Способ аккумулирования тепловой энергии в грунте

(53) 624,139.62 (088.8)56) Авторское свидетельство СССРМ 800282, кл. Е 02 О 3/115, 1979.Хакимов Х.Р. Замораживание грунтовстроительных целях, - М.: Госстройизда1962,с. 126. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИД(54) СПОСОБ АККУМУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ГРУНТЕ(57) Изобретение относится к способам аккумулирования тепловой энергии в грунте. Цель изобретения - снижение энергоемкости способа. Теплоноситель последовательно подают в колонки, соединенные с насосом 7 подводящим 2 и отводящими 4 трубами, Теплоноситель в каждую колонку подают в течение расчетного промежутка времени, причем при подаче теплоносителя в каждую последующую колонку подачу теплоносителя в предыдущие колонки прекращают, 3 ил,Изсбретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения,Известен способ эксплуатации геотермального месторождения путем добычи геотермального флюида из подземного коллектора, подачи его в систему. теплоносителя и возврата в подземный коллектор отработанного флюида с одновременным складированием излишков последнего в тепловом аккумуляторе. При этом режимы добычи и возврата флюида из аккумулятора осуществляются при помощи скважины, путем сокращения количества скважин при изменении тепловой нагрузкив системе теплоснабжения. В период повышения тепловых нагрузок вся скважина постепенно переводится в режим добычи, а в период снижения тепловых нагрузок все скважины постепенно переводятся в режим закачки складированного флюида из теплового аккумулятора в подземный коллектор,Недостатком данного способа является уменьшение расхода теплоносителя в одной скважине при изменении тепловой нагрузки в системе теплоснабжения и как следствие увеличение количества используемых скважин, При этом для поддержания равномерного расхода необходимо увеличивать мощность насосов или их количество, а это ведет к увеличению энергопотребления,В качестве прототипа выбран способ замораживания грунта, включающий размещение в грунте последовательно соединенных одна с другой замораживающих колонок и подачу по ним хладагента в направлении от одной колонки к другойпричем направление подачи хладагента периодически изменяется на противоположное.Недостатком данного способа является низкая теплогидравлическая эффективность грунтовых колонок, определяемая как отношение теплового потока в грунт к мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносйтеля, Это вызвано тем, что при непрерывном прокачивании теплоносителя по трубам грунтовых колонок слои грунта. имеющего низкий коэффициент температуропроводности, вблизи труб изменяют свою температуру быстрее, чем далеко отстоящие слои. В связи с этим грунт "запирается", значительно падает тепловой поток в радиальномнаправлении, уменьшается общий теплоприток, Как следствие увеличиваются. затраты электроэнергии на прокачку теплоносителя по системе трубопроводов грунтового теплообменника из-за увеличения времени работы насосных установок 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 для сохранения суммарного суточного теплопритока, равного заданному, Возникает необходимость в ряде случаев создавать дополнительную установку по замораживанию или при проектировании увеличивать мощность существующей, что в конечном счете ведет вновь к увеличению энергопотребления.Цель изобретения - снижение энергоемкости способа.Эта цель достигается благодаря тому, цто в способе аккумулирования тепловой энергии в грунте, включающем последовательную подачу теплоносителя в размещенные в грунте колонки, при этом при подаче теплоносителя в каждую последующую колонку подачу теплоносителя в предыдущие колонки прекращают, теплоноситель в каждую колонку подают в течение расчетного промежутка времени,Сущность предлагаемого способа состоит в том, цто снижение энергоемкости способа достигается последовательной подачей теплоносителя в размещенные в грунте колонки, причем при подаче теплоносителя в каждую последующую колонку подачу теплоносителя в предыдущие колонки прекращают, При этом теплоноситель в каждую колонку подают в течение промежутка времени, определенного расчетным путем, что позволяет снизить затраты электроэнергии на прокачку теплоносителя по системе трубопроводов грунтового ТО из-за уменьшения времени работы насосных установок при неизменном их количестве и уменьшения количества используемых насосных установок при неизменном количестве аккумулируемого тепла.Это обьясняется следующим образом.При сбросе тепла в грунт коэффициент сброса тепла ч (отношение мощности тепло- сброса в грунт к 1 К перепада между температурой теплоносителя и грунта на 1 м длины теплообменника) уменьшается по закону, представленному на фиг. 1.Здесь линия 1000 соответствует прокачиванию теплоносителя через грунтовый коллектор в тецение всего расчетного экспериментального времени 50 и 25 о , соответственно половине и четверти от расчетного экспериментального времени.Следовательно, если теплоноситель прокачивает 50 овремени тр через один подземный коллектор, и 0,5 тр через другой коллектор, расположенный отдельно от первого на расстоянии с малым взаимным тепловым влиянием, то при неизменных мощности насоса и характеристике грунта увеличится коэффи.циент сброса тепла в4 ехр4 а 2 на прокачку теплоносителя по системе трубопроводов грунтового теплообменника.Ф ор мул а изобретен и я Способ аккумулирования тепловой энергии в грунте, включающий последовательную подачу теплоносителя в размещен.ные в грунте колонки, отл ича ющийся тем,. что, с целью снижения энергоемкости способа, при подаче теплоносителя а каждую последующую колонку подачу теплоносителя в предыдущие колонки прекращают, причем теплоноситель в каждую колонку подают в течение промежутка времени, определяемого по зависимости где тр - промежуток времени подачи теплоносителя в каждую колонку, с;а - температуропроводность грунта,м/с5 у = 0,577, постоянная Эйлера;с - безразмерный коэффициент,ря 1 и 4 Ео - 3 10 р 1 п(4 Ео ) - 2 у -- задаваемое превышение теплово- а го потока в грунт в расчетное время над его стационарным значением; 15 Ео - значения числа Фурье при стационарном режиме работы теплообменника(г" =100 - 150 ч).1740547 Составитель П,ПашкоРедактор М.Кобылянская Техред М,Моргентал оррек ер Заказ 2057 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб.;4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Вт