SE530722C2 - Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning - Google Patents

Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning

Info

Publication number
SE530722C2
SE530722C2 SE0600428A SE0600428A SE530722C2 SE 530722 C2 SE530722 C2 SE 530722C2 SE 0600428 A SE0600428 A SE 0600428A SE 0600428 A SE0600428 A SE 0600428A SE 530722 C2 SE530722 C2 SE 530722C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
holes
circle
heat
temperature
ground
Prior art date
Application number
SE0600428A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0600428L (sv
Inventor
Thomas Wildig
Bjoern Giertz
Original Assignee
Scandinavian Energy Efficiency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scandinavian Energy Efficiency filed Critical Scandinavian Energy Efficiency
Priority to SE0600428A priority Critical patent/SE530722C2/sv
Priority to DK07709427.4T priority patent/DK1987298T3/da
Priority to ES07709427.4T priority patent/ES2645991T3/es
Priority to HUE07709427A priority patent/HUE034698T2/hu
Priority to AU2007218211A priority patent/AU2007218211B2/en
Priority to CA2645577A priority patent/CA2645577C/en
Priority to CN2007800063649A priority patent/CN101389910B/zh
Priority to PT77094274T priority patent/PT1987298T/pt
Priority to PL07709427T priority patent/PL1987298T3/pl
Priority to JP2008556277A priority patent/JP4880705B2/ja
Priority to PCT/SE2007/050034 priority patent/WO2007097701A1/en
Priority to SI200731971T priority patent/SI1987298T1/en
Priority to US12/279,542 priority patent/US9310103B2/en
Priority to RU2008137966/06A priority patent/RU2394191C2/ru
Priority to EP07709427.4A priority patent/EP1987298B1/en
Publication of SE0600428L publication Critical patent/SE0600428L/sv
Publication of SE530722C2 publication Critical patent/SE530722C2/sv
Priority to NO20083834A priority patent/NO341916B1/no
Priority to HK09108496.3A priority patent/HK1132317A1/xx

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/15Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F24J3/081
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0052Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using the ground body or aquifers as heat storage medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T2010/50Component parts, details or accessories
    • F24T2010/56Control arrangements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Description

