УСТАНОВКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использовано для теплоснабжения и горячего водоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием гео- и гелиотермальной энергии.
В настоящее время известны геотермальные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения объектов малой мощности, использующие скважинные системы извлечения тепла горных пород в комплексе с тепловыми насосами (патент RU 2288413 «Способ извлечения геотермального тепла»).
Способ извлечения геотермального тепла состоит в том, что из скважины с температурным градиентом по обсадной трубе при помощи теплоносителя, циркулирующего в контуре и используемого для нужд теплоснабжения, охлажденный при помощи теплового насоса теплоноситель подается в обсадную трубу. Нагретый теплоноситель поднимается по концентрично опущенной в скважину обсадной трубе и передает тепло потребителю.
В подобной установке промежуточный теплоноситель циркулирует в контуре «скважина - тепловой насос», отбирая тепло от горной породы и передавая его в испаритель теплового насоса. Теплоноситель в испарителе охлаждается. Отбираемая от горной породы тепловая энергия в тепловом насосе с помощью компрессора переводится на более высокий температурный уровень и через конденсатор передается в контур отопления потребителя.
Однако установка, основанная на данном способе, имеет ряд существенных недостатков: во-первых, при длительной эксплуатации вокруг скважин-теплообменников происходит выхолаживание грунта; во-вторых, большая разность температур между теплоносителем, поступающим из скважины и теплоносителем, направляемым потребителю, приводит к снижению КПД теплового насоса.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Система теплоснабжения и горячего водоснабжения на основе возобновляемых источников энергии» (патент RU 2445554 P2413/08, F24J 3/08), которая состоит из: скважины-теплообменника для отбора иизкопотенциального тепла горных пород, теплового насоса, пикового электродоводчика, контуры горячего водоснабжения и низкотемпературного напольного отопления, соединенных между собой трубами с двумя насосами для циркуляции теплоносителей. Система так же снабжена контуром с солнечным коллектором и баком-аккумулятором для обеспечения горячего водоснабжения и восстановления теплового поля вокруг скважины-теплообменника во время ее простоя в межотопительный период, а для предотвращения обратного оттока тепла центральная колонна труб в скважине-теплообменнике снаружи должна быть теплоизолирована.
Данная система имеет ряд недостатков: во-первых, из-за большой разности температур между теплоносителем, поступающим из скважины, и теплоносителем, направляемым потребителю, что приводит к снижению КПД теплового насоса; во-вторых, раздельное использование солнечного коллектора и скважины-теплообменника не позволяет в полной мере использовать весь потенциал источников энергии; в-третьих, данная система при установке и эксплуатации требует значительных ресурсозатрат.
Техническим результатом является устранение перечисленных недостатков с повышением термодинамической эффективности системы для бесперебойного обеспечения потребителя тепловой энергией на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Технический результат достигается тем, что в установке теплоснабжения, включающей циркуляционный контур состоящий из скважины-теплообменника для отбора низкопотенциального тепла горных пород, теплового насоса и солнечный коллектор, соединенных подводящим и отводящим трубопроводами для циркуляции теплоносителя, согласно полезной модели солнечный коллектор установлен на подводящем трубопроводе между скважиной-теплообменником и тепловым насосом.
Новизна полезной модели обусловлена тем, что, потенциал гео- и гелиотермальной энергии используется максимально эффективно. Солнечный коллектор для догрева теплоносителя и регенерации температурного поля вокруг скважины установлен непосредственно после скважины-теплообменника, что позволяет обойтись без бака-аккумулятора, за счет чего можно существенно снизить ресурсозатраты при установке и эксплуатации системы. При такой схеме теплоснабжения потенциал гео- и гелиотермальной энергии используется максимально, так как солнечные коллекторы эксплуатируются в течение всего года для догрева воды, поступающей из скважины, и нагрева горных пород вокруг скважины. Догрев теплоносителя, поступающего из скважины-теплообменника, позволяет поддерживать высокие значения коэффициента преобразования теплового насоса за счет уменьшения разности температур теплоносителя, поступающего в тепловой насос и нагреваемого тепловым насосом, что позволяет эксплуатировать систему теплоснабжения в экономически оптимальном режиме.
На чертеже показана схема установки теплоснабжения и горячего водоснабжения на основе гео- и гелиотермальной энергии.
Установка теплоснабжения, включает циркуляционный контур состоящий из скважины-теплообменника 1 для отбора низкопотенциалыюго тепла горных пород, солнечного коллектора 2, который установлен в циркуляционном контуре на подводящем трубопроводе 4, между скважиной-теплообменником 1 и тепловым насосом 3, элементы контура, соединены подводящим 4 и отводящим 5 трубопроводами для циркуляции теплоносителя.
Установка теплоснабжения работает следующим образом. Теплоноситель, нагретый низкопотенциальным теплом грунта в скважине 1, по подающему трубопроводу 4 поступает в солнечный коллектор 2, в котором догревается энергией солнца, после чего подается в тепловой насос 3, передающий тепло заданных параметров в контур отопления и горячего водоснабжения потребителя. Отработанный теплоноситель по отводящему трубопроводу 5 поступает обратно в скважину 1. В летний период, при низком потреблении тепла, теплоноситель в отводящем трубопроводе 5 имеет более высокую температуру, чем в подводящем трубопроводе 4, что позволяет восстановить температурное поле вокруг скважины.