RU2773578C1 - System, layout and method for heating and cooling - Google Patents
System, layout and method for heating and cooling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773578C1 RU2773578C1 RU2021101001A RU2021101001A RU2773578C1 RU 2773578 C1 RU2773578 C1 RU 2773578C1 RU 2021101001 A RU2021101001 A RU 2021101001A RU 2021101001 A RU2021101001 A RU 2021101001A RU 2773578 C1 RU2773578 C1 RU 2773578C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- working fluid
- geothermal
- building
- network
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 214
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 465
- 230000001174 ascending Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 14
- 230000002441 reversible Effects 0.000 claims description 8
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 claims 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНиКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к системе нагрева и охлаждения и, более конкретно, к системе нагрева и охлаждения, в частности, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения. Настоящее изобретение также относится к компоновке для нагрева и охлаждения нескольких помещений здания или зданий и, более конкретно, к компоновке согласно ограничительной части п. 6 формулы изобретения. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу нагрева и охлаждения нескольких помещений здания или зданий и, более конкретно, к способу согласно ограничительной части п. 12 формулы изобретения.The present invention relates to a heating and cooling system and, more specifically, to a heating and cooling system, in particular, according to the preamble of
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Районное тепло- и хладоснабжение или централизованное тепло- и хладоснабжение представляют собой общеизвестные системы, в которых энергия для нагрева или энергия для охлаждения вырабатывается в центрально расположенной установке или центрально расположенном источнике и распределяется посредством трубопроводной сети к нескольким зданиям. Источник энергии для нагрева в системах централизованного теплоснабжения представляет собой энергетическую установку или промышленную установку, которая может вырабатывать энергию для нагрева для распределения по всем зданиям. Обычно все здания получают энергию для нагрева одинаковым способом и могут использовать или потреблять энергию для нагрева в соответствии с потребностями здания. Источник энергии для охлаждения в системах централизованного хладоснабжения, как правило, представляет собой большой водный резервуар или озеро или море, из которых холодная вода распределяется по всем зданиям. Обычно все здания получают энергию для охлаждения одинаковым способом и могут использовать или потреблять энергию для охлаждения в соответствии с потребностями здания. Здания имеют теплообменник, в котором энергия для нагрева или энергия для охлаждения потока вторичной рабочей текучей среды системы централизованного теплоснабжения и ее трубопроводной сети переносится к первичной рабочей текучей среде здания для обогрева и охлаждения здания. Первичная рабочая текучая среда может представлять собой, например, нагревающий или охлаждающий воздух, подаваемый к зданию, или воду, протекающую в системе теплоснабжения здания.District heating and cooling or district heating and cooling are well-known systems in which heating energy or cooling energy is generated in a centrally located plant or centrally located source and distributed through a pipeline network to several buildings. The source of heating energy in district heating systems is a power plant or industrial plant that can generate heating energy for distribution to all buildings. Generally, all buildings receive heating energy in the same way and can use or consume heating energy according to the needs of the building. The source of energy for cooling in district cooling systems is typically a large water reservoir or lake or sea, from which cold water is distributed to all buildings. Generally, all buildings receive cooling energy in the same way and can use or consume cooling energy according to the needs of the building. The buildings have a heat exchanger in which the heating energy or the cooling energy of the secondary working fluid flow of the district heating system and its piping network is transferred to the building's primary working fluid for heating and cooling the building. The primary working fluid may be, for example, heating or cooling air supplied to the building, or water flowing through the building's heating system.
Недостаток известных систем централизованного тепло- и хладоснабжения заключается в том, что они являются сложными и не учитывают индивидуальные потребности различных зданий. Это означает, что при осуществлении централизованного теплоснабжения все здания получают энергию для нагрева посредством трубопроводной сети, и каждое здание может только решать, сколько энергии для нагрева будет использовать. Аналогично, при осуществлении централизованного хладоснабжения все здания получают энергию для охлаждения посредством трубопроводной сети, и каждое здание может только решать, сколько энергии для охлаждения будет использовать. Соответственно, здания не могут выбирать между нагревом и охлаждением. Кроме того, часто источники нагрева и охлаждения отличаются, и также могут отличаться сети для нагрева и охлаждения. Это делает известные системы еще более сложными.A disadvantage of known district heating and cooling systems is that they are complex and do not take into account the individual needs of different buildings. This means that in district heating, all buildings receive heating energy through the pipeline network, and each building can only decide how much heating energy it will use. Likewise, in district cooling, all buildings receive cooling energy through a pipe network, and each building can only decide how much cooling energy to use. Accordingly, buildings cannot choose between heating and cooling. In addition, often the sources of heating and cooling are different, and the networks for heating and cooling may also be different. This makes known systems even more complex.
раскрытие сущности изобретенияdisclosure
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении системы нагрева и охлаждения, и компоновки и способа нагрева и охлаждения нескольких помещений здания или зданий, чтобы решить или по меньшей мере преодолеть недостатки уровня техники. Задачи изобретения решены с помощью системы нагрева и охлаждения, которая охарактеризована тем, что указано в независимом пункте 1 формулы изобретения. Задачи настоящего изобретения также решены с помощью компоновки для нагрева и охлаждения нескольких помещений здания или зданий, которая охарактеризована тем, что указано в независимом пункте 6 формулы изобретения. Задачи настоящего изобретения дополнительно решены с помощью способа нагрева и охлаждения нескольких помещений здания или зданий, который охарактеризован тем, что указано в независимом пункте 12 формулы изобретения.It is an object of the present invention to provide a heating and cooling system and an arrangement and method for heating and cooling multiple rooms of a building or buildings in order to solve or at least overcome the shortcomings of the prior art. The objectives of the invention are solved by means of a heating and cooling system, which is characterized by what is indicated in the
Предпочтительные варианты реализации изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.Preferred embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.
Изобретение основано на идее обеспечения системы нагрева и охлаждения для кондиционирования нескольких помещений здания.The invention is based on the idea of providing a heating and cooling system for air conditioning several rooms in a building.
Система нагрева и охлаждения содержит:The heating and cooling system contains:
- вторичную тепловую сеть для циркуляции вторичной рабочей текучей среды, причем вторичная тепловая сеть содержит подающую линию для циркуляции высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды и обратную линию для циркуляции низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды;a secondary heating network for circulating a secondary working fluid, the secondary heating network comprising a supply line for circulating a high temperature secondary working fluid and a return line for circulating a low temperature secondary working fluid;
- две или более соединительных линий, обеспеченных во вторичной тепловой сети, причем каждая соединительная линия проходит между подающей линией и обратной линией и выполнена с возможностью соединения подающей линии и обратной линии друг с другом;- two or more connecting lines provided in the secondary heat network, each connecting line extending between the supply line and the return line and configured to connect the supply line and the return line to each other;
- два или более первичных теплообменника, расположенных в двух или более соединительных линиях и выполненных с возможностью обеспечения первичного теплообменного соединения между вторичной тепловой сетью и помещением здания; и- two or more primary heat exchangers located in two or more connecting lines and configured to provide a primary heat exchange connection between the secondary heat network and the building premises; and
- геотермальный теплообменник, расположенный в соединении со вторичной тепловой сетью.- geothermal heat exchanger located in connection with the secondary heating network.
Согласно настоящему изобретению геотермальный теплообменник содержит геотермальную сеть, имеющую восходящую трубу и сливную трубу. Восходящая труба расположена внутри сливной трубы, и восходящая труба геотермального теплообменника оснащена первой теплоизоляцией, окружающей восходящую трубу и проходящей по меньшей мере вдоль части длины восходящей трубы от поверхности земли.According to the present invention, the geothermal heat exchanger comprises a geothermal network having an ascender and a downcomer. The riser is located inside the downcomer, and the riser of the geothermal heat exchanger is provided with a first thermal insulation surrounding the riser and extending at least along a portion of the length of the riser from the earth's surface.
Коаксиальная конструкция геотермального теплообменника вместе с теплоизоляцией в восходящей трубе обеспечивает возможность использования глубинной геотермальной энергии более высоких геотермальных температур совместно со вторичной тепловой сетью. Кроме того, это обеспечивает возможность использования геотермального теплообменника и отверстия в земле, в котором он установлен, и в качестве источника тепла, и в качестве теплоотвода в зависимости от потребности вторичной тепловой сети.The coaxial design of the geothermal heat exchanger, together with thermal insulation in the ascending pipe, allows the use of deep geothermal energy at higher geothermal temperatures in conjunction with the secondary heating network. In addition, this makes it possible to use the geothermal heat exchanger and the hole in the ground in which it is installed, both as a heat source and as a heat sink, depending on the need of the secondary heating network.
В соответствии с вышеупомянутым, в настоящем изобретении обеспечена система нагрева и охлаждения, в которой два или более помещений здания или зданий могут быть расположены параллельно друг с другом во вторичной тепловой сети. Это обеспечивает возможность введения двух или более помещений здания или зданий в теплообменное соединение друг с другом посредством вторичной тепловой сети. Кроме того, помещения здания или здания дополнительно расположены в теплообменном соединении с геотермальным теплообменником, расположенным в соединении со вторичной тепловой сетью.According to the above, the present invention provides a heating and cooling system in which two or more rooms of a building or buildings can be arranged in parallel with each other in a secondary heat network. This makes it possible to introduce two or more rooms of a building or buildings into a heat exchange connection with each other by means of a secondary heating network. In addition, the premises of the building or building are additionally located in a heat exchange connection with a geothermal heat exchanger located in connection with the secondary heat network.
Геотермальный теплообменник может содержать восходящую трубу и сливную трубу, а подающая линия вторичной тепловой сети соединена с восходящей трубой и выполнена с возможностью сообщения по текучей среде с восходящей трубой для обеспечения потока вторичной рабочей текучей среды между восходящей трубой и подающей линией. Кроме того, обратная линия вторичной тепловой сети может быть соединена со сливной трубой и выполнена с возможностью сообщения по текучей среде со сливной трубой для обеспечения потока вторичной рабочей текучей среды между сливной трубой и обратной линией.The geothermal heat exchanger may include a riser and a downcomer, and a secondary heat supply line connected to the riser and configured to be in fluid communication with the riser to provide secondary working fluid flow between the riser and the feed. In addition, the return line of the secondary heat network may be connected to the drain pipe and configured to be in fluid communication with the drain pipe to allow the flow of the secondary working fluid between the drain pipe and the return line.
Восходящая труба напрямую соединена с подающей линией таким образом, что вторичная рабочая текучая среда может протекать вдоль восходящей трубы и подающей линии. Кроме того, сливная труба напрямую соединена с обратной линией таким образом, что вторичная рабочая текучая среда может протекать вдоль сливной трубы и обратной линии.The riser is directly connected to the flow line so that the secondary working fluid can flow along the riser and the flow line. In addition, the drain pipe is directly connected to the return line so that the secondary working fluid can flow along the drain pipe and the return line.
В альтернативном варианте реализации геотермальный теплообменник может содержать восходящую трубу и сливную трубу, выполненные с возможностью обеспечения геотермальной сети для циркуляции геотермальной рабочей текучей среды вдоль восходящей трубы и сливной трубы, а система нагрева и охлаждения может дополнительно содержать вторичный теплообменник, расположенный между вторичной тепловой сетью и геотермальной сетью, причем вторичный теплообменник может быть выполнен с возможностью обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой.In an alternative embodiment, the geothermal heat exchanger may include a riser and a downcomer configured to provide a geothermal network to circulate the geothermal working fluid along the riser and downcomer, and the heating and cooling system may further comprise a secondary heat exchanger disposed between the secondary heating network and a geothermal network, wherein the secondary heat exchanger may be configured to provide a secondary heat exchange connection between the secondary working fluid and the geothermal working fluid.
Таким образом, отсутствует прямое соединение между вторичной тепловой сетью и геотермальной сетью, или между восходящей трубой и подающей линией и между сливной трубой и обратной линией. Однако, геотермальная сеть и вторичная тепловая сеть расположены в теплообменном соединении. Таким образом, в геотермальной сети может протекать геотермальная рабочая текучая среда, а во вторичной тепловой сети - вторичная рабочая текучая среда. Геотермальная рабочая текучая среда и вторичная рабочая текучая среда могут быть расположены в теплообменном соединении посредством вторичного теплообменника.Thus, there is no direct connection between the secondary heating network and the geothermal network, or between the riser pipe and the flow line and between the drain pipe and the return line. However, the geothermal network and secondary heat network are located in a heat exchange junction. Thus, a geothermal working fluid can flow in a geothermal network, and a secondary working fluid can flow in a secondary heating network. The geothermal working fluid and the secondary working fluid may be located in a heat exchange connection by means of a secondary heat exchanger.
В одном варианте реализации вторичный теплообменник представляет собой вторичный тепловой насос, расположенный между вторичной тепловой сетью и геотермальной сетью. Вторичный тепловой насос выполнен с возможностью обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой.In one embodiment, the secondary heat exchanger is a secondary heat pump located between the secondary heat network and the geothermal network. The secondary heat pump is configured to provide a secondary heat exchange connection between the secondary working fluid and the geothermal working fluid.
Таким образом, помещения здания или здания дополнительно расположены в теплообменном соединении с геотермальным теплообменником, расположенным в соединении со вторичной тепловой сетью посредством вторичного теплового насоса. Таким образом, геотермальная сеть и вторичная тепловая сеть представляют собой отдельные сети, которые введены во вторичное теплообменное соединение посредством вторичного теплового насоса. Вторичный тепловой насос обеспечивает возможность использования различных температур и различных рабочих текучих сред в геотермальной сети и во вторичной тепловой сети. Таким образом, низкие температуры в земле могут эффективно использоваться во вторичной тепловой сети.Thus, the premises of the building or building are additionally located in heat exchange connection with a geothermal heat exchanger located in connection with the secondary heat network by means of a secondary heat pump. Thus, the geothermal network and the secondary heat network are separate networks that are introduced into the secondary heat exchange connection by means of a secondary heat pump. The secondary heat pump enables the use of different temperatures and different working fluids in the geothermal network and in the secondary heat network. Thus, low temperatures in the ground can be effectively used in the secondary heating network.
В одном варианте реализации геотермальная сеть расположена в теплообменном соединении со вторичным теплообменником, и вторичная тепловая сеть расположена в теплообменном соединении со вторичным теплообменником для обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой. Таким образом, вторичный тепловой насос или вторичный теплообменник обеспечивает теплообмен между геотермальной сетью и вторичной тепловой сетью и между геотермальной рабочей текучей средой и вторичной рабочей текучей средой.In one embodiment, the geothermal network is located in heat exchange connection with the secondary heat exchanger, and the secondary heat network is located in heat exchange connection with the secondary heat exchanger to provide a secondary heat exchange connection between the secondary working fluid and the geothermal working fluid. Thus, the secondary heat pump or secondary heat exchanger provides heat exchange between the geothermal network and the secondary thermal network and between the geothermal working fluid and the secondary working fluid.
Вторичная тепловая сеть может содержать первую вторичную тепловую подсеть, вторую вторичную тепловую подсеть и теплообменник подсети, обеспеченный между первой вторичной тепловой подсетью и второй вторичной тепловой подсетью и выполненный с возможностью обеспечения теплообмена подсети между первой вторичной тепловой подсетью и второй вторичной тепловой подсетью.The secondary heat network may comprise a first secondary heat subnetwork, a second secondary heat subnetwork, and a subnetwork heat exchanger provided between the first secondary heat subnetwork and the second secondary heat subnetwork and configured to provide subnetwork heat exchange between the first secondary heat subnetwork and the second secondary heat subnetwork.
