Устройство для извлечения тепловой энергии из грунта
Предлагаемая полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к строительству объектов с системами отопления и холодоснабжения, использующих низкопотенциальное тепло грунта и грунтовых вод. Установка содержит средства для использования теплоаккумулирующих свойств двух и более водоносных слоев грунта, расположенных на разных уровнях грунта, которые выполнены в виде двух и более установленных в грунте трубчатых конструкций, представляющих собой две коаксиально расположенные трубы разной длины, при этом внешняя труба связана с одним водоносным слоем, а внутренняя труба связана со вторым более глубоким водоносным слоем.
Предлагаемая полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к строительству объектов с системами отопления и холодоснабжения, использующих низкопотенциальное тепло грунта и грунтовых вод.
Известно устройство для извлечения тепла из земной толщи, основанное на принципе артезианского колодца, представляющее 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 заполнения скважины водой, другое для отвода воды, поднимающейся из скважины. Подъемная труба изолирована вспененным материалом (Патент Германии №3029753 А1, МПК F 24 J 3/02).
Недостатком этого устройства является необходимость устанавливать подъемную трубу 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.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, используемое для сезонного аккумулирования и извлечения тепловой энергии из грунта, которым оборудовано здание немецкого Парламента - Рейхстага.
Устройство имеет два сезонных аккумулятора: аккумулятор холода на верхнем водоносном слое и аккумулятор тепла на нижнем водоносном слое. Для покрытия нагрузок в системе энергоснабжения предусмотрены мини-теплоэлектростанции, три абсорбционных тепловых насоса и пиковый котел. Также есть две холодильные машины для покрытия пиковых нагрузок на систему холодоснабжения. (В. Sanner, Ground heat sources for heat pumps (classification, characteristics, advantages), Institute of Applied Geosciences, Justus - Lubig - University Diezstrasse 15, D-3539 O Giessen, Germany, прототип).
Недостатком этого устройства являются высокие энергетические затраты на циркуляцию воды. Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу снижения энергетических затрат на циркуляцию воды в устройстве для извлечения тепловой энергии из грунта.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для извлечения тепловой энергии из грунта, содержащем средства для использования теплоаккумулирующих свойств двух и более водоносных слоев грунта, расположенных на разных уровнях грунта, эти средства выполнены в виде двух и более установленных в грунте трубчатых конструкций, каждая из которых представляет собой две коаксиально установленные трубы разной длины, при этом внешняя вруба связана с
одним водоносным слоем, а внутренняя труба связана со вторым, более глубоким, водоносным слоем.
Такое техническое решение позволяет использовать более эффективно энергопотенциал грунта и грунтовых вод, а также получить большее количество тепловой энергии при относительно низких затратах. Снижаются эксплуатационные затраты и затраты на обустройство скважин.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, показанной на фиг.1.
Устройство содержит трубчатые конструкции, состоящие из внешней трубы 1, коаксиальной с внутренней трубой 2, при этом внешняя труба 1 связана с водоносным слоем 3, а внутренняя труба 2 связана с водоносным слоем 4, расположенным глубже водоносного слоя 3. Внешняя труба 1 связана с погружным насосом 5 в водоносном слое 3, внутренняя труба 2 связана с погружным насосом 6 в водоносном слое 4, погружные насосы 5 и 6 связаны с тепловым насосом 7, который в свою очередь связан с системой теплоснабжения здания 8.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Труба 1 забирает воду из водоносного слоя 3 с помощью погружного насоса 5, подающего воду в тепловой насос 7, при этом тепловой насос 7 отбирает тепло от потребителя и закачивает его в водоносный слой 4 через трубу 2. Обратный процесс происходит таким образом, что через трубу 2 из водоносного слоя 3 закачивается вода с помощью погружного насоса 6 через трубу 1 в водоносный слой 4, при этом аккумулируемое тепло или холод с помощью теплового насоса 7 поступает в систему теплохолодоснабжения потребителя 8.
Достоинством предлагаемой полезной модели является возможность получения большого количества тепловой энергии при относительно низких затратах, при условии достаточной водопроницаемости грунта и хорошем химическом составе грунтовых вод.
Устройство для извлечения тепловой энергии из грунта, содержащее средства для использования теплоаккумулирующих свойств двух и более водоносных слоев грунта, расположенных на разных уровнях грунта, отличающееся тем, что средства для использования теплоаккумулирующих водоносных слоев грунта выполнены в виде двух и более установленных в грунте трубчатых конструкций, представляющих собой две коаксиально расположенные трубы разной длины, при этом внешняя труба связана с одним водоносным слоем, а внутренняя труба связана со вторым, более глубоким, водоносным слоем.
