Геотермальный теплообменник для энергоснабжения потребителей
Геотермальный теплообменник для энергоснабжения потребителей относится к области энергетики, в частности к устройствам автономного электро - и теплоснабжения потребителей на основе использования глубинного тепла Земли и позволяет расширить функциональные возможности, улучшить экологию и улучшить технологические характеристики энергетического цикла. Геотермальный теплообменник содержит контур съема тепла Земли, имеющий опускную трубу 1, расположенную в скважине 2 и герметично закрытую, например, перегородкой 3 со стороны глубинного грунта скважины 2. Внутри опускной трубы 1 коаксиально расположена первая подъемная труба 4, внешняя сторона которой имеет теплоизолирующий слой 5, и вторая подъемная труба 6, внешняя сторона которой имеет теплоизолированный слой 7. Геотермальный теплообменник подключен к циркуляционному насосу 8. Перед пуском контур съема тепла Земли заполняется жидким теплоносителем. При работе насоса 8 образуется циркуляция теплоносителя в контуре съема тепла Земли. По опускной трубе 1 теплоноситель опускается до глубины Н от поверхности Земли, где происходит нагрев теплоносителя от тепла глубинных пород и в конце его раздвоение потока, одна часть потока по подъемной трубе 6 поднимается к потребителю, а другая часть потока движется до перегородки 3 и нагревается от тепла более глубоких пород скважины 2, затем теплоноситель поднимается вверх по подъемной трубе 4 и поступает к потребителю. 1 илл.
Полезная модель относится к области энергетики, в частности к устройствам автономного электро - и теплоснабжения потребителей на основе использования глубинного тепла Земли при отсутствии возможности использования тепловой и электрической энергии от централизованных источников.
Известна установка для использования геотермальной энергии (см.пат. US №6247313, МПК Е21В 43/17, опубл. 19.06.2001), которая содержит контур съема тепла Земли, включающий циркуляционный насос, нагнетательную скважину, добычную скважину, для транспортировки нагретой воды из грунта на поверхность. Нагнетательная и добычная скважины связаны между собой множеством тепловоспринимающих труб. Съем глубинного тепла происходит по закрытому циклу, добычная и нагнетательная скважины находятся на расстоянии друг от друга.
Недостатком этой установки является сложность конструкции из-за необходимости бурения двух скважин.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является способ извлечения геотермального тепла, реализуемый в геотермальном теплообменнике (см.пат. RU №2288413, MПK7 F24J 3/08, опубл. 27.11.2006). Теплообменник включает циркуляционный насос, обеспечивающий подъем нагретой теплом глубинных пород Земли и доставку теплого теплоносителя, потребителю и контур съема тепла Земли, расположенный в скважине и имеющий обсадную (опускную) и подъемную трубу с теплоизолирующим слоем на внешней стороне. Подъемная труба помещена в обсадную трубу.
Недостатком этой установки является получение теплоносителя с одним и тем же температурным потенциалом и неудовлетворительные технологические характеристики энергетического цикла.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей, улучшение экологии и улучшение технологических характеристик энергетического цикла.
Эта задача решается тем, что известный геотермальный теплообменник для энергоснабжения потребителей, содержащий циркуляционный насос и контур съема тепла Земли, расположенный в скважине и имеющий опускную и первую подъемную трубу с теплоизолирующим слоем на внешней стороне, снабжен второй подъемной трубой с теплоизолирующим слоем, расположенным с ее внешней стороны, при этом вторая подъемная труба коаксиально установлена внутри первой подъемной трубы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематически изображен геотермальный теплообменник.
Геотермальный теплообменник для энергоснабжения потребителей содержит контур съема тепла Земли, имеющий опускную трубу 1, расположенную в скважине 2 и герметично закрытую, например, перегородкой 3 со стороны глубинного грунта скважины 2. Внутри опускной трубы 1 коаксиально расположена первая подъемная труба 4, внешняя сторона которой имеет теплоизолирующий слой 5, и вторая подъемная труба 6, внешняя сторона которой имеет теплоизолированный слой 7. Геотермальный теплообменник подключен к циркуляционному насосу 8.
Геотермальный теплообменник для энергоснабжения потребителей работает следующим образом.
Перед пуском контур съема тепла Земли заполняется жидким теплоносителем, например водой.
При работе циркуляционного насоса 8 образуется циркуляция теплоносителя в контуре съема тепла Земли. По опускной трубе 1 теплоноситель опускается до глубины Н от поверхности Земли. На участке Н происходит нагрев теплоносителя от тепла глубинных пород и в конце его
раздвоение потока, одна часть потока по подъемной трубе 6 поднимается к потребителю с температурой Т2, а другая часть потока движется до перегородки 3 и нагревается от тепла более глубоких пород скважины 2, затем теплоноситель поднимается вверх по подъемной трубе 4 и поступает к потребителю с температурой Т 1.
Наличие теплоизолирующих слоев 5, 7 предотвращает теплообмен между горячим и холодным теплоносителем, находящимся в подъемных трубах 4 и 6, и опускной трубе 1.
Использование полезной модели позволяет снизить затраты на перекачку теплоносителя и увеличивает ресурс теплообменного оборудования на поверхности. Геотермальный теплообменник может эффективно использоваться повсеместно. Такая полезная модель позволяет расширить функциональные возможности установки за счет одновременного экологически чистого производства двух потенциалов тепловой энергии. Термодинамически целесообразно нагревать воду до той температуры, которая необходима потребителю. Так теплоноситель с температурой T1 будет эффективно использоваться для выработки в основном электрической энергии, с использованием турбин с низкокипящим рабочим телом, а теплоноситель с температурой Т2 для получения тепловой энергии с использованием тепловых насосов.
Геотермальный теплообменник для энергоснабжения потребителей, содержащий циркуляционный насос и контур съема тепла Земли, расположенный в скважине и имеющий опускную и первую подъемную трубу с теплоизолирующим слоем на внешней стороне, отличающийся тем, что он снабжен второй подъемной трубой с теплоизолирующим слоем, расположенным с ее внешней стороны, при этом вторая подъемная труба коаксиально установлена внутри первой подъемной трубы.
