Термоскважина для извлечения и/или сброса в грунт тепловой энергии

Термоскважина для извлечения и/или сброса в грунт тепловой энергии

Реферат

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Известна термоскважина для извлечения из грунта тепловой энергии, входящая в состав теплонасосной системы теплоснабжения, обеспечивающей горячей водой экспериментальный энергоэффективный жилой дом (Статья «Энергоэффективный жилой дом в Москве» журнал «Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика» АВОК №4, 1999 г.).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением-прототипом является термоскважина для извлечения и/или сброса в грунт тепловой энергии, описанная в Патенте РФ Васильева Г.П. на изобретение Ru №2364795 С2 «Теплонасосная система теплоснабжения многоэтажных зданий». Теплонасосная система теплоснабжения, реализующая этот способ, включает систему сбора низкопотенциального тепла грунта и систему утилизации вторичного тепла вентиляционных выбросов и/или систему утилизации сбросного тепла канализационных стоков. В этой теплонасосной системе теплоснабжения термоскважины могут эксплуатироваться как в режиме извлечения тепловой энергии из грунта (режим теплоснабжения), так и в режиме сброса тепловой энергии в грунт (режим холодоснабжения). В связи с этим, диапазон изменения температуры теплоносителя термоскважины в годовом цикле значительно увеличивается.

Недостатком термоскважины-прототипа является низкая эффективность термоскважины, вызванная снижением температурного напора между грунтом и теплоносителем термоскважины, обусловленная теплообменом между полостями термоскважины через стенку внутренней трубы. Еще одним недостатком термоскважины-прототипа является значительный объем теплоносителя, необходимого для эксплуатации термоскважины, а также необходимость включения в гидравлический контур термоскважины расширительных емкостей, компенсирующих температурное расширение теплоносителя.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения энергетической и экономической эффективности термоскважин. Решение этих задач достигается за счет того, что в термоскважине для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии, состоящей из герметизированной скважины, в герметичную полость которой встроена внутренняя труба, образующая с полостью термоскважины единый гидравлический контур, внутренняя труба дополнительно теплоизолирована пористым материалом с замкнутыми порами.

При этом толщина теплоизоляции внутренней трубы может выбираться, в том числе и из условия компенсации температурного изменения объема теплоносителя термоскважины в процессе эксплуатации.

Предлагаемая термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии позволяет в значительной мере повысить энергетическую эффективность термоскважины за счет уменьшения теплообмена через стенку внутренней трубы между внешней и внутренней полостями термоскважины, а также повысить ее экономическую эффективность за счет исключения или существенного сокращения капиталовложений в расширительные емкости, компенсирующие температурное расширение/сжатие теплоносителя термоскважины.

Сущность предлагаемой термоскважины для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии поясняется схемой, представленной на Фиг.1.

Термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии включает герметизированную скважину 1 с циркулирующим по ней теплоносителем 2, в герметичную полость 3 которой встроена внутренняя труба 4, образующая с полостью термоскважины единый гидравлический контур 5, при этом внутренняя труба 4 дополнительно теплоизолирована пористым материалом 6 с замкнутыми порами.

Термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии работает следующим образом.

Теплоноситель 2 циркулирует по замкнутому гидравлическому контуру 5, образованному герметичной полостью 3 термоскважины 1 и полостью внутренней трубы 4. Внутренняя труба 4 дополнительно теплоизолирована пористым материалом 6 с замкнутыми порами, в связи с чем наиболее холодный теплоноситель 2 поступает без потерь температурного потенциала в наиболее теплую точку (подошва термоскважины), что обеспечивает максимальный температурный напор между грунтом и теплоносителем термоскважины. При этом за счет сжатия или расширения воздуха или газа в замкнутых порах пористого материала 6 и изменения его объема компенсируется температурное расширение/сжатие теплоносителя 2 термоскважины 1.

Предлагаемая термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии позволяет в значительной мере повысить энергетическую и экологическую эффективность термоскважины за счет дополнительной теплоизоляции внутренней трубы пористым материалом с замкнутыми порами.

1. Термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии, состоящая из герметизированной скважины с циркулирующим теплоносителем, в герметичную полость которой встроена внутренняя труба, образующая с полостью термоскважины единый гидравлический контур, отличающаяся тем, что внутренняя труба дополнительно теплоизолирована пористым материалом с замкнутыми порами.

2. Термоскважина для извлечения или сброса в грунт тепловой энергии по п.1, отличающаяся тем, что толщина теплоизоляции внутренней трубы выбирается в том числе и из условия компенсации температурного изменения объема теплоносителя термоскважины в процессе эксплуатации.