Геотермальное устройство для водоупорных грунтов

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения жилых, административных и производственных объектов капитального строительства. Геотермальное устройство для водоупорных грунтов состоит из дренажной железобетонной камеры, в нижней части которой выполнен геотермальный U-образный зонд, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя, смонтированный в геотермальной скважине в обсадной трубе, заполненной наполнителем с высокой дренирующей способностью в виде крупнозернистого песка, который увлажняется грунтовыми и ливневыми водами из системы естественного увлажнения наполнителя геотермального зонда через железобетонную камеру. Технический результат заключается в повышении теплопроизводительности грунтового теплообменника при помощи устраиваемого самотечного сбора грунтовых, осадочных вод с последующим увлажнением наполнителя геотермальной скважины, а также существенно расширяет область применения в районах с наличием водоупорных грунтов, имеющих низкую природную влажность. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения жилых, административных и производственных объектов капитального строительства.

Наибольшее распространение получили вертикальные грунтовые теплообменники, имеющие U-образную форму, состоящие из двух (четырех) параллельных труб, соединенных в нижней части геотермальным наконечником (Васильев Г.П. Монография: Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли / Г.П. Васильев. ISBN: 5-94691-202-Х. - М.: Изд-во «Граница», 2006. - 173 с).

В качестве ближайшего аналога принят тепловой аккумулятор, содержащий теплообменник, сопряженный с тепловым насосом, грунтовый теплообменник, установленный в геотермальной скважине, трубопроводы, соединяющие теплообменники с образованием замкнутой системы, заполненной рабочим телом в виде жидкости, причем грунтовый теплообменник содержит опускную и подъемную трубы, сообщающиеся друг с другом в нижней зоне (см. патент РФ №2359183, МПК F24J 3/08, дата публикации 20.06.2009).

Недостатками ближайшего аналога являются низкая эффективность теплообмена с грунтовым массивом, вследствие наличия водоупорных грунтов имеющих низкую влажность, что существенно влияет на низкий теплообмен опускной трубы по глубине скважины, что непредсказуемо уменьшает нагрев рабочего тела в виде жидкости, увеличивает процесс регенерации грунта во время эксплуатации, а также повышает энергопотребление из-за необходимости непрерывной работы теплового насоса.

Цель на которую направлено заявляемое изобретение - разработка конструктивного решения грунтового теплообменника для водоупорных грунтов с повышением теплопроизводительности грунтового теплообменника.

Результатом достижения заявляемой цели является следующее решение. В геотермальном устройстве для водоупорных грунтов, состоящем из дренажной железобетонной камеры, в нижней части которой выполнен геотермальный U-образный зонд, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя, смонтированный в геотермальной скважине в обсадной трубе, причем последняя заполнена наполнителем с высокой дренирующей способностью в виде крупнозернистого песка, который увлажняется грунтовыми и ливневыми водами из системы естественного увлажнения наполнителя геотермального зонда через железобетонную камеру.

Железобетонная камера выполняет функцию сбора грунтовых и осадочных вод, заполнение крупнозернистым наполнителем -песком поверхности геотермального U-образного зонда, увлажнение наполнителя геотермальной скважины грунтовыми и осадочными водами, повышают теплопроводность и эффективность отбора теплоты у низкопотенциального источника земли.

Геотермальное устройство для водоупорных грунтов представлено на фигуре 1.

Геотермальное устройство для водоупорных грунтов выполняется следующим способом.

По результатам геологической разведки определяются глубины почвенного грунта (1), отметки сезонного уровня поверхностных вод (2), отметки установившегося уровня поверхностных вод (4) и выявляется наличие водоупорных грунтов (7). После чего выполняются работы по устройству железобетонной камеры (13). Железобетонная камера, в разрезе круглого или квадратного исполнения, выполняется на уплотненном основании в соответствии с индивидуальным проектом, с последующим устройством уплотненного водоупорного грунта - глины (14) в нижней части основания. В нижней части ограждающей конструкции камеры выше уровня пола сделанного с уклоном не менее 2 градусов исполняются четыре отверстия с фильтром грубой очистки (8), центральной части - буровая скважина в обсадной трубе (11) с устройством геотермального U-образного зонда, а так же заполнением пространства геотермальной скважины наполнителем с высокой дренирующей способностью -песком. Кроме того, ниже отметки промерзания грунта из железобетонных лотков (16) создается закрытый коммуникационный коридор, по которому из железобетонной камеры в тепловой узел проектируемого - реконструируемого объекта капитального строительства прокладываются подающая (9) и обратная (10) трубы. Для обслуживания заявляемого устройства в верхней части камеры выполняется крышка (15).