70 53Ü 732 tillförd energi för uppvärmning och nedkylning av anläggning- en.
I kända sådana energilager används ett eller flera vertikala hål, i vilka en värmebärare, till exempel en blandning mellan glykol och vatten, förs ned i marken och sedan åter upp till ytan, genom ett i hålet anordnat rör. Vid denna passage sker en termisk växelverkan med marken, så att värmebäraren an- tingen överför värme eller kyla till den omgivande marken kring hålet. Värmepumpar kan användas i samband med utvin- ningen av värmet eller kylan.
Sådana konventionella energilager kan antingen användas för eller båda. Det vanligaste, uppvärmning eller nedkylning, framförallt när det gäller Värmereglering av småhus, är att anläggningarna används för uppvärmning under den kalla perio- den och är overksamma under den varma perioden.
För småhus är det vanligast att använda ett enda eller ett fåtal hål. Dock finns även anordningar med fler än ett fåtal hål. I dessa fall kan hålens rör vara antingen serie- eller parallellkopplade, eller en kombination av dessa och placeras i olika geometriska konstellationer, såsom på en linje eller i ett rutnät. Gemensamt för dessa kända anordningar är dock att värmebäraren, som flödar genom de olika rören, har samma temperatur och samma flöde i alla hål vid ett och samma ögon- blick. Detta gör att värmeenergi antingen fylls på eller skördas i alla hål på samma gång.
Sådana energilager går att installera där marken består av berg, men det är även möjligt på sådan mark som består av lera, sand, etc. I vissa fall används ytterligare, stödjande rör vid installationen, eller andra stödjande anordningar. 75 533 722 Det är även känt att använda energilager, i vilka värmebärar- rören delvis är isolerade i hålet eller hålen, på så vis att en temperaturgradient uppnås längs med ett håls utsträck- ningsriktning. På detta sätt kan verkningsgraden hos anlägg- ningen ökas, genom att spridningen hos den tillgängliga vär- meenergin i marken kan styras i vertikal ledd.
Det finns flera problem med den kända tekniken.
För det första kommer den värmeenergi, eller den kyla, som lagras i marken kring ett hål att sprida sig, i radiell rikt- ning, ut från hålet ifråga. Detta medför exempelvis att all den värmeenergi som fylls på genom ett hål under den varma årstiden inte blir användbar under den kalla årstiden, efter- som den påfyllda värmeenergin till del har letts vidare genom marken och bort från hålet. Detta sker så att den omgivande marken kyler ned. den uppvärmda marken omkring hålet. Det motsatta förhållande gäller naturligtvis också, d.v.s. ifall marken kring hålet kyls ned under den kalla årstiden, kommer denna lagrade kyla inte att kunna skördas fullt ut under den varma årstiden, på grund av att den omkringliggande marken har värmt upp det nedkylda området i viss utsträckning när det är dags att skörda den lagrade kylan. Detta problem upp- kommer även med sådana energilager som använder flera hål, eftersom dessa kända lager antingen värmer eller kyler marken kring alla hål vid en given tidpunkt.
För det andra fås en generell nedkylningseffekt i exempelvis villaområden. I sådana områden är det nämligen. ofta tätt som värmer under vinterhalvåret Detta mellan bergvärmeanläggningar, och huvudsakligen är overksamma under sommarhalvåret. fenomen inträffar trots solens, atmosfärens och den omgivande markens värmetillskott till den nedkylda bergmassan. Effekten är ytterst långsiktig och minskar successivt verkningsgraden 75 530 722 hos bergvärmeanläggningarna i området ifråga. Det VOre därför önskvärt att använda anordningar som med högre effektivitet växlar värme såväl som kyla mot marken, snarare än att ensi- digt ta ut värmeenergi.
Föreliggande uppfinning löser ovan beskrivna problem.
Således hänför sig föreliggande uppfinning till ett förfaran- de för att lagra värmeenergi i, respektive ta ut värmeenergi ur, ett i marken beläget energilager innefattande minst fyra hål, genom vilka en värmebärare bringas att transporteras i ett slutet system och därmed värma upp respektive kyla ned marken, där hålen bringas att vara belägna väsentligen längs med minst två koncentriska cirklar och där en styranordning bringas att styra ett ventilsystem, som. bringas att styra värmebäraren till hål som är belägna längs med en cirkel och därigenom värma upp respektive kyla ned. marken längs med cirkeln och utmärks av att när värmebäraren har högre tempe- ratur än den omgivande marken bringas inre cirklar att värmas upp tidigare än yttre cirklar och av att när värmebäraren har lägre temperatur än marken bringas yttre cirklar att kylas ned tidigare än inre cirklar.
Uppfinningen avser även en anordning av den typ och med vä- sentligen de särdrag, som beskrivs i krav 10.
Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och de bifogade ritningarna, av vilka: - Fig. l är en förenklad. vy ovanifrån av ett energilager enligt föreliggande uppfinning.
~ Fig. 2 är en tvärsnittsvy, sedd från sidan, av ett termiskt hål enligt en första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. 75 530 722 - Fig. 3 är en stiliserad vy över en andra föredragen utfö- ringsform av föreliggande uppfinning.
Energilagret 1 som visas i Fig. 1 består av tretton, på av- stånd ifrån varandra belägna, termiska hål 2, som är borrade i den omgivande marken 3. Hålen 2 är anordnade med jämna mellanrum längs med tre respektive koncentriska cirklar 10, 1 är 11, 12 med olika radier. Såsom tydligt framgår av Fig. den innersta cirkelns 10 diameter noll, varför det termiska hål 4, som är beläget på denna innersta cirkel 10 i själva verket är anordnad i de koncentriska cirklarnas 10, 11, 12 centrum. Detta förhållande är emellertid inte nödvändigt, utan den innersta koncentriska cirkeln 10 kan ha en diameter, som skiljer sig från noll, varvid flera hål kan vara anordna- de med jämna mellanrum längs med den innersta cirkeln 10.
Antalet koncentriska cirklar behöver inte heller vara tre, såsom i energilagret 1 enligt Fig. 1, utan kan vara vilket annat antal som helst, Dessutom är det inte att dock minst 2. nödvändigt använda cirklar, utan vilka koncentriska, slutna geometriska figurer med växande dimensioner som helst kan användas, såsom koncentriska rektanglar med växande si- dor.