Соответственно, вторичная тепловая сеть может быть разделена на две или более подсетей, соединенных друг с другом с помощью теплообменников подсетей. Каждая из вторичных тепловых подсетей содержит подающую линию и обратную линию. Подающие линии двух или более вторичных тепловых подсетей образуют подающую линию общей вторичной тепловой сети, а обратные линии двух или более вторичных тепловых подсетей образуют обратную линию общей вторичной тепловой сети. Кроме того, по меньшей мере две из вторичных тепловых подсетей содержат одну или более соединительных линий, проходящих между подающей линией и обратной линией и выполненных с возможностью соединения подающей линии и обратной линии вторичной тепловой подсети друг с другом, и один или более первичных теплообменников, расположенных в двух или более соединительных линиях.Accordingly, the secondary heating network can be divided into two or more sub-networks connected to each other by means of sub-network heat exchangers. Each of the secondary heat subnets contains a supply line and a return line. The supply lines of two or more secondary heat subnets form the supply line of the common secondary heat network, and the return lines of two or more secondary heat subnets form the return line of the common secondary heat network. In addition, at least two of the secondary heat subnets contain one or more connecting lines passing between the supply line and the return line and configured to connect the supply line and the return line of the secondary heat subnet with each other, and one or more primary heat exchangers located in two or more connecting lines.
В альтернативном варианте реализации вторичная тепловая сеть может содержать первую вторичную тепловую подсеть, вторую вторичную тепловую подсеть и тепловой насос подсети, обеспеченный между первой вторичной тепловой подсетью и второй вторичной тепловой подсетью и выполненный с возможностью обеспечения теплообмена подсети между первой вторичной тепловой подсетью и второй вторичной тепловой подсетью.In an alternative implementation, the secondary heat network may comprise a first secondary heat subnetwork, a second secondary heat subnetwork, and a subnetwork heat pump provided between the first secondary heat subnetwork and the second secondary heat subnetwork and configured to provide subnetwork heat exchange between the first secondary heat subnetwork and the second secondary heat subnetwork. subnet.
Тепловой насос между первой и второй вторичной тепловой подсетью обеспечивает возможность регулирования температуры вторичной рабочей текучей среды между первой и второй вторичными тепловыми подсетями, или между соответствующими подающими линиями или обратными линиями первой и второй вторичных тепловых подсетей.The heat pump between the first and second secondary heat subnets enables temperature control of the secondary working fluid between the first and second secondary heat subnets, or between the respective supply or return lines of the first and second secondary heat subnets.
Система может содержать первый насос, выполненный с возможностью управления геотермальным теплообменником в режиме извлечения тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в сливной трубе и вверх в восходящей трубе, и второй насос, выполненный с возможностью управления геотермальным теплообменником в режиме подачи тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в восходящей трубе и вверх в сливной трубе.The system may include a first pump configured to control the geothermal heat exchanger in a heat recovery mode, in which the secondary working fluid is circulated down in the downcomer and up in the riser, and a second pump, configured to control the geothermal heat exchanger in the heat supply mode, in in which the secondary working fluid circulates down in the riser and up in the downcomer.
В альтернативном варианте реализации система может содержать первый насос, который может представлять собой реверсивный насос, выполненный с возможностью выборочного управления геотермальным теплообменником в режиме извлечения тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в сливной трубе и вверх в восходящей трубе, и в режиме подачи тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в восходящей трубе и вверх в сливной трубе.In an alternative embodiment, the system may include a first pump, which may be a reversible pump configured to selectively control the geothermal heat exchanger in a heat recovery mode in which the secondary working fluid is circulated down in a downcomer and up in a riser, and in a supply mode. heat in which the secondary working fluid circulates down in the riser and up in the downcomer.
Таким образом, геотермальный теплообменник может использоваться для подачи энергии для нагрева ко вторичной тепловой сети, или к его подающей линии, и для приема энергии для нагрева от вторичной тепловой сети, или от его подающей линии, к геотермальному теплообменнику. Таким образом, потребность в чистой или общей энергии для нагрева вторичной тепловой сети или здания или помещений зданий может учитываться в использовании геотермального теплообменника.Thus, the geothermal heat exchanger can be used to supply heating energy to the secondary heat network, or its supply line, and to receive heating energy from the secondary heat network, or its supply line, to the geothermal heat exchanger. Thus, the need for clean or total energy for heating the secondary heating network or the building or building spaces can be taken into account in the use of a geothermal heat exchanger.
Восходящая труба геотермального теплообменника может быть оснащена первой теплоизоляцией, окружающей восходящую трубу, проходящую вдоль по меньшей мере части длины восходящей трубы от поверхности земли.The riser of the geothermal heat exchanger may be provided with a first thermal insulation surrounding the riser extending along at least a portion of the length of the riser from the earth's surface.
В альтернативном варианте реализации восходящая труба геотермального теплообменника может представлять собой трубу с разрежением, содержащую вакуумный слой, окружающий канал для потока восходящей трубы. Вакуумный слой может быть выполнен с возможностью образования первой теплоизоляции, проходящей вдоль по меньшей мере части длины восходящей трубы.In an alternative implementation, the riser of the geothermal heat exchanger may be a vacuum tube containing a vacuum layer surrounding the flow path of the riser. The vacuum layer may be configured to form a first thermal insulation extending along at least a portion of the length of the ascending pipe.
В дополнительном альтернативном варианте реализации восходящая труба геотермального теплообменника может содержать слой изоляционного материала на внешней поверхности или на внутренней поверхности восходящей трубы. Слой изоляционного материала выполнен с возможностью образования первой теплоизоляции, проходящей вдоль по меньшей мере части длины восходящей трубы.In a further alternative embodiment, the riser of the geothermal heat exchanger may comprise a layer of insulating material on the outer surface or on the inner surface of the riser. The layer of insulating material is configured to form a first thermal insulation extending along at least part of the length of the ascending pipe.
Кроме того, восходящая труба геотермального теплообменника может содержать внутреннюю стенку трубы, внешнюю стенку трубы и слой изоляционного материала, обеспеченный между внутренней стенкой трубы и внешней стенкой трубы восходящей трубы. Слой изоляционного материала выполнен с возможностью образования первой теплоизоляции, окружающей восходящую трубу и проходящей по меньшей мере вдоль части длины восходящей трубы.Further, the riser pipe of the geothermal heat exchanger may include an inner pipe wall, an outer pipe wall, and a layer of insulating material provided between the inner pipe wall and the outer pipe wall of the riser pipe. The layer of insulating material is configured to form a first thermal insulation surrounding the ascending pipe and extending at least along a part of the length of the ascending pipe.
Первая теплоизоляция предотвращает перенос тепла от восходящей трубы к земле вдоль восходящей трубы, предпочтительно от поверхности земли вдоль восходящей трубы к нижнему концу восходящей трубы и нижнему концу отверстия в земле. Соответственно, геотермальная рабочая текучая среда или вторичная рабочая текучая среда могут переноситься от нижнего конца восходящей трубы к поверхности земли таким образом, что перенос тепла ограничен, а температура геотермальной рабочей текучей среды или вторичной рабочей текучей среды может поддерживаться высокой. Кроме того, геотермальная рабочая текучая среда или вторичная рабочая текучая среда могут переноситься от поверхности земли к нижнему концу восходящей трубы таким образом, что перенос тепла ограничен, а температура геотермальной рабочей текучей среды или вторичной рабочей текучей среды может поддерживаться высокой.The first thermal insulation prevents heat transfer from the riser to the ground along the riser, preferably from the surface of the earth along the riser to the bottom end of the riser and the bottom end of the hole in the ground. Accordingly, the geothermal working fluid or secondary working fluid can be transferred from the lower end of the riser to the earth's surface such that heat transfer is limited and the temperature of the geothermal working fluid or secondary working fluid can be maintained high. In addition, the geothermal working fluid or secondary working fluid can be transferred from the earth's surface to the lower end of the riser so that heat transfer is limited and the temperature of the geothermal working fluid or secondary working fluid can be maintained high.
Две или более соединительных линий могут быть оснащены соединительным насосом, выполненным с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды между подающей линией и обратной линией.The two or more connecting lines may be equipped with a connecting pump configured to circulate a secondary working fluid between the supply line and the return line.
Кроме того, по меньшей мере одна из двух или более соединительных линий может быть оснащена первым соединительным насосом, выполненным с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды в направлении от подающей линии к обратной линии, и вторым соединительным насосом, выполненным с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды в направлении от обратной линии к обратной линии.In addition, at least one of the two or more connecting lines can be equipped with a first connection pump configured to circulate the secondary working fluid in the direction from the supply line to the return line, and a second connecting pump configured to circulate the secondary working fluid. in the direction from return line to return line.
В альтернативном варианте реализации по меньшей мере одна из двух или более соединительных линий может быть оснащена первым соединительным насосом, который может представлять собой реверсивный насос, выполненный с возможностью выборочной циркуляции вторичной рабочей текучей среды в направлении от подающей линии к обратной линии и в направлении от обратной линии к обратной линии.In an alternative implementation, at least one of the two or more connecting lines may be equipped with a first connection pump, which may be a reversible pump, configured to selectively circulate the secondary working fluid in the direction from the supply line to the return line and in the direction from the return line. line to return line.
Соответственно, каждая из параллельных соединительных линий, обеспеченная между подающей линией и обратной линией, может обеспечивать циркуляцию вторичной рабочей текучей среды от подающей линии к обратной линии, или от обратной линии к подающей линии, или от подающей линии к обратной линии и от обратной линии к подающей линии на основе рабочего режима первичного теплообменника. Это может обеспечить возможность сообщения соединительных линий по текучей среде друг с другом посредством подающей линии и обратной линии и/или теплообменного соединения друг с другом посредством подающей линии и обратной линии.Accordingly, each of the parallel connecting lines provided between the supply line and the return line can circulate the secondary working fluid from the supply line to the return line, or from the return line to the supply line, or from the supply line to the return line and from the return line to flow line based on the operating mode of the primary heat exchanger. This may allow fluid connection lines to communicate with each other via a flow line and a return line and/or a heat exchange connection with each other via a flow line and a return line.
Первичный теплообменник может представлять собой тепловой насос, или тепловой насос, выполненный с возможностью циркуляции рабочей текучей среды теплового насоса в тепловом насосе и содержащий компрессор и испарительное устройство. Тепловой насос может обеспечивать возможность использования низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды для нагрева помещения здания или здания или подачи воды высокой температуры для здания.The primary heat exchanger may be a heat pump, or a heat pump configured to circulate the heat pump working fluid in the heat pump and comprising a compressor and an evaporator. The heat pump may be capable of using a low temperature secondary working fluid to heat a building space or building or supply high temperature water to a building.
Первичный теплообменник может представлять собой тепловой насос, и система нагрева и охлаждения может содержать устройство солнечной энергии, обеспеченное в соединении со зданием или помещением здания и соединенное с тепловым насосом для подачи солнечной энергии к тепловому насосу и для работы теплового насоса.The primary heat exchanger may be a heat pump, and the heating and cooling system may include a solar energy device provided in connection with a building or building space and connected to the heat pump to supply solar energy to the heat pump and operate the heat pump.
Это обеспечивает возможность использования солнечной энергии в нагреве и охлаждении и дополнительно возможность улучшения энергоэффективности системы в отношении энергетической автономности.This provides the possibility of using solar energy in heating and cooling and additionally the possibility of improving the energy efficiency of the system in terms of energy autonomy.
Настоящее изобретение дополнительно относится к компоновке для нагрева и охлаждения нескольких помещений здания или зданий.The present invention further relates to an arrangement for heating and cooling multiple rooms of a building or buildings.
Компоновка может содержать два или более помещений здания или зданий и вторичную тепловую сеть для циркуляции вторичной рабочей текучей среды. Вторичная тепловая сеть может содержать подающую линию для циркуляции высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды и обратную линию для циркуляции низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды. Компоновка дополнительно содержит два или более соединений здания, расположенных параллельно друг другу и между подающей линией и обратной линией вторичной тепловой сети. Два или более соединений здания могут содержать первичный теплообменник, расположенный в соединении с двумя или более помещениями здания или зданиями. Компоновка может дополнительно содержать отверстие в земле, обеспеченное в земле и проходящее от поверхности земли, и геотермальный теплообменник, обеспеченный в отверстии в земле и расположенный в соединении со вторичной тепловой сетью. The layout may include two or more rooms of the building or buildings and a secondary heat network for circulation of the secondary working fluid. The secondary heat network may include a supply line for circulating a high temperature secondary working fluid and a return line for circulating a low temperature secondary working fluid. The layout further comprises two or more building connections located parallel to each other and between the supply line and the return line of the secondary heat network. The two or more building connections may comprise a primary heat exchanger located in connection with two or more building rooms or buildings. The arrangement may further comprise a hole in the ground provided in the ground and extending from the surface of the ground, and a geothermal heat exchanger provided in the hole in the ground and located in connection with the secondary heat network.
Согласно настоящему изобретению глубина отверстия в земле составляет по меньшей мере 300, и компоновка содержит геотермальный теплообменник, обеспеченный в отверстии в земле, имеющем глубину по меньшей мере 300 м и расположенный в соединении со вторичной тепловой сетью.According to the present invention, the depth of the hole in the ground is at least 300, and the arrangement comprises a geothermal heat exchanger provided in the hole in the ground having a depth of at least 300 m and located in connection with the secondary heat network.
Таким образом, компоновка обеспечивает два или более параллельных соединений здания, которые соединены друг с другом и с геотермальным теплообменником в отверстии в земле посредством вторичной тепловой сети. Таким образом, компоновка обеспечивает возможность зданиям или помещениям здания обмениваться друг с другом энергией для нагрева и с геотермальным теплообменником.The arrangement thus provides two or more parallel building connections that are connected to each other and to the geothermal heat exchanger in the hole in the ground via a secondary heating network. The arrangement thus enables the buildings or rooms of the building to exchange energy with each other for heating and with the geothermal heat exchanger.
Кроме того, отверстие в земле глубиной по меньшей мере 300 метров обеспечивает возможность доступа более высоких температур в землю. Температура в земле увеличивается в зависимости от глубины. Доступ к высоким температурам обеспечивает более эффективную вторичную тепловую сеть, так как изменения температуры внутри компоновки должны быть меньше. Кроме того, глубокое отверстие в земле обеспечивает возможность эффективного хранения избыточной энергии для нагрева зданий или помещений здания без утечки энергии для нагрева из отверстия в земле.In addition, a hole in the ground at least 300 meters deep allows higher temperatures to enter the ground. The temperature in the ground increases with depth. Access to high temperatures provides a more efficient secondary heating network, since temperature changes within the layout must be less. In addition, the deep hole in the ground makes it possible to efficiently store excess energy for heating buildings or rooms of the building without leakage of energy for heating from the hole in the ground.
Первичные теплообменники двух или более соединений здания могут быть расположены в соединении с различными помещениями здания.The primary heat exchangers of two or more building connections may be located in connection with different areas of the building.
Первичные теплообменники двух или более соединений здания могут быть соединены с тепловыми сетями помещений здания различных помещений здания. Тепловые сети помещений здания могут быть выполнены с возможностью циркуляции первичной рабочей текучей среды помещений здания.The primary heat exchangers of two or more building connections can be connected to the heat networks of the building rooms of different building rooms. Heat networks of the premises of the building can be made with the possibility of circulation of the primary working fluid of the premises of the building.
В альтернативном варианте реализации два или более первичных теплообменника двух или более соединений здания могут быть расположены в соединении с различными зданиями.In an alternative implementation, two or more primary heat exchangers of two or more building connections may be located in connection with different buildings.
Два или более первичных теплообменника двух или более соединений здания могут быть соединены с тепловыми сетями здания различных зданий. Тепловые сети помещений здания выполнены с возможностью циркуляции первичной рабочей текучей среды здания.Two or more primary heat exchangers of two or more building connections may be connected to the building heat networks of different buildings. The heating networks of the premises of the building are made with the possibility of circulation of the primary working fluid of the building.
Соответственно, в компоновке соединения здания могут быть обеспечены в соединении с различными помещениями здания или различными зданиями или с различными помещениями здания и различными зданиями. Это обеспечивает возможность гибкого и наиболее эффективного способа использования энергии для нагрева между зданиями и помещениями здания.Accordingly, in the arrangement, building connections can be provided in connection with different building spaces or different buildings or with different building spaces and different buildings. This provides a flexible and most efficient way to use energy for heating between buildings and building spaces.
