СПОСОБ ПОСЕЗОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА ПРИПОВЕРХНОСТНОГО ГРУНТА И СКВАЖИННЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ВАРИАНТОВ СПОСОБА

1. Способ посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, при котором в отопительный сезон производят отбор из грунта низкопотенциального тепла, осуществляя подачу жидкого теплоносителя через слои грунта с помощью основной замкнутой циркуляционной системы с установленными в ее составе путем применения скважин вертикальными контурами закрытого типа, и последующую передачу тепла, с преобразованием его путем использования теплонасосного цикла до более высокого температурного уровня, к теплоснабжающей сети объекта энергообеспечения, а в межотопительный период переходят к аккумулированию в грунте внешних тепловых сбросов, переводя подачу теплоносителя через слои грунта на дополнительную замкнутую циркуляционную систему с установленным в ее составе промежуточным теплообменником утилизации тепловых сбросов, отличающийся тем, что при переходе от отбора тепла к аккумулированию тепловых сбросов меняют глубину подачи теплоносителя через слои грунта от уровня пересечения вертикальными контурами одного или нескольких водоносных слоев грунта до уровня выше кровли верхнего водоносного слоя, для чего часть контуров, используемых для отбора тепла из грунта, применяют при отборе тепла и аккумулировании тепловых сбросов по укороченному варианту, путем установки этих контуров в составе дополнительной циркуляционной системы с длиной, соответствующей второму из указанных уровней, при этом остальные контура устанавливают в составе основной циркуляционной системы с длиной, соответствующей первому уровню.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отборе тепла грунта в отопительный сезон подачу теплоносителя осуществляют одновременно через основную и дополнительную циркуляционную системы с использованием скважинных теплообменников на основе комбинаций длинных и укороченных вертикальных контуров со скважинами соответствующей различной глубины, а при аккумулировании тепловых сбросов в грунте в межотопительный сезон подачу теплоносителя осуществляют только через дополнительную циркуляционную систему с использованием скважинных теплообменников одинаковой длины на основе комбинации укороченных контуров со скважинами соответствующей глубины, при этом образованные другой комбинацией длинные теплообменники одинаковой длины в составе основной циркуляционной системы размещают в ряд, перпендикулярно движению грунтовых вод в водоносных слоях грунта, на расстоянии между собой не менее 6-10 м, и попарно с размещенными в ряд в составе дополнительной циркуляционной системы укороченными теплообменниками, смещая относительно последних в направлении движения грунтовых вод на расстояние, выбираемое по скорости движения вод выше водоносных слоев, в диапазоне 3-5 м.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании для отбора тепла и аккумулирования тепловых сбросов вертикальных контуров в виде U-образных пластиковых трубок применяемые в составе основной и дополнительной циркуляционных систем контура разной длины размещают попарно внутри каждой скважины, глубину которой выбирают соответственно длинному контуру, при этом отбор тепла с помощью основной и дополнительной циркуляционных систем и аккумулирование тепловых сбросов производят с применением скважин одинаковой глубины, образующих, с размещенными в них парой контуров разной длины и теплопроводящим наполнителем скважины, скважинные теплообменники одинаковой длины.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при глубине залегания кровли верхнего водоносного слоя, не превышающей 20-40 м, укороченные скважинные теплообменники применяют с увеличенной удельной поверхностью теплопередачи относительно длинных скважинных теплообменников, путем использования для отбора и аккумулирования теплообменников разного конструктивного исполнения, устанавливая, например, в основной циркуляционной системе теплообменники с вертикальными контурами в виде U-образных пластиковых трубок, а в дополнительной циркуляционной системе теплообменники в виде вертикального контура коаксиального типа, выполненного с применением скважины увеличенного относительно длинных теплообменников диаметра.
