EA016603B1 - Коллектор - Google Patents
Коллектор Download PDFInfo
- Publication number
- EA016603B1 EA016603B1 EA201070261A EA201070261A EA016603B1 EA 016603 B1 EA016603 B1 EA 016603B1 EA 201070261 A EA201070261 A EA 201070261A EA 201070261 A EA201070261 A EA 201070261A EA 016603 B1 EA016603 B1 EA 016603B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- pipe
- collector
- heat
- recesses
- heat pump
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims description 9
- 238000007373 indentation Methods 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 13
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
- F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
- F24T10/15—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
- F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
- F28F21/063—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits for domestic or space-heating systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Изобретение относится к однотрубному коллектору для теплонасосной установки. Коллектор содержит трубу (12), предназначенную для установки в теплонасосной системе и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата жидкого теплоносителя обратно к тепловому источнику. Внутренняя поверхность (14) трубы (12) имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы (16), проходящие по спирали в продольном направлении (L) трубы и выполненные с возможностью создания в трубе турбулентного потока текучей среды.
Description
(57) Изобретение относится к однотрубному коллектору для теплонасосной установки. Коллектор содержит трубу (12), предназначенную для установки в теплонасосной системе и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата жидкого теплоносителя обратно к тепловому источнику. Внутренняя поверхность (14) трубы (12) имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы (16), проходящие по спирали в продольном направлении (Ь) трубы и выполненные с возможностью создания в трубе турбулентного потока текучей среды.
016603 Β1
Настоящее изобретение относится к однотрубному коллектору для теплонасосной установки. Настоящее изобретение также относится к теплонасосной системе, содержащей однотрубный коллектор.
В воде, грунте и ниже в горной породе находятся источники бесплатного тепла. Использование тепла из моря, тепла грунта поверхностных слоев земли и тепла горной породы является надежным, безопасным и экологичным способом отопления. Тепловая энергия может быть передана в существующую известную водную отопительную систему, а также использована для получения горячей воды.
В геотермальной отопительной системе тепло извлекается из буровой скважины, так называемой пробуренной энергетической скважины. Коллектор представляет собой трубу, содержащую теплообменную среду в виде так называемого жидкого теплоносителя, переносящего тепло посредством нагретой теплообменной среды, а также возвращающего охлажденную теплообменную среду по замкнутому циклу.
В тепловой станции, использующей тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, на глубине непромерзания помещают трубопровод длиной несколько сотен метров и выполненный в форме колец. Коллекторный трубопровод накапливает тепло, имеющееся в грунте, и использует его на испарение охлаждающего агента теплового насоса.
Тепло морской воды используется, по существу, тем же образом, что тепло грунта. Используется энергия, аккумулированная в морской воде и донном слое. Коллекторный трубопровод размещают на дне русла водного потока.
Известны различные типы теплонаносных коллекторов. Наиболее распространенным в настоящее время типом коллектора является так называемый ϋ-образный трубчатый коллектор. При его использовании в пробуренной скважине размещают отдельную закрытую трубу. Для этого, например, непрерывную длинную трубу из пластмассы, например полиэтилена, сгибают посередине, так что она принимает и-образную форму. Нижнюю часть ϋ-образной трубы размещают над пробуренной скважиной, в которую затем трубу вдвигают. Таким образом, ϋ-образная труба формирует один непрерывный канал для переноса жидкого теплоносителя по замкнутому циклу в одной и той же трубе в направлении от теплового насоса вниз пробуренной скважины и обратно из нее к тепловому насосу.
Для геотермальных отопительных установок известен также так называемый трехтрубный коллектор, являющийся разновидностью коллектора, содержащего трубу для переноса жидкого теплоносителя вниз пробуренной скважины, причем указанная труба имеет ответвление к двум трубам, доставляющим жидкий теплоноситель обратно из пробуренной скважины к тепловому насосу. Термин однотрубный коллектор в настоящем документе является общим термином и используется для обозначения вышеупомянутых коллекторных колец и системы коллекторных труб, предназначенных для использования тепловой энергии моря и тепловой энергии грунта поверхностных слоев земли. В однотрубном коллекторе перенос жидкого теплоносителя может осуществляться в трубе с поперечным сечением, являющимся, по существу, постоянным на всем протяжении коллектора в продольном направлении.