Hålen 2 är fördelade över de olika cirklarna 10, 11, 12 så att avståndet mellan alla par av två intilliggande hål blir ungefär lika stora över väsentligen hela energilagret 1.
Detta betyder att fler hål 2 kommer att vara anordnade längs med yttre cirklar än längs med inre cirklar. I föreliggande utföringsform betyder detta att fler hål 2 finns anordnade längs med den yttre cirkeln 12 än längs med den mellanliggan- de cirkeln 11. Beroende på den omgivande markens 3 värmeled- ningsförmåga kommer ett typiskt sådant avstånd. mellan två 1G 75 530 722 intilliggande hål att vara ungefär mellæi 3 och 10 meter, vanligen mellan 5 och 7 meter.
Varje hål 2 i energilagret 1 är ungefär mellan 50 och 250 meter djupt, vanligen mellan 150 och 200 meter djupt. Den yttersta cirkelns diameter är ungefär mellan 10 och 250 me- ter, vanligen ungefär 150 meter.
Fig. 2 visar ett av de termiska hålen 2 i energilagret enligt Fig. l, enligt en första utföringsform av uppfinningen. Hålet 2 är borrat ned i marken 3 från markytan 5. Om så behövs, beroende på markens egenskaper, kan olika stödstrukturer, såsom ett stödjande rör, anordnas för att öka hålets stabili- tet (inte visat). Organ för tätning av' hålet 2 kan också användas (inte heller visade).
Ned i hålet 2, väsentligen fram till hålets 2 botten 21 och vidare upp till hålets 2 övre ände 22, löper ett U-formigt rör 23. Röret 23 kan vara tillverkat i vilket lämpligt mate- rial som helst, såsom polyeten. Fram till, och från, hålet 2 löper rör 24 därefter, från respektive till ett ventilsystem 6. En värmebärare 8 flyter genom rören 24, 23, från ventil- systemet 6, ned genom hålet 2, upp genom hålet 2 och tillbaka till ventilsystemet 6. Värmebäraren 8 kan vara vilket lämp- ligt, flytande medium som helst, såsom en blandning mellan vatten och glykol och är företrädesvis frostskyddad.
I hålet 2 finns även en temperaturmätningsslinga 9, som sträcker sig över väsentligen hela hålets 2 längd. Slingan 9 kan vara anordnad antingen inuti röret 23, utanför röret 23 eller direkt mot hålets 2 vägg. I dessa respektive fall mäter temperaturmätningsslingan 9 således temperaturen hos värmebä- raren 8, temperaturen inuti hålet 2 eller hos den del av den omgivande marken 3, som är belägen omedelbart intill hålet 2. 70 75 530 722 I föreliggande utföringsform är slingan 9 anordnad pà rörets 23 utsida, men det är fullt möjligt att anordna slingan 9 på något av de andra nämnda sätten och fortfarande inte frångå uppfinningen.
Temperaturmätningsslingan 9 mäter temperaturen med hjälp av temperatursensorer 25, som är anordnade med jämna mellanrum längs med hálets 2 utsträckningsriktning, vanligen med unge- fär 0,5 meters mellanrum. Dock kan temperatursensorerna, beroende pà anordningens övriga egenskaper och marktypen, även vara anordnade med större mellanrum, såsom l - 5 meters mellanrum. I Fig. êV tyd' lighetsskäl, 2 är temperatursensorerna 25 inte, visade med skalenliga avstånd. Slingan 9 är kopplad till en styranordning 7, såsom en dator. Slingan 9 mäter sålunda temperaturen på de olika djupen i hålet 2 vid regelbundna tidsintervall och rapporterar de uppmätta tempe- raturerna till styranordningen 7. innefattande temperatursensorer- där ett Temperaturmätningsslingan 9, na 25, kan. vara av' vilken lämplig typ soul helst, exempel är en optisk avläsningsanordning som använder konven- tionella fiberoptiska ledningar. En sådan anordning är exem- pelvis kommersiellt tillgänglig från HydroResearch Sam Jo- hansson AB, Hörnákersvägen 14, Täby, Sverige. Ett annat exem- pel är en serie konventionella temperatursensorer av' typen PTl0O.
Styranordningen 7 är därefter kopplad till och anordnad att styra Ventilsystemet 6. Ventilsystemet 6 är i sin tur anord- nat att reglera det individuella flödet av 'värmebäraren 8 ned i hålet 2. genom röret 23, Sålunda är styranordningen 7 anordnad att, via ventilsystemet 6, reglera flödet av värme- bäraren 8 genom hålet 2. 75 530 722 Vidare är varje hål 2 i energilagret 1 anordnat med en dylik respektive temperaturmätningsslinga 9, samtliga temperatur- mätningsslingor 9 är kopplade till styranordningen 7, varje hål 2 är anordnat med ett dylikt respektive ventilsystem 6 och styranordningen 7 är kopplad till varje respektive ven- tilsystem 6. Sålunda är styranordningen 7 anordnad att styra fördelningen. av flöde av 'värmebäraren 8 till de respektive hålen 2 i energilagret 1, genom att kontinuerligt och indivi- duellt reglera flödet genom varje respektive hål 2.
Under drift reglerar styranordningen 7 flödet av värmebäraren 8 genom de respektive hålen 2, så att den i hålen 2 uppmätta temperaturen blir väsentligen lika stor för alla hål som är belägna längs med samma koncentriska cirkel. Med "väsentligen lika stor” menas i detta sammanhang att den maximala tempera- turskillnaden mellan tvâ längs med samma cirkel belägna hål inte överstiger ungefär 1-2°C.
Fig. som är belägna 12 i. Fig. 3 visar en stiliserad vy över hålen 2, längs med en av de koncentriska cirklarna 10, 11, 1, enligt en andra föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. I Fig. på en 3 visas hålen, i förenklande syfte, rad, trots att de i själva verket är belägna längs med en av de koncentriska cirklarna 10, 11, 12 i Fig. 1.
På samma sätt som i Fig. 2, är hålen 2 i Fig. 3 försedda med U-formiga rör 23. Dessa U-formiga rör 23 är i serie samman- kopplade med rör 31. I serie med hålen 2 är även ett ventil- system 6 kopplat. Således flyter en värmebärare 8 genom rören 23, 31, från ventilsystemet 6, ned i det första hålet 2a, upp ur det första hålet 2a, ned i det andra hålet 2b och så vida- re fram till det sista hålet 2d och vidare tillbaka till ventilsystemet 6. 70 75 530 722 Temperaturen hos värmebäraren 8 mäts med hjälp av en första temperatursensor 33 mellan utloppet från ventilsystemet 6 och det första hålet 2a, såväl som med hjälp av en andra tempera- tursensor 34 mellan det sista hålet 2d och inloppet till ventilsystemet 6. Från dessa båda temperatursensorer 33, 34 löper ledningar 32 till en styranordning 7, såsom en dator.
