SE431120B - Anordnande av borrhal for vermelagring - Google Patents

Description

ä. andamål-t med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett aorr"alelager med ofodrade borrnâl, som trots att borrhålen är ofodra e är i det närmaste helt fria från läckage. Detta ha: enligt uppfinningen ernåtts därigenom, att borrhâlen är anord- nade att skära ett antal ekerfcrmigt från ett centralt beläget schakt utgående, väsentligen horisontella borrhâl belägna under grundvattennivàn, genom viík de vertikala borrhålen och övre i rörens delar tår _ förbindelse med det centrala sclaktet och anordningen för cirkulering av vattnet. Vattentrycket i 'Åß-e borrhål och rörledningar blir da__genom lika med trycket i grundvattnet utanför dessa. _ De horisontella borrhälen kan vara belägna parvis i två nivåer under grundvattennivån, såsom anges i krav 2, eller I det senare fallet är en rörledning inlagd i varje horisontellt hälften så många i en enda nivå, såsom anges i krav 3. borrhål för åstadkommande av en framledning och en återledning i varje horisontellt borrhål. En sådan horisontell rörledning är lämpligen försedd med ett speciellt T-kopplingsstycke vid varje vertikalt borrhål, såsom anges i krav U, vilket medger en enkel hopkoppling av de vertikala rören med de horisontella rörledningarna.

Genom att borrhålslagret enligt uppfinningen maste inne- fatta ett centralt beläget, vattenfyllt schakt, är det lämpligt att detta utförs med sådana dimensioner, att det kan tjänstgöra även som korttidsackumulator, såsom anges i krav 5.

Därvid är det lämpligt att de värmeproducerande och värme- förbrukande anordningarna är utförda i enlighet med vad som anges krav 6, och att åtgärder är vidtagna för att på i och för sig känt sätt i största möjliga utsträckning vidmakthålla en temperaturskiktning i vattnet i schaktet.

Uppfinningen är närmare tydliggjord i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, som visar olika utförings- exempel på anordningar enligt uppfinningen och på vilka figur 1 är en längdsektion genom ett första utförande av borrhålslagret, figur 2 är en vy uppifrån av lagret, 3 82 03 1 1 2 - 'I figur 3 är en längdsektion genom ett andra utförande av bor;- hälslagret enligt uppfinningen, figur H är en delsektion visande nedförandet av ett av de vertikala rören genom en T-röranslutning i fíg. 3, o:h figur 5 är en delsektion visande det nedförda vertikala röret hopkopplat med T-röranslutningen i fig. 3.

Vid det i fig. 1 och 2 visade utförandet har ett central: schakt 1 med exempelvis ca 3 m diameter borrats genom s.k. full- borrningsteknik från marken ned till en nivå några meter under grundvattennivån markerad i fig. 1 av en triangel 2. Från schaktet 1 har det borrats ett antal ekerformigt utgående hori; sontella borrhål 3,H med diametern ca 50 mm i två nivåer, som båda är belägna under grundvattennivån. Borrhålen 3,H i de två nivåerna är belägna parvis i samma vertikalplan så, att vertikala borrhål 5 med en diameter av 100-200 mm från markytan i vertikalplanen kommer att skära paren av horisontella borrhäl 3,U. Även i schaktets 1 botten är ett motsvarande vertikalt borrhål 5 anordnat.

Mellan nivåerna för borrhålen 3,4 är borrhålen 5 vidgade i ett steg 7 och strax ovanför nivån för de övre horisontella borrhålen 3 är de åter vidgade i ett ytterligare steg 8. I vart och ett av borrhålen 5 är ett vertikalt rör 9 upphängt medelst en vid rörets övre ände anordnad fläns 10, som anligger tätande mot steget 7 och är fastgjuten medelst cement 11 mot den vidgade borrhålsväggen, Mot vart och ett av stegen 8 är en propp 12 av elastiskt, isolerande material nedpressad.

Alla de övre horisontella borrhålens 3 inre ändar är förbundna genom en stjärnformig förbindningsdel 13 med uppåt- riktad, central öppning 1H, i vilken ett av en elmotor 15 drivet pumphjul 16 är beläget och en nedåtriktad öppning, i vilken ett mot rören 9 svarande vertikalt rör 17 i borrhålet 6 är fastsatt.