Другим известным типом коллектора является так называемый соосный коллектор, в котором внутренняя труба размещена во внешней трубе. Трубы сваривают друг с другом в единый блок, впоследствии устанавливаемый в пробуренной скважине. Задачей этого решения труба в трубе является необходимость устранения смешивания в течение слишком длительного времени охлажденного жидкого теплоносителя, доставляемого вниз буровой скважины, с нагретым жидким теплоносителем, доставляемым вверх в коллектор. Путем создания внешней трубы большого диаметра достигается меньший расход во внешней трубе, имеющей большой диаметр, причем качество теплопоглощения улучшается. В настоящее время соосный коллектор используется незначительно, так как требует значительных затрат на установку и производство. Однако соосный коллектор считается в целом более эффективным в сравнении с известным однотрубным коллектором.
Известный описанный выше соосный коллектор раскрыт в ΌΕ 202004007567 υΐ. Коллектор содержит соединительную трубу для подачи жидкого теплоносителя во внешнюю трубу, внутренняя часть которой имеет неровную поверхностную структуру. Нагретый жидкий теплоноситель возвращается через внутреннюю трубу вверх по соединительной трубе.
Известный описанный выше соосный коллектор раскрыт в υδ 2007/0023163 А1. Коллектор содержит соединительную трубу для подачи жидкого теплоносителя во внутреннюю трубу, конец которой размещен непосредственно над нижней частью внешней трубы, размещенной снаружи внутренней трубы. Жидкий теплоноситель нагревается во время циркуляции в промежутке между внешней трубой и внутренней трубой и переноса вдоль спиральной структуры (генератора турбулентности), размещенной на внешней части внутренней трубы, и далее доставляется к теплообменнику через тепловой насос.
Толщина стенки коллекторной трубы подбирается так, что теплообменная среда поглощает наибольшее количество теплоты, трубы оказываются просты в обращении, а возвращающаяся масса стремится вниз буровой скважины в случае с пробуренной энергетической скважиной. Длина подбирается по необходимости.
- 1 016603
Однако недостатком традиционного однотрубного коллектора является неоптимальное поглощение энергии из окружающей воды в энергетической скважине. Существует настоятельная необходимость в более эффективном использовании этой энергии. Это также относится к однотрубным коллекторам, предназначенным для морских систем и тепловых станций, использующих тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли.
Задачей настоящего изобретения является, по меньшей мере, частичное устранение указанных недостатков, связанных с известными устройствами. Еще одной задачей изобретения является улучшение поглощения энергии теплообменной средой в однотрубном коллекторе из окружающего грунта в тепловой станции, использующей тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, или из окружающей воды в энергетической скважине геотермальной отопительной системы или в морской отопительной системе.
Эта задача решена предлагаемым однотрубным коллектором для теплонасосной установки. Коллектор содержит трубу, предназначенную для установки в теплонасосную систему и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата теплоносителя обратно к тепловому источнику. Внутренняя поверхность трубы имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы.
Предлагаемый однотрубный коллектор и теплонасосная установка, содержащая его, позволяют улучшить поглощение энергии благодаря неровной поверхностной структуре, создающей турбулентный поток, в сравнении с известными коллекторами для использования тепла моря, тепловой станции, использующей тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, или энергетических скважин, имеющих гладкую внутреннюю поверхность, обеспечивающую ламинарный поток теплообменной среды через коллектор.
Термин труба в настоящем описании также обозначает шланг, трубопровод и т.п.
Согласно одному варианту реализации изобретения структура указанной внутренней поверхности является желобчатой, а поверхность имеет углубления, формирующие в ней подходящим образом непрерывные пазы, проходящие, по существу, в продольном направлении трубы. Пазы могут быть равномерно распределены по внутренней окружной поверхности трубы на виде ее поперечного сечения.
Согласно еще одному варианту реализации изобретения углубления и/или выступы проходят по спирали в продольном направлении трубы. Направление спиральной формы может изменяться, по меньшей мере, в некоторой части трубы в продольном направлении трубы, например по меньшей мере каждые 2 м, предпочтительно каждый метр в продольном направлении трубы.
Дополнительные предпочтительные признаки, преимущества и предпочтительные варианты реализации изобретения будут ясны из формулы изобретения, а также из последующего описания вариантов его реализации.
Настоящее изобретение подробно описано ниже на практических примерах со ссылками на приложенные чертежи без ограничения объема изобретения.
На фиг. 1 проиллюстрирован принцип построения и работы однотрубного коллектора, выполненного в форме известного И-образного трубчатого коллектора/
На фиг. 2А показано поперечное сечение однотрубного коллектора, спиральные углубления и/или выступы на внутренней поверхности коллекторной трубы согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 2В показано в перспективе продольное сечение части коллектора, показанного на фиг. 2А/
На фиг. 2С схематически показано поперечное сечение распрямленной стенки трубы коллектора, показанного на фиг. 2А, В.
