ГЕОТЕРМАЛЬНЫЙ КОЛЛЕКТОРНЫЙ КОЛОДЕЦ

Полезная модель относится к области энергосберегающих технологий, в частности к геотермальным теплонасосным системам.
Эти системы получают все большее распространение, представляют собой передовой уровень техники и предусматривают применение грунтовых теплообменников, по которым циркулирует теплоноситель контура испарителя теплового насоса. Количество таких теплообменников зависит от тепловой нагрузки объекта теплоснабжения и может составлять от нескольких единиц до нескольких десятков единиц, объединяемых в единый циркуляционный контур с помощью коллекторных колодцев.
Известна полезная модель по патенту РФ №138132 с приоритетом от 26.07.2013 «Геотермальный коллекторный колодец», содержащая трубопроводную арматуру и сборные коллекторы, в которой сборные коллекторы разделены на вертикальные и горизонтальные участки, причем вертикальные участки располагаются преимущественно вдоль стенок корпуса, а горизонтальные - на днище корпуса, благодаря чему в центральной части колодца высвобождается зона для технического обслуживания с равноценным доступом к любому элементу трубопроводной арматуры.
Недостатком такого решения является нижнее расположение горизонтальных участков коллектора, в связи с чем на каждом вертикальном участке в верхней точке приходится устанавливать воздухоотводчик для удаления воздуха при заполнении и эксплуатации системы.
Другим недостатком является наличие на дне колодца трубопроводов-коллекторов, которые не позволяют встать на пол без обеспечения защиты этих трубопроводов, например, при проведении регламентных или ремонтных работ.
Еще одним недостатком данного решения является нехватка места на отводах к трубопроводам грунтовых теплообменников для дополнительной установки, при необходимости, регулирующей трубопроводной арматуры, что потребует значительного увеличения габаритов (диаметра) колодца.
Кроме того, все большее распространение получают грунтовые теплообменники с увлажнением грунта согласно патенту DE 10200106 «Сборка и монтаж труб для грунтового коллектора в сочетании с системой увлажнения» и диссертации «Повышение энергоэффективности теплонасосов с подземными коллекторами и системой увлажнения» (https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-energoeffektivnosti-teplovyh-nasosov-pri-ispolzovanii-oroshaemyh-podzemnyh-kollektorov-1). Тогда как в рассмотренном выше прототипе не предусмотрены соответствующие коммуникации.
Предлагается полезная модель коллекторного колодца, содержащего трубные коллекторы, в котором горизонтальные участки коллекторов расположены в верхней зоне коллекторного колодца вдоль стенок, благодаря чему на каждом из двух горизонтальных участках - подающем и отводящем - устанавливается всего по одному воздухоотводчику, а вертикальные участки содержат запорную и, при необходимости, регулирующую арматуру. При этом донная часть колодца свободна от коллекторов, что увеличивает рабочую зону и улучшает условия обслуживания. Кроме того, в коллекторном колодце предусмотрены трубные коллекторы подачи воды для увлажнения грунтового массива.
Устройство поясняется приведенным ниже рисунком.
В корпусе 1 геотермального колодца расположены вдоль стенок трубные коллекторы теплоносителя грунтовых теплообменников (термоскважин), разделенные на горизонтальные участки подачи 2 и возврата 3 теплоносителя и вертикальные участки также подачи 4 и возврата 5 теплоносителя, причем вертикальные участки снабжены запорной и, при необходимости, регулирующей арматурой 6 и имеют выходные патрубки 7 для присоединения к термоскважинам грунтового теплообменника. Горизонтальные участки коллекторов 2 и 3 расположены в верхней части корпуса 1 и снабжены воздухоотводчиками 8 по одному на каждом из них. В корпусе 1 также расположен коллектор 9 подачи воды в грунт на увлажнение.
Геотермальный колодец работает следующим образом. Теплоноситель из теплонасосного теплового пункта подается в горизонтальный участок 2, затем раздается в вертикальные участки 4 и через запорно-регулирующую арматуру 6 и патрубки 7 направляется в термоскважины, откуда через вертикальные участки 5 с патрубками 7 и запорно-регулирующей арматурой 6 поступает в горизонтальный коллектор 3 и отводится в теплонасосный тепловой пункт. Образующиеся при заправке и эксплуатации воздушные пробки удаляются через воздухоотводчики 8. Через коллектор 9 производится подача воды на увлажнение грунта в районе каждой термоскважины.
Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить количество воздухоотводчиков, что снижает стоимость изделия и повышает его надежность. Наличие коллектора подачи воды в грунт позволяет производить увлажнение грунта и повысить эффективность теплообмена в грунте. Благодаря пристенному расположению коллекторов в центре предлагаемого устройства, как и в прототипе, образована зона доступа к обслуживанию коллекторов, но при этом, поскольку пол колодца свободен, не требуется принятия дополнительных мер защиты внутренних трубопроводов. Вертикальные участки позволяют дополнительно устанавливать регулирующую трубопроводную арматуру без увеличения габаритов изделия.