RU147281U1

RU147281U1 - INSTALL HEAT SUPPLY

Info

Publication number: RU147281U1
Application number: RU2014114303/06U
Authority: RU
Inventors: Роберт Александрович Амерханов; Константин Алексеевич Гарькавый; Анна Сергеевна Кириченко
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2014-11-10

Abstract

Установка теплоснабжения, включающая циркуляционный контур, состоящий из скважины-теплообменника для отбора низкопотенциального тепла горных пород, теплового насоса, и солнечный коллектор, соединенные подводящим и отводящим трубопроводами для циркуляции теплоносителя, отличающаяся тем, что солнечный коллектор установлен на подводящем трубопроводе между скважиной-теплообменником и тепловым насосом.A heat supply installation, including a circulation loop, consisting of a heat-exchanger well for collecting low-grade rock heat, a heat pump, and a solar collector connected by inlet and outlet pipelines for coolant circulation, characterized in that the solar collector is installed on the inlet pipe between the heat exchanger well and heat pump.

Description

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использовано для теплоснабжения и горячего водоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием гео- и гелиотермальной энергии.The utility model relates to the field of heat engineering and can be used for heat supply and hot water supply of decentralized low-power facilities using geo- and heliothermal energy.

В настоящее время известны геотермальные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения объектов малой мощности, использующие скважинные системы извлечения тепла горных пород в комплексе с тепловыми насосами (патент RU 2288413 «Способ извлечения геотермального тепла»).At present, geothermal installations for heat supply and hot water supply of low-power facilities using downhole rock heat extraction systems in combination with heat pumps are known (patent RU 2288413 "Method for extracting geothermal heat").

Способ извлечения геотермального тепла состоит в том, что из скважины с температурным градиентом по обсадной трубе при помощи теплоносителя, циркулирующего в контуре и используемого для нужд теплоснабжения, охлажденный при помощи теплового насоса теплоноситель подается в обсадную трубу. Нагретый теплоноситель поднимается по концентрично опущенной в скважину обсадной трубе и передает тепло потребителю.A method of extracting geothermal heat is that from a well with a temperature gradient through the casing using a heat carrier circulating in the circuit and used for heat supply needs, the coolant cooled by means of a heat pump is supplied to the casing. The heated coolant rises along the casing concentrically lowered into the well and transfers heat to the consumer.

В подобной установке промежуточный теплоноситель циркулирует в контуре «скважина - тепловой насос», отбирая тепло от горной породы и передавая его в испаритель теплового насоса. Теплоноситель в испарителе охлаждается. Отбираемая от горной породы тепловая энергия в тепловом насосе с помощью компрессора переводится на более высокий температурный уровень и через конденсатор передается в контур отопления потребителя.In such a setup, the intermediate coolant circulates in the “well-heat pump” circuit, taking heat from the rock and transferring it to the heat pump evaporator. The coolant in the evaporator is cooled. The thermal energy extracted from the rock in the heat pump is transferred to a higher temperature level by means of a compressor and transmitted through the condenser to the consumer heating circuit.

Однако установка, основанная на данном способе, имеет ряд существенных недостатков: во-первых, при длительной эксплуатации вокруг скважин-теплообменников происходит выхолаживание грунта; во-вторых, большая разность температур между теплоносителем, поступающим из скважины и теплоносителем, направляемым потребителю, приводит к снижению КПД теплового насоса.However, an installation based on this method has a number of significant drawbacks: firstly, during long-term operation around the heat exchanger wells, soil cools down; secondly, a large temperature difference between the coolant coming from the well and the coolant sent to the consumer leads to a decrease in the efficiency of the heat pump.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Система теплоснабжения и горячего водоснабжения на основе возобновляемых источников энергии» (патент RU 2445554 P2413/08, F24J 3/08), которая состоит из: скважины-теплообменника для отбора иизкопотенциального тепла горных пород, теплового насоса, пикового электродоводчика, контуры горячего водоснабжения и низкотемпературного напольного отопления, соединенных между собой трубами с двумя насосами для циркуляции теплоносителей. Система так же снабжена контуром с солнечным коллектором и баком-аккумулятором для обеспечения горячего водоснабжения и восстановления теплового поля вокруг скважины-теплообменника во время ее простоя в межотопительный период, а для предотвращения обратного оттока тепла центральная колонна труб в скважине-теплообменнике снаружи должна быть теплоизолирована.Closest to the claimed technical solution is the “Heat and Hot Water Supply System Based on Renewable Energy Sources” (patent RU 2445554 P2413 / 08, F24J 3/08), which consists of: a heat exchanger for collecting and potential rock heat, a heat pump, peak electrode, hot water and low-temperature floor heating circuits, interconnected by pipes with two pumps for circulating coolants. The system is also equipped with a circuit with a solar collector and an accumulator tank to ensure hot water supply and restore the heat field around the heat exchanger well during its idle period during the interheating period, and to prevent heat backflow, the central pipe string in the heat exchanger well must be insulated from the outside.

Данная система имеет ряд недостатков: во-первых, из-за большой разности температур между теплоносителем, поступающим из скважины, и теплоносителем, направляемым потребителю, что приводит к снижению КПД теплового насоса; во-вторых, раздельное использование солнечного коллектора и скважины-теплообменника не позволяет в полной мере использовать весь потенциал источников энергии; в-третьих, данная система при установке и эксплуатации требует значительных ресурсозатрат.This system has several disadvantages: firstly, due to the large temperature difference between the coolant coming from the well and the coolant sent to the consumer, which leads to a decrease in the efficiency of the heat pump; secondly, the separate use of the solar collector and the heat exchanger well does not allow the full use of the full potential of energy sources; thirdly, this system during installation and operation requires significant resource costs.