Геотермальный теплообменник может быть соединен со вторичной тепловой сетью и с геотермальным теплообменником, а вторичная тепловая сеть может быть выполнена с возможностью сообщения по текучей среде друг с другом для циркуляции вторичной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике.The geothermal heat exchanger may be connected to the secondary heat network and the geothermal heat exchanger, and the secondary heat network may be configured to be in fluid communication with each other to circulate the secondary working fluid in the geothermal heat exchanger.
Таким образом, вторичная рабочая текучая среда может протекать во вторичной тепловой сети, а также в геотермальном теплообменнике.Thus, the secondary working fluid can flow in the secondary heat network as well as in the geothermal heat exchanger.
В альтернативном варианте реализации геотермальный теплообменник может быть расположен в теплообменном соединении со вторичной тепловой сетью, а вторичный теплообменник может быть обеспечен между геотермальным теплообменником и вторичной тепловой сетью для обеспечения теплообмена между вторичной тепловой сетью и геотермальным теплообменником.In an alternative implementation, the geothermal heat exchanger may be located in a heat exchange connection with the secondary heat network, and the secondary heat exchanger may be provided between the geothermal heat exchanger and the secondary heat network to provide heat exchange between the secondary heat network and the geothermal heat exchanger.
Таким образом, геотермальная рабочая текучая среда может отдельно циркулировать в геотермальном теплообменнике, а вторичная рабочая текучая среда может отдельно циркулировать во вторичной тепловой сети. Теплообмен между геотермальной рабочей текучей средой и вторичной рабочей текучей средой осуществляется с помощью вторичного теплообменника.Thus, the geothermal working fluid can be separately circulated in the geothermal heat exchanger, and the secondary working fluid can be separately circulated in the secondary heat network. Heat exchange between the geothermal working fluid and the secondary working fluid is carried out using a secondary heat exchanger.
В одном варианте реализации вторичный теплообменник представляет собой вторичный тепловой насос, расположенный между вторичной тепловой сетью и геотермальной сетью. Вторичный тепловой насос выполнен с возможностью обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой. Вторичный тепловой насос обеспечивает возможность использования различных температур и различных рабочих текучих сред в геотермальной сети и во вторичной тепловой сети. Таким образом, низкие температуры в земле могут эффективно использоваться во вторичной тепловой сети.In one embodiment, the secondary heat exchanger is a secondary heat pump located between the secondary heat network and the geothermal network. The secondary heat pump is configured to provide a secondary heat exchange connection between the secondary working fluid and the geothermal working fluid. The secondary heat pump enables the use of different temperatures and different working fluids in the geothermal network and in the secondary heat network. Thus, low temperatures in the ground can be effectively used in the secondary heating network.
В одном варианте реализации геотермальная сеть расположена в теплообменном соединении со вторичным теплообменником, а вторичная тепловая сеть расположена в теплообменном соединении со вторичным теплообменником или обеспечивает вторичное теплообменное соединение между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой. Таким образом, вторичный тепловой насос или вторичный теплообменник обеспечивает вторичный теплообмен между геотермальной сетью и вторичной тепловой сетью и между геотермальной рабочей текучей средой и вторичной рабочей текучей средой.In one embodiment, the geothermal network is located in a heat exchange connection with the secondary heat exchanger, and the secondary heat network is located in a heat exchange connection with the secondary heat exchanger or provides a secondary heat exchange connection between the secondary working fluid and the geothermal working fluid. Thus, the secondary heat pump or secondary heat exchanger provides secondary heat exchange between the geothermal network and the secondary thermal network and between the geothermal working fluid and the secondary working fluid.
Таким образом, трубы или каналы геотермальной сети и трубы или каналы вторичной тепловой сети не расположены в соединении по текучей среде друг с другом, а отделены друг от друга. Это обеспечивает возможность работы геотермальной сети и вторичной тепловой сети при различных температурах, и геотермальная рабочая текучая среда и вторичная рабочая текучая среда могут быть отдельными рабочими текучими средами, при необходимости. Таким образом, геотермальная рабочая текучая среда может отдельно циркулировать в геотермальном теплообменнике, а вторичная рабочая текучая среда может отдельно циркулировать во вторичной тепловой сети. Теплообмен между геотермальной рабочей текучей средой и вторичной рабочей текучей средой осуществляется с помощью вторичного теплового насоса.Thus, the pipes or ducts of the geothermal network and the pipes or ducts of the secondary heating network are not located in fluid communication with each other, but are separated from each other. This allows the geothermal network and the secondary heat network to operate at different temperatures, and the geothermal working fluid and the secondary working fluid can be separate working fluids, if necessary. Thus, the geothermal working fluid can be separately circulated in the geothermal heat exchanger, and the secondary working fluid can be separately circulated in the secondary heat network. Heat exchange between the geothermal working fluid and the secondary working fluid is carried out using a secondary heat pump.
Вторичная тепловая сеть может содержать две или более вторичных тепловых подсетей, расположенных в теплообменном соединении друг с другом.The secondary heat network may comprise two or more secondary heat subnets located in heat exchange connection with each other.
В альтернативном варианте реализации вторичная тепловая сеть может содержать две или более вторичных тепловых подсетей. Теплообменник подсети может быть расположен между двумя или более вторичными тепловыми подсетями для обеспечения теплообмена между двумя или более вторичными тепловыми подсетями.In an alternative implementation, the secondary heat network may contain two or more secondary heat subnets. A subnet heat exchanger may be located between two or more secondary heat subnets to allow heat exchange between two or more secondary heat subnets.
В дополнительном альтернативном варианте реализации вторичная тепловая сеть может содержать две или более вторичных тепловых подсетей. Теплообменник подсети или тепловой насос подсети могут быть расположены между двумя или более вторичными тепловыми подсетями для обеспечения теплообмена между двумя или более вторичными тепловыми подсетями.In a further alternative implementation, the secondary heat network may comprise two or more secondary heat subnets. A subnet heat exchanger or a subnet heat pump may be located between two or more secondary heat subnets to allow heat exchange between two or more secondary heat subnets.
Соответственно, вторичная тепловая сеть может быть разделена на две или более вторичных тепловых подсети, которые расположены в теплообменном соединении друг с другом.Accordingly, the secondary heat network can be divided into two or more secondary heat subnets that are located in heat exchange connection with each other.
Два или более параллельных соединений здания могут быть соединены друг с другом посредством подающей линии и обратной линии двух или более вторичных тепловых подсетей и расположены в соединении друг с другом с возможностью переноса тепла посредством подающей линии и обратной линии.Two or more parallel building connections may be connected to each other via the supply and return lines of two or more secondary heat sub-networks and are arranged in connection with each other to transfer heat via the supply and return lines.
В альтернативном варианте реализации вторичная тепловая сеть может содержать две или более вторичных тепловых подсетей. Один или более тепловых насосов подсетей могут быть расположены между двумя или более вторичными тепловыми подсетями для обеспечения теплообменного соединения между двумя или более вторичными тепловыми подсетями. По меньшей мере две из двух или более вторичных тепловых подсетей могут содержать одно или более соединений здания. Соединения здания могут быть соединены друг с другом посредством двух или более вторичных тепловых подсетей и одного или более тепловых насосов подсетей и могут быть расположены в соединении друг с другом с возможностью переноса тепла посредством двух или более вторичных тепловых подсетей и одного или более тепловых насосов подсетей.In an alternative implementation, the secondary heat network may contain two or more secondary heat subnets. One or more sub-network heat pumps may be located between two or more secondary heat sub-networks to provide a heat exchange connection between the two or more secondary heat sub-networks. At least two of the two or more secondary heat subnets may contain one or more building connections. Building connections can be connected to each other via two or more secondary heat subnets and one or more subnet heat pumps and can be located in connection with each other with the ability to transfer heat through two or more secondary heat subnets and one or more subnet heat pumps.
Тепловой насос (тепловые насосы) подсетей могут обеспечивать регулирование, повышение и уменьшение температуры вторичной рабочей текучей среды, протекающей в соединенных вторичных тепловых подсетях.The heat pump(s) of the subnets can control, increase and decrease the temperature of the secondary working fluid flowing in the connected secondary heat subnets.
Компоновка настоящего изобретения может содержать систему нагрева и охлаждения в соответствии с упомянутым выше.The arrangement of the present invention may include a heating and cooling system as mentioned above.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу нагрева и охлаждения нескольких помещений здания или зданий.The present invention further relates to a method for heating and cooling multiple rooms of a building or buildings.
Способ может включать:The method may include:
- циркуляцию вторичной рабочей текучей среды во вторичной тепловой сети,- circulation of the secondary working fluid in the secondary heating network,
- выполнение двух или более первых этапов теплообмена параллельно во вторичной тепловой сети между вторичной рабочей текучей средой и первичной рабочей текучей средой помещений здания или здания, расположенного в соединении с двумя или более другими помещениями здания или зданиями;- the implementation of two or more first stages of heat exchange in parallel in the secondary heat network between the secondary working fluid and the primary working fluid of the premises of the building or building located in connection with two or more other rooms of the building or buildings;
- выполнение второго этапа теплообмена между вторичной рабочей текучей средой, циркулирующей во вторичной тепловой сети, и землей с геотермальным теплообменником, расположенным в отверстии в земле и расположенным в соединении со вторичной тепловой сетью.- performing a second stage of heat exchange between the secondary working fluid circulating in the secondary heating network and the ground with a geothermal heat exchanger located in a hole in the ground and located in connection with the secondary heating network.
Согласно настоящему изобретению способ включает выполнение второго этапа теплообмена между вторичной рабочей текучей средой, циркулирующей во вторичной тепловой сети, и землей с геотермальным теплообменником в отверстии в земле. Отверстие в земле имеет глубину по меньшей мере 300 м.According to the present invention, the method includes performing a second stage of heat exchange between the secondary working fluid circulating in the secondary heating network and the ground with a geothermal heat exchanger in a hole in the ground. The hole in the ground is at least 300 m deep.
Кроме того, отверстие в земле глубиной по меньшей мере 300 метров обеспечивает возможность выполнения второго этапа теплообмена при более высоких температурах в земле. Температура в земле увеличивается в зависимости от глубины. Доступ к более высоким температурам обеспечивает более эффективный способ, поскольку изменения температуры в способе должны быть меньше. Кроме того, глубокое отверстие в земле обеспечивает возможность эффективного хранения избыточной энергии для нагрева зданий или помещений здания без утечки энергии для нагрева из отверстия в земле.In addition, a hole in the ground at least 300 meters deep allows the second stage of heat exchange to be carried out at higher temperatures in the ground. The temperature in the ground increases with depth. Access to higher temperatures provides a more efficient process because temperature changes in the process must be smaller. In addition, the deep hole in the ground makes it possible to efficiently store excess energy for heating buildings or rooms of the building without leakage of energy for heating from the hole in the ground.
Параллельные первые этапы обмена обеспечивают возможность комбинирования теплообмена параллельных первых этапов обмена друг с другом и со вторым этапом теплообмена.The parallel first exchange stages allow the heat exchange of the parallel first exchange stages to be combined with each other and with the second heat exchange stage.
Второй этап теплообмена может включать циркуляцию вторичной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике и выполнение теплообмена между вторичной рабочей текучей средой и землей в отверстии в земле.The second heat exchange step may include circulating the secondary working fluid in the geothermal heat exchanger and performing heat exchange between the secondary working fluid and the ground in a hole in the ground.
Таким образом, вторичная рабочая текучая среда может использоваться в первых и во втором этапах теплообмена.Thus, the secondary working fluid can be used in the first and second heat exchange steps.
В альтернативном варианте реализации второй этап теплообмена может включать циркуляцию геотермальной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике, выполнение теплообмена между вторичной рабочей текучей средой, циркулирующей во вторичной тепловой сети, и геотермальной рабочей текучей средой, циркулирующей в геотермальном теплообменнике, и выполнение теплообмена между геотермальной рабочей текучей средой и землей в отверстии в земле.In an alternative implementation, the second heat exchange step may include circulating the geothermal working fluid in the geothermal heat exchanger, performing heat exchange between the secondary working fluid circulating in the secondary heat network and the geothermal working fluid circulating in the geothermal heat exchanger, and performing heat exchange between the geothermal working fluid environment and earth in a hole in the earth.
Соответственно, геотермальная рабочая текучая среда и вторичная рабочая текучая среда могут циркулировать отдельно и могут быть расположены в теплообменном соединении друг с другом.Accordingly, the geothermal working fluid and the secondary working fluid can circulate separately and can be located in heat exchange connection with each other.
В одном варианте реализации второй этап теплообмена включает циркуляцию геотермальной рабочей текучей среды в геотермальной сети, обеспеченной в геотермальном теплообменнике в земле, выполнение второго этапа теплообмена со вторичным теплообменником или вторичным тепловым насосом между вторичной рабочей текучей средой, циркулирующей во вторичной тепловой сети, и геотермальной рабочей текучей средой, циркулирующей в геотермальной сети, и выполнение этапа геотермального теплообмена между геотермальной рабочей текучей средой и землей с геотермальным теплообменником, расположенным в отверстии в земле.In one embodiment, the second heat exchange step includes circulating a geothermal working fluid in a geothermal network provided in a geothermal heat exchanger in the ground, performing a second heat exchange step with a secondary heat exchanger or secondary heat pump between the secondary working fluid circulating in the secondary heating network and the geothermal working fluid. a fluid circulating in the geothermal network, and performing a geothermal heat exchange step between the geothermal working fluid and the earth with the geothermal heat exchanger disposed in a hole in the earth.
Соответственно, геотермальная рабочая текучая среда и вторичная рабочая текучая среда могут циркулировать по-отдельности и могут быть расположены в теплообменном соединении друг с другом со вторичным тепловым насосом или вторичным теплообменником.Accordingly, the geothermal working fluid and the secondary working fluid can circulate separately and can be located in heat exchange connection with each other with a secondary heat pump or a secondary heat exchanger.
Таким образом, помещения здания или здания дополнительно расположены в теплообменном соединении с геотермальным теплообменником, расположенным в соединении со вторичной тепловой сетью посредством вторичного теплового насоса. Таким образом, геотермальная сеть и вторичная тепловая сеть представляют собой отдельные сети, которые введены во вторичное теплообменное соединение посредством вторичного теплового насоса или вторичного теплообменника. Вторичный тепловой насос обеспечивает возможность использования различных температур и различных рабочих текучих сред в геотермальной сети и во вторичной тепловой сети. Таким образом, низкие температуры в земле можно эффективно использовать во вторичной тепловой сети.Thus, the premises of the building or building are additionally located in heat exchange connection with a geothermal heat exchanger located in connection with the secondary heat network by means of a secondary heat pump. Thus, the geothermal network and the secondary heat network are separate networks that are introduced into the secondary heat exchange connection by means of a secondary heat pump or a secondary heat exchanger. The secondary heat pump enables the use of different temperatures and different working fluids in the geothermal network and in the secondary heat network. Thus, low temperatures in the ground can be effectively used in the secondary heating network.
Способ может дополнительно включать управление геотермальным теплообменником в режиме извлечения тепла, в котором второй этап теплообмена включает перенос энергии для нагрева из земли ко вторичной рабочей текучей среде или к геотермальной рабочей текучей среде в геотермальном теплообменнике.The method may further include operating the geothermal heat exchanger in a heat recovery mode wherein the second heat exchange step includes transferring heat energy from the ground to a secondary working fluid or to a geothermal working fluid in the geothermal heat exchanger.
В альтернативном варианте реализации способ может включать управление геотермальным теплообменником в режиме подачи тепла, в котором второй этап теплообмена включает перенос энергии для нагрева от вторичной рабочей текучей среды или от геотермальной рабочей текучей среды к земле в геотермальном теплообменнике.In an alternative implementation, the method may include operating the geothermal heat exchanger in a heat supply mode, in which the second heat exchange step includes transferring energy for heating from the secondary working fluid or from the geothermal working fluid to the ground in the geothermal heat exchanger.
