Система теплоснабжения

Заявляемая полезная модель предназначена для повышения энергоэффективности и надежности систем водяного центрального отопления, включающих потребителей тепла в пиковые периоды тепловой нагрузки, а также заведомо ветхие участки сетей теплопотребителей с высокой вероятностью возникновения аварий в виде порывов.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание системы теплоснабжения, обладающей большей энергоэффективностью и надежностью работы.

Решена она тем, что заявляемая система теплоснабжения в отличие от известной системы водяного центрального отопления (традиционной), принятой за прототип, включающей источник тепловой энергии, предусматривающий для своей работы сжигание органического топлива или потребление энергии, подключенный к нему прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня транспортируется к потребителям тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом тепло-потребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня посредством сетевых насосов транспортируется к теплоисточнику, системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, контрольную аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы, среди теплопотребителей имеется(ются) имеющий(ие) пиковый характер нагрузки, а отдельный(ые) участок(ки) тепловых сетей или системы теплоснабжения - потенциально аварийный участок, характеризующийся повышенным риском их возникновения, она дополнительно содержит размещенный в непосредственной близости от пикового потребителя тепла или потенциально аварийного участка системы теплоснабжения способный работать в режиме самостоятельного или дополнительного теплоисточника подземный теплогидроаккумулятор, например, сезонный заряжаемый гелиоконцентраторными, как правило в летнее время, или гидродинамическими теплогенераторами, и например, расположенный в подземном водоносном интервале, который посредством нагнетательной и водоподъемной скважин трубопроводами с задвижками и насосами в них сообщен, соответственно, с прямым и обратным трубопроводами.

В заявляемой системе теплоснабжения:

а) гидродинамическим теплогенератором зарядки подземного теплогидроаккумулятора может быть вихревой;

б) при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника теплоноситель после очередного цикла отдачи тепла в системе теплоснабжения, из обратного трубопровода теплопотребителя может поступать в вихревой теплогенератор и, далее, по нагнетательной скважине - в подземный теплогидроаккумулятор;

в) вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника, может быть установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор может являться вихревым теплогенератором дискового типа, агрегатированным и представлять собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, единенный с нижним концом бурильной колонны верхний конец которой закреплен на устье скважины, и являться опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а напор водотока воздействующий на скважинный гидротеплоагрегат быть достаточным для выработки им тепловой энергии;

г) вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника, может быть установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор является вихревым теплогенератором дискового типа, он агрегатирован и представляет собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, соединенный с нижним концом бурильной колонны верхний конец которой закреплен на устье скважины, являющейся опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а для создания напора водотока воздействующего на скважинный гидротеплоагрегат достаточного для выработки им тепловой энергии, в ней, перед нагнетательной скважиной в канале тока обратной воды может быть дополнительно установлен насос.

На фиг.1 приведена схема заявляемой системы теплоснабжения.

Заявляемая полезная модель позволяет повысить энергоэффективность и надежность работы традиционной системы теплоснабжения и получить энергетический, экономический и социальный эффекты от ее применения.

Заявляемая полезная модель предназначена для повышения энергоэффективности и надежности систем водяного центрального отопления, включающих потребителей тепла в пиковые периоды тепловой нагрузки, а также заведомо ветхие участки сетей теплопотребителей с высокой вероятностью возникновения аварий в виде порывов.

Системы водяного центрального отопления могут иметь потребителей тепла потребляющие пиковые его значения в определенные периоды времени. Для обеспечения требуемых нагрузок в пиковые периоды требуется введение дополнительных тепловых мощностей, для чего, часто, необходимо наличие энергетического резерва, в том числе горячего. Использование такого резерва часто не эффективно, ввиду того, что на полную мощность оно используется редко и малые периоды времени (малые периоды времени эффективного использования энергетического оборудования) и значительные промежутки времени энергетическое оборудование используется не на полную мощность - не эффективно, а часто - простаивает (Баскаков А.П.. Берг Б.В., Витт O.K. и др. Теплотехника. Учебник для вузов. Под ред. А.П.Баскакова - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат. 1991 г.). Необходимость создания резервных тепловых источников для покрытия пиковых нагрузок отдельных потребителей системы теплоснабжения, при этом, является одной из причин не высокой энергетической эффективности систем водяного центрального отопления.

