ТЕПЛОНАСОСНАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ

(1) Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.
(2) Известна теплонасосная система теплоснабжения (горячего водоснабжения) многоэтажного здания, использующая низкопотенциальное тепло грунта в комбинации со сбросным теплом вентиляционных выбросов здания. Теплонасосная система включает систему сбора низкопотенциального тепла грунта, состоящую из нескольких вертикальных герметичных термоскважин, и систему утилизации вторичного тепла вентиляционных выбросов и обеспечивает здание горячей водой. (Статья «Энергоэффективный жилой дом в Москве» журнал «Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика» АВОК №4, 1999 г, аналог).
(3) Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения, включающая теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов, реализованная по гибридной схеме и подключенная к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, при этом гидравлический контур системы теплового аккумулирования, в которую включены баки-аккумуляторы является замкнутым и его теплоноситель гидравлически не связан с теплоносителем системы отопления и водой в системе горячего водоснабжения (патент РФ на изобретение №2436016 2010 г. - прототип)
(4) Недостатком этой теплонасосной системы теплоснабжения-прототипа является невозможность управления тепловой нагрузкой на отдельную термоскважину, снижающая эффективность работы теплонасосной системы теплоснабжения в целом, поскольку термоскважины, как правило, оказываются неравномерно нагруженными в связи с различным их расположением в системе теплосбора и гидравлическими особенностями системы. Особенно сильно этот недостаток проявляется при ограниченных возможностях размещения поля термоскважин и увеличении их взаимного теплового влияния, что существенно влияет на энергетическую эффективность их эксплуатации.
(5) Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения экономической и энергетической эффективности теплонасосных систем теплоснабжения за счет того, что в теплонасосной системе теплохладоснабжения, включающей теплонасосное оборудование и систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта последняя состоит из двух и более зон, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию, каждая из которых, в свою очередь, включает один и более герметичный грунтовый теплообменник или термоскважину, а при эксплуатации теплонасосной системы теплоснабжения зоны включаются в работу поочередно, причем в режиме теплоснабжения приоритетом пользуются зоны с наивысшим температурным потенциалом грунта и наименьшим числом отработанных часов, а в режиме кондиционирования зоны с наименьшим температурным потенциалом грунта.
При этом в качестве критерия температурного потенциала тепла грунта каждой из зон возможно использовать значения температуры теплоносителя на выходе из грунтовых теплообменников или термоскважин зоны, наблюдавшиеся при последнем включении зоны в работу.
При этом вместо герметичных грунтовых теплообменников возможно использовать зоны, включающие одну и более скважину, обеспечивающую подачу грунтовых вод к теплонасосному оборудованию, и одну и более скважину, обеспечивающую обратную закачку в грунт воды, прошедшей через теплонасосное оборудование.
Предлагаемая теплонасосная система теплохладоснабжения позволяет в значительной мере повысить энергетическую и экономическую эффективность теплохладоснабжения здания за счет рационального распределения тепловой нагрузки между грунтовыми теплообменниками или термоскважинами системы сбора низкопотенциального тепла грунта.
(7) Сущность предлагаемой теплонасосной системы теплохладоснабжения поясняется схемой, представленной на Фиг.1.
Теплонасосная система теплохладоснабжения, включающая теплонасосное оборудование 1, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта, состоящую из двух и более зон 3, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию 1, каждая из которых, в свою очередь, включает один и более герметичный грунтовый теплообменник или термоскважину 2, причем при эксплуатации теплонасосной системы теплоснабжения зоны 3 включают в работу поочередно, причем в режиме теплоснабжения приоритетом пользуются зоны с наивысшим температурным потенциалом грунта и наименьшим числом отработанных часов, а в режиме кондиционирования зоны с наименьшим температурным потенциалом грунта.
При этом в качестве критерия температурного потенциала тепла грунта каждой из зон 3 возможно использовать значения температуры теплоносителя на выходе из грунтовых теплообменников или термоскважин 2 зон 3, наблюдавшиеся при последнем включении зоны 3 в работу.
При этом вместо герметичных грунтовых теплообменников возможно использовать зоны 4, включающие одну и более скважину 5, обеспечивающую подачу грунтовых вод к теплонасосному оборудованию, и одну и более скважину 6, обеспечивающую обратную закачку в грунт воды, прошедшей через теплонасосное оборудование 1.
Теплонасосная система теплохладоснабжения (Фиг.1) работает следующим образом.
Низкопотенциальная тепловая энергия из системы сбора тепла грунта поступает в теплонасосное оборудование 1, где за счет затрат внешней энергии ее температурный потенциал поднимается до уровня, достаточного для целей теплоснабжения. Система сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта состоит из двух и более зон 3, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию 1, каждая из которых, в свою очередь, включает один и более герметичный грунтовый теплообменник или термоскважину 2. При эксплуатации теплонасосной системы теплоснабжения зоны 3 включают в работу поочередно, причем в режиме теплоснабжения приоритетом пользуются зоны с наивысшим температурным потенциалом грунта и наименьшим числом отработанных часов, а в режиме кондиционирования зоны с наименьшим температурным потенциалом грунта.
При этом в качестве критерия температурного потенциала тепла грунта каждой из зон 3 возможно использование значения температуры теплоносителя на выходе из грунтовых теплообменников или термоскважин 2 зон 3, наблюдавшиеся при последнем включении зоны 3 в работу.
При этом вместо герметичных грунтовых теплообменников возможно использование зоны 4, включающей одну и более скважину 5, обеспечивающую подачу грунтовых вод к теплонасосному оборудованию, и одну и более скважину 6, обеспечивающую обратную закачку в грунт воды, прошедшей через теплонасосное оборудование 1.
Предлагаемая теплонасосная система теплохладоснабжения позволяет значительно повысить эффективность системы в целом за счет рационального распределения тепловой нагрузки между грунтовыми теплообменниками или термоскважинами системы сбора низкопотенциального тепла грунта, учитывающего фактическую «выработку» ими энергии и фактический температурный потенциал извлекаемого из грунта тепла.