Таким образом, геотермальный теплообменник может использоваться в режиме отвода или подачи на основе потребности в чистой энергии для нагрева или избытка параллельных первых этапов теплообмена.Thus, the geothermal heat exchanger can be used in the extraction or supply mode based on the clean energy demand for heating or the excess of the parallel first heat exchange steps.
Способ может также включать выполнение по меньшей мере одного из двух или более параллельных первых этапов теплообмена в режиме нагрева, в котором энергия для нагрева переносится от вторичной рабочей текучей среды к первичной рабочей текучей среде помещений здания или здания.The method may also include performing at least one of two or more parallel first heat exchange steps in a heating mode in which energy for heating is transferred from the secondary working fluid to the primary working fluid of the building or building spaces.
Альтернативно или дополнительно, способ может включать выполнение по меньшей мере одного из двух или более параллельных первых этапов теплообмена в режиме охлаждения, в котором энергия для нагрева переносится от первичной рабочей текучей среды помещений здания или здания ко вторичной рабочей текучей среде.Alternatively or additionally, the method may include performing at least one of two or more parallel first heat exchange steps in a cooling mode in which energy for heating is transferred from the primary working fluid of the building or building spaces to the secondary working fluid.
В дополнительном альтернативном варианте реализации способ может содержать выполнение по меньшей мере одного из двух или более параллельных первых этапов теплообмена в режиме нагрева, в котором энергия для нагрева переносится от вторичной рабочей текучей среды к первичной рабочей текучей среде помещений здания или здания, и выполнение по меньшей мере одного из двух или более первых этапов первичного теплообмена в режиме охлаждения, в котором энергия для нагрева переносится от первичной рабочей текучей среды помещений здания или здания ко вторичной рабочей текучей среде.In a further alternative implementation, the method may comprise performing at least one of two or more parallel first heat exchange steps in a heating mode in which energy for heating is transferred from the secondary working fluid to the primary working fluid of the building or building spaces, and performing at least at least one of two or more first stages of primary heat exchange in the cooling mode, in which energy for heating is transferred from the primary working fluid of the premises of the building or building to the secondary working fluid.
Таким образом, каждый из первых этапов теплообмена может осуществляться в режиме нагрева или охлаждения независимо от других первых этапов теплообмена.Thus, each of the first heat exchange steps can be carried out in a heating or cooling mode independently of the other first heat exchange steps.
Способ может включать выполнение двух или более параллельных первых этапов теплообмена с двумя или более параллельными первичными теплообменниками, обеспеченными в соединении с двумя или более различными помещениями здания, управление по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников в режиме нагрева, в котором энергия для нагрева переносится от вторичной рабочей текучей среды к первичной рабочей текучей среде помещений здания или здания, и управление по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников в режиме охлаждения, в котором энергия для нагрева переносится от первичной рабочей текучей среды помещений здания или здания ко вторичной рабочей текучей среде. Способ может дополнительно включать выполнение районного теплообмена между по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников, работающих в режиме нагрева, и по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников, работающих в режиме охлаждения, посредством вторичной тепловой сети.The method may include performing two or more parallel first heat exchange steps with two or more parallel primary heat exchangers provided in connection with two or more different building spaces, operating at least one of the two or more primary heat exchangers in a heating mode in which the energy for heating is transferred from the secondary working fluid to the primary working fluid of the building or building spaces, and operating at least one of the two or more primary heat exchangers in a cooling mode in which energy for heating is transferred from the primary working fluid of the building or building spaces to the secondary working fluid. fluid environment. The method may further include performing district heat exchange between at least one of the two or more primary heat exchangers operating in heating mode and at least one of the two or more primary heat exchangers operating in cooling mode via a secondary heating network.
Способ может дополнительно включать циркуляцию высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды в подающей линии вторичной тепловой сети и низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды в обратной линии вторичной тепловой сети, и увеличение температуры в высокотемпературной вторичной рабочей текучей среде, циркулирующей в подающей линии вторичной тепловой сети, и уменьшение температуры низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды, циркулирующей в обратной линии вторичной тепловой сети, путем использования теплового насоса, расположенного во вторичной тепловой сети между подающей линией и обратной линией.The method may further include circulating the high temperature secondary working fluid in the secondary heating supply line and the low temperature secondary working fluid in the return line of the secondary heating network, and increasing the temperature in the high temperature secondary working fluid circulating in the secondary heating supply line and decreasing the temperature low-temperature secondary working fluid circulating in the return line of the secondary heating network, by using a heat pump located in the secondary heating network between the flow line and the return line.
Преимущество изобретения заключается в том, что система, компоновка и способ объединяют районный и местный нагрев, а также нагрев и охлаждение. Настоящее изобретение обеспечивает возможность нагрева и охлаждения различных зданий и помещений здания по отдельности и дополнительно возможность обмена тепловой энергией друг с другом. Таким образом, различные здания или помещения здания могут использовать тепловую энергию друг друга, и только чистая или общая тепловая энергия, необходимая или избыточная, может извлекаться из геотермального теплообменника, который соединен со зданиями или помещениями здания, или подаваться к нему, соответственно. Кроме того, геотермальный теплообменник может использоваться в режиме извлечения тепла, когда потребность в чистой тепловой энергии зданий или помещений здания отрицательна, и в режиме подачи тепла, когда потребность в чистой тепловой энергии зданий или помещений здания положительна. В режиме извлечения тепла энергия для нагрева подается от земли к геотермальному теплообменнику и далее ко вторичной тепловой сети. В режиме подачи тепла энергия для нагрева подается от вторичной тепловой сети к геотермальному теплообменнику и далее в землю.The advantage of the invention is that the system, arrangement and method combine district and local heating as well as heating and cooling. The present invention makes it possible to heat and cool different buildings and rooms of a building separately and additionally to exchange thermal energy with each other. Thus, different buildings or building spaces can use each other's heat energy, and only net or total heat energy, needed or surplus, can be extracted from or supplied to the geothermal heat exchanger that is connected to the buildings or building spaces, respectively. In addition, the geothermal heat exchanger can be used in heat recovery mode, when the net heat demand of buildings or building spaces is negative, and in heat supply mode, when the net heat demand of buildings or building spaces is positive. In the heat recovery mode, the heating energy is supplied from the ground to the geothermal heat exchanger and further to the secondary heating network. In the heat supply mode, the energy for heating is supplied from the secondary heating network to the geothermal heat exchanger and further into the ground.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Настоящее изобретение описано более подробно посредством конкретных вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The present invention is described in more detail by way of specific embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 схематически показывает геотермальный теплообменник в режиме отвода;Fig. 1 schematically shows a geothermal heat exchanger in diversion mode;
Фиг. 2 схематически показывает геотермальный теплообменник в режиме подачи;Fig. 2 schematically shows a geothermal heat exchanger in supply mode;
Фиг. 3 схематически показывает сущность системы нагрева и охлаждения согласно настоящему изобретению;Fig. 3 schematically shows the essence of the heating and cooling system according to the present invention;
Фиг. 4 показывает модификацию системы по фиг. 3 со вторичным теплообменником;Fig. 4 shows a modification of the system of FIG. 3 with secondary heat exchanger;
Фиг. 5 схематически показывает тепловой насос, используемый в системе нагрева и охлаждения;Fig. 5 schematically shows a heat pump used in a heating and cooling system;
Фиг. 6 схематически показывает вторичный тепловой насос, используемый в настоящем изобретении;Fig. 6 schematically shows a secondary heat pump used in the present invention;
Фиг. 7 схематически показывает один вариант реализации системы нагрева и охлаждения согласно настоящему изобретению;Fig. 7 schematically shows one embodiment of a heating and cooling system according to the present invention;
Фиг. 8 показывает модификацию системы по фиг. 3 со вторичным теплообменником;Fig. 8 shows a modification of the system of FIG. 3 with secondary heat exchanger;
Фиг. 9 схематически показывает другой вариант реализации системы нагрева и охлаждения согласно настоящему изобретению;Fig. 9 schematically shows another embodiment of a heating and cooling system according to the present invention;
Фиг. 10, 11, 12 и 13 схематически показывают альтернативные варианты реализации системы нагрева и охлаждения согласно настоящему изобретению;Fig. 10, 11, 12 and 13 schematically show alternative embodiments of the heating and cooling system according to the present invention;
Фиг. 14 показывает один вариант реализации геотермального теплообменника; иFig. 14 shows one embodiment of a geothermal heat exchanger; and
Фиг. 15 показывает другой вариант реализации геотермального теплообменника.Fig. 15 shows another embodiment of a geothermal heat exchanger.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Фиг. 1 показывает геотермальное нагревательное устройство. Геотермальное нагревательное устройство содержит отверстие 2 в земле или буровое отверстие, выполненное в земле и проходящее вниз в землю от поверхности 1 земли. Отверстие 2 в земле может быть выполнено бурением или другим способом выемки грунта.Fig. 1 shows a geothermal heating device. The geothermal heating device comprises a
В контексте настоящей заявки глубина отверстия 2 в земле от поверхности 1 земли может составлять по меньшей мере 300 м, или по меньшей мере 500 м, или от 300 м до 3000 м, или от 500 м до 2500 м. Альтернативно или дополнительно, отверстие 2 в земле проходит в землю на глубину, на которой температура составляет по меньшей мере 15°C, или приблизительно 20°C, или по меньшей мере 20°C.In the context of the present application, the depth of the
Отверстие 2 в земле может проходить на глубину ниже водного зеркала в земле, то есть через водное зеркало. В альтернативном варианте реализации отверстие 2 в земле может проходить на глубину выше водного зеркала в земле.
Следует отметить, что на чертежах аналогичные конструктивные части и конструкции обозначены одинаковыми ссылочными обозначениями и их описание не повторяется в отношении каждого чертежа.It should be noted that in the drawings, similar structural parts and structures are identified by the same reference signs and their description is not repeated with respect to each drawing.
Следует отметить, что согласно настоящему изобретению геотермальный теплообменник может использоваться в режиме извлечения тепла или в режиме подачи тепла. It should be noted that according to the present invention, the geothermal heat exchanger can be used in a heat recovery mode or a heat supply mode.
Кроме того, в настоящей заявке отверстие 2 в земле может быть отверстием любого типа, проходящим в землю, оно может представлять собой вертикальное отверстие, прямолинейное вертикальное или иное прямолинейное отверстие, проходящее в землю под углом к поверхности 1 земли или к вертикальному направлению. Кроме того, отверстие 2 в земле возможно может иметь один или более изгибов, и направление отверстия в земле может изменяться один или более раз по длине земли к нижнему концу или донной части отверстия 2 в земле. Дополнительно, следует отметить, что форма или геометрия восходящей трубы или сливной трубы геотермального теплообменника предпочтительно может соответствовать форме или геометрии отверстия 2 в земле, по меньшей мере по существу для обеспечения надлежащей установки восходящей трубы и сливной трубы в отверстии 2 в земле. Предпочтительно, отверстие 2 в земле проходит на глубину как указано выше, но оно может иметь один или более изгибов по длине, или оно может быть прямым.In addition, in the present application, the
Земляной материал на нижнем конце 4 отверстия 2 в земле обычно представляет собой каменный материал. Соответственно, земляной или каменный материал земли может образовывать поверхность отверстия 2 в земле или внутреннюю поверхность восходящей трубы или сливной трубы геотермального теплообменника вдоль по меньшей мере части длины восходящей трубы или сливной трубы геотермального теплообменника.The earth material at the
Представлен геотермальный теплообменник 55, расположенный в соединении с отверстием 2 в земле. Геотермальный теплообменник 55 содержит компоновку труб, в которой циркулирует рабочая текучая среда. Компоновка труб обычно содержит замкнутую совокупность труб, выполненную с возможностью обеспечения замкнутой циркуляции рабочей текучей среды. Рабочая текучая среда обычно представляет собой жидкость, такую как вода или рабочую текучую среду на основе метанола или этанола. Компоновка труб содержит восходящую трубу 11 и сливную трубу 21, расположенные в отверстии 2 в земле таким образом, что они проходят от поверхности 1 земли к донной части 4 отверстия 2 в земле. Восходящая труба 11 и сливная труба 21 сообщаются по текучей среде друг с другом на нижних концах восходящей трубы 11 и сливной трубы 21 или на нижнем конце 4 отверстия 2 в земле для циркуляции рабочей текучей среды в отверстии 2 в земле между восходящей трубой 11 и сливной трубой 21. Могут быть обеспечены одна или более восходящих труб 11 и сливных труб 21 расположенных в одном и том же или различных отверстиях 2 в земле.Presented is a
В варианте реализации по фиг. 1 отдельная сливная труба 21 отсутствует, но отверстие 2 в земле выполнено с возможностью образования сливной трубы 21. Это обеспечивает возможность эффективного теплопереноса между геотермальной рабочей текучей средой и землей. В этом варианте реализации земля может состоять из камней, что позволяет использовать землю в качестве сливной трубы 21. В этом варианте реализации восходящая труба 11 расположена внутри сливной трубы 21. Восходящая труба 11 и сливная труба 21 могут быть расположены внутри друг друга или соосно и/или параллельно друг другу и внутри друг друга. Однако следует отметить, что аналогично сливная труба 21 может быть расположена внутри восходящей трубы 11. Тепловой насос 30 и восходящая труба 11 могут быть соединены друг с другом с помощью первой соединительной трубы 3, и тепловой насос 30 и сливная труба 21 могут быть соединены друг с другом с помощью второй соединительной трубы 5. Первая соединительная труба 3 может образовывать часть восходящей трубы 11, а вторая соединительная труба 5 может образовывать часть сливной трубы 5.In the embodiment of FIG. 1, there is no
Геотермальный теплообменник 55 по фиг. 1 содержит первый насос 8, расположенный в компоновке труб для циркуляции рабочей текучей среды в компоновке труб в режиме подачи тепла геотермального теплообменника 55, в котором рабочая текучая среда циркулирует в направлении к нижнему концу 17 восходящей трубы 11 или вниз в восходящей трубе 11 и вверх по сливной трубе 21, как показано стрелками 22 и 12. Первый насос 8 может быть любым видом известного насоса, выполненного с возможностью циркуляции рабочей текучей среды. Геотермальный теплообменник 55 дополнительно содержит второй насос 9, выполненный с возможностью циркуляции рабочей текучей среды в направлении вниз по сливной трубе 21 и вверх по восходящей трубе 11, когда геотермальный теплообменник и геотермальная компоновка для нагрева находятся в режиме извлечения тепла. Второй насос 9 может быть любым видом известного насоса, выполненного с возможностью циркуляции рабочей текучей среды. Соответственно, первый насос 8 выполнен с возможностью работы в режиме подачи тепла, а второй насос 9 в режиме извлечения тепла.The
Первый насос 8 может быть выполнен с или расположен в соединении с первой соединительной трубой 3 или со сливной трубой 11. Второй насос 9 может быть выполнен с или расположен в соединении со второй соединительной трубой 5 или со сливной трубой 21.The