На фиг. 3 показано продольное сечение части коллектора согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 1 проиллюстрирован принцип построения и работы известного И-образного трубчатого коллектора. Согласно этому принципу в пробуренной скважине 2 размещают непрерывную изолированную трубу 1. Для этого, например, отдельные трубы соединяют в непрерывную продольную трубу 1 на основе пластмассы, например полиэтилена. Система называется И-образным трубчатым коллектором, поскольку возле дна 4 буровой скважины 2 непрерывная труба 1 на конце образует И-образную кривую 3, в которой труба 1' для жидкого теплоносителя, переносимого вниз буровой скважины (показан стрелками), присоединена к трубе 1 для жидкого теплоносителя, переносимого вверх буровой скважины (показан стрелками) и затем из буровой скважины. Другими словами, непрерывная труба 1 согнута посередине, так что она принимает И-образную форму. На фиг. 1 проиллюстрированы только основные моменты. На практике вышеупомянутую И-образную трубчатую коллекторную систему целиком сваривают для выполнения требований безопасности эксплуатации. Таким образом, обратное колено, т.е. И-образную нижнюю часть или кривую 3, монтируют в заводских условиях для обеспечения безопасной работы. Верхняя часть 5 коллекторной системы обычно оканчивается на уровне 6 земли в рабочем колодце, в котором коллекторные трубы 1, 1', 1 присоединены к тепловому насосу (не показан). Во время сборки обратное колено 3 коллекторной системы размещают над буровой скважиной 2 и затем опускают
- 2 016603 по ней вниз. Таким образом, и-образная труба формирует один непрерывный канал для циркуляции жидкого теплоносителя в направлении от теплового насоса вниз по буровой скважине, назад вверх из буровой скважины и затем обратно к тепловому насосу по одной и той же трубе.
Часть предлагаемого однотрубного коллектора для геотермальной отопительной системы показана на поперечном сечении Т на фиг. 2 А и на продольном сечении Ь на фиг. 2В. Коллектор содержит трубу 12, изготовленную, например, на основе полиэтилена, предназначенную для сборки в пробуренной энергетической скважине, выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса геотермального тепла к тепловому насосу и возврата обратно к энергетической скважине. Внутренняя поверхность 14 трубы 12 имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы 16. Хотя со ссылкой на приложенные чертежи описан однотрубный коллектор в форме и-образного трубчатого коллектора, такой однотрубный коллектор также применим для морских тепловых систем и тепловых станций, использующих тепловую энергию грунта поверхностных слоев земли, а также трехтрубных коллекторов в пределах объема настоящего изобретения.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения предлагаемый однотрубный коллектор представляет собой непрерывную трубу 12 с поперечным сечением, по существу одинаковым вдоль всего продольного направления Ь трубы.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения внутренняя поверхность 14 однотрубного коллектора является желобчатой и имеет углубления 18, подходящим образом формирующие в ней непрерывные желобки, проходящие, по существу, в продольном направлении Ь трубы. Желобки 18 равномерно распределены по кругу по внутренней поверхности трубы, как показано на поперечном сечении Т трубы. На фиг. 2С показано поперечное сечение распрямленной стенки коллекторной трубы 12, на котором видны углубления в форме желобков 18.
На фиг. 3 показана часть предлагаемого однотрубного коллектора. Углубления и/или выступы 16 проходят по спирали в продольном направлении Ь трубы. Направление спиральной формы (показана стрелками на фиг. 3) может изменяться, по меньшей мере, в некоторой части в продольном направлении Ь трубы. Направление спиральной формы может подходящим образом изменяться по меньшей мере каждые 2 м, предпочтительно каждый метр, в продольном направлении Ь трубы.
Согласно настоящему изобретению желобки или желобчатая структура, такая как поверхностная структура углублений и/или выступов, может быть непрерывной или прерываться в продольном направлении однотрубного коллектора. Согласно варианту реализации изобретения, показанному на фиг. 3, на внутренней поверхности трубы может быть выполнена гладкая часть в качестве короткого вспомогательного перехода между двумя спиральными частями.