Техническим результатом является устранение перечисленных недостатков с повышением термодинамической эффективности системы для бесперебойного обеспечения потребителя тепловой энергией на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).The technical result is the elimination of these shortcomings with an increase in the thermodynamic efficiency of the system for the uninterrupted supply of thermal energy to consumers based on renewable energy sources (RES).

Технический результат достигается тем, что в установке теплоснабжения, включающей циркуляционный контур состоящий из скважины-теплообменника для отбора низкопотенциального тепла горных пород, теплового насоса и солнечный коллектор, соединенных подводящим и отводящим трубопроводами для циркуляции теплоносителя, согласно полезной модели солнечный коллектор установлен на подводящем трубопроводе между скважиной-теплообменником и тепловым насосом.The technical result is achieved by the fact that in a heat supply installation comprising a circulation loop consisting of a heat exchanger well for collecting low-grade rock heat, a heat pump and a solar collector connected by inlet and outlet pipelines for coolant circulation, according to a utility model, a solar collector is installed on the inlet pipeline between heat exchanger well and heat pump.

Новизна полезной модели обусловлена тем, что, потенциал гео- и гелиотермальной энергии используется максимально эффективно. Солнечный коллектор для догрева теплоносителя и регенерации температурного поля вокруг скважины установлен непосредственно после скважины-теплообменника, что позволяет обойтись без бака-аккумулятора, за счет чего можно существенно снизить ресурсозатраты при установке и эксплуатации системы. При такой схеме теплоснабжения потенциал гео- и гелиотермальной энергии используется максимально, так как солнечные коллекторы эксплуатируются в течение всего года для догрева воды, поступающей из скважины, и нагрева горных пород вокруг скважины. Догрев теплоносителя, поступающего из скважины-теплообменника, позволяет поддерживать высокие значения коэффициента преобразования теплового насоса за счет уменьшения разности температур теплоносителя, поступающего в тепловой насос и нагреваемого тепловым насосом, что позволяет эксплуатировать систему теплоснабжения в экономически оптимальном режиме.The novelty of the utility model is due to the fact that the potential of geo- and heliothermal energy is used as efficiently as possible. A solar collector for heating the coolant and regenerating the temperature field around the well is installed directly after the heat exchanger well, which eliminates the need for a storage tank, which can significantly reduce resource costs during installation and operation of the system. With such a heat supply scheme, the potential of geo- and heliothermal energy is used to the maximum, since solar collectors are operated throughout the year to heat the water coming from the well and to heat the rocks around the well. Heating the coolant coming from the heat exchanger well allows maintaining high values of the heat pump conversion coefficient by reducing the temperature difference between the coolant entering the heat pump and being heated by the heat pump, which allows operating the heat supply system in an economically optimal mode.

На чертеже показана схема установки теплоснабжения и горячего водоснабжения на основе гео- и гелиотермальной энергии.The drawing shows a diagram of the installation of heat supply and hot water supply based on geo- and heliothermal energy.

Установка теплоснабжения, включает циркуляционный контур состоящий из скважины-теплообменника 1 для отбора низкопотенциалыюго тепла горных пород, солнечного коллектора 2, который установлен в циркуляционном контуре на подводящем трубопроводе 4, между скважиной-теплообменником 1 и тепловым насосом 3, элементы контура, соединены подводящим 4 и отводящим 5 трубопроводами для циркуляции теплоносителя.The heat supply installation includes a circulation circuit consisting of a heat exchanger well 1 for selecting low-grade rock heat, a solar collector 2, which is installed in the circulation circuit on the inlet pipe 4, between the heat exchanger well 1 and the heat pump 3, the circuit elements are connected by an inlet 4 and 5 piping for coolant circulation.

Установка теплоснабжения работает следующим образом. Теплоноситель, нагретый низкопотенциальным теплом грунта в скважине 1, по подающему трубопроводу 4 поступает в солнечный коллектор 2, в котором догревается энергией солнца, после чего подается в тепловой насос 3, передающий тепло заданных параметров в контур отопления и горячего водоснабжения потребителя. Отработанный теплоноситель по отводящему трубопроводу 5 поступает обратно в скважину 1. В летний период, при низком потреблении тепла, теплоноситель в отводящем трубопроводе 5 имеет более высокую температуру, чем в подводящем трубопроводе 4, что позволяет восстановить температурное поле вокруг скважины.The heat supply installation operates as follows. The coolant heated by the low potential heat of the soil in the well 1, through the supply pipe 4 enters the solar collector 2, in which it is heated by solar energy, and then it is supplied to the heat pump 3, which transfers the heat of the specified parameters to the consumer’s heating and hot water supply circuit. The spent coolant flows through the discharge pipe 5 back to the well 1. In summer, when the heat consumption is low, the coolant in the discharge pipe 5 has a higher temperature than in the supply pipe 4, which allows you to restore the temperature field around the well.

Claims

A heat supply installation, including a circulation loop, consisting of a heat-exchanger well for collecting low-grade rock heat, a heat pump, and a solar collector connected by inlet and outlet pipelines for coolant circulation, characterized in that the solar collector is installed on the inlet pipe between the heat exchanger well and heat pump.