Фиг. 1 показывает геотермальный теплообменник 55 в режиме извлечения тепла, в котором рабочая текучая среда получает энергию для нагрева от земли в отверстии 2 в земле и обеспечивает циркуляцию нагретой рабочей текучей среды вверх в восходящей трубе 11, как показано стрелкой 22. Рабочая текучая среда отдает энергию для нагрева в тепловой насос 30, например, помещению здания. Таким образом, холодный поток 54 рабочей текучей среды получает тепловую энергию в тепловом насосе 30 и становится нагретым потоком 52 рабочей текучей среды. В то же время температура потока рабочей текучей среды, циркулирующего в геотермальном теплообменнике 55, уменьшается, и охлажденная рабочая текучая среда возвращается в отверстие 2 в земле по сливной трубе 21, и снова получает тепловую энергию от земли, как показано стрелками C. Таким образом, когда геотермальный теплообменник работает в режиме извлечения тепла, тепловой насос 30 работает в режиме нагрева, в котором рабочая текучая среда получает энергию для нагрева от геотермального теплообменника 55.Fig. 1 shows a
Фиг. 2 показывает геотермальный теплообменник 55 в режиме подачи тепла, в котором рабочая текучая среда отдает энергию для нагрева земле в отверстии 2 в земле и обеспечивает циркуляцию охлажденной рабочей текучей среды вверх в сливной трубе 21, как показано стрелкой 12. Рабочая текучая среда получает энергию для нагрева в тепловом насосе 30, например, от помещения здания. Таким образом, нагретый поток 51 первичной рабочей текучей среды отдает тепловую энергию в тепловой насос 30 и становится охлажденным потоком 53 первичной рабочей текучей среды. В то же время температура потока рабочей текучей среды, циркулирующего в геотермальном теплообменнике 55, увеличивается, и нагретая рабочая текучая среда возвращается в отверстие 2 в земле вдоль восходящей трубы 11, и снова отдает тепловую энергию земле, как показано стрелками C. Таким образом, когда геотермальный теплообменник работает в режиме подачи тепла, тепловой насос 30 работает в режиме охлаждения, в котором первичная рабочая текучая среда отдает энергию для нагрева геотермальному теплообменнику 55.Fig. 2 shows a
В варианте реализации по фиг. 2 обеспечен только первый насос 8. Первый насос 8 может представлять собой реверсивный насос, выполненный с возможностью перекачивания рабочей текучей среды в направлении вниз по восходящей трубе 10 и вверх по сливной трубе 20 или альтернативно в направлении вниз по сливной трубе 20 и вверх по восходящей трубе 10. Первое из указанного представляет собой режим подачи, в котором тепловая энергия подается в землю, а второе из указанного представляет собой обратный режим и, означая извлечение, режим, в котором отданная тепловая энергия извлекается из земли.In the embodiment of FIG. 2, only the
Как показано на фиг. 1 и 2, первая теплоизоляция 25 проходит от поверхности 1 земли к нижнему концу 17 восходящей трубы 11 вдоль восходящей трубы 11. Таким образом, первая теплоизоляция 25 может проходить вдоль всей длины восходящей трубы 11, по меньшей мере внутри отверстия 2 в земле или сливной трубы 21. Первая теплоизоляция 25 может также проходить вдоль всей длины восходящей трубы 11. В этих вариантах реализации восходящая труба 11 может представлять собой трубу с разрежением, содержащую вакуумный слой, окружающий канал для потока восходящей трубы 11. Таким образом, вакуумный слой выполнен с возможностью образования первой теплоизоляции 25. Он также может быть оснащен любым другим изоляционным материалом. Восходящая труба 11 может содержать внутреннюю стенку трубы, внешнюю стенку трубы и слой 25 изоляционного материала, обеспеченный между внутренней стенкой трубы и внешней стенкой трубы восходящей трубы 11.As shown in FIG. 1 and 2, the first
Слой теплоизоляции или первая теплоизоляция 25 могут быть образованы из любого подходящего материала, предотвращающего или уменьшающего теплообмен рабочей текучей среды. Теплоизоляция означает материал, выполненный с возможностью изолирования от передачи тепла, или материал с относительно низкой теплопроводностью, используемый для защиты текучей среды от потери или проникновения тепла вследствие излучения, конвекции или теплопроводности. Могут быть использованы несколько различных теплоизоляционных материалов или вакуум.The thermal insulation layer or first
Первая теплоизоляция 25 уменьшает или минимизирует теплоперенос к потоку 22 рабочей текучей среды и от него в восходящей трубе 11 таким образом, что рабочая текучая среда может переноситься в нагретом виде или при повышенных температурах к нижнему концу 17 первой трубы 11 и к нижнему концу 4 отверстия 2 в земле в режиме подачи тепла. Соответственно, рабочая текучая среда отдает тепловую энергию C при повышенной температуре земле, окружающей отверстие 2 в земле на нижнем конце 4 отверстия 2 в земле, и, таким образом, заряжает тепловой энергией землю для последующего использования, как показано на фиг. 2. Это применимо ко всем вариантам реализации, в которых используется первая теплоизоляция 25. Кроме того, первая теплоизоляция 25 уменьшает или минимизирует теплоперенос к потоку 22 рабочей текучей среды и от него в восходящей трубе 11 таким образом, что рабочая текучая среда может переноситься в нагретом виде или при повышенных температурах от нижнего конца 17 первой трубы 11 и к нижнему концу 4 отверстия 2 в земле в режиме извлечения тепла, к поверхности 1 земли. Соответственно, рабочая текучая среда получает тепловую энергию C при повышенной температуре от земли, окружающей отверстие 2 в земле на нижнем конце 4 отверстия 2 в земле, и, таким образом, извлекает тепловую энергию из земли для переноса к тепловому насосу 30. Это применимо ко всем вариантам реализации, в которых используется первая теплоизоляция 25.The first
Следует отметить, что сливная труба 21 также может быть оснащена второй теплоизоляцией, проходящей от поверхности земли к нижнему концу 4 отверстия 2 в земле аналогичным образом, что и первая теплоизоляция 25.It should be noted that the
Фиг. 3 показывает один вариант реализации настоящего изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает систему нагрева и охлаждения для кондиционирования нескольких помещений здания. Система содержит вторичную тепловую сеть 3, 5 для циркуляции вторичной рабочей текучей среды. Вторичная тепловая сеть содержит подающую линию 3, в которой циркулирует высокотемпературная вторичная рабочая текучая среда, и обратную линию 5, в которой циркулирует низкотемпературная вторичная рабочая текучая среда. Во вторичной тепловой сети подающая линия 3 и обратная линия 5 соединены друг с другом двумя или более соединительными линиями или трубами 60, 61, 62, 63. Две или более соединительных линий или труб 60, 61, 62, 63 расположены между подающей линией 3 и обратной линией 5 и выполнены с возможностью соединения подающей линии 3 и обратной линии 5 друг с другом таким образом, что вторичная тепловая рабочая текучая среда может протекать между подающей линией 3 и обратной линией 5 через две или более соединительных линий 60, 61, 62, 63. Соответственно, соединительные линии 60, 61, 62, 63 расположены параллельно друг другу во вторичной тепловой сети и между подающей линией 3 и обратной линией 5.Fig. 3 shows one embodiment of the present invention. The present invention provides a heating and cooling system for air conditioning multiple rooms in a building. The system contains a
Две или более соединительных линий 60, 61, 62, 63 оснащены первичным теплообменником 30, 31, 32, 33. Первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 выполнены с возможностью обеспечения первичного теплообменного соединения между вторичной тепловой сетью и помещением здания или зданием. Таким образом, первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 расположены в соединении со зданиями или помещениями здания. Таким образом, параллельные первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 могут использовать вторичную рабочую текучую среду, циркулирующую в подающей линии 3 и обратной линии 5 для первичного теплообмена для зданий или помещений зданий.Two or more
Система дополнительно содержит по меньшей мере один геотермальный теплообменник 55, расположенный в соединении со вторичной тепловой сетью. Геотермальный теплообменник 55 оснащен геотермальной сетью 92 для циркуляции геотермальной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике 55 и в отверстии 2 в земле.The system further comprises at least one
Восходящая труба 10, 11 и сливная труба 20, 21 могут образовывать геотермальную сеть 92.The
Геотермальный теплообменник 55 предпочтительно соединен между подающей линией 3 и обратной линией 5 напрямую или в теплообменном соединении таким образом, что геотермальный теплообменник 55 может получать тепловую энергию от вторичной тепловой сети и отводить тепловую энергию от нее.The
На фиг. 3 геотермальный теплообменник 55 содержит восходящую трубу 10, 11 и сливную трубу 20, 21, и геотермальный теплообменник напрямую соединен со вторичной тепловой сетью. Таким образом, подающая линия 3 вторичной тепловой сети соединена с восходящей трубой 10, 11 и выполнена с возможностью сообщения по текучей среде с восходящей трубой 10, 11 для обеспечения потока вторичной рабочей текучей среды между восходящей трубой 10, 11 и подающей линией 3. Аналогично, обратная линия 5 вторичной тепловой сети соединена со сливной трубой 20, 21 и выполнена с возможностью сообщения по текучей среде со сливной трубой 20, 21 для обеспечения потока вторичной рабочей текучей среды между сливной трубой 20, 21 и обратной линией 5.In FIG. 3, the
Соответственно, в этом варианте реализации геотермальный теплообменник 55 соединен со вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63, и геотермальный теплообменник 55 и вторичная тепловая сеть 3, 5, 60, 61, 62, 63 выполнены с возможностью сообщения по текучей среде друг с другом для циркуляции вторичной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике 55.Accordingly, in this embodiment, the
Соединительные линии 60, 61, 62, 63 оснащены соединительным насосом 70, 71, 72, 73, выполненным с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды между подающей линией 3 и обратной линией 5. Таким образом, по меньшей мере одна из двух или более соединительных линий 60, 61, 62, 63 оснащена первым соединительным насосом 70, 71, 72, 73, выполненным с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды в направлении от подающей линии 3 к обратной линии 5, и вторым соединительным насосом 74, выполненным с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды в направлении от обратной линии 5 к обратной линии 3. В альтернативном варианте реализации по меньшей мере одна из двух или более соединительных линий 60, 61, 62, 63 оснащена первым соединительным насосом 70, 71, 72, 73, который представляет собой реверсивный насос, выполненный с возможностью выборочной циркуляции вторичной рабочей текучей среды в направлении от подающей линии 3 к обратной линии 5 и в направлении от обратной линии 5 к обратной линии 3.The connection lines 60, 61, 62, 63 are provided with a
В режиме нагрева первичного теплообменника 30, 31, 33 вторичная рабочая текучая среда отдает тепловую энергию зданию или помещению здания, как показано на фиг. 3 стрелками 52. Затем вторичная рабочая текучая среда циркулирует от подающей линии 3 через соединительные линии 60, 61, 63 и первичные теплообменники 30, 31, 33 к обратной линии 5. В режиме охлаждения первичного теплообменника 32 вторичная рабочая текучая среда получает тепловую энергию от здания или помещений здания, как показано на фиг. 3 стрелкой 54. Затем вторичная рабочая текучая среда циркулирует от обратной линии 5 через соединительную линию 62 и первичный теплообменник 32 к подающей линии 3.In the heating mode of the
Следует отметить, что каждый из первичных теплообменников 30, 31, 32, 33 может работать в режиме охлаждения или в режиме нагрева. Таким образом, параллельные первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 расположены в теплообменном соединении друг с другом посредством вторичной тепловой сети и подающей линии 3 и обратной линии 5. Таким образом, первичный теплообменник(и) 32, работающий (работающие) в режиме охлаждения, могут подавать энергию для нагрева к подающей линии 3, и эта энергия для нагрева может использоваться первичными теплообменниками 30, 31, 33 в режиме нагрева.It should be noted that each of the
Геотермальный теплообменник 55 может работать в режиме извлечения тепла или в режиме подачи тепла на основе спроса на чистую или общую энергию для нагрева параллельных первичных теплообменников 30, 31, 32, 33. Когда первичные теплообменники 30, 31, 33, работающие в режиме нагрева, требуют больше энергии для нагрева от вторичной тепловой сети, чем первичный теплообменник(ки) 32, работающий (работающие) в режиме охлаждения, подается ко вторичной тепловой сети, то геотермальный теплообменник 55 может работать в режиме извлечения тепла. В альтернативном варианте реализации, когда первичные теплообменники 30, 31, 33 работают в режиме нагрева, меньше энергии для нагрева от вторичной тепловой сети, чем для первичного теплообменника(ов) 32, работающего (работающих) в режиме охлаждения, подается ко вторичной тепловой сети, то геотермальный теплообменник 55 может работать в режиме подачи тепла.The
Система может содержать первый насос 8, причем первый насос представляет собой реверсивный насос, выполненный с возможностью выборочного управления геотермальным теплообменником 55 в режиме извлечения тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в сливной трубе 21 и вверх в восходящей трубе 11 в режиме подачи тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в восходящей трубе 11 и вверх в сливной трубе 21. Первый насос 8 может быть подключен к подающей линии 3, или обратной линии 5, или восходящей трубе 11 или сливной трубе 21.The system may include a
Альтернативно, в варианте реализации по фиг. 3, в котором вторичная рабочая текучая среда также циркулирует в геотермальном теплообменнике 55, первые соединительные насосы 70, 71, 72, 73, обеспеченные в соединительных линиях 60, 61, 62, 63 или расположенные в соединении с первичными теплообменниками 30, 31, 32, 33, могут быть выполнены с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике 55, и первый насос 8 может быть опущен. Это может быть предпочтительным, поскольку система и использование геотермального теплообменника 55 становится автоматическим на основе спроса на чистую энергию для нагрева первичных теплообменников 55.Alternatively, in the embodiment of FIG. 3, in which the secondary working fluid also circulates in the
Первичный теплообменник 30, 31, 32, 33 может представлять собой тепловой насос или любой другой известный тип теплообменника.The
Фиг. 4 показывает альтернативный вариант реализации по фиг. 3. В это варианте реализации система или компоновка для нагрева и охлаждения дополнительно содержит вторичный тепловой насос 90, расположенный между вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63 и геотермальной сетью 11, 21, 92. Вторичный тепловой насос 90 выполнен с возможностью обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой, и между геотермальной сетью 92 и вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63. Соответственно, циркуляция вторичной рабочей текучей среды и геотермальной рабочей текучей среды, а также геотермальная сеть (или геотермальный теплообменник 55) и вторичная тепловая сеть отделены друг от друга вторичным тепловым насосом 90. Таким образом, геотермальный теплообменник 55, или геотермальная сеть 92, расположен, или расположена, во вторичном теплообменном соединении со вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63, и вторичный тепловой насос 90 обеспечен между геотермальным теплообменником 55, или геотермальной сетью 92, и вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63 для обеспечения теплообмена между вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63 и геотермальным теплообменником 55. Таким образом, геотермальная сеть 92 соединена со вторичным тепловым насосом 90, и вторичная тепловая сеть 3, 5, 60, 61, 62, 63 также соединена со вторичным тепловым насосом 90 для обеспечения вторичного теплообменного соединения и для осуществления теплопереноса между геотермальной сетью 92 и вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63, и геотермальной рабочей текучей средой и вторичной рабочей текучей средой.Fig. 4 shows an alternative implementation of FIG. 3. In this embodiment, the heating and cooling system or arrangement further comprises a
Таким образом, в режиме извлечения тепла геотермального теплообменника 55 энергия для нагрева переносится от геотермальной сети 92 и геотермальной рабочей текучей среды ко вторичной тепловой сети 3, 5, 60, 61, 62, 63 и вторичной рабочей текучей среды во вторичном тепловом насосе 90. Аналогично, в режиме подачи тепла геотермального теплообменника 55 энергия для нагрева переносится от вторичной тепловой сети 3, 5, 60, 61, 62, 63 и вторичной рабочей текучей среды к геотермальной сети 92 и геотермальной рабочей текучей среде во вторичном тепловом насосе 90.Thus, in the heat recovery mode of the
Вторичный тепловой насос 90 обеспечивает возможность работы геотермальной сети 92 и вторичной тепловой сети 3, 5, 60, 61, 62, 63 при различных температурах. Кроме того, вторичный тепловой насос 90 обеспечивает возможность использования также небольшой разницы температур и небольшого количества тепловой энергии вместе с геотермальным теплообменником 55.The
Вторичный тепловой насос 90 может быть замещен вторичным теплообменником.The
Геотермальный теплообменник 55 по фиг. 4 содержит первый насос 8, выполненный в компоновке труб для циркуляции рабочей текучей среды в компоновке труб в режиме подачи тепла геотермального теплообменника 55, в котором рабочая текучая среда циркулирует в направлении к нижнему концу 17 восходящей трубы 11 или вниз в восходящей трубе 11 и вверх по сливной трубе 21, как показано стрелками 22 и 12. Первый насос 8 может быть любым видом известного насоса, выполненного с возможностью циркуляции рабочей текучей среды. Геотермальный теплообменник 55 дополнительно содержит второй насос 8’, выполненный с возможностью циркуляции рабочей текучей среды в направлении вниз по сливной трубе 21 и вверх по восходящей трубе 11, когда геотермальный теплообменник и геотермальная компоновка для нагрева находятся в режиме извлечения тепла. Второй насос 8’ может быть любым видом известного насоса, выполненного с возможностью циркуляции рабочей текучей среды. Соответственно, первый насос 8 выполнен с возможностью работы в режиме подачи тепла, а второй насос 8’ в режиме извлечения тепла.The