Обычные коллекторные трубы 12 в соответствии с изобретением имеют диаметр в диапазоне 25-63 мм. Размер углублений и/или выступов 16 в другом варианте желобков 18 или желобчатой структуры может быть различным, однако обычно в диапазоне 0,2-5 мм в зависимости от размера труб и толщины стенки, предпочтительно в диапазоне 0,2-2 мм для наиболее встречающихся размеров коллекторных труб 12.
Пример.
Были проведены эксперименты в теплонасосной системе с двумя тепловыми насосами по 16 и 32 кВт соответственно для снабжения горячей водой и отопления дома с 19 квартирами площадью 40 м2 каждая. В эксперименте были использованы четыре буровые скважины диаметром 140 м и глубиной 260 м, заполненные водой и составлявшие тепловой источник системы. Использовался этанол в концентрации 20% от объема водного раствора с температурой замерзания -8°С. В эксперименте каждая из четырех буровых скважин была соответственно оснащена четырьмя однотрубным коллекторами различных типов. Соответствующие типы, размеры и размещение буровых скважин указаны в табл. 1.
- 3 016603
Таблица 1
№ | Активная цлина буровой скважины | Горизонтальное отклонение от · начального положения при 260м | Тип коллектора Размеры, мм | |
2 | 251,6 м | 84,9 м | РЕ40хЗ,7 | 3-трубный |
4 | 254,5 м | 64,1 м | РЕ40х2,4 | и-образный трубчатый |
5 | 242,7 м | 75,7 м | РЕ40х2,4 | и-образный трубчатый с прокладками |
6 | 245,7 м | 96,9 м | РЕ40х2,4 | 11-образный трубчатый со спиральными желобками на внутренней поверхности |
Средняя геотермальная температура грунта, не подвергаемого каким-либо воздействиям, составляла 8,7°С, а средняя теплопроводность грунта 3,75 Вт/(м-К). Следует пояснить, что однотрубный коллектор № 2 (ВН2) в таблице, т.е. трехтрубный коллектор, является разновидностью коллектора, содержащего одну трубу для переноса жидкого теплоносителя вниз буровой скважины и две трубы, доставляющие жидкий теплоноситель обратно из буровой скважины к тепловому насосу. Однотрубный коллектор № 4 (ВН4) является известным И-образным трубчатым коллектором. Однотрубный коллектор № 5 (ВН5) является известным И-образным трубчатым коллектором, оснащенным прокладками, предназначенными для удержания труб раздельно без контакта между ними. Однотрубный коллектор № 6 (ВН6) является предлагаемым И-образным трубчатым коллектором, содержащим углубления и/или выступы на внутренней поверхности трубы, проходящими вдоль нее по спирали. Спиральная форма вдоль трубы периодически изменяется.
Был замерен расход в соответствующих коллекторах. Теплообменники каждой буровой скважины были снабжены термоэлементами для измерений температуры жидкого теплоносителя на дне и в выходных отверстиях внутри коллектора. Во время испытаний при помощи манометра был также измерен полный перепад давления в коллекторах в входных и выходных каналах коллекторов. Температура была измерена при различных состояниях течения в буровых скважинах и после запуска теплового насоса, когда состояние стабилизировалось. Во время измерений были рассчитаны плотность текучей среды, кинематическая вязкость и теплоемкость. Таким образом, были рассчитаны число Рейнольдса, коэффициент трения и перепад давления. В заключение было рассчитано теплопоглощение теплопередающей текучей среды на 1 м, что также использовалось при вычислении теплового сопротивления буровой скважины для каждого коллектора. Температура стенки буровой скважины была измерена при помощи оптоволоконного кабеля предполагалась постоянной и равной 7,2°С для вычислений в данном эксперименте.
В отношении теплоотвода (кВт) наилучшие характеристики были получены для ВН6, а наихудшие характеристики для ВН2. Тем не менее не рекомендуется сравнивать коллекторы по показаниям теплоотвода ввиду того, что не все измерения были выполнены в одно время, что могло стать причиной различия температур на входе и грунтовых вод для разных измерений. В отношении теплового сопротивления было замечено, что коллектору ВН6 соответствовали наименьшие показания из всех коллекторов (например, при расходе 1,8 м3/ч поднимающегося потока коллектору ВН6 соответствовали показания 0,16 К-м/Вт, в то время как коллектору ВН2 приблизительно 0,18, коллектору ВН4 приблизительно 0,23, а коллектору ВН5 приблизительно 0,22), за исключением одного измерения, при котором лучшим был ВН5. Таким образом, в определенном отношении предлагаемый однотрубный коллектор показывает наилучшую производительность. Результаты для перепада давления указаны в табл. 2.
