RU51637U1

RU51637U1 - GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM OF HEAT SUPPLY AND COOL SUPPLY OF BUILDINGS AND STRUCTURES

Info

Publication number: RU51637U1
Application number: RU2005128138/22U
Authority: RU
Inventors: Григорий Петрович Васильев; Николай Александрович Тимофеев; Виктор Федорович Горнов; Виталий Александрович Лесков
Original assignee: Оао "Инсолар-Инвест"
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-02-27

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности, к строительству объектов с системами отопления и хладоснабжения, использующими низкопотенциальное тепло грунтовых вод с помощью тепловых насосов. Система включает систему сбора низкопотенциального тепла грунта, тепловые насосы и средства для теплоснабжения и холодоснабжения, при этом система сбора низкопотенциального тепла грунта содержит одну или более пар блоков грунтовых теплообменников, каждый блок содержит один и более пригодных для аккумулирования тепла или холода грунтовых теплообменников при таком количестве грунтовых теплообменников в каждом блоке, которое обеспечивает оптимальные нужды потребителя, первые блоки каждой пары связаны с одним из водоносных слоев грунта, а вторые блоки каждой пары связаны со вторым водоносным слоем грунта, которые расположены в грунте на разных уровнях, при этом каждый грунтовый теплообменник в блоках снабжен средством для ежегодного одновременного изменения режима аккумулирования в каждой паре блоков грунтовых теплообменников на противоположный с соответствующим изменением режимов аккумулирования водоносных слоев грунта, связанных с группой соответствующих блоков грунтовых теплообменников.The proposed utility model relates to the power system, in particular, to the construction of facilities with heating and cold supply systems using low-grade groundwater heat using heat pumps. The system includes a low potential soil heat collection system, heat pumps and means for heat supply and cold supply, while the low potential soil heat collection system contains one or more pairs of soil heat exchanger blocks, each block contains one or more soil heat exchangers suitable for accumulating heat or cold with such an amount soil heat exchangers in each block, which provides optimal consumer needs, the first blocks of each pair are connected to one of the aquifers a, and the second blocks of each pair are connected with the second aquiferous soil layer, which are located in the soil at different levels, while each soil heat exchanger in the blocks is equipped with a means for simultaneously simultaneously changing the accumulation mode in each pair of blocks of soil heat exchangers to the opposite with a corresponding change in accumulation modes aquiferous soil layers associated with a group of corresponding soil heat exchanger blocks.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к строительству объектов с системами отопления и хладоснабжения, использующими низкопотенциальное тепло грунтовых вод с помощью тепловых насосов.The proposed utility model relates to a power system, in particular, to the construction of facilities with heating and cold supply systems using low-grade groundwater heat using heat pumps.

Известно устройство для извлечения тепла из глубинных слоев грунта земли, основанное на принципе артезианской скважины, представляющей собой открытую снизу подъемную трубу, установленную в глубокой скважине, которая после установки в ней трубы, заполняется водой и герметично закрывается крышкой, в которой выполнены два отверстия: одно для наполнения скважин водой, другое для отвода воды, поднимающейся из скважины. Подъемная труба изолирована вспененным материалом (Патент Германии №3029753 А1, МПК F 24 J 3/02).A device is known for extracting heat from the deep layers of the earth’s soil, based on the principle of an artesian well, which is an open bottom lifting pipe installed in a deep well, which, after installing the pipe in it, is filled with water and hermetically closed by a lid in which there are two openings: one to fill wells with water, another to drain water rising from the well. The lifting pipe is insulated with foam material (German Patent No. 3029753 A1, IPC F 24 J 3/02).

Недостатком этого устройства является необходимость устанавливать подъемную трубу для воды на большой глубине до 2500 м, что является технически очень сложным, особенно при обслуживании этого устройства и не позволяет получить высокую эффективность при его эксплуатации.The disadvantage of this device is the need to install a lifting pipe for water at a great depth of 2500 m, which is technically very difficult, especially when servicing this device and does not allow to obtain high efficiency during its operation.

Наиболее близким к предполагаемому техническому решению является теплонасосная система теплоснабжения здания, включающая теплонасосные установки, аккумуляторы, систему сбора низкопотенциального тепла грунта, содержащую вертикальные грунтовые теплообменники-термоскважины, циркуляционные насосы и контрольно-измерительную аппаратуру (Эффективная сельская школа в Ярославской области, журнал АВОК №5/ 2002 г., авторы: Г.П.Васильев, Н.С.Крундышев, прототип). Однако энергетическая эффективность этой системы недостаточно высока, что является ее существенным недостатком.Closest to the proposed technical solution is the heat pump heating system of the building, including heat pump installations, batteries, a low-potential soil heat collection system containing vertical ground heat exchangers, thermal wells, circulation pumps, and instrumentation (Effective Rural School in the Yaroslavl Region, ABOK Magazine No. 5 / 2002, authors: G.P. Vasiliev, N.S. Krundyshev, prototype). However, the energy efficiency of this system is not high enough, which is its significant drawback.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу повышения энергетической эффективности теплонасосной системы теплохладоснабжения зданий и сооружений.The proposed utility model solves the technical problem of increasing the energy efficiency of the heat pump heating and cooling system of buildings and structures.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в геотермальной теплонасосной системе теплохладоснабжения зданий и сооружений, включающей систему сбора низкопотенциального тепла грунта, тепловые насосы и средства для теплоснабжения и холодоснабжения, система сбора низкопотенциального тепла грунта содержит одну и более пар блоков грунтовых теплообменников, каждый блок содержит один и более пригодных для аккумулирования тепла или холода грунтовых теплообменников при одинаковом количестве грунтовых теплообменников в каждом блоке, первые блоки каждой пары связаны с одним из водоносных The stated technical problem is solved due to the fact that in the geothermal heat pump heating system for buildings and structures, including a low-potential soil heat collection system, heat pumps and means for heat and cold supply, the low-potential soil heat collection system contains one or more pairs of soil heat exchanger blocks, each block contains one or more ground heat exchangers suitable for accumulating heat or cold with the same number of ground heat exchangers in each th block, the first blocks of each pair are associated with one of the aquifers