Temperatursensorerna 33, 34 kan vara av vilken lämplig typ som. helst, typen PT100. exempelvis konventionella temperatursensorer av Styranordningen 7 är därefter kopplad till och anordnad att styra, Ventilsystemet 6. Ventilsystemet 6 är i sin tur anord- nat att reglera flödet av värmebäraren 8 genom rören 23, 31, ned i hålen 2. Sålunda är styranordningen 7 anordnad att, via ventilsystemet 6, hålen 2. reglera flödet av värmebäraren 8 genom Vidare är hålen 2 längs med varje koncentrisk cirkel 10, 11, 12 i energilagret 1 anordnat med dylika respektive tempera- tursensorer 33, 34, samtliga temperatursensorer 33, 34 är kopplade till styranordningen 7, varje koncentrisk cirkel 10, 11, 12 är anordnad med ett dylikt respektive ventilsystem 6 och styranordningen 7 är kopplad till varje respektive ven- tilsystem 6. Sålunda är styranordningen 7 anordnad att styra fördelningen av flöde av värmebäraren 8 till hålen 2 längs med varje respektive koncentrisk cirkel 10, 11, 12 i energi- lagret 1, genonl att kontinuerligt och individuellt reglera flödet genom hålen 2 längs med varje respektive koncentrisk cirkel 10, 11, 12.
I både de första och andra föredragna utföringsformerna som beskrivs ovan, kan. värme fyllas på j. energilagret 1 eller skördas från energilagret 1. 70 ESI) 722 ”Att fylla på energi” betyder i detta sammanhang att värme- energi tillförs värmelagret l, genom att värmeenergi överförs från värmebäraren 8, som flyter genom rören 23 i hålen 2 ned i marken 3. Detta betyder även att värmebäraren 8 kyls ned vid passagen genom hålen 2 i energilagret l och att tempera- turskillnaden mellan ingångs- och utgångstemperaturen kan användas för nedkylning av till exempel en fastighet under den relativt varmare delen av året. Temperaturen hos värmebä- raren, som flyter ned i hålet 2 vid nedkylning av en fastig- het kommer typiskt sett att vara 5 - l8°C, även om variatio- ner beroende på klimat-, mark- och andra förutsättningar kan förekomma. som lämnar hålet har i Den nedkylda värmebäraren, typfallet en temperatur som är ungefär 2 - 6°C lägre än ingàngstemperaturen, vanligen 3 - 4°C lägre.
Att ”skörda energi” betyder i detta sammanhang att värmeener- gi, på motsatt sätt, överförs från marken 3 till värmebäraren 8. Sålunda kan uppvärmningen av värmebäraren 8 exempelvis användas för att vid behov (såsom under den relativt kallare delen av året) värma upp en fastighet. Temperaturen hos vär- mebäraren, som flyter ned i hålet 2 vid uppvärmning av en fastighet kommer typiskt sett att vara -3 - 7°C, även om variationer beroende på klimat-, mark- och andra förutsätt- som lämnar ningar kan förekomma. Den uppvärmda värmebäraren, hålet har i typfallet en temperatur som är ungefär 2 - 6°C högre än ingângstemperaturen, vanligen 3 - 4°C högre.
Värt att notera är även att vid påfyllnad av energilagret l ökar markens 3 temperatur kring de uppvärmda hålen och att vid skördning minskar markens 3 temperatur på liknande sätt.
Med föreliggande uppfinnings energilager l uppnås en väsent- ligen förbättrad verkningsgrad vid skördning av tidigare 530 'H2 ll påfylld värmeenergi än vad som är fallet med kända energila- ger. Detta åstadkoms genom att värme alltid fylls på från lagrets 1 centrum och utåt och att värme alltid skördas från lagrets l periferi och inåt. Detta minskar förlusterna av värmespridning vid energilagrets 1 periferi.
Sålunda kommer en stor del av den värmeenergi som sprids från det inre hålet eller de inre hålen, i vilka pàfyllnaden har pågått längst, att vara användbar vid skördningen, trots att en del av denna energi då har hunnit sprida sig bort från det inre hålet eller de inre hålen, eftersom en stor del av denna spridda värmeenergi är tillgänglig för skördning vid de cirk- lar, soni är belägna längre LH: från centrum åni de i. vilka värmeenergin ursprungligen fylldes på. När värmeutbytet blir tillräckligt lågt vid de yttersta cirklarna påbörjas skörd- ning av cirklar, som är belägna längre in och så vidare, ända tills skördningsprocessen har rört sig hela vägen in till de innersta cirklarna eller den innersta cirkeln. När värmeutby- tet från hålen, som. är anordnade längs med dessa cirklar eller denna cirkel minskar till noll är energilagret l tömt och en väsentligen större andel av den påfyllda värmeenergin har kunnat utnyttjas jämfört med vad som vore fallet med ett konventionellt energilager.
Således fylls värme på respektive skördas inifrån och ut respektive utifrån och in i värmelagret l, genom att utnyttja de koncentriska cirklarna 10, ll, 12, i turordning med sti- gande respektive sjunkande radie, för påfyllning respektive skördning av värme. Beroende på var temperaturen mäts kan olika villkor för att påbörja pàfyllnaden respektive skörd- ningen av värme längs med nästa cirkel i ordningen tillämpas.
När temperaturen. mäts i varje respektive hål 2 längs med varje respektive koncentrisk cirkel 10, ll, 12, är ett före- draget sådant villkor att temperaturen i hålen längs med den 530 722 12 cirkel, som för närvarande fyller på respektive skördar värme skall vara väsentligen lika stor som i hålen längs med den föregående cirkeln i turordningen. När temperaturen mäts i ett rör 31, som kopplar samman samtliga häl 2 längs med en koncentrisk cirkel, är ett föredraget sådant villkor att temperaturen i det rör, som kopplar samman hålen längs med den cirkel, som för närvarande fyller på respektive skördar värme skall vara väsentligen lika stor som i_ det rör, som kopplar samman hålen längs med den föregående cirkeln i tur- ordningen. Det skall emellertid inses att andra villkor är såväl möjliga som användbara, beroende bland annat på place- ringen av temperatursensorerna 25, 33, 34 och hur ventilsys- temet 6 reglerar värmebärarens 8 flöde genom hålen 2 i värme- lagret 1.
Med ”väsentligen lika stor” menas i detta sammanhang att den maximala temperaturskillnaden mellan två längs med närliggan- de cirklar belägna hàl inte överstiger ungefär 1-5°C.
Vidare kan, när värmeenergin är slut i energilagret, de yt- tersta brunnarna användas som konventionella bergvärmehål, för att på så sätt kunna skörda mer energi än vad som tidiga- re har lagrats i energilagret l.
Ovan har exemplifierande utföringsformer beskrivits. Emeller- tid kan uppfinningen varieras utan att frångå uppfinningen.
Därför skall föreliggande uppfinning inte anses begränsad av utan endast av de dessa exemplifierande utföringsformer, bifogade patentkravens ram.