- 4 016603
Таблица 2
№ | Перепад давления (кПа] для различных значений расхода [м3/ч]: | |||||
1,5 | 1,8 | 2,5 | ||||
эксперимент | расчет | эксперимент | расчет | эксперимент | расчет | |
2 | 54,21 | 48,35 | 75,00 | 75,59 | 144,53 | 129,73 |
4 | 61,43 | 56,41 | 87,33 | 78,22 | 149,60 | 129,54 |
5 | 56,54 | 56,68 | 81,10 | 77,98 | 149,63 | 128,36 |
6 | 49,10 | 58,02 | 70,03 | 77,31 | 131,51 | 136,20 |
Итого, полученные результаты указывают на существенность влияния размеров труб, предполагаемое отсутствие влияния наличия прокладок (в коллекторе ВН5) на увеличение теплообмена и увеличение производительности коллекторов благодаря структуре внутренней поверхности труб. За исключением коллектора ВН6, в целом было отмечено, что расчетные значения перепада давления несколько меньше экспериментальных значений. Это связано с тем, что дополнительные элементы, такие как отводы, колена, нижняя часть коллектора, не учитывались при вычислениях. Было отмечено, что расчетные значения для коллектора ВН6 больше экспериментальных, что неожиданно свидетельствует о меньшем действительном перепаде давления в указанном однотрубном коллекторе со структурированной внутренней поверхностью в форме углублений и/или выступов. Коллектору ВН6 неожиданно соответствует наименьший перепад давления из всех коллекторов, включая коллекторы ВН4 и ВН5, являющиеся стандартными и-образными трубчатыми коллекторами таких же размеров. Анализ перепада давления указывает, что коллектор ВН6 является лучшим вариантом, так как для перекачки в нем теплопередающей текучей среды необходима несколько меньшая мощность.
Claims (9)
1. Однотрубный коллектор для теплонасосной установки, содержащий трубу (12), предназначенную для установки в теплонасосную систему и выполненную с возможностью обеспечения циркуляции в ней жидкого теплоносителя по замкнутому циклу для переноса тепла, принятого от теплового источника, к тепловому насосу и возврата жидкого теплоносителя обратно к тепловому источнику, отличающийся тем, что внутренняя поверхность (14) трубы (12) имеет неровную структуру, содержащую углубления и/или выступы (16).
2. Однотрубный коллектор по п.1, отличающийся тем, что указанная структура представляет собой желобчатый узор, причем внутренняя поверхность (14) выполнена с углублениями, формирующими непрерывные пазы (18) во внутренней поверхности (14), проходящей, по существу, в продольном направлении (Ь) трубы.
3. Однотрубный коллектор по п.2, отличающийся тем, что пазы (18) равномерно распределены вокруг внутренней окружной поверхности трубы на виде поперечного сечения трубы (12).
4. Однотрубный коллектор по пп.1-3, отличающийся тем, что углубления и/или выступы (16) проходят по спирали в продольном направлении (Ь) трубы.
5. Однотрубный коллектор по п.4, отличающийся тем, что направление проходящих по спирали углублений и/или выступов (16) изменяется в продольном направлении (Ь) трубы, по меньшей мере, в некоторой ее части.
6. Однотрубный коллектор по п.5, отличающийся тем, что направление проходящих по спирали углублений и/или выступов (16) изменяется в продольном направлении (Ъ) трубы по меньшей мере каждые 2 м.
7. Однотрубный коллектор по пп.1-6, отличающийся тем, что углубления и/или выступы (16) находятся в диапазоне 0,2-5 мм, предпочтительно 0,2-2 мм.
8. Однотрубный коллектор по пп.1-7, отличающийся тем, что непрерывная труба (12) имеет поперечное сечение, по существу, одинаковое вдоль всего ее продольного направления (Ь).