Другой причиной не высокой эксплуатационной эффективности в настоящее время системы водяного центрального отопления является их высокая изношенность и связанная с ней низкая их надежность, как теплоисточников, так и тепловых сетей. Известно, что наибольшее количество технологических нарушений по типовым предприятиям энергетики (Кутьин Н.Г. Безопасность энергетических объектов. Журнал «Энергонадзор и энергобезопасность». 4, 2009 г., стр.8-14) в 2009 г. составили нарушения на котельных из-за неудовлетворительного состояния тепломеханического оборудования котельных и тепловых сетей, а связанные с ними аварии с наибольшей частотой проявляются в наиболее холодные периоды года. О ветхости участков тепловых сетей, как правило известно заведомо, до начала очередного отопительного сезона. Следует отметить, что крупные аварии в период отопительного сезона, требуют значительных средств для их ликвидации (например, для устранения аварии в одной из систем теплоснабжения в Якутии в 2008 г. - см. там же, потребовалось около 150 млн.руб.), как правило, они представляют ЧП, не редко решаются путем эвакуации населения до восстановления системы теплоснабжения, практически всегда, их наличие связано с возникновением серьезной социальной напряженности.

Таким образом, в ряде случаев системы водяного центрального отопления являются не энергоэффективными и не надежными.

За прототип заявляемой системы теплоснабжения (далее, СТ) принята СТ, включающая источник тепловой энергии, предусматривающий для своей работы сжигание органического топлива или потребление энергии, подключенный к нему прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня транспортируется к потребителям тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом тепло-потребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня посредством сетевых насосов транспортируется к теплоисточнику, системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы, имеются теплопотребители с пиковым характером нагрузки, а отдельный(ые) участок(ки) тепловых сетей или системы теплоснабжения - потенциально аварийный участок, характеризующийся повышенным риском их возникновения (сведения о нем приведены в выше указанной книге - авторы Баскаков А.П.. Берг Б.В., Витт O.K. и др. Теплотехника. Учебник для вузов. Под ред. А.П.Баскакова - 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат. 1991 г.).

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание системы теплоснабжения, обладающей большей энергоэффективностью и надежностью работы.

Решена она тем, что заявляемая система теплоснабжения в отличие от известной системы водяного центрального отопления (традиционной), принятой за прототип, включающей источник тепловой энергии, предусматривающий для своей работы сжигание органического топлива или потребление энергии, подключенный к нему прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня транспортируется к потребителям тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом тепло-потребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня посредством сетевых насосов транспортируется к теплоисточнику, системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, контрольную аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы, среди теплопотребителей имеется(ются) имеющий(ие) пиковый характер нагрузки, а отдельный(ые) участок(ки) тепловых сетей или системы теплоснабжения - потенциально аварийный участок, характеризующийся повышенным риском их возникновения, она дополнительно содержит размещенный в непосредственной близости от пикового потребителя тепла или потенциально аварийного участка системы теплоснабжения способный работать в режиме самостоятельного или дополнительного теплоисточника подземный теплогидроаккумулятор, например, сезонный заряжаемый гелиоконцентраторными, как правило в летнее время, или гидродинамическими теплогенераторами, и например, расположенный в подземном водоносном интервале, который посредством нагнетательной и водоподъемной скважин трубопроводами с задвижками и насосами в них сообщен, соответственно, с прямым и обратным трубопроводами.