Claims (18)

10 15 20 25 30 530 '222 13 P .A ff E N T K Ii A. V
1. l. Förfarande för att lagra värmeenergi i, respektive ta ut värmeenergi ur, ett i marken beläget energilager (l) innefat- (2), att transporteras tande minst fyra hål genom vilka en värmebärare (8) bringas i ett slutet system. och därmed (3), där hålen (2) bringas att vara belägna väsentligen längs med minst två (10, ll, 12) (7) bringas att styra ett ventilsystem värma upp respektive kyla ned marken och där en styranordning (6), till hål som är belägna längs med en koncentriska cirklar som bringas att styra värmebäraren (8) cirkel och. därigenom. värma upp respektive kyla ned. marken längs med cirkeln, k ä n n e t e c k n a t a V att när värmebäraren (8) har högre temperatur än den omgivan- de marken (3) bringas inre cirklar att värmas upp tidigare än yttre cirklar och av att när värmebäraren (8) har lägre tem- peratur än marken (3) bringas yttre cirklar att kylas ned tidigare än inre cirklar.
2. Förfarande enligt krav l, k ä I1 n e t: e c k - n a t a v att temperaturen längs med varje enskild cirkel (10, ll, 12) bringas att mätas med hjälp av åtminstone en temperatursensor (25, 33, 34) (7) bringas att styra ventilsystemet och av att styranordningen (6), skillnaden mellan varje närliggande cirkel styrs och av att så att temperatur- uppvärmningen respektive nedkylningen av nästa cirkel bringas att påbörjas när temperaturskillnaden mellan värmebäraren i den för tillfället uppvärmda respektive nedkylda cirkeln och en närbelägen cirkel understiger ett förutbestämt värde. k ä n n e - att eller 2, temperaturen bringas krav l att (2) med hjälp av åtminstone en
3. Förfarande enligt it e c k ri a t a v mätas individuellt i varje hål temperatursensor (25) och av att styranordningen (7) bringas 70 15 20 25 30 530 722 14 att styra ventilsystemet (6), som bringas att styra den till- förda uppvärmnings- eller nedkylningseffekten hos varje hål (2) individuellt, så att skillnaden mellan den lägsta respek- tive den. högsta. temperaturen i_ varje väsentligen. på samma koncentriska cirklar (10, 11, 12) beläget hål (2) bringas att understiga ett förutbestämt värde över hela cirkeln (10, ll, 12). k ä n n e - leds i. ett
4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, t e c k n a t att värmebäraren. (8) (23) 8 V U-formigt rör (2)- ned i och upp ur vart och ett av hålen
5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä ri - n. e 't e c k ri a t a. v att kyla bringas att skördas från energilagret (1) vid den eller de cirklar där värmeinne- hållet i energilagret (l) för tillfället är som lägst.
6. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a t a v att avståndet :mellan hålen (2) bringas att vara mellan 2 och 10 meter.
7. Förfarande enligt något av' föregående krav, k ä n - n e t e c k n a t a v att det maximala avståndet mellan två hål (2) bringas att vara mellan 10 och 250 meter.
8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä ri - n e t: e c k 11 a t a v att hålens djup bringas att vara mellan 50 och 200 meter.
9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n - n. e t e c k n a t a v att hàlens (2) diameter bringas att vara mellan 10 och 50 centimeter. 70 15 20 25 30 SBU 'HE 15
10. Anordning för att lagra värmeenergi i, respektive ta ut värmeenergi ur, ett i marken beläget energilager (l) innefat- (2), vilka hål (2) transportera en värmebärare (8) i ett slutet system och där- tande minst fyra hål är anordnade att med värma upp respektive kyla ned marken (3), där hålen (2) är belägna väsentligen längs med minst två koncentriska cirk- lar (10, ll, 12) och där en styranordning (7) är anordnad att (6), till hål som är belägna längs med en styra ett ventilsystem som i sin tur är anordnat att styra värmebäraren (8) cirkel och därigenonl värma upp respektive kyla ned .marken längs med cirkeln, k ä n n e t e c k n a d a v att styranordningen (7) är anordnad att, när värmebäraren (8) har högre temperatur än den omgivande marken (3), (6), yttre cirklar och när värmebäraren (8) styra ven- tilsystemet så att inre cirklar värms upp tidigare än har lägre temperatur än marken (3), styra ventilsystemet (6), så att yttre cirklar kyls ned tidigare än inre cirklar.
11. ll. Anordning k ä n n e t e c k - (25, 33, enligt krav 10, I1 a d a v att åtminstone en temperatursensor 34) är anordnad att mäta temperaturen hos värmebäraren (8), som transporteras genom, hålen (2) längs med varje enskild cirkel (10, ll, 12) och av att styranordningen (7) är anord- nad att styra ventilsystemet (6), som i sin tur är anordnat att styra temperaturskillnaden mellan varje närliggande cir- kel, sà att uppvärmningen. respektive nedkylningen av nästa cirkel påbörjas när temperaturskillnaden mellan den för till- fället uppvärmda respektive nedkylda cirkeln och en närbelä- gen cirkel understiger ett förutbestämt värde. krav 10 eller ll, k ä 11 n e - att åtminstone en temperatursen-
12. l2. Anordning enligt t e c k n a d (25) varje hål (2) a v sor är anordnad att mäta temperaturen individuellt i och av att styranordningen (7) är anordnad att 10 15 20 25 30 530 722 16 styra ventilsystemet (6), som i sin tur är anordnat att styra den tillförda uppvärmnings- nedkylningseffekten hos eller varje hål (2) individuellt, så att skillnaden mellan den lägsta respektive den högsta temperaturen i varje väsentligen (10, 11, 12) beläget hål (2) understiger ett förutbestämt värde över hela cirkeln (10, ll, 12). på samma koncentriska cirklar k ä n n e - (23)
13. Anordning enligt krav 10, 11, k n a d eller 12, t e c a v att ett U-formigt rör före* finns anordnat att leda värmebäraren (8) ned i OCh UPP Uf vart och ett av hålen (2).
14. Anordning enligt något av kraven 10 - 13, k ä n - n e t e c k n a d a v att styranordningen (7) är anordnad att styra ventilsystemet för att skörda kyla från energilagret (1) vid den eller de cirklar där värmeinnehållet i energilagret (1) för tillfället är som lägst.
15. Anordning enligt något av' kraven. 10 - 14, k ä n - n e t e c k n a d a v att avståndet Inellan. hålen (2) är mellan 2 och 10 meter.
16. Anordning enligt något av kraven 10 - 15, k ä n - n e t e c k n a d att det maximala avståndet mellan två hål (2) a V är mellan 10 och 250 meter.
17. Anordning enligt något av kraven 10 - 16, k ä n - n e 't e c k I1 a d a. v att hålens djup är mellan 50 och 200 meter.
18. Anordning enligt något av kraven 10 - 17, k ä n ~ n e t e c k n a d a v att Ihålens (2) diameter är mellan 10 och 50 centimeter. dokumentl, 0000-00-00
SE0600428A 2006-02-24 2006-02-24 Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning SE530722C2 (sv)

