Гибридный аккумулятор тепла

(51) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Использование: в системах теплоснабжения объектов с аккумулированием тепла в грунте. Сущность изобретения: гибридный аккумулятор содержит систему расположения в группе 1 гидроизолированных еодонаполненных скважин 2 с установленными в них теплообменниками 3 типа: труба в трубе", а также систему теплоснабжения обьекта, снабженную нетрадиционным источником тепла, снабжен системой тепло- изолирующих герметичных и снабженных заглушками в верхней части скважин 7, расположенных по окружности вокруг водонаполненных скважин в узлах квадратной сетки и являющихся слоем теплоизоляции между рабочим обьемом грунта и остальным грунтом. Теплообменники снабжены регуляторами расхода теплоносителя, 2 ил,Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения объектов с аккумулированием тепла в грунте,Цель изобретения - повышение стационарности режима разряда и сокращение теплопотерь в грунт.Данная цель достигается тем, что гибридный аккумулятор тепла, содержащий систему расположенных в грунте гидроизолированных водонаполненных скважин с установленными в них теплообменниками типа "труба в трубе", систему теплоснабжения объекта снабженную нетрадиционным источником тепла, дополнительно содержит систему теплоизолирующих герметичных и снабженных заглушками в верхней части скважин, расположенных по окружности, при этом упомянутые водонаполненные скважины расположены внутри этой окружности в узлах квадратной сетки, а теплообменники снабжены регуляторами расхода теплоносителя. Размер ячейки Ь сетки определен временем режима разрядки т, диаметром скважины д и коэффициентом температуропроводности грунта а.Ь =0+11,2 у 3 г Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунком (фиг. 1 и 2) на котором изображена схема гибридного аккумулятора.Гибридный аккумулятор тепла состоит из системы расположенных в грунте 1 гидроизолированных, водонаполненных скважин 2 с установленными в них теплообменниками 3, каждый из которых (или группа теплообменников) содержит регуляторы расхода теплоносителя 4, Кроме этого аккумулятор содержит систему теплоснабжения обьекта 5, нетрадиционный источник тепла 6 и систему теплоизолирующих скважин 7, Теплообменники 3 соединены с циркуляционным насосом 8 и могут подключаться к системе теплоснабжения объекта 5 или к источнику тепла 6 с помощью вентилей 9. Теплоизолирующие герметичные скважины 7 снабжены заглушками 10.Гибридный аккумулятор тепла работает следующим образом. В режиме зарядки аккумулятора теплообменники 3 подсоединены к нетрадиционному источнику тепла 6 с помощью вентилей 9, При этом регуляторы расхода теплоносителя 4 открыты полностью и теплоноситель (например, вода) равномерно поступает во все скважины 2. В режиме разряда теплообменники 3 с по де в систему теплоснабжения объекта 5. Таким образом, регуляторы расхода 4 всех теплообменников 3 (кроме тех, что были включены первоначально) сначала открываются, а затем прикрываются, обеспечивая в определенный момент максимальный расход теплоносителя через теплообменники 3. Но так как ранее подключенные скважины продолжают работать на малом расходе 30 35 теплоносителя, обеспечивая большую часть общего расхода; то величина максимального расхода очередной группы подключенных теплообменников 3 будет уменьшаться, с увеличением длительности кривой расхо 40 да, Оптимальному расположению скважин 2 соответствует такое расстояние между ними Ь, при котором эа время разряда тепловые возмущения от каждой из скважин только достигают друг друга (или незначительно перекрываются). Скорость распространения теплового возмущения не зависит от величины этого возмущения, а расстояние х, на которое распространяется тепловая волна за время г в бесконечном теле приблизительно определяется выражением 45 50 х=5,6 а т 55 При этом достигается наибольшая эффективность использования обьема аккумулятора,Теплоизолирующие герметичные скважины 7 не заполнены водой и являются сломощью вентилей 9 подключаются к системе теплоснабжения объекта 5. При этом в зависимости от величины тепловой мощности первоначально к системе теплоснабжения 5 5 подключается определенная группа теплообменников 3 за счет полного открытия их регуляторов расхода 4. Затем, с течением времени разряда для поддержания на заданном уровне величину выдаваемой тепловой 10 мощности, в некоторой части теплообмен ников 3 (у которых регуляторы 4 были закрыты) регуляторы расхода 4 начинают постепенно открываться, увеличивая расход более нагретого теплоносителя, а регу ляторы расхода 4 в ранее подключенныхтеплообменниках 3, начинают прикрываться, уменьшая расход теплоносителя из охлажденных скважин. Указанный процесс последовательного подключения скважин с 20 нагретой водой заканчивается когда все регуляторы расхода 4 оказываются включенными, обеспечивая минимальный расход теплоносителя из каждой скважины при заданной температуре. В данный момент тем пература всех скважин соответствуетрабочей температуре теплоносителя на вхо1816938 01,56 - 60От Яиз 26 10 20 Фиг 2Составитель А.ОмельченкоТехред М,Моргентал ксимишинец эктор Т, Шагов рректор аэ 1715ВНИИПИ Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 ем теплоизоляции между рабочим объемом грунта аккумулятора и остальным грунтом, окружающим аккумулятор с боковой поверхности. Эти скважины выполнены на минимальном расстоянии друг от друга, 5 (Возможно их выполнение в несколько слоев). Наличие заглушки 10 позволяет герметизировать скважины 7, исключая теплоподвод посредством конвекции,Уменьшение тепловых потерь в грунт за 10 счет применения герметичных скважин можно оценить вычислив, во столько раз уменьшается теплопотери при использовании теплоизоляции, В первом приближении можно записать, что отношение теплопри токов при отсутствии теплоизоляции 0 к теплопритокам при ее наличии От равно где А.р - коэффициент теплопроводности песчаного грунта;из - коэффициент теплопроводности воздуха при температуре 20 С.25Использование гибридного аккумулятора тепла позволяет повысить стационар-. ность режима разряда за счет упрощения процесса регулирования потоков теплоносителя, а также позволяет уменьшить тепловые потери в грунт за счет установки слоя теплоизоляционных скважин на наружной поверхности аккумулятора. При этом уменьшается материалоемкость и трудоемкость процесса установки теплоизоляции, так как исключается необходимость в проведении земляных работ и работ по укладке специ.альных теплоизоляционных материалов,Формула изобретения Гибридный аккумулятор тепла, содержащий систему расположенных в грунте гидроизолированных водонаполненных скважин с установленными в них теплообменникамитипа труба в трубе, а также систему теплоснабжения объекта, снабженную нетрадиционным источником тепла, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стационарности режима разряда и сокращения теплопотерь в грунт, он дополнительно содержит систему теплоизолирующих герметичных и снабженных заглушками в верхней части скважин, расположенных по окружности, при этом упомянутые водонаполненные скважины расположены внутри этой окружности в узлах квадратной сетки, а теплообменники снабжены регуляторами расхода теплоносителя.