Геотермальная теплонасосная система теплоснабжения и холодоснабжения зданий и сооружений
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.
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.
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).
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.
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.
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу повышения энергетической эффективности теплонасосной системы теплохладоснабжения зданий и сооружений.
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
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.
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.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой, показанной на фиг.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.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
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.
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.
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.
Геотермальная теплонасосная система теплоснабжения и холодоснабжения зданий и сооружений, включающая систему сбора низкопотенциального тепла грунта, тепловые насосы и средства для теплоснабжения и холодоснабжения, отличающаяся тем, что система сбора низкопотенциального тепла грунта содержит одну и более пар блоков грунтовых теплообменников, каждый блок содержит один и более аккумулирующих тепло или холод грунтовых теплообменников, первые блоки каждой пары грунтовых теплообменников связаны с одним из водоносных слоев грунта, а вторые блоки каждой пары связаны со вторым водоносным слоем грунта, расположенными на разных уровнях грунта, каждый грунтовый теплообменник в блоках снабжен средством, позволяющим ежегодно одновременно в каждой паре блоков грунтовых теплообменников изменять режим аккумулирования на противоположный с соответствующим изменением режимов аккумулирования водоносных слоев грунта, связанных с группой соответствующих блоков грунтовых теплообменников.