В заявляемой системе теплоснабжения:

а) гидродинамическим теплогенератором зарядки подземного теплогидроаккумулятора может быть вихревой;

б) при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника теплоноситель после очередного цикла отдачи тепла в системе теплоснабжения, из обратного трубопровода теплопотребителя может поступать в вихревой теплогенератор и, далее, по нагнетательной скважине - в подземный теплогидроаккумулятор;

в) вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника, может быть установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор может являться вихревым теплогенератором дискового типа, агрегатированным и представлять собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, единенный с нижним концом бурильной колонны верхний конец которой закреплен на устье скважины, и являться опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а напор водотока воздействующий на скважинный гидротеплоагрегат быть достаточным для выработки им тепловой энергии;

г) вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника, может быть установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор является вихревым теплогенератором дискового типа, он агрегатирован и представляет собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, соединенный с нижним концом бурильной колонны верхний конец которой закреплен на устье скважины, являющейся опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а для создания напора водотока воздействующего на скважинный гидротеплоагрегат достаточного для выработки им тепловой энергии, в ней, перед нагнетательной скважиной в канале тока обратной воды может быть дополнительно установлен насос.

Реализация отличительных признаков обуславливает появление у заявляемой СТ важных новых свойств - большей ее энергоэффективности при наличии в составе СТ теплопотребителя с пиковым потреблением тепла, а также более надежной ее работы при наличии в составе СТ элементов или участков, характеризующихся повышенными рисками возникновения аварий. Достигаются указанные приемущества в заявляемой СТ за счет того, что дополнительно введенный в ее состав подземный теплогидрооаккумулятор (далее, ПТГА), заряженный на кануне отопительного сезона, может быть в любой момент времени подключен к СТ, либо при необходимости покрытия пиковых нагрузок, либо при возникновении необходимости теплоснабжения аварийно отключенного при этом от СТ (централизованного) участка. Реализация системы теплоснабжения с ПТГА, может быть осуществлена, например с использованием гелио (солнечных) концентраторов (Kabus F., Barrels J. Подземное аккумулирование тепла и холода. Теплоэнергетика. 6, 2004 г., стр.70-76). Как показывает зарубежный опыт, использование системы теплоснабжения с заранее заряженным ПТГА в 3-4 раза менее затратна, чем реализация традиционной системы теплоснабжения предусматривающая для своей работы сжигание топлива.

Сочетание признаков заявляемой системы теплоснабжения позволяет, за счет обеспечения повышения ее энергоэффективности и надежности работы, получить экономический, энергетический и социальный эффекты.

Ниже приведены признаки обозначенных выше (п.а) - (п.г) дополнительных пунктов полезной модели, реализация которых направлена на повышение показателей назначения СТ и ее эффективности:

а) гидродинамическим теплогенератором зарядки подземного теплогидроаккумулятора может быть вихревой;

В настоящее время известны несколько типов гидродинамических теплогенераторов, частности следующие: работающие на принципе гидродинамического удара при взаимодействии встречных потоков воды и отличающиеся от вихревых; нагревание основано на явлении кавитации, происходящем в смесителе за счет выделения энергии при соударении потоков жидкости, которое используется в вихревых нагревателях и др. Известны статические (в виде «улитки») и динамические (дисковые) вихревые теплогенераторы. Благодаря своей доказанной эффективности, в течении более чем десятилетнего практического опыта эксплуатации, наибольшее распространение получили динамические вихревые теплогенгераторы, например типа ТС, сертифицированные и отвечающие утвержденным техническим условиям;

б) при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника теплоноситель после очередного цикла отдачи тепла в системе теплоснабжения, из обратного трубопровода теплопотребителя может поступать в вихревой теплогенератор и, далее, по нагнетательной скважине - в подземный теплогидроаккумулятор;

В процессе циркуляции теплоносителя через ПТГА при его работе на СТ, его температура понижается с каждым циклом циркуляции теплоносителя (после отдачи тепла в СТ). При этом поступающий в ПТГА охлажденный в СТ теплоноситель (в известных зарубежных СТ) понижает его интегрированную температуру в ПТГА, и в определенных условиях она (температура) становится не достаточной для эффективной работы СТ. Поэтому, в известных зарубежных аналогичного принципа работы схемы отопления, в этих условиях, зарубежный опыт предусматривает для подогрева теплоносителя из ПДГА перед подачей его в СТ (как правило, в конце отопительного сезона) дополнительно использовать котельную работающую за счет сжигания топлива. Такая технология требует затрат дополнительной энергии, ухудшает энергоэффективность СТ.