Borrhålen 5,8 är avsedda att bilda ett borrhålslager för ärstidslagring, varför borrhålen 5,6 har den i fig. 2 indíkerade fördelningen med ett optimalt avstånd mellan borrhålen 5,6 som uppgår till ca 5,5 m i granit till ca 5,5 m i härd morän, Avstânden kan vara mindre, vilket emellertid medför onödigt 820311514 i t* e* många borrhål och ökar lagrets anläggningskostnader. I lagrats mitt omkring det centrala schaktet 1 däremot kan avstånden av besparingsskäl eventuellt göras större utan att lagret försäm- ras i nämnvärd grad. _ Schaktet 1 och borrhålen 3,H,5,6 är fyllda med vatten, vars tryck balanserar mot omgivande grundvattentryck, varför vattenytan i schaktet 1 och de vertikala borrhålen 5 överens- stämmer med grundvattennivån. Någon nämnvärd läckning av vatten ut från resp. in i borrhâlen 3,4,5,6, och schaktet 1 förekommer därför inte.

Vattnet i schaktet 1 tillförs värme genom en i vattnet anordnad värmeväxlare 20, som är ansluten till en solfångare 21. Även andra värmeproducerande anordningar kan vara anslutna till en motsvarande värmeväxlare, såsom exempelvis en anordning för tillförsel av spillvärme.

Värme bortleds från vattnet i schaktet 1 genom en ytter- ligare i vattnet anordnad värmeväxlaranordning 22, som är an- sluten till en radiator 23 eller annan värmeförbrukande anord- ning.

Det varmaste vattnet i schaktet 1 samlas upptill i detta, varifrån det varma vattnet av pumpen 16 pumpas utni de hori- sontella borrhålen 3, ned i rören 9 via icke visade stryp-- ningar i de närmast schaktet belägna rören 9.för likformig fördelning.av flödena i rören 9, upp genom de ringformiga utrymmena mellan rören 9 och borrhålens 5 väggar och genom de horisontella borrhålen H tillbaka till schaktet 1, varvid det svala returvafimst styrs ned mot schaktets botten av skärmar 2H vid borrhâlens H utloppsöppningar i schaktet 1 i ändamål att icke störa temperaturskiktningen i vattnet.

En pump 25 driver en vätska i en sluten krets 26 genom solfângaren 21 och värmeväxlaren 20. En andra pump 27 driver bottenvatten genom en ledning 28 upp till värmeväxlaren 20, som är av motströmstyp. Även värmeväxlaren 22 och radiatorns 23 är anslutna till en sluten krets 29, i vilken vatten pumpas runt av en pump 30.

Varmt ytvatten i schaktet 1 leds i motström genom värmeväxlaren 22, där det avkyls, och vidare ned till schaktets bottendel medelst en ledning 31.och en pump 18. 8203112-1 Motsvarande verkningssätt kan ernás även med det i fig. 3-5 visade utförandet, där behovet av de horisontella borrhålen i den undre nivån har eliminerats. Detta har möj- líggjorts därigenom, att matningen av vattnet från schaktet 1 till de olika vertikala rören 32 i de vertikala borrhålen 5 har anordnats att ske medelst en rörledning 33, som är förlagd i de horisontella borrhålen 3'. Därvid uppstår ett krav på en enkel och tillförlitlig hopkoppling av rörledningen 33 och rören 32. En sådan hopkoppling kan åstadkommas på flera olika sätt och en särskilt praktisk sådan består av en på rörledningen 33 vid varje vertikalt borrhål anordnad T-rörkoppling SH, som är försedd med en genomgående, vertikal kanal 35 (fig. N) för det vertikala röret 32, som har en tillspetsad, med ett fler- tal hål 36 försedd undre ände 37, och vid övre änden en förslut- ning 38 med sidoöppningar 39 avsedda att kommunicera med sido- hål 40 i kanalens 35 väggar när förslutningen är nedförd i rätt läge i kanalen 35, varvid två ringformíga tätningar 41,42 på förslutningen 38 kommer i tätande kontakt med kanalens 35 väggar över och under öppningarna H0. De vertikala rören 32 blir därigenom tätande förbundna med den horisontella rörled- ningens 33 inre. _ Pig. 4 visar rörets 32 nedförande i ett borrhål 5 genom kanalen 35 hos en T-rörkoppling och fig. 5 visar röret 32 i nedfört läge med förslutningen 38 i rätt läge med dess sidohål 39 kommunicerande med sidohålen 40 i T-rörkopplingen. Även här måste genomströmningsareorna från rörledningen 33 till rören 32 vara så avpassade att i huvudsak samma flöde erhålles vid alla rören 32.