9. Теплонасосная система, отличающаяся тем, что содержит однотрубный коллектор по пп.1-8.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0702240A SE533323C2 (sv) | 2007-10-05 | 2007-10-05 | Kollektor samt bergvärmeanläggning innefattande kollektor |
PCT/SE2008/051040 WO2009045153A1 (en) | 2007-10-05 | 2008-09-17 | Collector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201070261A1 EA201070261A1 (ru) | 2010-12-30 |
EA016603B1 true EA016603B1 (ru) | 2012-06-29 |
Family
ID=40526452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201070261A EA016603B1 (ru) | 2007-10-05 | 2008-09-17 | Коллектор |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9546802B2 (ru) |
EP (1) | EP2195586B1 (ru) |
CN (2) | CN103940133A (ru) |
AT (1) | ATE536519T1 (ru) |
CA (1) | CA2699371C (ru) |
CY (1) | CY1112624T1 (ru) |
DK (1) | DK2195586T3 (ru) |
EA (1) | EA016603B1 (ru) |
ES (1) | ES2378492T3 (ru) |
HR (1) | HRP20120143T1 (ru) |
PL (1) | PL2195586T3 (ru) |
PT (1) | PT2195586E (ru) |
SE (1) | SE533323C2 (ru) |
SI (1) | SI2195586T1 (ru) |
WO (1) | WO2009045153A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103965533B (zh) * | 2013-02-01 | 2018-09-18 | 穆奥维技术公司 | 地热管式收集器 |
CA2937973A1 (en) | 2013-02-01 | 2014-08-07 | Muovitech Ab | Geothermal pipe collector |
WO2015188266A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | Vmac Global Technology Inc. | Methods and apparatus for simultaneously cooling and separating a mixture of hot gas and liquid |
KR101601433B1 (ko) * | 2014-06-17 | 2016-03-08 | 두산중공업 주식회사 | 퍼니스용 이송관 |
CA3051006C (en) * | 2017-02-10 | 2024-05-28 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Canada | Multi-channel ground heat exchange unit and geothermal system |
AT519249B1 (de) * | 2017-02-22 | 2018-05-15 | Jansen Ag | Erdwärmesonde |
US11796110B2 (en) * | 2020-04-01 | 2023-10-24 | Intellihot, Inc. | Multi-purpose fitting |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992019900A1 (de) * | 1991-05-02 | 1992-11-12 | Pest-Megyei Müanyagipari Vállalat | Kunststoffrohr |
US5224347A (en) * | 1990-09-10 | 1993-07-06 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Method and apparatus for controlling the air-fuel ratio of a gas engine |
DE202004007567U1 (de) * | 2004-04-26 | 2004-09-30 | Amann, Armin, Ing. | Erdwärmesonde |
JP2006200848A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Kimura Kohki Co Ltd | 地中熱交換用パイプ |
US20070023163A1 (en) * | 2005-03-09 | 2007-02-01 | Kelix Heat Transfer Systems, Llc | Coaxial-flow heat transfer structures for use in diverse applications |
EP1900989A1 (de) * | 2006-09-13 | 2008-03-19 | Dipl.-Ing. Dr. Ernst Vogelsang GmbH & Co. KG | Wärmeleit-Kunststoffrohr zur Führung eines Fluids |
Family Cites Families (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3730229A (en) * | 1971-03-11 | 1973-05-01 | Turbotec Inc | Tubing unit with helically corrugated tube and method for making same |
IT1012858B (it) | 1974-05-28 | 1977-03-10 | Pirelli | Struttura tubolare flessibile per il convogliamento di un fluido e relativo procedimento di fabbrica zione |
US4058982A (en) * | 1975-09-15 | 1977-11-22 | Ralph Wallace Wright | Modular heating section |
US4383419A (en) * | 1977-05-11 | 1983-05-17 | Bottum Edward W | Heating system and method |
US4317268A (en) * | 1979-08-08 | 1982-03-02 | Solar Limited, Inc. | Process for making a heater exchanger |
US4325228A (en) * | 1980-05-20 | 1982-04-20 | Wolf Herman B | Geothermal heating and cooling system |
US4375831A (en) * | 1980-06-30 | 1983-03-08 | Downing Jr James E | Geothermal storage heating and cooling system |