Priority Applications (17)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0600428A SE530722C2 (sv) 2006-02-24 2006-02-24 Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning
JP2008556277A JP4880705B2 (ja) 2006-02-24 2007-01-22 加熱し、且つ/又は、冷却する装置及び方法
PCT/SE2007/050034 WO2007097701A1 (en) 2006-02-24 2007-01-22 Apparatus and method for heating and/or cooling.
HUE07709427A HUE034698T2 (hu) 2006-02-24 2007-01-22 Berendezés és eljárás fûtésre és/vagy hûtésre
AU2007218211A AU2007218211B2 (en) 2006-02-24 2007-01-22 Apparatus and method for heating and/or cooling.
CA2645577A CA2645577C (en) 2006-02-24 2007-01-22 Method and device for heating and cooling
CN2007800063649A CN101389910B (zh) 2006-02-24 2007-01-22 用于加热和/或冷却的设备和方法
PT77094274T PT1987298T (pt) 2006-02-24 2007-01-22 Aparelho e método para aquecimento e/ou arrefecimento
PL07709427T PL1987298T3 (pl) 2006-02-24 2007-01-22 Urządzenie i sposób do ogrzewania i/lub chłodzenia
DK07709427.4T DK1987298T3 (da) 2006-02-24 2007-01-22 Apparat og fremgangsmåde til opvarmning og/eller køling
ES07709427.4T ES2645991T3 (es) 2006-02-24 2007-01-22 Aparato y método para calentar y/o enfriar
SI200731971T SI1987298T1 (en) 2006-02-24 2007-01-22 Device and process for heating and / or cooling
US12/279,542 US9310103B2 (en) 2006-02-24 2007-01-22 Method and device for heating and cooling
RU2008137966/06A RU2394191C2 (ru) 2006-02-24 2007-01-22 Способ и устройство для нагревания и охлаждения
EP07709427.4A EP1987298B1 (en) 2006-02-24 2007-01-22 Apparatus and method for heating and/or cooling.
NO20083834A NO341916B1 (no) 2006-02-24 2008-09-03 Anordning og fremgangsmåte for varming og kjøling
HK09108496.3A HK1132317A1 (en) 2006-02-24 2009-09-17 Apparatus and method for heating and/or cooling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0600428A SE530722C2 (sv) 2006-02-24 2006-02-24 Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0600428L SE0600428L (sv) 2007-08-25
SE530722C2 true SE530722C2 (sv) 2008-08-26