Таким образом, геотермальная сеть оснащена первым насосом 8 и вторым насосом 8’. Кроме того, первый насос 8 может представлять собой реверсивный насос, а второй насос 8’ может быть опущен.The geothermal network is thus equipped with a
Фиг. 5 схематически показывает один вариант реализации первичного теплового насоса 30, расположенного в соединительной линии 60 и между подающей линией 3 и обратной линией 5.Fig. 5 schematically shows one embodiment of a
В режиме нагрева теплового насоса 30 и в режиме извлечения тепла геотермального теплообменника, в тепловом насосе 30 вторичная рабочая текучая среда отдает тепловую энергию рабочей текучей среде теплового насоса. Рабочая текучая среда теплового насоса получает тепловую энергию от вторичной рабочей текучей среды во вторичном теплообменном соединении 104 теплового насоса 30. Рабочая текучая среда теплового насоса может быть любой подходящей текучей средой, такой как хладагент. Тепловой насос 30 может содержать насос 35, обеспеченный в тепловом насосе 30 для циркуляции рабочей текучей среды теплового насоса в тепловом насосе 30.In the heating mode of the
Вторичное теплообменное соединение 104 может представлять собой испаритель, а жидкая рабочая текучая среда теплового насоса получает или поглощает тепловую энергию от вторичной рабочей текучей среды в испарителе 104, и рабочая текучая среда теплового насоса превращается в газ или становится газом. Затем газообразная рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует в компрессор 101, выполненный с возможностью подъема давления и увеличения температуры газообразной рабочей текучей среды теплового насоса.The secondary
Затем газообразная рабочая текучая среда теплового насоса отдает тепловую энергию первичной рабочей текучей среде помещения здания или здания в первичном теплообменном соединении 103 теплового насоса 30. Первичная рабочая текучая среда получает тепловую энергию от рабочей текучей среды теплового насоса в первичном соединении 103 с возможностью переноса тепла.The gaseous heat pump working fluid then releases thermal energy to the primary working fluid of the building or building space at the primary
Первичное теплообменное соединение 103 может представлять собой конденсатор, и газообразная рабочая текучая среда теплового насоса может снова конденсироваться в жидкость, поскольку она отдает тепловую энергию первичной рабочей текучей среде. Затем жидкая рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует к расширительному устройству 102, в котором давление жидкой рабочей текучей среды теплового насоса уменьшается, и температура уменьшается.The primary
В режиме нагрева теплового насоса 30 тепловой насос 30 принимает холодный поток 54 первичной рабочей текучей среды от здания или помещения здания, и он получает тепловую энергию в первичном теплообменном соединении 103 таким образом, что температура первичной рабочей текучей среды увеличивается. Затем нагретый поток 52 первичной рабочей текучей среды подается к зданию или к помещению здания.In the heating mode of the
Затем рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует обратно ко вторичному соединению 104 с возможностью переноса тепла, и цикл повторяется.The heat pump fluid then flows or circulates back to
Вторичная рабочая текучая среда отдает тепловую энергию в тепловой насос 30 или во вторичное соединение 104 с возможностью переноса тепла теплового насоса 30. Тепловая энергия высвобождается и принимается рабочей текучей средой теплового насоса. Таким образом, температура вторичной рабочей текучей среды уменьшается в тепловом насосе 30 или по мере того, как она протекает через тепловой насос 30 или второе теплообменное соединение 104. Вторичная рабочая текучая среда циркулирует от подающей линии 3 к тепловому насосу 30 и далее к обратной линии 5, и она отдает тепловую энергию в тепловой насос 30, и температура вторичной рабочей текучей среды уменьшается.The secondary working fluid delivers thermal energy to the
Когда тепловой насос 30 работает в режиме охлаждения, тепловой насос 30 получает или поглощает тепловую энергию от первичной рабочей текучей среды здания или помещения здания. В режиме охлаждения первичное теплообменное соединение 103 выполнено с возможностью переноса тепловой энергии от рабочей текучей среды теплового насоса к первичной рабочей текучей среде таким образом, что температура первичной рабочей текучей среды уменьшается, а температура рабочей текучей среды теплового насоса увеличивается.When the
Жидкая рабочая текучая среда теплового насоса получает или поглощает тепловую энергию от первичной рабочей текучей среды помещения здания или здания в первичном теплообменном соединении 103 теплового насоса 30. Таким образом, теплый или горячий поток первичной рабочей текучей среды отдает тепловую энергию жидкой рабочей текучей среде теплового насоса в первичном соединении 103 с возможностью переноса тепла. Первичная рабочая текучая среда охлаждается, или температура первичной рабочей текучей среды уменьшается. Холодный поток первичной рабочей текучей среды протекает обратно от теплового насоса 30 к зданию или помещению здания.The liquid heat pump working fluid receives or absorbs thermal energy from the primary working fluid of the building space or building in the primary
Первичное теплообменное соединение 103 теперь может представлять собой испаритель. Жидкая рабочая текучая среда теплового насоса получает или поглощает тепловую энергию от первичной рабочей текучей среды в испарителе и испаряется в газ с образованием газообразной рабочей текучей среды теплового насоса.The primary
Газообразная рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует в компрессоре 101. Компрессор 101 выполнен с возможностью подъема давления и увеличения температуры газообразной рабочей текучей среды. От компрессора 101 газообразная рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует во второе теплообменное соединение 104. Во вторичном теплообменном соединении 104 высокотемпературная рабочая текучая среда теплового насоса отдает энергию для нагрева вторичной рабочей текучей среде во вторичном теплообменном соединении 104. Таким образом, температура рабочей текучей среды теплового насоса уменьшается, и рабочая текучая среда теплового насоса возвращается в жидкое состояние.The gaseous working fluid of the heat pump flows or circulates in the
Второе теплообменное соединение 104 теперь может представлять собой конденсатор. Газообразная рабочая текучая среда теплового насоса отдает тепловую энергию вторичной рабочей текучей среде в конденсаторе и превращается в жидкость с образованием жидкой рабочей текучей среды теплового насоса.The second
Следует отметить, что в контексте настоящего изобретения тепловой насос 30 может содержать только первичное и вторичное соединения 103, 104 с возможностью переноса тепла. Кроме того, первичное и вторичное соединения 103, 104 с возможностью переноса тепла могут содержать любой известный тип теплообменников. Соответственно, настоящее изобретение не ограничено каким-либо конкретным типом теплового насоса 30. Тепловой насос 30 может представлять собой тепловой насос жидкость-жидкость (liquid-to-liquid), в котором обе геотермальная рабочая текучая среда и первичная рабочая текучая среда представляют собой жидкости, или тепловой насос жидкость-газ (liquid-to-gas) (или жидкость-воздух (liquid-to-air)), в котором геотермальная рабочая текучая среда представляет собой жидкость, а первичная рабочая текучая среда представляет собой газ, такой как воздух.It should be noted that in the context of the present invention, the
Кроме того, в некоторых вариантах реализации тепловой насос 30 может быть заменен, или он может представлять собой теплообменник, в котором тепловая энергия передается напрямую между вторичной рабочей текучей средой и первичной рабочей текучей средой помещения здания или здания. Поток вторичной рабочей текучей среды в соединительных линиях 60, 61, 62, 63 осуществляется на основе режимов нагрева и охлаждения. В альтернативном варианте реализации тепловой насос 30 может быть заменен, или он может быть любым известным видом теплообменного соединения, обеспеченного между первичной рабочей текучей средой и вторичной рабочей текучей средой.In addition, in some embodiments, the
Дополнительно следует отметить, что рабочая текучая среда теплового насоса также может быть опущена, и первичная рабочая текучая среда или вторичная рабочая текучая среда может циркулировать в тепловом насосе 30 посредством компрессора 101, расширительного устройства 102 и первичного и вторичного теплообменных соединений 103, 104.Additionally, it should be noted that the heat pump working fluid can also be omitted, and the primary working fluid or the secondary working fluid can be circulated in the
Фиг. 6 схематически показывает один вариант реализации вторичного теплового насоса 90, установленного между геотермальной сетью 92 и вторичной тепловой сетью 3, 5.Fig. 6 schematically shows one embodiment of a
В режиме извлечения тепла геотермального теплообменника 55 геотермальная рабочая текучая среда, протекающая в геотермальной сети 92, отдает тепловую энергию во вторичный тепловой насос 90 рабочей текучей среде теплового насоса. Рабочая текучая среда теплового насоса получает тепловую энергию от геотермальной рабочей текучей среды во вторичном теплообменном соединении 204 вторичного теплового насоса 90. Рабочая текучая среда теплового насоса может быть любой подходящей текучей средой, такой как хладагент. Вторичный тепловой насос 90 может содержать насос 205, обеспеченный во вторичном тепловом насосе 90 для циркуляции рабочей текучей среды теплового насоса во вторичном тепловом насосе 90. Геотермальная рабочая текучая среда циркулирует в геотермальной сети вверх по восходящей трубе 11 со вторичным тепловым насосом 90.In the heat recovery mode of the
Вторичное теплообменное соединение 204 может представлять собой испаритель, а жидкая рабочая текучая среда теплового насоса получает или поглощает тепловую энергию от геотермальной рабочей текучей среды в испарителе 204, и рабочая текучая среда теплового насоса превращается в газ или становится газом. Затем газообразная рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует в компрессоре 201, выполненном с возможностью подъема давления и увеличения температуры газообразной рабочей текучей среды теплового насоса.The secondary
Затем газообразная рабочая текучая среда теплового насоса отдает тепловую энергию вторичной рабочей текучей среде, протекающей во вторичной тепловой сети 3, 5 в первичном теплообменном соединении 203 вторичного теплового насоса 90. Вторичная рабочая текучая среда получает тепловую энергию от рабочей текучей среды теплового насоса в первичном соединении 203 с возможностью переноса тепла. Вторичная рабочая текучая среда протекает ко вторичному тепловому насосу 90 от обратной линии 5 и обратно к подающей линии 3 посредством первичного теплообменного соединения 203 при повышенной температуре.The gaseous heat pump working fluid then gives off thermal energy to the secondary working fluid flowing in the
Первичное теплообменное соединение 203 может представлять собой конденсатор, и газообразная рабочая текучая среда теплового насоса может снова конденсироваться в жидкость, поскольку она отдает тепловую энергию первичной рабочей текучей среде. Затем жидкая рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует к расширительному устройству 202, в котором давление жидкой рабочей текучей среды теплового насоса уменьшается, и температура уменьшается.The primary
В режиме подачи тепла геотермального теплообменника 55 геотермальная рабочая текучая среда, протекающая в геотермальной сети 92, получает тепловую энергию во вторичном тепловом насосе 90 от рабочей текучей среды теплового насоса. Рабочая текучая среда теплового насоса отдает тепловую энергию геотермальной рабочей текучей среде во вторичное теплообменное соединение 204 вторичного теплового насоса 90. Нагретая геотермальная рабочая текучая среда циркулирует в геотермальной сети вниз по восходящей трубе 11 от вторичного теплового насоса 90.In the heat supply mode of the
Во вторичном тепловом насосе 90 вторичный тепловой насос 90 принимает нагретый поток вторичной рабочей текучей среды от вторичной тепловой сети 3, 5, или подающей линии 3, и он отдает тепловую энергию в первичное теплообменное соединение 203 таким образом, что температура вторичной рабочей текучей среды уменьшается. Затем вторичная рабочая текучая среда протекает к обратной линии 5.In the
Затем нагретая рабочая текучая среда протекает или циркулирует обратно ко вторичному соединению 204 с возможностью переноса тепла, и цикл повторяется.The heated working fluid then flows or circulates back to
Вторичная рабочая текучая среда отдает тепловую энергию во вторичный тепловой насос 90 или во вторичное соединение 204 с возможностью переноса тепла вторичного теплового насоса 90. Тепловая энергия высвобождается и принимается рабочей текучей среде теплового насоса. Таким образом, температура вторичной рабочей текучей среды уменьшается во вторичном тепловом насосе 90 или по мере того, как она протекает через вторичный тепловой насос 90 или второе теплообменное соединение 204. Вторичная рабочая текучая среда циркулирует от подающей линии 3 ко вторичному тепловому насосу 50 и далее к обратной линии 5, и она отдает тепловую энергию во вторичный тепловой насос 90, а температура вторичной рабочей текучей среды уменьшается.The secondary working fluid delivers thermal energy to the
Когда геотермальный теплообменник 55 работает в режиме подачи тепла, вторичный тепловой насос 90 получает или поглощает тепловую энергию от вторичной рабочей текучей среды во вторичной тепловой сети 3, 5. Первичное теплообменное соединение 203 выполнено с возможностью переноса тепловой энергии от вторичной рабочей текучей среды к рабочей текучей среде теплового насоса таким образом, что температура вторичной рабочей текучей среды уменьшается, а температура рабочей текучей среды теплового насоса увеличивается.When the
Жидкая рабочая текучая среда теплового насоса получает или поглощает тепловую энергию от вторичной рабочей текучей среды вторичной тепловой сети в первичном теплообменном соединении 203 вторичного теплового насоса 90. Таким образом, теплый или горячий поток вторичной рабочей текучей среды отдает тепловую энергию жидкой рабочей текучей среде теплового насоса в первичном соединении 203 с возможностью переноса тепла. Вторичная рабочая текучая среда охлаждается, или температура вторичной рабочей текучей среды уменьшается. Холодный поток вторичной рабочей текучей среды протекает обратно от вторичного теплового насоса 30 к обратной линии 5.The liquid heat pump working fluid receives or absorbs thermal energy from the secondary working fluid of the secondary heat network in the primary
Первичное теплообменное соединение 203 теперь может представлять собой испаритель. Жидкая рабочая текучая среда теплового насоса получает или поглощает тепловую энергию от первичной рабочей текучей среды в испарителе и испаряется в газ с образованием газообразной рабочей текучей среды теплового насоса.The primary
Газообразная рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует в компрессоре 201. Компрессор 201 выполнен с возможностью подъема давления и увеличения температуры газообразной рабочей текучей среды. От компрессора 201 газообразная рабочая текучая среда теплового насоса протекает или циркулирует во вторичное теплообменное соединение 204. Во вторичном теплообменном соединении 204 высокотемпературная рабочая текучая среда теплового насоса отдает энергию для нагрева геотермальной рабочей текучей среде во вторичном теплообменном соединении 204. Таким образом, температура рабочей текучей среды теплового насоса уменьшается, и рабочая текучая среда теплового насоса возвращается в жидкое состояние.The gaseous working fluid of the heat pump flows or circulates in the
Вторичное теплообменное соединение 204 теперь может представлять собой конденсатор. Газообразная рабочая текучая среда теплового насоса отдает тепловую энергию геотермальной рабочей текучей среде в конденсаторе и превращается в жидкость с образованием жидкой рабочей текучей среды теплового насоса.The secondary
Следует отметить, что в контексте настоящего изобретения вторичный тепловой насос 90 может содержать только первичное и вторичное соединения 203, 204 с возможностью переноса тепла. Кроме того, первичное и вторичное соединения 203, 204 с возможностью переноса тепла могут содержать любой известный тип теплообменников. Соответственно, настоящее изобретение не ограничено любым конкретным видом вторичного теплового насоса 90. Вторичный тепловой насос 90 может представлять собой тепловой насос жидкость-жидкость, в котором обе геотермальная рабочая текучая среда и первичная рабочая текучая среда представляют собой жидкости, или тепловой насос жидкость-газ (или жидкость-воздух), в котором геотермальная рабочая текучая среда представляет собой жидкость, а первичная рабочая текучая среда представляет собой газ, такой как воздух.It should be noted that in the context of the present invention, the
Как показано на фиг. 3 и 4, система может дополнительно содержать устройство 110 солнечного электричества, расположенное в соединении со зданием или помещением здания и соединенное с первичным тепловым насосом 33 для подачи электричества первичному тепловому насосу 33 и для управления первичным тепловым насосом 33. Альтернативно также может быть предусмотрено, что устройство 110 солнечного электричества также может быть соединено со вторичным тепловым насосом 90 в варианте реализации по фиг. 4.As shown in FIG. 3 and 4, the system may further comprise a
Как показано на фиг. 3 и 4, настоящее изобретение обеспечивает компоновку для нагрева и охлаждения двух или более зданий или помещений зданий.As shown in FIG. 3 and 4, the present invention provides an arrangement for heating and cooling two or more buildings or rooms of buildings.