слоев грунта, а вторые блоки каждой пары связаны со вторым водоносным слоем грунта, которые расположены в грунте на разных уровнях, при этом каждый грунтовый теплообменник в блоках снабжен средством для ежегодного одновременного изменения режима аккумулирования в каждой паре грунтовых теплообменников на противоположный с соответствующим изменением режима аккумулирования водоносных слоев грунта, связанных с соответствующей группой блоков грунтовых теплообменников.soil layers, and the second blocks of each pair are connected with the second aquiferous soil layer, which are located in the soil at different levels, while each soil heat exchanger in the blocks is equipped with a means for simultaneously simultaneously changing the accumulation mode in each pair of soil heat exchangers to the opposite with a corresponding change in the accumulation mode aquiferous soil associated with the corresponding group of blocks of soil heat exchangers.

Такое выполнение геотермальной теплонасосной системы теплохладоснабжения зданий и сооружений позволяет решить поставленную техническую задачу за счет того, что более эффективно используется энергопотенциал грунта, позволяющий перекачивать и запасать тепло и холод в парах блоков грунтовых теплообменников и преобразовывать этот потенциал тепловыми насосами для нужд потребителя в холодоснабжении и горячем водоснабжении и отоплении.Such a design of a geothermal heat pump heat-supply system for buildings and structures allows us to solve the technical problem due to the fact that the energy potential of the soil is more efficiently used, which allows us to pump and store heat and cold in pairs of blocks of ground heat exchangers and convert this potential to heat pumps for consumer needs in cold supply and hot water supply and heating.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой, показанной на фиг.1.The essence of the proposed utility model is illustrated by the circuit shown in figure 1.

Геотермальная теплонасосная система содержит блоки грунтовых теплообменников коаксиального типа, каждый из которых содержит внешнюю трубу 1 и внутреннюю трубу 2 меньшего диаметра, при этом труба 1 погружена в водоносный слой 3 и содержит погружной насос 4, осуществляющий прокачку теплоносителя из водоносного слоя 3 через тепловой насос 5 к потребителю 6.The geothermal heat pump system contains coaxial-type soil heat exchanger blocks, each of which contains an outer pipe 1 and an inner pipe 2 of a smaller diameter, while the pipe 1 is immersed in the aquifer 3 and contains a submersible pump 4 that pumps the coolant from the aquifer 3 through the heat pump 5 to consumer 6.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.The proposed utility model works as follows.

Через трубу 2 погружным насосом 4 подается теплоноситель в водоносный слой 3, где аккумулируется тепло или холод из грунта, которое затем по трубе 1 с помощью насоса 4 поступает в тепловой насос 5 и затем к потребителю 6.Through the pipe 2, the submersible pump 4 delivers the coolant into the aquifer 3, where heat or cold from the soil is accumulated, which then passes through the pipe 1 to the heat pump 5 through the pump 4 and then to the consumer 6.

Две группы блоков грунтовых теплообменников параллельно и одновременно вырабатывают тепло и холод, при этом вид аккумулирования каждой группой блоков ежегодно меняется на противоположный, то есть блоки, аккумулирующие тепло, начинают аккумулировать холод, а блоки, аккумулирующие холод, начинают аккумулировать тепло. Это свойство описываемой модели становится очень привлекательным для использования в районах с сильными суточными перепадами температур для теплонасосных систем теплоснабжения и холодоснабжения зданий и сооружений.Two groups of soil heat exchanger blocks simultaneously and simultaneously generate heat and cold, while the type of accumulation by each group of blocks changes annually, that is, the blocks that accumulate heat begin to accumulate cold, and the blocks that accumulate cold begin to accumulate heat. This property of the described model becomes very attractive for use in areas with strong daily temperature differences for heat pump heating and cooling systems of buildings and structures.

Достоинством предлагаемой полезной модели является экономия средств при обустройстве термоскважин и высокая эффективность аккумулирования тепла и холода за счет высокой аккумулирующей способности водоносных слоев грунта.The advantage of the proposed utility model is cost savings in arranging thermal wells and high efficiency of heat and cold storage due to the high storage capacity of aquifers.

Claims

A geothermal heat pump heating and cooling system for buildings and structures, including a low potential soil heat collection system, heat pumps and means for heat and cold supply, characterized in that the low potential soil heat collection system contains one or more pairs of soil heat exchanger blocks, each block contains one or more heat or cold accumulating soil heat exchangers, the first blocks of each pair of soil heat exchangers are associated with one of the aquifers, and the second each block of soil pairs is connected to a second aquiferous soil layer located at different soil levels, each soil heat exchanger in the blocks is equipped with a means that allows each year at the same time in each pair of soil heat exchanger blocks to change the accumulation mode to the opposite with the corresponding change in the accumulation modes of aquiferous soil layers associated with a group of appropriate soil heat exchanger blocks.