В заявляемой СТ теплоноситель перед нагнетанием (или при нагнетании) его в ПТГА, за счет прохождения его через гидродинамический теплогенератор (вихревой дискового типа) нагревается, температура его повышается, а интегрированное ее значение в ПТГА не понижается. Поэтому, заявляемая СТ не требует для подогрева теплоносителя из ПДГА перед подачей его в СТ (как это предусматривается в известных СТ, как правило в конце отопительного сезона) за счет дополнительной котельной. Она не требует затрат дополнительной энергии, улудшает энергоэффективность СТ;

в) вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника, может быть установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор может являться вихревым теплогенератором дискового типа, агрегатированным и представлять собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, единенный с нижним концом бурильной колонны верхний конец которой закреплен на устье скважины, и являться опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а напор водотока воздействующий на скважинный гидротеплоагрегат быть достаточным для выработки им тепловой энергии;

В заявляемой СТ для ее осуществления использовано известное техническое решение - скважинная система теплоснабжения с подземным теплогидроаккумулированием (патент РФ 2371638, МПК F24D 15/04; F24H 4/02. Заявка 2008111776/03 от 27.03.2008 г., опубл. 27.03.2009 г.).

Обратный трубопровод соединенен с нагнетательной скважиной представляющей собой водовод, нижний конец которого соединен с ПТГА. Вихревой теплогенератор установлен в водоводе и представляет собой гидротурбину, кинематически соединенную с расположенным ниже вихревым теплогенератором дискового типа. Корпуса их и жестко соединены и выполнены с возможностью фиксирования и восприятия ими реактивного момента опорным элементом, а установлен вихревой теплогенератор под динамический уровень воды, напор которого достаточен для выработки тепловой энергии. Опорным элементом является колонна труб, опущенная в скважину, верхний конец которой закреплен на устье скважины, гидротеплоагрегат соединен с нижним концом колонны труб. Заявляемая СТ дополнительно включает водоподъемную скважину, которая пробурена до ПТГА, а ее устье - к прямому трубопроводу СТ.

По аналогии со схемой изложенной в п.б) поступающий из обратного трубопровода СТ отработавший (охлажденный) теплоноситель перед тем, как направиться в ПТГА проходит через вихревой теплогенератор, а отличие заключается только в том, что вихревой теплогенератор установлен в нагнетательной скважине;

г) вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника, может быть установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор является вихревым теплогенератором дискового типа, он агрегатирован и представляет собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, соединенный с нижним концом бурильной колонны верхний конец которой закреплен на устье скважины, являющейся опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а для создания напора водотока воздействующего на скважинный гидротеплоагрегат достаточного для выработки им тепловой энергии, в ней, перед нагнетательной скважиной в канале тока обратной воды может быть дополнительно установлен насос;

Напор водотока Н_в воздействующий на скважинный гидротеплоагрегат, как отмечено в п.в), должен быть достаточным для выработки им тепловой энергии. В нагнетательной скважине, как правило, он создается за счет динамического уровня воды в скважине и в некоторых случаях конкретных горно-гидрогеологических условий его (Н _в) уровень не достаточен для выработки тепловой энергии. Поэтому, согласно п.г) для обеспечения требуемого напора воды Н_в, дополнительный (к напору создаваемому динамическим уровнем в скважине) напор воды нагнетаемой в скважину с установленным в ней вихревым теплогенероаторм, создается насосом, подающим в нее теплоноситель из обратного трубопровода. Сумма напоров теплоносителя из обратного трубопровода создаваемых - динамическим уровнем воды в скважине и дополнительно насосом является достаточной для выработки им тепловой энергии, а горячая вода с высокой температурой (ее уровень не ниже, чем в ПТГА) поступает в ПТГА. По аналогии с п.п.б) и в) заявляемая СТ не требует для подогрева теплоносителя из ПДГА перед подачей его в СТ (как это предусматривается в известных СТ, как правило в конце отопительного сезона) за счет дополнительной котельной. Она не требует затрат дополнительной энергии, улудшает энергоэффективность СТ.