US4419802A (en) * | 1980-09-11 | 1983-12-13 | Riese W A | Method of forming a heat exchanger tube |
US4392531A (en) * | 1981-10-09 | 1983-07-12 | Ippolito Joe J | Earth storage structural energy system and process for constructing a thermal storage well |
US4574875A (en) * | 1983-12-05 | 1986-03-11 | Geo-Systems, Inc. | Heat exchanger for geothermal heating and cooling systems |
US4688717A (en) * | 1984-11-19 | 1987-08-25 | Curtis A. Jungwirth | Reverse cycle heating system for a building |
US4741388A (en) * | 1984-12-20 | 1988-05-03 | Kazuo Kuroiwa | Underground heat exchanging apparatus |
SE447844B (sv) * | 1985-07-02 | 1986-12-15 | Palne Mogensen | Sett och anordning for okning av vermeovergang vid vermevexlare i borrhal genom radiell utvidgning av vermevexlarelementet |
US4753285A (en) * | 1987-04-06 | 1988-06-28 | Command-Aire Corporation | Parallel piping installation with air by-pass apparatus |
US5025634A (en) * | 1989-04-25 | 1991-06-25 | Dressler William E | Heating and cooling apparatus |
US4995450A (en) * | 1989-08-18 | 1991-02-26 | G.P. Industries, Inc. | Heat pipe |
DE3939714A1 (de) | 1989-12-01 | 1991-06-06 | Baedje K H Meteor Gummiwerke | Schlauch |
US4993483A (en) * | 1990-01-22 | 1991-02-19 | Charles Harris | Geothermal heat transfer system |
US5224357A (en) * | 1991-07-05 | 1993-07-06 | United States Power Corporation | Modular tube bundle heat exchanger and geothermal heat pump system |
JP3617538B2 (ja) * | 1994-05-12 | 2005-02-09 | 住友軽金属工業株式会社 | 吸収器用伝熱管 |
US5655599A (en) * | 1995-06-21 | 1997-08-12 | Gas Research Institute | Radiant tubes having internal fins |
US5791405A (en) * | 1995-07-14 | 1998-08-11 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Heat transfer tube having grooved inner surface |
US5816314A (en) * | 1995-09-19 | 1998-10-06 | Wiggs; B. Ryland | Geothermal heat exchange unit |
JP3591970B2 (ja) * | 1996-02-23 | 2004-11-24 | 臼井国際産業株式会社 | 多管式熱交換器 |
JPH10211537A (ja) * | 1997-01-24 | 1998-08-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 伝熱管及びその製造方法 |
US6000459A (en) * | 1999-05-14 | 1999-12-14 | Jeppesen; Kris | U-bend pipe spacer |
US6138744A (en) * | 1999-06-07 | 2000-10-31 | Coffee; Derek A. | Closed loop geothermal heat exchanger |
JP4822238B2 (ja) * | 2001-07-24 | 2011-11-24 | 株式会社日本製鋼所 | 液媒用内面溝付伝熱管とその伝熱管を用いた熱交換器 |
US7044210B2 (en) * | 2002-05-10 | 2006-05-16 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha, Ltd. | Heat transfer pipe and heat exchange incorporating such heat transfer pipe |
CN1415910A (zh) | 2002-10-18 | 2003-05-07 | 北京工业大学 | 地埋管供热空调***及其应用 |
US7234314B1 (en) * | 2003-01-14 | 2007-06-26 | Earth To Air Systems, Llc | Geothermal heating and cooling system with solar heating |
US7856839B2 (en) * | 2004-06-22 | 2010-12-28 | Earth To Air Systems, Llc | Direct exchange geothermal heating/cooling system sub-surface tubing installation with supplemental sub-surface tubing configuration |
JP4375160B2 (ja) * | 2004-08-12 | 2009-12-02 | マックス株式会社 | 用紙後処理装置 |
DE102005020887B3 (de) | 2005-05-04 | 2006-08-10 | Franz Graf | Gewendelter Wärmetauscher für Erdwärme |
JP4665713B2 (ja) * | 2005-10-25 | 2011-04-06 | 日立電線株式会社 | 内面溝付伝熱管 |
DE202007008907U1 (de) * | 2007-06-26 | 2007-08-30 | Strauss, Robert | Erdwärmesonde |
WO2009145153A1 (ja) | 2008-05-29 | 2009-12-03 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 感光性樹脂組成物 |
-
2007
- 2007-10-05 SE SE0702240A patent/SE533323C2/sv unknown
-
2008
- 2008-09-17 AT AT08836751T patent/ATE536519T1/de active
- 2008-09-17 CA CA2699371A patent/CA2699371C/en active Active
- 2008-09-17 US US12/733,620 patent/US9546802B2/en active Active
