2818760A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | Joseph John Matula | Geothermal system |
| RU2459152C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-08-20 | Ирина Юрьевна Поспелова | Combined solar power supply system |
| RU128702U1 (en) * | 2012-07-16 | 2013-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью специальное конструкторско-технологическое бюро "ИНВЕРСИЯ" | CONSUMER ENERGY SUPPLY SYSTEM BASED ON THE COMPLEX USE OF CLASSICAL AND RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| RU2622779C1 (en) * | 2016-04-14 | 2017-06-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method of alternative power sources combined use |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100893828B1 (en) | Hybrid heat pump system for cooling and heating with integrated power generation system | |
| RU2249125C1 (en) | Self-contained power and heat supply system of rooms in dwelling houses and industrial areas | |
| RU2350847C1 (en) | System for independent supply of heat to consumers relying on usage of low-potential heat source and powered from renewable electric energy sources | |
| CN104633980B (en) | Solar energy ground can complementary wind energy heat pump system | |
| CN101949612B (en) | Cooling mode driven by utilizing urban heat supply network | |
| CN109114804B (en) | Photovoltaic and photothermal integrated double-source heat pump hot water system driven by solar photovoltaic and mains supply in combined mode and operation method thereof | |
| EP2914918B1 (en) | Thermal energy storage system comprising a combined heating and cooling machine and a method for using the thermal energy storage system | |
| CN202382474U (en) | Solar-energy-and-geothermy-integrated storage, heating and refrigerating system | |
| CN104061717B (en) | A kind of seasonal storage solar energy low-temperature heat power generation composite ground source heat pump system | |
| KR100798347B1 (en) | Combining form air conditioning system of house which use recycled energy | |
| CN101832611A (en) | Optically, electrically and geothermally integrated air conditioning system device | |
| Selvaraj et al. | Design and performance of solar PV integrated domestic vapor absorption refrigeration system | |
| CN210892246U (en) | Comprehensive energy system based on reversible expander | |
| CN105180508A (en) | Combined cooling, heating and power supply system based on solar energy | |
| CN110631290A (en) | Heat pump energy storage system | |
| CN114109524B (en) | Cold-heat-electricity-water combined supply system based on carbon dioxide Carnot battery and operation method | |
| CN116031913A (en) | Wind power absorption energy storage system based on Carnot battery energy storage technology | |
| RU2445554C1 (en) | System of heat supply and hot water supply based on renewable energy sources | |
| CN113669708A (en) | Thick oil thermal recovery steam injection system based on multi-energy complementation | |
| CN203809224U (en) | Solar photothermal power generation comprehensive utilizing system | |
| CN200940974Y (en) | Integrated apparatus for heating and photovoltage generating of solar heat pump | |
| CN209960601U (en) | Solar energy and ground source heat pump comprehensive heat supply system | |
| CN102384048B (en) | Low-temperature-difference solar energy and ocean energy combined power generation system | |
| RU2749471C1 (en) | Heliogeothermal power complex | |
| CN215892301U (en) | Thick oil thermal recovery steam injection system based on multi-energy complementation |