На фиг.1 приведена схема заявляемой системы теплоснабжения.

На фиг.1 введены следующие обозначения: 1 - теплоисточник, предусматривающий сжигание топлива; 2 - прямой и обратный трубопроводы к теплопотребителю - району 5; 3, 4 - задвижки в прямом и обратном трубопроводе луча к району 5; 5 - теплопотребитель - район 5; 6 - отдельные теплопоребители района 5; 7 - распределительная камера района 5; 8, 9 - прямой и обратный трубопроводы луча к теплопотребителю - району 12; 10, 11 - задвижки, соответственно, в прямом 8 и обратном 9 трубопроводах луча к району 12; 12 - теплопотребитель района 12 (в районе имеется отдельный теплопотребитель с повышенным теплопотреблением в определенные периоды года); 13 - отдельные теплопотребители района 12; 14 - распределительная камера района 12; 14.1, 14.2 - задвижки присоединенные к водоподъемной скважине 37 (прямой трубопровод) и гидроэнергетической 26, сообщенных с подземным теплогидроаккмулятором 29; 15 - питательная емкость; 16 - гидротурбина; 17 - уплотнитель корпуса гидротурбины; 18 - входные каналы гидротурбины; 19 - выходные каналы гидротурбины; 20 - ротор гидротурбины с лопастными секциями; 21 - рычаги фиксатора; 22 - соединительная муфта-наконечник гидротурбины с отверстиями в нем (для сообщения объема скважины с входом гидротурбины); 23 - вихревой теплогенератор дискового типа; 24 - входные каналы вихревого теплогенератора; 25 - выходные каналы вихревого теплогенератора; 26 вертикальный интервал скважины от ее устья до места установки гидротеплоагрегата; 27 - вертикальный интервал скважины ниже места установки гидротеплоагрегата; 28 - перфорированный отрезок трубы в интервале скважины 27; 29 - поглощающий интервал (зона стока); 30 - колонна труб; 31 - соединительная муфта-наконечник колонны труб; 32 - перфорированная часть обсадной колонны - устройства регулирования расхода воды; 33 - перфорированный, с возможностью его поворота и с отверстиями; 34 - патрубок устройства регулирования расхода воды; 35 - отверстия в патрубке 33; 36 - жесткое соединение колонны труб с обсадной колонной; 37 - водоподъемная скважина (для горячего водоснабжения); 38 - перфорированный отрезок трубы в скважине 37; 39 - водоподъемные трубы; 40 - насос с электродвигателем; 41 - оголовок; 42 - задвижка; 43 - манометр; 44 - линия электроснабжения; 45 - станция управления; Н_н - напор водяного столба, воздействующий на гидротеплоагрегат; Н_в - глубина положения поглощающего интервала (аккумулирующего горячую воду).

Описание СТ в статическом состоянии.

От котельной 1 по двум теплопроводам (лучам) к двум районам теплопотребителей 5 и 12. Луч на район 5 включает прямой и обратный трубопроводы 2, а на район 12 - прямой 8 и обратный 9 трубопроводы. Районы теплопотребления 5 и 12 включают отдельных потребителей 6 и 13 (например, жилые дома и предприятия), соответственно. В районе 12 есть отдельный теплопотребитель с повышенным теплопотреблением в отдельные периоды года (или суток) - пиковый теплопотребитель. Кроме того, известно (установлено в результате специальных дополнительных обследований), что состояние трубопроводов 8 и 9 луча к теплопотребителю района 12, на определенном участке, очень ветхое и при определенных условиях повышенных нагрузок (как правило, повышенные нагрузки определяемые давлением и температурой теплоносителя действуют в наиболее холодные периоды отопительного сезона) потенциально они являются аварийно опасными. На фиг.1 он обозначен как «Участок подземно расположенных сетей ветхого состояния».