- 2008-09-17 EA EA201070261A patent/EA016603B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-09-17 EP EP08836751A patent/EP2195586B1/en active Active
- 2008-09-17 ES ES08836751T patent/ES2378492T3/es active Active
- 2008-09-17 CN CN201410100880.XA patent/CN103940133A/zh active Pending
- 2008-09-17 SI SI200830559T patent/SI2195586T1/sl unknown
- 2008-09-17 WO PCT/SE2008/051040 patent/WO2009045153A1/en active Application Filing
- 2008-09-17 PL PL08836751T patent/PL2195586T3/pl unknown
- 2008-09-17 CN CN200880110370A patent/CN101849146A/zh active Pending
- 2008-09-17 DK DK08836751.1T patent/DK2195586T3/da active
- 2008-09-17 PT PT08836751T patent/PT2195586E/pt unknown
-
2012
- 2012-02-14 HR HR20120143T patent/HRP20120143T1/hr unknown
- 2012-02-28 CY CY20121100206T patent/CY1112624T1/el unknown
-
2016
- 2016-12-21 US US15/386,523 patent/US20170108290A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5224347A (en) * | 1990-09-10 | 1993-07-06 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Method and apparatus for controlling the air-fuel ratio of a gas engine |
WO1992019900A1 (de) * | 1991-05-02 | 1992-11-12 | Pest-Megyei Müanyagipari Vállalat | Kunststoffrohr |
DE202004007567U1 (de) * | 2004-04-26 | 2004-09-30 | Amann, Armin, Ing. | Erdwärmesonde |
JP2006200848A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Kimura Kohki Co Ltd | 地中熱交換用パイプ |
US20070023163A1 (en) * | 2005-03-09 | 2007-02-01 | Kelix Heat Transfer Systems, Llc | Coaxial-flow heat transfer structures for use in diverse applications |
EP1900989A1 (de) * | 2006-09-13 | 2008-03-19 | Dipl.-Ing. Dr. Ernst Vogelsang GmbH & Co. KG | Wärmeleit-Kunststoffrohr zur Führung eines Fluids |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101849146A (zh) | 2010-09-29 |
WO2009045153A1 (en) | 2009-04-09 |
EP2195586A4 (en) | 2011-02-23 |
US20100243209A1 (en) | 2010-09-30 |
EP2195586B1 (en) | 2011-12-07 |
DK2195586T3 (da) | 2012-03-19 |
EA201070261A1 (ru) | 2010-12-30 |
SE0702240L (sv) | 2009-04-06 |
ATE536519T1 (de) | 2011-12-15 |
HRP20120143T1 (hr) | 2012-04-30 |
US20170108290A1 (en) | 2017-04-20 |
PL2195586T3 (pl) | 2012-06-29 |
EP2195586A1 (en) | 2010-06-16 |
US9546802B2 (en) | 2017-01-17 |
ES2378492T3 (es) | 2012-04-13 |
PT2195586E (pt) | 2012-03-16 |
CA2699371C (en) | 2016-10-04 |
CN103940133A (zh) | 2014-07-23 |
CY1112624T1 (el) | 2016-02-10 |
SE533323C2 (sv) | 2010-08-24 |
SI2195586T1 (sl) | 2012-07-31 |
CA2699371A1 (en) | 2009-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA016603B1 (ru) | Коллектор | |
CN101581517B (zh) | 单回路地热井下换热器热泵*** | |
CN101696829A (zh) | 地热能远距离传热储能的方法、其装置及应用 | |
CN105180693A (zh) | 一种热管及工作液体在热管中的循环方法 | |
CN103968607B (zh) | 一种用于地源热泵空调***的地埋管换热器 | |
JP5067956B1 (ja) | 熱交換システム | |
CN114383333B (zh) | 一种热交换装置 | |
CN205717928U (zh) | 换热器及相变蓄热式热水器 | |
CN204063575U (zh) | 一种熔盐储能加热换热*** | |
CN205066525U (zh) | 一种热管 | |
CN201066219Y (zh) | 井下换热器热泵*** | |
JP5690960B1 (ja) | 熱交換システム | |
CN204064067U (zh) | 双层柱状传热装置及用于流体物质传热的管道 | |
CN204085273U (zh) | 柱状传热装置及用于流体物质传热的管道 | |
CN201653224U (zh) | 高效热交换波纹内套管式地埋管 | |
CN100443850C (zh) | 热管式固相粉末换热*** | |
CN207907529U (zh) | 一种水平弯管式u型埋管换热*** | |
CN203848524U (zh) | 一种太阳能光热利用装置 | |
CN105571175B (zh) | 一种太阳能热水***输水管解冻装置及其太阳能热水器 | |
CN104422327A (zh) | 管内单相流用导热管 | |
CN108916520A (zh) | 一种高效的石油管道换热装置 | |
SK500242019U1 (sk) | Geotermálny výmenník na získavanie geotermálnej energie zo suchých hornín prostredníctvom teplonosného média | |
CN110486962A (zh) | 地热井微热管换热装置及*** | |
CN115823758A (zh) | 一种中深层同轴套管式地埋管换热的高效输能*** | |
CN205669894U (zh) | 一种u型管式干热岩换热器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM |