Способ регулирования теплового режима подземных сооружений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Е 21 Е 3/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ости где тичесРв Рг духа в летний периость воздуха и терСт - теплоемкость Г С, н.л, 1 к л энтдльуха и воздуха после я, Дж/кг; тн.л - средняя Ра ВОЗДУХа, С, 1 к.з - тЕМ- после калорифера зимой, - плотн кг/м; ды. Дж/к ного воэдо ив хладител емперату воздухаИзобретен и может быть нирования руд го в подземны Цель изоб тивности регул ния геотермалие относится к горному делу использовано для кондиционичного воздуха, подаваемоема реализации спо лового режима пред ба регуавлен ров аче схеме показаны ст жения 1, калориферн остное здание 3, ще а 4, вентилятор 5, воз л подземного Й канал 2, подля прохода в ет отки- п ышение эффе ем использов ной энергии. овани ойис ухоохладител ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский горный институт им. Г,В, Плеханова(56) Авторское свидетельство СССР1 ч. 1183684, кл, Е 21 Р 3/00, 1985.Щербань А,Н. и др. Руководство по регулированию теплового режима шахт. М.: Недра, 1977, с. 93-94.(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к горному делу и м,б. использовано для кондиционирования рудничного воздуха. подаваемого в горные выработки. Цель изобретения повышение эффективности регулирования путем использования геотермальной и солнечной энергии, В районе размещения подземного сооружения выбирают водоносный горизонт на глубине 30-200 м и геотермальный водоносный горизонт с температурой термальной воды 70-90 С. Горизонты вскрывают скважинами, в которых размещают колонны насосно-компрессорных труб. В летний период времени извлекают воду из водоносного горизонта и делят ееа две части. Одной частью охлаждают руди, е ный воздух и закачивают ее в геотермаль ный водоносный горизонт, Другую часть нагревают солнечным излучением до температуры термальной воды, смешивают с последней и эакачивают в теплоаккумулятор. Зимой смешивают воду, извлеченную из геотермального водоносного горизонта, с всдой, извлеченной из теплоаккумулятора и полученной смесью нагревают рудничный воздух, затем смесь делят на две части, Одну часть закачнвают в водоносный горизонт а другую в геотермальный водоносный горизонт. Оптимальная работа способа будепри добыче геотермальной воды в количес - ве. определяемом из приведенной зависиС 4 - кол од,м /с мал ьной термальн пии атмо воздухоо летняя т пература ОС. 1 ил.6, калорифер 7, солнечные батареи 8, теплоаккумулирующая эона, сформированная в водоносном горизонте 9, геотермальный водоносный горизонт 10, скважину 11, расположенную в ней колонну насосно-компрессорных труб 12, скважину 13, расположенную в ней колонну насоснокомпрессорных труб 14, насосы 15 - 21, регулировочный вентиль 22, вентили 23-27, пакер 28,Способ регулирования осуществляют следующим образом.В районе размещения подземного сооружения выбирают водоносный горизонт 9, расположенный на глубине 30-200 м и геотермальный водоносный горизонт 10 с температурой термальных вод 70 - 90 С.Осуществляют бурение первой 11 и второй 13 скважин, обсадные колонны которой на интервалах водоносного горизонта 9 и геотермального коллектора 10 перфорируют. Бурение скважин 11 и 13 осуществляют таким образом, чтобы их забой были разнесены по длине коллектора на расстоянии 800-1000 м. В летний период времени наружный воздух, имеющий достаточно высокую температуру вентиляторами 5, установленном в поверхностном здании 3, через щели 4 подают в воздухоохладитель 6 и охлаждают до требуемой температуры. После воздухоохладителя 6 охлажденный воздух по вентиляционному каналу 2 и стволу 1 направляют в выработки подземного сооружения. Подогретая в результате теплообмена с воздухом в воздухоохладителе 6 вода насосом 16 по колонне насосно-комп- рессорных труб 14, установленных в скважине 13, нагнетается в геотермальный водоносный горизонт 10, где осуществляется ее догрев до температуры пород, Из геотермального водоносного горизонта 10 термальная вода по колонне насосно-комп- рессорных труб 12 скважины 11 извлекают на поверхность и насосом 17 по межтрубному пространству скважины 11 теплоаккумулирующую зону 29 закачивают в водоносный горизонт 9, формируя в нем вытеснение по межтрубному пространству скважины 13 холодной воды, Часть холодной воды из водоносного горизонта 9 