СТ включает дополнительно теплоисточник с подземным теплогидроаккумулятором (ПТГА), который создан в поглощающем водоносном интервале 29. ПТГА 29 сообщен с дневной поверхностью нагнетательной (гидроэнергетической) 26 и водоподъемной 37 скважинами. Последние посредством задвижек 14.1 и 14.2 соединены, соответственно, с обратным 9 и прямым трубопроводами луча к району теплопотребления 12.

(К отопительному сезону ПТГА 29 заряжен горячей водой с использованием известных для этого теплогенерирующих технологий, например: гелиоконцетраторов; в летнее время - сбросав ПТГА излишков тепла с ТЭЦ; гидродинамических теплогенераторов, в том числе установленных в скважине (патент РФ на изобретение 2371638 «Скважинная система теплоснабжения с подземным теплогидроаккумулированием». MПK F24D 15/04, F24H 4/02. Заявка 2008111776/03) от 27.03.2008 г. Опубл. 27.10.2009 г., бюл. 30) и др).

В нагнетательной (гидродинамической) скважине 26 установлен гидродинамический теплогенератор, включающий гидротурбину (турбобур) 16 соединенный с вихревым теплогенератором дискового типа 23, при этом их корпуса и роторы жестко соединены, а они представляют собой скважинный теплогидроагрегат. Он соединен с колонной труб 30 в скважине, жестко закрепленной на ее устье 36 и которая воспринимает реактивный момент возникающий на теплогидроагрегате.

Теплоноситель из обратного трубопровода 9 через вентиль 14.1 поступает в емкость 15, а из нее через устройство регулирования расхода 32-35 - в гидроэнергетическую скважину 26 (в ее кольцевой канал) и далее, к скважинному теплогидроагрегату (гидродинамическому теплогенератору) 16-23. Далее, нагретый в нем теплоноситель по интервалу скважины 27 поступает в ПТГА 29.

В водоподъемной скважине 37 установлены водоподъемные трубы 39, на нижнем конце которых установлен погружной насос 40. Электроэнергия к нему от линии 44 подается по специальному кабелю в скважине. Горячая вода из ПТГА 29 с использованием погружного насоса 40 по водоподъемной колонне труб 39 поднимается на дневную поверхность, а далее сетевым насосом подается в прямой трубопровод 8 СТ к району теплопотребителя 12.

В заявляемой СТ гидродинамический теплогенератор (например, вихревой дискового типа) может быть установлен на поверхности и при этом приводом для вращения его ротора может быть электрический.

Работа СТ в процессе ее эксплуатации.

Непиковый по тепловой нагрузке и безаварийный на сетях режим. В таком режиме потребители района 5 и района 12 посредством лучей 2 и 8-9 подключены к теплоисточнику 1. при этом дополнительный теплоисточник с ПТГА от луча трубопроводов 8-9 вентилями 14.1 и 14.2 отключен. Тепло по прямым трубопроводам поступает распределительные камеры районных потребителей 7 и 14, соответственно. От них оно распределяется отдельным потребителям этих районов 6 и 13. Теплоносителем тепло отдается отдельным потребителям его в указанных районах. Теплоноситель с пониженной температурой от отдельных теплопотребителей поступает в распределительные камеры 7 и 13 и по обратным трубопроводам 2 и 9 транспортируется к теплоисточнику 1. Цикл теплоснабжения непрерывен. Такой является схема теплоснабжения в рассматриваемом режиме.