Компоновка содержит два или более помещений 80, 81, 82, 83 здания или зданий 50, как показано, например, на фиг. 7 и 9. Компоновка дополнительно содержит вторичную тепловую сеть для циркуляции вторичной рабочей текучей среды. Вторичная тепловая сеть содержит подающую линию 3 для циркуляции высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды и обратную линию 5 для циркуляции низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды. Компоновка дополнительно содержит два или более соединений 100 здания, показанных пунктирными линиями на фиг. 3 и 4. Два или более соединений 100 здания расположены параллельно друг другу и между подающей линией 3 и обратной линией 5 вторичной тепловой сети. Два или более соединений 100 здания содержат первичные теплообменники 30, 31, 32, 33, расположенные в соединении с двумя или более помещениями 80, 81, 82, 83 здания или зданиями 50. Таким образом, два или более зданий 50 или помещений 80, 81, 82, 83 здания соединены или расположены в теплообменном соединении друг с другом посредством соединений 100 здания и подающей линии 3 и обратной линии 5.The arrangement comprises two or
Соединения 100 здания могут содержать соединительные линии 60, 616, 62, 63 и соединительные насосы 70, 71, 72, 73, 74, как описано выше.Building
Соединение 100 здания может быть дополнительно оснащено управляющими устройствами 40, 41, 42, 43, соединенными с помощью управляющих линий 44, 45, 46, 47 с первичными теплообменниками 30, 31, 32, 33 и/или с соединительными насосами 70, 71, 72, 73, соответственно. Управляющее устройство 40, 41, 42, 43 может быть выполнено с возможностью управления первичными теплообменниками 30, 31, 32, 33 выборочно в режимах нагрева и охлаждения.The
Компоновка дополнительно содержит отверстие 2 в земле, обеспеченное в земле и проходящее от поверхности 1 земли, и геотермальный теплообменник 55, расположенный в отверстии 2 в земле и расположенный в соединении со вторичной тепловой сетью, как описано выше.The arrangement further comprises a hole in the
Соединение 100 здания или первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 двух или более соединений 100 здания могут быть расположены в соединении с различными помещениями 80, 81, 82, 83 здания одного здания 50, как показано на фиг. 7. Соответственно, подающая линия 3 и обратная линия 5 продолжаются в здании 50, и соединение 100 здания или первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 расположены параллельно между подающей линией 3 и обратной линией 5 и в соединении с различными помещениями 80, 81, 82, 83 здания. Таким образом, помещения 80, 81, 82, 83 здания могут нагреваться и/или охлаждаться независимо друг друга и в то же время с обеспечением теплообменного соединения между помещениями 80, 81, 82, 83 здания.
На фиг. 7 система и компоновка содержит геотермальный теплообменник 5, соединенный с подающей линией 3 и обратной линией 5. В этом варианте реализации система содержит первый насос 8, выполненный с возможностью управления геотермальным теплообменником 55 в режиме извлечения тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в сливной трубе 21 и вверх в восходящей трубе 11, и второй насос 9, выполненный с возможностью управления геотермальным теплообменником 55 в режиме подачи тепла, в котором вторичная рабочая текучая среда циркулирует вниз в восходящей трубе 11 и вверх в сливной трубе 21.In FIG. 7, the system and arrangement includes a
Здание 50 или помещения 80 ,81, 82, 83 здания могут содержать тепловую сеть 52, 54 зданий для нагрева помещений 80, 81, 82, 83 здания. Тепловая сеть 52, 54 зданий может представлять собой вентиляционную систему, жидкостную циркуляционную систему теплоснабжения или тому подобное, выполненную с возможностью циркуляции первичной рабочей текучей среды помещений 80, 81, 82, 83 здания. Первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 двух или более соединений 100 здания могут быть соединены с тепловыми сетями 52, 54 помещений здания различных помещений 80, 81, 82, 83 здания.The
На фиг. 8, система и компоновка содержит геотермальный теплообменник 55 с геотермальной сетью 92. Вторичный тепловой насос 90 расположен между геотермальной сетью 92 и вторичной тепловой сетью 3, 5, содержащей подающую линию 3 и обратную линию 5. В этом варианте реализации система содержит первый насос 9, выполненный с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды в режиме подачи тепла геотермального теплообменника 55, в котором вторичная рабочая текучая среда протекает от подающей линии 3 ко вторичному тепловому насосу 90. Система содержит также первый насос 9’, выполненный с возможностью циркуляции вторичной рабочей текучей среды в режиме извлечения тепла геотермального теплообменника 55, в котором вторичная рабочая текучая среда протекает от обратной линии 5 ко вторичному тепловому насосу 90.In FIG. 8, the system and layout comprises a
Вариант реализации по фиг. 8 представляет собой модификацию варианта реализации по фиг. 7 со вторичным тепловым насосом 90 или вторичным теплообменником 90.The embodiment of FIG. 8 is a modification of the embodiment of FIG. 7 with
Фиг. 9 показывает альтернативный вариант реализации, в котором соединение 100 здания или первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 двух или более соединений 100 здания могут быть расположены в соединении с различными зданиями 50. Соответственно, подающая линия 3 и обратная линия 5 продолжаются между различными зданиями, и соединение 100 здания или первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 расположены параллельно между подающей линией 3 и обратной линией 5 и в соединении с различными зданиями. Таким образом, здания 50 могут нагреваться и/или охлаждаться независимо друг друга и в то же время с обеспечением теплообменного соединения между зданиями 50.Fig. 9 shows an alternative implementation in which a
На фиг. 9, система и компоновка содержит геотермальный теплообменник 55, соединенный с подающей линией 3 и обратной линией 5 с помощью вторичного теплового насоса 90. Геотермальный теплообменник 55 содержит восходящую трубу 11 и сливную трубу 21, выполненные с возможностью обеспечения геотермальной сети 92 для циркуляции геотермальной рабочей текучей среды вдоль восходящей трубы 11 и сливной трубы 21. Система или компоновка для нагрева и охлаждения дополнительно содержит вторичный тепловой насос 90, расположенный между вторичной тепловой сетью 3, 5 и геотермальной сетью 92. Вторичный тепловой насос 90 выполнен с возможностью обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой, и между геотермальной сетью 92 и вторичной тепловой сетью 3, 5. Соответственно, циркуляция вторичной рабочей текучей среды и геотермальной рабочей текучей среды, а также геотермальная сеть (или геотермальный теплообменник 55) и вторичная тепловая сеть 3, 5 отделены друг от друга вторичным тепловым насосом 90. Таким образом, геотермальный теплообменник 55 расположен в теплообменном соединении со вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63, и вторичный тепловой насос 90 обеспечен между геотермальным теплообменником 55 и вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63 для обеспечения теплообмена между вторичной тепловой сетью 3, 5, 60, 61, 62, 63 и геотермальным теплообменником 55.In FIG. 9, the system and arrangement includes a
Здания 50 могут содержать тепловую сеть 52, 54 зданий для нагрева зданий 50. Тепловая сеть 52, 54 зданий может представлять собой вентиляционную систему, жидкостную циркуляционную систему теплоснабжения или тому подобное, выполненную с возможностью циркуляции первичной рабочей текучей среды зданий 50. Первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 двух или более соединений 100 здания могут быть соединены с тепловыми сетями 52, 54 зданий различных зданий 50.The
Таким образом, на фиг. 9 два или более соединений 100 здания или первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 двух или более соединений 100 здания расположены в соединении с различными зданиями 50.Thus, in FIG. 9, two or
Фиг. 10 показывает вариант реализации, в котором вторичная тепловая сеть 3, 3’, 5, 5’ содержит две вторичные тепловые подсети 3, 5 и 3’, 5’, расположенные в теплообменном соединении друг с другом. На фиг. 10 показаны первая вторичная тепловая подсеть 3, 5 и вторая вторичная тепловая подсеть 3’, 5’. Однако могут быть две или более вторичных тепловых подсетей. В варианте реализации по фиг. 10 вторичные тепловые подсети 3,5 и 3’, 5’ выполнены с возможностью сообщения по текучей среде друг с другом таким образом, что та же вторичная рабочая текучая среда может протекать в обеих вторичных тепловых подсетях 3,5 и 3’, 5’. Соответственно, подающая линия 3 первой вторичной тепловой подсети соединена и сообщается по текучей среде с подающей линией 3’ второй вторичной тепловой подсети. Аналогично, обратная линия 5 первой вторичной тепловой подсети соединена и сообщается по текучей среде с обратной линией 5’ второй вторичной тепловой подсети.Fig. 10 shows an embodiment in which the
На фиг. 10 теплообменник 95 подсети разделяет вторичную тепловую сеть на первую вторичную тепловую подсеть 3, 5 и на вторую вторичную тепловую подсеть 3’, 5’. Теплообменник 95 подсети может представлять собой тепловой насос 95 подсети, расположенный между подающей линией 3, ‘3’ и обратной линией 5, 5’, обеспечивающий возможность теплообмена между подающей линией 3, 3’ и обратной линией 5, 5’. Тепловой насос 95 подсети содержит контур 98, 99 текучей среды теплообменника подсети и первое теплообменное соединение 96 подсети и второе теплообменное соединение 97 подсети таким образом, что можно обмениваться тепловой энергией между подающей линией 3, 3’ и обратной линией 5, 5’. Таким образом, теплообменник 95 подсети разделяет вторичную тепловую сеть на вторичные тепловые подсети и обеспечивает возможность регулирования температуры вторичной рабочей текучей среды. Соответственно, теплообменник 95 подсети может повышать температуру вторичной рабочей текучей среды, протекающей от подающей линии 3 первой вторичной тепловой подсети к подающей линии 3’ второй вторичной тепловой подсети, и понижать температуру вторичной рабочей текучей среды, протекающей от обратной линии 5’ второй вторичной тепловой подсети к обратной линии 5 первой вторичной тепловой подсети.In FIG. 10, the
Соответственно, это обеспечивает возможность циркуляции высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды в подающей линии 3, 3’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 и низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды в обратной линии 5, 5’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63. Кроме того, увеличивают температуру высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды, циркулирующей в подающей линии 3, 3’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, и уменьшают температуру низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды, циркулирующей в обратной линии 5, 5’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, путем использования теплового насоса, расположенного во вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 между подающей линией 3, 3’ и обратной линией 5, 5’.Accordingly, this allows the high temperature secondary working fluid to circulate in the
Фиг. 11 показывает модификацию варианта реализации по фиг. 10. На фиг. 11 теплообменник 95 подсети разделяет вторичную тепловую сеть на первую вторичную тепловую подсеть 3, 5 и на вторую вторичную тепловую подсеть 3’, 5’. Теплообменник 95 подсети может представлять собой тепловой насос 95 подсети, расположенный между подающей линией 3, ‘3’ и обратной линией 5, 5’, обеспечивающий возможность теплообмена между подающей линией 3, 3’ и обратной линией 5, 5’. Тепловой насос 95 подсети содержит контур 98, 99 текучей среды теплообменника подсети и первое теплообменное соединение 96 подсети и второе теплообменное соединение 97 подсети таким образом, что можно обмениваться энергией для нагрева между подающей линией 3, 3’ и обратной линией 5, 5’. Таким образом, теплообменник 95 подсети разделяет вторичную тепловую сеть на вторичные тепловые подсети и обеспечивает возможность регулирования температуры вторичной рабочей текучей среды. Соответственно, теплообменник 95 подсети может повышать температуру вторичной рабочей текучей среды, протекающей от подающей линии 3 первой вторичной тепловой подсети к подающей линии 3’ второй вторичной тепловой подсети, и понижать температуру вторичной рабочей текучей среды, протекающей от обратной линии 5’ второй вторичной тепловой подсети к обратной линии 5 первой вторичной тепловой подсети.Fig. 11 shows a modification of the embodiment of FIG. 10. In FIG. 11, the
Соответственно, это обеспечивает возможность циркуляции высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды в подающей линии 3, 3’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 и низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды в обратной линии 5, 5’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63. Кроме того, увеличивают температуру высокотемпературной вторичной рабочей текучей среды, циркулирующей в подающей линии 3, 3’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, и уменьшают температуру низкотемпературной вторичной рабочей текучей среды, циркулирующей в обратной линии 5, 5’ вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, путем использования теплового насоса, установленного во вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 между подающей линией 3, 3’ и обратной линией 5, 5’.Accordingly, this allows the high temperature secondary working fluid to circulate in the
Вариант реализации по фиг. 11 дополнительно содержит вторичный тепловой насос или теплообменник 90, расположенный между первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 и геотермальной сетью 92. Вторичный тепловой насос 90 выполнен с возможностью обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой, и между геотермальной сетью 92 и первой вторичной тепловой сетью 3, 5. Соответственно, циркуляция вторичной рабочей текучей среды и геотермальной рабочей текучей среды, а также геотермальная сеть (или геотермальный теплообменник 55) и первая вторичная тепловая сеть 3, 5 отделены друг от друга вторичным тепловым насосом 90. Таким образом, геотермальный теплообменник 55 расположен в теплообменном соединении со вторичной тепловой сетью 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, и вторичный тепловой насос 90 обеспечен между геотермальным теплообменником 55 и вторичной тепловой сетью 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 или первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 для обеспечения теплообмена между вторичной тепловой сетью 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 или первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 и геотермальным теплообменником 55.The embodiment of FIG. 11 further comprises a secondary heat pump or
Фиг. 12 показывает альтернативный вариант реализации, в котором теплообменник подсети или тепловой насос 95 обеспечен между первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 и второй вторичной тепловой подсетью 3’, 5’ и выполнен с возможностью обеспечения теплообмена подсети между первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 и второй вторичной тепловой подсетью 3’, 5’. Таким образом, в этом варианте реализации теплообменник подсети или тепловой насос 95 подсети расположен между двумя или более вторичными тепловыми подсетями 3, 5, 60; 3’, 5’, 61, 62, 63 для обеспечения теплообмена между двумя или более вторичными тепловыми подсетями 3, 5, 60; 3’, 5’, 61, 62, 63, а две или более вторичных тепловых подсетей отделены друг от друга теплообменником подсети или тепловым насосом 95 подсети. Соответственно, первая вторичная тепловая под-сеть обеспечивает циркуляцию первой вторичной рабочей текучей среды, а вторая вторичная тепловая под-сеть обеспечивает циркуляцию второй вторичной рабочей текучей среды. Первая и вторая вторичные тепловые подсети не сообщаются друг с другом по текучей среде, но отделенная вторичная рабочая текучая среда циркулирует в первой и второй вторичных тепловых подсетях. Однако система и компоновка по фиг. 12 могут работать аналогичным образом, что и система и компоновка по фиг. 10 для подъема и понижения температуры.Fig. 12 shows an alternative implementation in which a subnet heat exchanger or
Фиг. 13 показывает модификацию варианта реализации по фиг. 12. Фиг. 13 показывает альтернативный вариант реализации, в котором теплообменник подсети или тепловой насос 95 обеспечен между первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 и второй вторичной тепловой подсетью 3’, 5’ и выполнен с возможностью обеспечения теплообмена подсети между первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 и второй вторичной тепловой подсетью 3’, 5’. Таким образом, в этом варианте реализации теплообменник подсети или тепловой насос 95 подсети расположен между двумя или более вторичными тепловыми подсетями 3, 5, 60; 3’, 5’, 61, 62, 63 для обеспечения теплообмена между двумя или более вторичными тепловыми подсетями 3, 5, 60; 3’, 5’, 61, 62, 63, и две или более вторичных тепловых подсетей отделены друг от друга теплообменником подсети или тепловым насосом 95 подсети. Соответственно, первая вторичная тепловая сеть обеспечивает циркуляцию первой вторичной рабочей текучей среды, а вторая вторичная тепловая подсеть обеспечивает циркуляцию второй вторичной рабочей текучей среды. Первая и вторая вторичные тепловые подсети не сообщаются друг с другом по текучей среде, но отделенная вторичная рабочая текучая среда циркулирует в первой и второй вторичных тепловых подсетях. Однако, система и компоновка по фиг. 13 могут работать аналогичным образом, что и система и компоновка по фиг. 11 для подъема и понижения температуры.Fig. 13 shows a modification of the embodiment of FIG. 12. FIG. 13 shows an alternative implementation in which a subnet heat exchanger or