5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что при аккумулировании в грунте тепловых сбросов укороченные контура применяют с возможностью подключения в состав дополнительной циркуляционной системы, через основной или дополнительно устанавливаемый в ней промежуточный теплообменник утилизации тепловых сбросов, дополнительного источника сбросов, в т.ч. - с повышенным относительно основного источника потенциалом, например, тепловых излишков, отводимых при генерации электроэнергии в межотопительный период когенерационной установкой, задавая расход или скорость подачи теплоносителя через укороченные контура в соответствии с выбранной долей потребления потенциала дополнительного источника через промежуточный теплообменник, либо путем оптимизации при проектировании количества укороченных контуров типовых исполнений, либо путем применения измененного, по варианту попарного размещения длинного и укороченного контуров в скважине, исполнения скважинного теплообменника, при этом подачу через дополнительную циркуляционную систему регулируют в соответствии с возможными изменениями этой доли в течение межотопительного периода.
6. Скважинный теплообменник для посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта, содержащий скважину с установленными в теплопроводящем наполнителе скважины, по крайней мере, двумя вертикальными контурами для подачи жидкого теплоносителя, выполненными в виде петель из U-образных пластиковых трубок, входные и выходные ветви которых включены в снабженную циркуляционным насосом замкнутую систему подачи теплоносителя через испаритель теплового насоса, связанного своим конденсатором с теплоснабжающей сетью объекта энергообеспечения, при этом выходные ветви трубок перед входом в испаритель подключены через перемычки и промежуточный теплообменник утилизации тепловых сбросов к внешнему источнику сбросов, отличающийся тем, что образованные трубками петли контуров выполнены с различной протяженностью, при этом протяженность петли длинного контура и соответствующая ей глубина скважины выбраны с учетом пересечения контуром и скважиной, по крайней мере, одного расположенного в грунте водоносного слоя, а протяженность петли укороченного контура выбрана с возможностью размещения контура над уровнем кровли верхнего водоносного слоя, при этом входная и выходная ветви трубки длинного контура включены в основную замкнутую систему подачи теплоносителя, ветви трубки укороченного контура подключены к снабженной другим циркуляционным насосом дополнительной замкнутой системе подачи теплоносителя, связанной через перемычку на выходе из укороченного контура с входом испарителя теплового насоса и водяной стороной промежуточного теплообменника, выбранного водовоздушного исполнения, с возможностью совместного или раздельного использования через перемычки основной и дополнительной замкнутых систем в отопительный сезон для отбора тепла грунта и передачи потоков теплоносителей через обе системы к испарителю теплового насоса, а укороченный контур выполнен с возможностью подключения через перемычку подачи охлажденного в результате отбора тепла грунта жидкого теплоносителя в межотопительный период к вытяжной линии источника тепловых сбросов в виде тепла удаляемого вентиляционного воздуха от объекта энергообеспечения, связанной посредством другой стороны промежуточного теплообменника, с линией подачи удаляемого воздуха после этого теплообменника на охлаждение помещений объекта.
7. Скважинный теплообменник по п.6, отличающийся тем, что укороченный вертикальный контур выполнен с возможностью подключения через перемычку к дополнительному источнику тепловых сбросов, в том числе - с повышенным тепловым потенциалом относительно основного источника, например, в виде отводимых в межотопительный период тепловых излишков от обслуживающей данный или другие объекты энергообеспечения когенерационной установки, а дополнительная замкнутая система подачи теплоносителя снабжена дополнительным промежуточным теплообменником утилизации тепловых сбросов, выбранного водоводяного исполнения, установленным в составе системы с подсоединением через перемычки одной из его сторон к входной и выходной ветвям петли укороченного контура, другой стороны к дополнительному источнику тепловых сбросов, при этом количество укороченных вертикальных контуров в скважине, соотношение диаметров установленных в ней трубок длинного и укороченного контуров и соответствующий этим параметрам диаметр скважины выбраны с учетом заданных, в соответствии с возможной долей потребления потенциала дополнительного источника через дополнительный промежуточный теплообменник, параметров расхода или линейной скорости подачи теплоносителя через укороченный контур.