Пиковый по тепловой нагрузке и безаварийный на сетях режим. В таком режиме в требуемые периоды времени (согласно графика нагрузки отдельным теплопотребителем района теплопотребления 12) к лучу трубопроводов 8-9 посредством вентилей 14.1 и 14.2 подключают дополнительный источник тепловой энергии с ПТГА (последний к этому времени является заряженным, как правило в летнее время, горячей водой). После открытия указанных вентилей погружным насосом 40 горячая вода из ПТГА поднимается на дневную поверхность и сетевым насосом подается в прямой трубопровод 8 луча 8-9. По нему в дополнение (с расходом Q_д и температурой t _д) к теплу от теплоисточника 1 он подается в район теплопотребления 12. При этом повышенные параметры теплоносителя обеспечивают повышенное теплоснабжение района теплопотребления 12 и конкретного потребителя пиковой тепловой нагрузки в нем. После отдачи тепла по обратному трубопроводу 9 теплоноситель транспортируется на теплоисточник 1, а с расходом Q_д через вентиль 14.1 - в емкость 15 дополнительного теплоисточника с ПТГА. Из емкости 15 через устройство регулирования расхода 32-35 теплоноситель поступает (за счет напора формируемого в скважине, благодаря существующему в ней природному перепаду высот динамического и статического уровней - в гидроэнергетическую скважину 26 (в ее кольцевой канал) и далее, к скважинному теплогидроагрегату (гидродинамическому теплогенератору) 16-23. Далее, нагретый в нем теплоноситель по интервалу скважины 27 поступает в ПТГА 29. По нему горячая вода движется к водоподъемной скважине 37 (к перфорированному отрезку трубы 38). Цикл движения теплоносителя таким образом замкнут, он непрерывен при подключении к СТ дополнительного теплоисточника с ПТГА 29. При уменьшении нагрузки пикового теплопотребителя дополнительный теплоисточник с ПТГА от системы теплоснабжения посредством перекрытия вентилей 14.1 и 14.2, а также отключения погружного 40 и сетевого насосов, выключается. При этом теплосодержание ПТГА, несмотря на теплоснабжение потребителя за счет него в пиковый период, не снизилось, так как при его работе охлаждаемый теплоноситель из обратного трубопровода 9 до его поступления в ПТГА нагревался в гидродинамическом теплогенераторе 16-23 установленном в скважине. Причем осуществлялся этот нагрев без сжигания для этого топлива или подвода энергии - а за счет природно реализуемого напора в скважине (по аналогии с ГЭС). Использование этого приемущества заявляемой СТ в рассматриваемом режиме позволяет повысить ее энергоэффективность.

Непиковый по тепловой нагрузке и аварийный на сетях режим. Такой режим работы реализуется в заявляемой СТ при возникновении аварии на «Участке подземно расположенных сетей ветхого состояния» (фиг.1), в результате которой произошел разрыв прямого трубопровода 8 луча на район теплопотребления 12, а место разрыва стало местом полных потерь теплоносителя. После возникновения аварии аварийный участок перекрыт вентилями 10.1 и 10.2, после чего к лучу 8-9 на район теплопотребления 12 посредством вентилей 14.1 и 14.2 подключен дополнительный теплоисточник с ПТГА. После открытия указанных вентилей погружным насосом 40 горячая вода из ПТГА поднимается на дневную поверхность и далее сетевым насосом подается в прямой трубопровод 8 луча 8-9 по нему с расходом Q_aв и температурой t_aв равных расходу и температуре теплоносителя в прямом трубопроводе от теплоисточника 1 до возникновения аварии) и транспортируется в район теплопотребления 12. При этом теплоноситель с параметрами аналогичными параметрам от теплоисточника 1 до аварии обеспечивает теплоснабжение района теплопотребления 12. После отдачи тепла по обратному трубопроводу 9 теплоноситель транспортируется по обратному трубопроводу 9 к дополнительному теплоисточнику, а через вентиль 14.1 - в емкость 15 дополнительного теплоисточника с ПТГА. Из емкости 15 через устройство регулирования расхода 32-35 теплоноситель поступает (за счет напора формируемого в скважине, благодаря существующему в ней природному перепаду высот динамического и статического уровней - в гидроэнергетическую скважину 26 (в ее кольцевой канал) и далее, к скважинному теплогидроагрегату (гидродинамическому теплогенератору) 16-23. Далее, нагретый в нем теплоноситель по интервалу скважины 27 поступает в ПТГА 29. По нему горячая вода движется к водоподъемной скважине 37 (к перфорированному отрезку трубы 38). Цикл движения теплоносителя таким образом замкнут, он непрерывен при подключении к СТ дополнительного теплоисточника с ПТГА 29. Использование заявляемой СТ при возникновении аварии позволяет, практически сразу осуществлять теплоснабжение потребителя тепла от дополнительного теплоисточника с ПТГА и выполнять это, практически бесконечно долго (до конца отопительного сезона). При этом, на аварийном участке по возможности могут выполняться ремонтные работы, либо они могут быть сдвинуты на обоснованный для этого период времени.