Family

ID=38437647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0600428A SE530722C2 (sv) 2006-02-24 2006-02-24 Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning

Country Status (17)

Country Link
US (1) US9310103B2 (sv)
EP (1) EP1987298B1 (sv)
JP (1) JP4880705B2 (sv)
CN (1) CN101389910B (sv)
AU (1) AU2007218211B2 (sv)
CA (1) CA2645577C (sv)
DK (1) DK1987298T3 (sv)
ES (1) ES2645991T3 (sv)
HK (1) HK1132317A1 (sv)
HU (1) HUE034698T2 (sv)
NO (1) NO341916B1 (sv)
PL (1) PL1987298T3 (sv)
PT (1) PT1987298T (sv)
RU (1) RU2394191C2 (sv)
SE (1) SE530722C2 (sv)
SI (1) SI1987298T1 (sv)
WO (1) WO2007097701A1 (sv)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139699A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Scandinavian Energy Efficiency Co Seec Ab Heating and cooling network for buildings

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2450755B (en) * 2007-07-06 2012-02-29 Greenfield Energy Ltd Geothermal energy system and method of operation
GB2482437B (en) * 2007-07-06 2012-03-14 Greenfield Energy Ltd Method of operating a geothermal energy system
GB2450754B8 (en) * 2007-07-06 2013-02-06 Greenfield Energy Ltd Geothermal energy system and method of operation
GB2461029B (en) * 2008-06-16 2011-10-26 Greenfield Energy Ltd Thermal energy system and method of operation
SE536313E (sv) 2009-07-13 2016-03-03 Skanska Kommersiell Utveckling Norden Ab Förfarande för kylning innefattande ett berglager
CN101737985B (zh) * 2009-12-09 2013-05-29 吉林大学 能量地下存储动态控制系统和方法
GB2488797A (en) 2011-03-08 2012-09-12 Greenfield Master Ipco Ltd Thermal Energy System and Method of Operation
NO332707B1 (no) * 2011-06-09 2012-12-17 Nest As Termisk energilager og -anlegg, fremgangsmate og bruk derav
ITCO20110023A1 (it) * 2011-07-08 2013-01-09 Sergio Bonfiglio Metodo di preparazione di campi geotermali
GB2493536B (en) * 2011-08-10 2013-09-25 Caplin Solar Systems Ltd Thermal energy stores and heat exchange assemblies therefor
NO337357B1 (no) * 2012-06-28 2016-03-29 Nest As Anlegg for energiproduksjon
FR3015644B1 (fr) * 2013-12-20 2017-03-24 David Vendeirinho Dispositif de chauffage reversible solair hybride a double stockages calorifiques
FR3051549B1 (fr) * 2016-05-18 2018-06-22 IFP Energies Nouvelles Dispositif et procede de stockage et de restitution de la chaleur comprenant au moins deux volumes de stockage de la chaleur concentriques
NO20161109A1 (no) * 2016-07-04 2018-01-05 Mt Åsen As Varmelagringssystem
NO343262B1 (en) 2016-07-22 2019-01-14 Norges Miljoe Og Biovitenskapelige Univ Nmbu Solar thermal collecting and storage
FR3070064B1 (fr) * 2017-08-10 2021-12-03 Brgm Procede de stockage et de production d’energie thermique dans les formations geologiques permeables
EP3717841A4 (en) * 2017-11-30 2021-09-08 Double M Properties AB ARRANGEMENT AND PROCESS FOR THE OPTIMAL STORAGE AND RECAPTURE OF ENERGY FROM THERMAL WELLS
US11156374B2 (en) * 2018-03-13 2021-10-26 Michael ROPPELT Thermal-energy exchange and storage system
KR101992308B1 (ko) * 2018-12-07 2019-06-25 주식회사 지앤지테크놀러지 스마트팜과 건축물 냉난방을 위한 단일 급수방식을 이용한 지열시스템 및 이의 시공 방법
US11168946B2 (en) * 2019-08-19 2021-11-09 James T. Ganley High-efficiency cooling system
FR3113313B1 (fr) 2020-08-05 2023-03-24 Accenta Procédé et installations pour fournir de l’énergie notamment thermique dans au moins un bâtiment ou analogue, et système s’y rapportant
FR3120935B1 (fr) 2021-03-19 2023-08-11 Accenta Procédé pour piloter une installation reliée à une source géothermique pour fournir de l’énergie thermique dans au moins un bâtiment, installation et système de régulation s’y rapportant.
FR3137744A1 (fr) 2022-07-05 2024-01-12 Accenta Procédé et installation pour fournir de l’énergie notamment thermique, peu carbonée, dans au moins un bâtiment ou analogue, et système s’y rapportant.