Для повышения дренирования грунтовых и осадочных вод (3) необходимых для увлажнения заполнителя зонда (12) нижняя часть наружного контура колодца заполняется щебнем фракции 5-40 мм (6), верхняя часть заполняется насыпным грунтом (5).

Вышеприведенный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачу: признаки «свободное пространство геотермальной скважины заполнено наполнителем с высокой дренирующей способностью, например крупнозернистым песком» и «система естественного увлажнения наполнителя геотермального зонда через железобетонную камеру, выполненную с возможностью сбора дренирующих грунтовых, осадочных вод» позволяют повысить теплопроизводительность грунтового теплообменника, а также расширить область его применения в районах наличия водоупорных грунтов имеющих низкую природную влажность.

Геотермальное устройство для водоупорных грунтов, состоящее из дренажной железобетонной камеры, в нижней части которой выполнен геотермальный U-образный зонд, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя, смонтированный в геотермальной скважине в обсадной трубе, заполненной наполнителем с высокой дренирующей способностью в виде крупнозернистого песка, который увлажняется грунтовыми и ливневыми водами из системы естественного увлажнения наполнителя геотермального зонда через железобетонную камеру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечной энергетике и к области бытовых осветительных, обогревательных приборов, а именно, к приборам для освещения и обогрева холодных и сырых помещений с низкой температурой и малой естественной освещенностью: подвалов, коридоров, прихожих, ванных комнат и санузлов, рудников, шахт, подземных автостоянок и гаражей, станций метро и пр.

Изобретение относится к электроэнергетике и водородной энергетике и может быть использовано в источниках тепловой и электрической энергии. В способе предусмотрено формирование высоковольтного импульсно-периодического электрического разряда между установленными последовательно электродами: анодным (3) электродом, пассивными (6) электродами - обострителями электрического поля и катодным (7) электродом, выполненным из гидридо-образующего металла, формирование вихревого потока водяного пара (2, 7) вдоль оси между электродами, наличие теплообменника (8), наличие газгольдера-сепаратора (9, 10) для разделения и хранения водорода.

Изобретение относится к биоэнергетике и может быть использовано для получения биогаза и готовых органических продуктов биохимической переработкой органических отходов.

Изобретение относится к области гелиоэнергетики, в частности к устройствам, предназначенным для поглощения солнечной энергии с последующим преобразованием в тепловую энергию, в частности к солнечным водонагревателям с принудительной циркуляцией, и может быть использовано в системах водяного отопления и горячего водоснабжения.

Изобретение относится к энергетике, использующей лучистую солнечную энергию и энергию ветра. Солнечно-ветровой агрегат содержит купол с прозрачными стенками и с проемами для прохода воздуха, расположенные под куполом приемник излучения и крыльчатку.

Изобретение относится к области стекла, и в частности относится к вакуумному стеклу и способу его изготовления. Способ изготовления вакуумного стекла, содержащий следующие стадии: i) закрытие полости стеклянным телом и уплотнителем и расположение газопоглотителя в упомянутой полости; ii) нагревание продукта стадии i) в вакуумной среде, создавая тем самым вакуум в упомянутой полости, сварка упомянутого уплотнителя и упомянутого стеклянного тела и активирование упомянутого газопоглотителя; iii) охлаждение продукта стадии ii), а затем получение вакуумного стекла.

Изобретение относится к области гелиотехники и предназначено для энергоснабжения объектов сельскохозяйственного и бытового назначения. Фотоэлектрический тепловой модуль с составной металлополимерной конструкцией содержит светопрозрачное защитное изоляционное покрытие, наполняемый жидким теплоносителем тепловой абсорбер, состоящий из полимерного корпуса и герметично соединённой с ним металлической приёмной панели, согласно изобретению на передней стороне приёмной панели расположены фотопреобразователи, при этом проточная часть теплового абсорбера выполнена одним сплошным каналом, а корпус выполнен из невспененного полимера.

Изобретение относится к области солнечной и солнечно-ветровой энергетики, предназначенной для преобразования энергии солнца и ветра в электрическую. Возобновляемый источник энергии содержит стойку или ветроустановку, силовые растяжки, солнечные модули, инвертор, накопители энергии, контроллер, электрические цепи, электроаппаратуру, контейнер, входной и выходной электрические кабели, имеет солнечные модули, закрепленные на силовых растяжках при помощи узлов крепления и снабженные дополнительными растяжками.

Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям с солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии.

Изобретение относится к солнечной энергетике. Раскрыта солнечная электростанция, содержащая первое светоприемное устройство (110), имеющее по существу плоскую первую рабочую поверхность (111), второе светоприемное устройство (120), имеющее вторую рабочую поверхность (121), по существу перпендикулярную первой рабочей поверхности, и первый приводной механизм (130).
Наверх