Claims (7)

82031i2~1 ß PATENTKRAV

1. Borrhålslager för lagring, särskilt àrstidslagring, av värme i'berg eller liknande tät mark, omfattande ett antal väsentligen vertikala borrhål (5,6) med vardera ett centralt, nedtill öppet rör (9,17,32), som sträcker sig till närheten av resp. borrhåls botten, vilka borrhåls och rörs övre delar står i förbindelse med tilledningar (3,33) och återledningar (H,3') för vatten, vilka ledningar i sin tur är förbundna med en anordning (16) för cirkulering av vattnet genom led- ningarna och rören samt de mellan rören och borrhálens väggar befintliga ringformiga kanalerna, varjämte till värme- producerande (21) resp. värmeförbrukande (23) anordningar anslutna rörledningar finnes för alternerande tillförsel resp. bortledning av värme till resp. från det i lagret cirkulerande vattnet, k ä n n e t e c k n a t därav, att f borrhâlen (5,6) är anordnade att skära ett antal ekerformigt från ett centralt beläget schakt utgående, väsentligen horisontella borrhål (3,4,3') belägna under grundvattennivàn, genom vilka de vertikala borrhâlens (5,6) och rörens övre delar står i förbindelse med det centrala schaktet (1) och anordningen_(l6) för cirkulering av vattnet.

2. Borrhâlslager enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att de väsentligen horisontella borrhälen (3,4) är belägna parvis i två nivåer under grundvattennivån, varvid de i de vertikala borrhâlen (5) belägna rörens (9) övre ändar är tätande förbundna med de väsentligen horisontella borrhâlen (3) i övre nivån, medan de ringformiga kanalerna är förbundna med de väsentligen horisontella borrhàlen (H) i undre nivån.

3. Borrhâlslager enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att de väsentligen horisontella borrhålen (3') inne- håller vardera en rörledning (33) med vid varje vertikalt 7 å., 820311234) borrhål (5) en T-röranslutning (3U) som förbinder rörledningen (33) med de utmed rörledningen belägna vertikala borrhålens (5) rör (32), varvid de ringformiga kanalerna i de vertikala borr- hålen (5) kommunicerar med ett ringformigt utrymme omkring rörledningarna (33) i de väsentligen horisontella borrhàlen (3').

4. Borrhälslager enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att T-röranslutningen (34) har ett vertikalt, genom- gående hål (35), i vilket ett på respektive rörs övre ände fastsatt, med sidoöppningar (39) försett kopplingsstycke (38) är inskjutet uppifrån till tätande anliggning mot T-röranslut- ningen (34) och samtidigt förbindníng av respektive rörs (32) inre med rörledningens (33) inre via sidoöppningarna (39}U0).

5. Borrhâlslager enligt något av kraven 1-U, k ä n n e - t e c k n a t därav, att schaktet (1) är tillräckligt stort för att kunna utgöra en korttidsackumulator.

6. Borrhålslager enligt något av kraven 1-5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att de värmeproducerande (21) och värme- förbrukande (23) anordningarna står i termisk förbindelse med det i lagret cirkulerande vattnet genom värmeväxlare (2D,22) anordnade i vattnet i schaktet (1).

7. Borrhålslager enligt något av kraven 1-6, k ä n n e - t e c k n a t därav, att åtgärder är vidtagna för att på i och för sig känt sätt i största möjliga utsträckning vidmakt- hålla en temperaturskiktning i vattnet i schaktet (1).