Вариант реализации по фиг. 13 дополнительно содержит вторичный тепловой насос или теплообменник 90, расположенный между первой вторичной тепловой подсетью 3, 5 и геотермальной сетью 92. Вторичный тепловой насос 90 выполнен с возможностью обеспечения вторичного теплообменного соединения между вторичной рабочей текучей средой и геотермальной рабочей текучей средой, и между геотермальной сетью 92 и первой вторичной тепловой подсетью 3, 5. Соответственно, циркуляция вторичной рабочей текучей среды и геотермальной рабочей текучей среды, а также геотермальная сеть (или геотермальный теплообменник 55) и первая вторичная тепловая сеть 3, 5 отделены друг от друга вторичным тепловым насосом 90. Таким образом, геотермальный теплообменник 55 расположен в теплообменном соединении со вторичной тепловой сетью 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, и вторичный тепловой насос 90 обеспечен между геотермальным теплообменником 55 и вторичной тепловой сетью 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 или первой вторичной тепловой сетью 3, 5 для обеспечения теплообмена между вторичной тепловой сетью 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 или первой вторичной тепловой сетью 3, 5 и геотермальным теплообменником 55.The embodiment of FIG. 13 further comprises a secondary heat pump or
Согласно фиг. 10, 11, 12 и 13 два или более параллельных соединений 100 здания могут быть соединены друг с другом посредством подающей линии 3, 3’ и обратной линии 5, 5’ двух или более вторичных тепловых подсетей 3, 5, 60; 3’, 5’, 61, 62, 63 и расположены в соединении друг с другом с возможностью переноса тепла посредством подающей линии 3, 3’ и обратной линии 5, 5’.According to FIG. 10, 11, 12 and 13, two or more
Кроме того, по меньшей мере две из двух или более вторичных тепловых подсетей содержат одно или более соединений 100 здания или один или более первичных теплообменников 30, 31, 32, 33. Дополнительно, соединения 100 здания соединены друг с другом посредством двух или более вторичных тепловых подсетей и одного или более тепловых насосов 95 подсетей и расположены в соединении друг с другом с возможностью переноса тепла посредством двух или более вторичных тепловых подсетей и одного или более тепловых насосов 95 подсетей.In addition, at least two of the two or more secondary heat subnets comprise one or
В соответствии с вышеупомянутым, когда вторичная тепловая сеть содержит две или более вторичных тепловых подсетей, соединения 100 здания и первичные теплообменники 30, 31, 32, 33 различных вторичных тепловых подсетей расположены в теплообменном соединении друг с другом посредством подающих линий 3, 3’ и обратных линий 5, 5’ различных вторичных тепловых подсетей и посредством одного или более тепловых насосов подсети или теплообменников 95.In accordance with the above, when the secondary heat network contains two or more secondary heat subnets, the
Фиг. 14 и 14 показывает другой вариант реализации геотермального теплообменника 55.Fig. 14 and 14 show another embodiment of the
Фиг. 14 показывает другой вариант реализации, в котором восходящая труба 11 расположена внутри сливной трубы 21. В этом варианте реализации восходящая труба 11 и сливная труба 21 вставлены одна в другую, или они могут быть расположены соосно друг в друге таким образом, что восходящая труба 11 расположена внутри сливной трубы 21, как на фиг. 1. Восходящая труба 11 содержит первую теплоизоляцию 25. Первая теплоизоляция 25 уменьшает или минимизирует теплоперенос между восходящей трубой 11 и сливной трубой 21 и между потоком 22 рабочей текучей среды и потоком 12 рабочей текучей среды.Fig. 14 shows another embodiment in which the ascending
Как показано на фиг. 14, теплоизоляция 25 проходит на расстояние от нижнего конца 17 восходящей трубы 11 вдоль восходящей трубы 11.As shown in FIG. 14, the
В варианте реализации по фиг. 10, сливная труба 21 представляет собой трубу, имеющую закрытый нижний конец 13 и проходящее внутри отверстие 2 в земле к нижнему концу 4 отверстия в земле вблизи него. Соответственно, восходящая труба 11 полностью расположена внутри сливной трубы 21 в отверстии 2 в земле, и геотермальная рабочая текучая среда не вступает в прямой контакт с землей.In the embodiment of FIG. 10, the
Следует отметить, что отверстие 2 в земле может образовывать сливную трубу 21, и отдельная сливная труба может быть опущена, как на фиг. 1 и 2. В альтернативном варианте реализации отдельная сливная труба 21 проходит на предварительно заданное расстояние от поверхности 1 земли с открытым нижним концом, и отверстие 2 в земле образует по меньшей мере часть сливной трубы.It should be noted that the
В варианте реализации по фиг. 15 восходящая труба 10 и сливная труба 20 расположены на расстоянии друг от друга и соединены друг с другом с помощью соединительной части 18 трубы, или изгиба, на нижних концах восходящей трубы 10 и сливной трубы 20. Другими словами, восходящая труба 10 и сливная труба 20 образуют U-образную трубную конструкцию. Однако, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено какой-либо конкретной трубной конструкцией восходящей трубы 10 и сливной трубы 20 или каким-либо количеством восходящих труб 10 и сливной трубы 20.In the embodiment of FIG. 15, the ascending
В варианте реализации по фиг. 15 первая теплоизоляция 25 проходит вдоль восходящей трубы 10 на расстояние от нижнего конца восходящей трубы 10 или соединительной части 18 трубы или изгиба.In the embodiment of FIG. 15, the first
Первая теплоизоляция может быть обеспечена на внутренней поверхности и/или внешней поверхности восходящей трубы 10, 11.The first thermal insulation may be provided on the inner surface and/or outer surface of the ascending
Настоящее изобретение обеспечивает способ нагрева и охлаждения нескольких помещений 80, 81, 82, 83 здания или зданий 50 путем использования системы и компоновки как описано выше совместно с фигурами 1-15.The present invention provides a method for heating and cooling
Способ включает циркуляцию вторичной рабочей текучей среды во вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 и выполнение двух или более первых этапов теплообмена параллельно во вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 между вторичной рабочей текучей средой и первичной рабочей текучей средой помещений 80, 81, 82, 83 здания или зданий 50, расположенных или расположенных с соединении с двумя или более другими помещениями 80, 81, 82, 83 здания или зданиями 5. Способ дополнительно включает выполнение второго этапа теплообмена между вторичной рабочей текучей средой, циркулирующей во вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, и землей с геотермальным теплообменником 55, расположенным в отверстии 2 в земле и расположенным в соединении со вторичной тепловой сетью 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63. Соответственно, способ может включать теплообмен между помещением 80, 81, 82, 83 здания или зданиями 50 и между геотермальным теплообменником 55 и помещением 80, 81, 82, 83 здания или зданиями 50.The method includes circulation of the secondary working fluid in the
В способе по меньшей мере один из двух или более параллельных первых этапов теплообмена может быть осуществлен в режиме нагрева, в котором энергия для нагрева переносится от вторичной рабочей текучей среды к первичной рабочей текучей среде помещения 80, 81, 82, 83 здания или здания 50, и по меньшей мере один из двух или более первых этапов первичного теплообмена может быть осуществлен в режиме охлаждения, в котором энергия для нагрева переносится от первичной рабочей текучей среды помещения 80, 81, 82, 83 здания или здания 50 ко вторичной рабочей текучей среде.In the method, at least one of the two or more parallel first heat exchange steps may be carried out in a heating mode, in which energy for heating is transferred from the secondary working fluid to the primary working fluid of the
Таким образом, способ может включать выполнение двух или более параллельных первых этапов теплообмена с двумя или более параллельными первичными теплообменниками 30, 31, 32, 33 или соединениями 100 здания, расположенными в соединении с двумя или более различными помещениями 80, 81, 82, 83 здания или зданиями 5. Затем, управление по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников 30, 31, 32, 33 в режиме нагрева, в котором энергия для нагрева переносится от вторичной рабочей текучей среды к первичной рабочей текучей среде помещений 80, 81, 82, 83 здания или здания 50, и управление по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников 30, 31, 32, 33 в режиме охлаждения, в котором энергия для нагрева переносится от первичной рабочей текучей среды помещения 80, 81, 82, 83 здания или здания 50 ко вторичной рабочей текучей среде. Способ может таким образом дополнительно включать выполнение районного теплообмена между по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников 30, 31, 32, 33, работающих в режиме нагрева, и по меньшей мере одним из двух или более первичных теплообменников 30, 31, 32, 33, работающих в режиме охлаждения. посредством вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63.Thus, the method may include performing two or more parallel first heat exchange steps with two or more parallel
Соответственно, в способе геотермальный теплообменник 55 в режиме извлечения тепла, в котором второй этап теплообмена включает перенос энергии для нагрева из земли ко вторичной рабочей текучей среде или к геотермальной рабочей текучей среде в геотермальном теплообменнике 55, или в режиме подачи тепла, в котором второй этап теплообмена включает перенос энергии для нагрева от вторичной рабочей текучей среды или от геотермальной рабочей текучей среды в землю в геотермальном теплообменнике 55 на основе спроса на общую или чистую тепловую энергию параллельных соединений 100 здания или первичных теплообменников 30, 31, 32, 33.Accordingly, in the method, the
Второй этап теплообмена может включать циркуляцию вторичной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике 55 и выполнение теплообмена между вторичной рабочей текучей средой и землей в отверстии 2 в земле.The second heat exchange step may include circulating the secondary working fluid in the
В альтернативном варианте реализации второй этап теплообмена может включать циркуляцию геотермальной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике 55, выполнение теплообмена между вторичной рабочей текучей средой, циркулирующей во вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63, и геотермальной рабочей текучей средой, циркулирующей в геотермальном теплообменнике 55, и выполнение теплообмена между геотермальной рабочей текучей средой и землей в отверстии 2 в земле.In an alternative implementation, the second heat exchange step may include circulating the geothermal working fluid in the
В альтернативном варианте реализации способ может дополнительно включать управление геотермальным теплообменником 55 в режиме извлечения тепла, в котором второй этап теплообмена включает перенос энергии для нагрева от геотермальной рабочей текучей среды в геотермальном теплообменнике 55 ко вторичной рабочей текучей среде во вторичном тепловом насосе 90, или в режиме подачи тепла, в котором второй этап теплообмена включает перенос энергии для нагрева от вторичной рабочей текучей среды к геотермальной рабочей текучей среде во вторичном тепловом насосе 90 на основе спроса на общую или чистую тепловую энергию параллельных соединений 100 здания или первичных теплообменников 30, 31, 32, 33.In an alternative implementation, the method may further include operating the
Второй этап теплообмена выполняют между вторичной рабочей текучей средой, циркулирующей во вторичной тепловой сети 3, 3’, 5, 5’, 60, 61, 62, 63 и землей с геотермальным теплообменником 55 в отверстии 2 в земле. Отверстие в земле имеет глубину по меньшей мере 300 м, или по меньшей мере 500 м, или от 300 м до 3000 м, или от 500 м до 2500 м. Альтернативно или дополнительно, отверстие 2 в земле проходит в землю на глубину, на которой температура составляет по меньшей мере 15°C, или приблизительно 20°C, или по меньшей мере 20°C.The second stage of heat exchange is performed between the secondary working fluid circulating in the
Изобретение было описано выше со ссылкой на примеры, показанные на чертежах. Однако изобретение никак не ограничено приведенными выше примерами, но может варьироваться в пределах объема формулы изобретения.The invention has been described above with reference to the examples shown in the drawings. However, the invention is in no way limited to the above examples, but may vary within the scope of the claims.
Claims (58)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20185692 | 2018-08-20 | ||
FI20195260 | 2019-04-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773578C1 true RU2773578C1 (en) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006292313A (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | Geothermal unit |
DE102007062402A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Hans-Ulrich Karsch | Geothermal energy utilization system installing method for building, involves connecting energy transfer points with heat pumps associated with buildings, respectively, and introducing heat exchanger medium into closed cycle |
CN102226541A (en) * | 2011-06-01 | 2011-10-26 | 河北工业大学 | Solar and GSHP (ground source heat pump) combined energy supply system for buildings |
GB2502341A (en) * | 2012-05-25 | 2013-11-27 | Kensa Heat Pumps Ltd | System arranged to provide thermal energy to multiple consumers using heat pumps for heating and/or cooling |
RU2560867C2 (en) * | 2012-03-06 | 2015-08-20 | ОАО "Инсолар-Энерго" | Heat well for extraction and/or discharge to soil of heat energy |
RU2591362C1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" | Geothermal heat pump system |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006292313A (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | Geothermal unit |
DE102007062402A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Hans-Ulrich Karsch | Geothermal energy utilization system installing method for building, involves connecting energy transfer points with heat pumps associated with buildings, respectively, and introducing heat exchanger medium into closed cycle |
CN102226541A (en) * | 2011-06-01 | 2011-10-26 | 河北工业大学 | Solar and GSHP (ground source heat pump) combined energy supply system for buildings |
RU2560867C2 (en) * | 2012-03-06 | 2015-08-20 | ОАО "Инсолар-Энерго" | Heat well for extraction and/or discharge to soil of heat energy |
GB2502341A (en) * | 2012-05-25 | 2013-11-27 | Kensa Heat Pumps Ltd | System arranged to provide thermal energy to multiple consumers using heat pumps for heating and/or cooling |
RU2591362C1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-07-20 | Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" | Geothermal heat pump system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2486416C2 (en) | Network for heating and cooling of buildings | |
CN112585406B (en) | System, apparatus and method for heating and cooling | |
KR102289315B1 (en) | Local energy distribution systems and methods of providing mechanical work and heating heat transfer fluids in local thermal energy circuits | |
CA3106059C (en) | Method and arrangement in connection with a building | |
RU2756624C1 (en) | Geothermal heat exchange apparatus, geothermal heat unit and method for supplying heat energy to soil | |
US20100064710A1 (en) | Self contained water-to-water heat pump | |
KR102308574B1 (en) | local energy distribution system | |
US20130037236A1 (en) | Geothermal facility with thermal recharging of the subsoil | |
RU2773578C1 (en) | System, layout and method for heating and cooling | |
US20080006046A1 (en) | Self contained water-to-water heat pump | |
RU2770339C9 (en) | Method and device applicable to the building | |
KR20190063698A (en) | Energy System having Underground Storage | |
FI20185692A1 (en) | A system, an arrangement and method for heating and cooling | |
EP2163828A2 (en) | Appartus and method for transferrign energy | |
FI20195260A1 (en) | A system, an arrangement and method for heating and cooling | |
NL2030007B1 (en) | Geothermal heat exchange system | |
KR100720119B1 (en) | Refrigerating device using for temperature difference of a dam water |