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3354654A (en) * 1965-06-18 1967-11-28 Phillips Petroleum Co Reservoir and method of forming the same
US4054176A (en) * 1973-07-02 1977-10-18 Huisen Allen T Van Multiple-completion geothermal energy production systems
DK136124B (da) * 1974-11-12 1977-08-15 Brueel Schioeler & Jensen Aps Fremgangsmåde ved varmeakkumulering og akkumulator til udøvelse af fremgangsmåden.
FR2360838A2 (fr) * 1975-11-13 1978-03-03 Erap Procede et dispositif de stockage souterrain de chaleur en milieu poreux et permeable
FI64856C (fi) * 1976-11-01 1984-01-10 Sunstore Kb Saett att i en markkropp lagra termisk energi
US4577679A (en) * 1978-10-25 1986-03-25 Hibshman Henry J Storage systems for heat or cold including aquifers
SE7904334L (sv) * 1979-05-17 1980-11-18 Nils Goran Hultmark Utnyttjande av spillverme for att hindra forluster
US4402188A (en) * 1979-07-11 1983-09-06 Skala Stephen F Nested thermal reservoirs with heat pumping therebetween
DE3009990A1 (de) * 1980-03-13 1981-10-08 Industrie Planung Klaus Hermanussen & Partner GmbH, 2000 Hamburg Verfahren und anordnung zur gewinnung von waerme, bspw. zu heizzwecken
US4360056A (en) * 1980-03-19 1982-11-23 Spencertown Geo-Solar Associates Geokinetic energy conversion
US4397152A (en) * 1980-09-26 1983-08-09 Smith Derrick A Solar furnace
US4444249A (en) * 1981-08-20 1984-04-24 Mcdonnell Douglas Corporation Three-way heat pipe
US4392531A (en) * 1981-10-09 1983-07-12 Ippolito Joe J Earth storage structural energy system and process for constructing a thermal storage well
US4522253A (en) * 1983-08-10 1985-06-11 The Bennett Levin Associates, Inc. Water-source heat pump system
US5025634A (en) * 1989-04-25 1991-06-25 Dressler William E Heating and cooling apparatus
US5224357A (en) * 1991-07-05 1993-07-06 United States Power Corporation Modular tube bundle heat exchanger and geothermal heat pump system
CN1072010A (zh) * 1992-10-13 1993-05-12 上海桑菱环境能源研究所 一种热泵供热供冷系统
US5388419A (en) * 1993-04-23 1995-02-14 Maritime Geothermal Ltd. Staged cooling direct expansion geothermal heat pump
US5461876A (en) * 1994-06-29 1995-10-31 Dressler; William E. Combined ambient-air and earth exchange heat pump system
US6672371B1 (en) * 1995-09-12 2004-01-06 Enlink Geoenergy Services, Inc. Earth heat exchange system
US6860320B2 (en) * 1995-09-12 2005-03-01 Enlink Geoenergy Services, Inc. Bottom member and heat loops
US6585036B2 (en) * 1995-09-12 2003-07-01 Enlink Geoenergy Services, Inc. Energy systems
DE19844285A1 (de) * 1998-09-18 2000-03-23 Wolfgang Reif Anordnung und Verfahren zur verlustminimierten und exergieerhaltenden Langzeitspeicherung von Wärme
WO2001061261A1 (de) * 2000-02-17 2001-08-23 Alois Schwarz Anlage zur speicherung von wärmeenergie bzw. von kälteenergie
DE10202261A1 (de) * 2002-01-21 2003-08-07 Waterkotte Waermepumpen Gmbh Wärmequellen- oder Wärmesenken-Anlage mit thermischer Erdankopplung
CN1521462A (zh) * 2003-02-12 2004-08-18 晏 军 双向蓄能式地能冷暖中央空调装置
US7578140B1 (en) * 2003-03-20 2009-08-25 Earth To Air Systems, Llc Deep well/long trench direct expansion heating/cooling system
JP4318516B2 (ja) * 2003-09-22 2009-08-26 旭化成ホームズ株式会社 地熱交換装置
US7334406B2 (en) * 2004-09-10 2008-02-26 Regents Of The University Of Minnesota Hybrid geothermal and fuel-cell system
US7347059B2 (en) * 2005-03-09 2008-03-25 Kelix Heat Transfer Systems, Llc Coaxial-flow heat transfer system employing a coaxial-flow heat transfer structure having a helically-arranged fin structure disposed along an outer flow channel for constantly rotating an aqueous-based heat transfer fluid flowing therewithin so as to improve heat transfer with geological environments

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139699A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Scandinavian Energy Efficiency Co Seec Ab Heating and cooling network for buildings
US10386098B2 (en) 2008-05-15 2019-08-20 Sens Geoenergy Storage Ab Heating and cooling network for buildings

Also Published As

Publication number Publication date
CN101389910A (zh) 2009-03-18
CN101389910B (zh) 2012-08-15
NO341916B1 (no) 2018-02-19
CA2645577C (en) 2015-03-24
JP4880705B2 (ja) 2012-02-22
PT1987298T (pt) 2017-10-23
EP1987298B1 (en) 2017-07-12
JP2009527725A (ja) 2009-07-30
DK1987298T3 (da) 2017-11-06
US9310103B2 (en) 2016-04-12
HUE034698T2 (hu) 2018-02-28
RU2394191C2 (ru) 2010-07-10
SE0600428L (sv) 2007-08-25
CA2645577A1 (en) 2007-08-30
HK1132317A1 (en) 2010-02-19
US20100307734A1 (en) 2010-12-09
WO2007097701A1 (en) 2007-08-30
RU2008137966A (ru) 2010-03-27
EP1987298A1 (en) 2008-11-05
AU2007218211B2 (en) 2010-07-22
SI1987298T1 (en) 2018-01-31
EP1987298A4 (en) 2012-11-28
AU2007218211A1 (en) 2007-08-30
PL1987298T3 (pl) 2017-12-29
ES2645991T3 (es) 2017-12-11
NO20083834L (no) 2008-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE530722C2 (sv) Förfarande jämte anordning för uppvärmning respektive nedkylning
US20170299279A1 (en) Arrangement and method for storing thermal energy
FI64856C (fi) Saett att i en markkropp lagra termisk energi
CN100353830C (zh) 灌溉方法及系统
JP5067956B1 (ja) 熱交換システム
JP5963790B2 (ja) 地下水循環型地中熱採熱システム及び地中熱利用冷暖房又は給湯システム
CN108194110A (zh) 一种寒区隧道保温系统及安装方法
JP2010068748A (ja) 地中熱交換式温度管理装置
AU2008247294A1 (en) Water extraction from air in the earth's atmosphere
JP2015210008A (ja) 熱交換システム
SE431120B (sv) Anordnande av borrhal for vermelagring
US11156374B2 (en) Thermal-energy exchange and storage system
SE408087B (sv) Sett att i en markkropp lagra termisk energi
CN207829919U (zh) 一种寒区隧道保温系统
Pukhovoi et al. Ice formation in the form of icicles and utilization of heat of crystallization for air heating
CN107343377B (zh) 风力发电机组变流器的水冷散热系统及其控制、敷设方法
PL225387B1 (pl) Gruntowy wymiennik ciepła
US20130333859A1 (en) Geothermal column
Omran et al. Study of Two Layers Horizontal Ground Heat Exchanger Performance Under a Different Operation Mode
SE434675B (sv) Ytjordvermesystem seriekopplat med djupjordvermesystem
CA2997858A1 (en) A thermal-energy exchange and storage system
JP2015117883A (ja) 地中熱利用システム