с помощью насоса 15 подают в воздухоохладитель 6 и охлаждают ею наружный воздух, Другую часть воды насосом 20 направляют в солнечные батареи 8, в которых ее нагревают до температуры, равной температуре геометральной воды, После этого воду насосом 18 подают на устье скважины 11, где смешивают с геотермальной водой и нагнетают в водоносный горизонт 9, Равенство температур геотермальной воды и воды, нагреваемой в5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 солнечных батареях 8, необходимо для получения в теплоаккумуляторе водоносного горизонта 9 однородного по температуре теплоносителя. С помощью регулировочного вентиля 22 изменяют количества холодной воды, направляемой в воздухоохладитель 6 и солнечные батареи 8, увеличивая или уменьшая тем самым, глубину охлаждения наружного воздуха. В течение летнего периода вентили 23, 25, 26, 27 открыты, а вентиля 24 закрыты.В зимний период холодный наружный воздух вентилятором 5 через щели 4 в поверхностном здании 3 подают в калорифер 7, где нагревают горячей водой, извлекаемой из теплоаккумулирующей эоны 29 водоносного горизонта 9 и геотермального водоносного горизонта 10, Подогретый воздух по вентиляционному каналу 2 и отводу 1 направляют в выработки подземного сооружения. Часть охлажденной воды иэ калорифера 7 насосом 21 нагревают по межтрубному пространству скважины 13 в водоносный горизонт 9, вытесняя в скважину 11 из теплоаккумулирующей зоны 29, нагретую воду, помещенную туда в летний период времени, Нагретую воду с помощью насоса 19 поднимают по межтрубному пространству скважины 11 на поверхность,Другую часть охлажденной воды насосом 16 по колонне насосно-компрессорных труб 14 скважины 13 нагнетают в геотермальный водонасосный горизонт 10, Нагретую в нем до температуры пород воду по колонне насосно-компрессорных труб 12 скважины 11 подают на поверхность и смешивают с горячей водой из теплоаккумулирующей эоны 29 водоносного горизонта 9 и направляют в калорифер 7 для нагрева наружнего воздуха. Зимой вентиля 24, 25, 26 открыты, а вентиля 22, 23, 27 закрыты.Чтобы исключить гидравлическую связь водоносного горизонта 9 с геотермальным водоносным горизонтом 10, в скважинах 11 и 13 ниже подошвы водоносного горизонта 9 устанавливают пакеры 28. Оптимальная работа способа будет при добыче геотермальной воды в количестве определяемом иэ зависимостиО в уЪШ - ик. ) Э /Ст,От ( тн л - тк з )где 0 - расход воздуха летом м /с,зрв, рт - плотности воздуха, кг/м С - удельная теплоемкость термальной воды Дж/(кг С);1 н.л, 1 к.л - энтальпии атмосферного воздуха и воздуха после воздухоохладителя. Дж/кг;ьн л - средняя летняя температура воздуха, С;тк.з - температура воздуха после калорифера зимой, С,5 Формула изобретения Способ регулирования теплового режима подземных сооружений, включающий подачу в горные выработки рудничного воздуха, извлечение воды из водоносного 10 горизонта, формирование в последнем теплоаккумулирующей зоны, охлаждение рудничного воздуха извлеченной водой летом с последующей закачкой ее в теплоаккумулирующую зону, извлечение воды из теплоак кумулирующей зоны зимой, нагрев ею рудничного воздуха и закачку в водоносный горизонт, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности регулирования, дополнительно извлекают терми нальную воду из геотермального водоносного горизонта, зимой смешивают ее с водой, извлеченной из теплоаккумулирующей зоны и полученной смесью нагревают рудничный воздух, затем делят ее на две части, 25 одну из которых закачивают в водоносный горизонт, а другую - в геотермальный водо- насосный горизонт, а летом воду из водобРб 7 О/Г.Тгде 0 - код,м /с; ичество воздуха в летний периОг.т - количество термальнойм /с; ы,рю, рт - плотности воздуха и терной воды, кг/мз;Ст - удельная теплоемкость термводы, Дж/(кг С);н к,л - энтальпии атмосферногдуха и воздуха после воздухоохладДж/кг;1 н.л - средняя летняя температурдуха, С;тк.з. - температура воздуха послерифера зимой, С,мал ально возеля,возносного горизонта делят на две части, охлаждают рудничный воздух одной частью воды, и закачивают ее геотермальный водоносный горизонт, а другую часть нагревают сол неч н ым излучением до температуры термальной воды, смешивают с последней и закачивают в теплоаккумулирующую зону, причем количество добываемого геотермального теплоносителя устанавливают по соотношению:6 ,м/с,