СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОАККУМУЛЯЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГРУНТА
METHOD FOR USING SOIL HEAT ACCUMULATION PROPERTIES

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.
Известен способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта, заключающийся в охлаждении грунтового массива и использовании извлеченной тепловой энергии с помощью тепловых насосов для целей теплоснабжения. Способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта включает устройство в грунте системы сбора низкопотенциального тепла грунта из термоскважин, по которым циркулирует предварительно охлажденный в тепловых насосах теплоноситель, обеспечивающий отбор тепловой энергии от грунта. (Статья «Энергоэффективный жилой дом в Москве», журнал "Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика" (АВОК), №4 за 1999 год).
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта (патент РФ №2351850, F24D 11/02, F28D 1/00, 2007 г.), включающий устройство в грунтовом массиве системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли, состоящей из термоскважин, сброс в грунт утилизируемой тепловой энергии вентвыбросов здания, ее аккумулирование в грунте - суточное и сезонное - и отбор тепловой энергии или холода из грунта для целей теплохладоснабжения (прототип). Данный способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта обладает низкой энергетической эффективностью из-за низкого удельного теплосъема и теплосброса с единицы длины термоскважины, особенно в летнее время года при сбросе тепловой энергии в грунт. Кроме того, данный способ не позволяет активно влиять на интенсивность теплообмена между грунтом и термоскважиной.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения энергетической эффективности использования теплоаккумуляционных свойств грунта.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта включает устройство в грунте герметичных теплообменников, организацию циркуляции по ним теплоносителя и извлечение из грунта, или/и сброс в грунт низкопотенциальной тепловой энергии, а также предусматривающий увлажнение окружающего теплообменники или термоскважины капиллярно-пористого грунтового массива и вовлечение в процесс теплообмена скрытой теплоты фазовых переходов поровой влаги, содержащейся в грунтовом массиве. В предлагаемом способе увлажнение грунта производят циклично, при этом в режиме теплоснабжения температура теплоносителя на «входе» в теплообменник или термоскважину автоматически поддерживается на уровне, не превышающем температуру замерзания воды в капиллярно-пористой структуре грунтового массива, а в режиме кондиционирования и сброса тепловой энергии в грунт для увлажнения грунтового массива используют конденсат и/или дождевую воду. При этом предлагаемый способ предусматривает возможность совпадения циклов увлажнения прилегающего к теплообменникам или термоскважинам грунта с циклами включения/выключения теплонасосного оборудования, в этом случае увлажнение производят только во время работы теплонасосного оборудования и извлечения низкопотенциальной тепловой энергии из грунта, причем увлажнение грунта осуществляют при включении теплонасосного оборудования, а после выключения - прекращают.
Предлагаемое устройство позволяет активно влиять на интенсивность теплообмена между грунтом и термоскважиной и обеспечивает более эффективное вовлечение в процесс теплообмена скрытой теплоты фазовых переходов поровой влаги, содержащейся в грунтовом массиве.
Сущность предлагаемого способа поясняется схемой, показанной на Фиг.1. В грунтовом массиве 1 расположен грунтовый теплообменник (термоскважина) 2, оснащенный трубопроводом-спутником 3. По грунтовому теплообменнику 2 обеспечена циркуляция теплоносителя 4, температурный режим которого обеспечивает вовлечение в процесс теплообмена скрытой теплоты фазовых переходов влаги, содержащейся в поровом пространстве грунтового массива 1 в жидком и парообразном состоянии.
Принцип действия предлагаемого способа состоит в следующем.
Увлажнение грунтового массива 1 через трубопровод-спутник 3 производят циклично, при этом в режиме теплоснабжения температура теплоносителя 4 на «входе» в теплообменник (термоскважину) 2 автоматически поддерживается на уровне, не превышающем температуру замерзания воды в капиллярно-пористой структуре грунтового массива 1, а в режиме кондиционирования и сброса тепловой энергии в грунт для увлажнения грунтового массива используют конденсат и/или дождевую воду. При этом предлагаемый способ предусматривает возможность совпадения циклов увлажнения прилегающего к теплообменникам или термоскважинам грунта с циклами включения/выключения теплонасосного оборудования, в этом случае увлажнение производят только во время работы теплонасосного оборудования и извлечения низкопотенциальной тепловой энергии из грунта, причем увлажнение грунта осуществляют при включении теплонасосного оборудования, а после выключения - прекращают.
Предлагаемое техническое решение позволяет решить задачу использования теплоаккумуляционных свойств грунта эффективнее прототипа, так как предлагаемый способ позволяет активно влиять на интенсивность теплообмена между грунтом и термоскважиной.