После устранения аварии на сетях дополнительный теплоисточник с ПТГА от системы теплоснабжения посредством перекрытия вентилей 14.1 и 14.2, а также отключения погружного 40 и сетевого насосов из работы в заявляемой СТ выводится. При этом теплосодержание ПТГА, несмотря на теплоснабжение потребителя за счет него в аварийный период, не снизилось, так как при его работе охлаждаемый теплоноситель из обратного трубопровода 9 до его поступления в ПТГА нагревался в гидродинамическом теплогенераторе 16-23 установленном в скважине. Причем осуществлялся этот нагрев без сжигания для этого топлива или подвода энергии - а за счет природно реализуемого напора в скважине (по аналогии с ГЭС). Использование этого приемущества заявляемой СТ в рассматриваемом режиме позволяет, кроме повышения энергоэффективности, повысить и надежность ее работы и в результате получить энергетический, экономический и социальный эффекты от ее применения.

1. Система теплоснабжения, включающая источник тепловой энергии, предусматривающий для своей работы сжигание органического топлива или потребление энергии, подключенный к нему прямой трубопровод, по которому теплоноситель с температурой более высокого уровня транспортируется к потребителям тепловой энергии, обратный трубопровод, соединенный с выходом теплопотребителя (теплопотребителей), по которому теплоноситель с температурой менее высокого уровня посредством сетевых насосов транспортируется к теплоисточнику, системы задвижек и обвязок, в том числе, для подключения или обхода конкретных теплопотребителей, контрольную аппаратуру для измерения давлений, расходов и температур теплоносителя, прямые и обратные трубопроводы, среди теплопотребителей имеется(ются) имеющий(ие) пиковый характер нагрузки, а отдельный(ые) участок(ки) тепловых сетей или системы теплоснабжения - потенциально аварийный участок, характеризующийся повышенным риском их возникновения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит размещенный в непосредственной близости от пикового потребителя тепла или потенциально аварийного участка системы теплоснабжения способный работать в режиме самостоятельного или дополнительного теплоисточника подземный теплогидроаккумулятор, например сезонный, заряжаемый гелиоконцентраторными, как правило в летнее время, или гидродинамическими теплогенераторами, и, например, расположенный в подземном водоносном интервале, который посредством нагнетательной и водоподъемной скважин трубопроводами с задвижками и насосами в них сообщен, соответственно, с прямым и обратным трубопроводами.

2. Система теплоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что гидродинамическим теплогенератором зарядки подземного теплогидроаккумулятора является вихревой.

3. Система теплоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника теплоноситель после очередного цикла отдачи тепла в системе теплоснабжения, из обратного трубопровода теплопотребителя поступает в вихревой теплогенератор и, далее, по нагнетательной скважине - в подземный теплогидроаккумулятор.

4. Система теплоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор является вихревым теплогенератором дискового типа, он агрегатирован и представляет собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, единенный с нижним концом бурильной колонны, верхний конец которой закреплен на устье скважины, являющейся опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а напор водотока, воздействующий на скважинный гидротеплоагрегат, достаточный для выработки им тепловой энергии.

5. Система теплоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что вихревой теплогенератор при работе подземного теплогидроаккумулятора в режиме теплоисточника, установлен в нагнетательной скважине с потоком воды в ней из обратного трубопровода и формируемым им в скважине сплошным водотоком, при этом вихревой теплогенератор является вихревым теплогенератором дискового типа, он агрегатирован и представляет собой соединенные своими корпусами гидротурбину и собственно вихревой теплогенератор, соединенный с нижним концом бурильной колонны верхний конец которой закреплен на устье скважины, являющейся опорным элементом скважинного гидротеплоагрегата; а для создания напора водотока воздействующего на скважинный гидротеплоагрегат достаточного для выработки им тепловой энергии, в ней, перед нагнетательной скважиной в канале тока обратной воды дополнительно установлен насос.