Горизонтальний ґрунтовий теплообмінник з тепловими трубками

Реферат: UA 121366 U UA 121366 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ґрунтових теплообмінників, що використовують низькопотенційну енергію ґрунту, розміщуючись горизонтально на певній глибині в ґрунті. Запропонований теплообмінник може бути частиною системи геотермальної вентиляції пасивних і енергоощадних будинків та призначатися для попереднього нагрівання зовнішнього припливного повітря в холодний період року або попереднього охолодження зовнішнього припливного повітря в теплий період року. Відомі три типи горизонтальних ґрунтових теплообмінників: трубні, гравійні та безмембранні [http://www.kep.systems/geothermal/gruntovoy-teploobmennik-kak-element-ventilyatsionnoy-sistemyidoma]. Найпростіший тип - це трубний горизонтальний ґрунтовий теплообмінник, який представляє собою окремі труби, що з'єднані між собою послідовно у вигляді плоского змійовика або паралельно з використанням П-подібних або Z-подібних колекторних систем. Відомо горизонтальний ґрунтовий теплообмінник з поліпропіленової труби, на внутрішню поверхню якої нанесене антимікробне покриття [AWADUKT Thermo грунтовые теплообменники системы вентиляции. Техническая информация 342100/3 га. - М., 2009. - 40 с.]. Суть відомого пристрою полягає в тому, що окремі трубні горизонтальні ґрунтові теплообмінники круглого перерізу з'єднані між собою у спільний колектор, один кінець якого з'єднаний із повітрозабірною шахтою, а інший із повітроводами системи вентиляції. Відомий пристрій дозволяє нагріти зовнішнє припливне повітря в холодний період року або охолодити його в теплий період року за рахунок теплообміну між ґрунтом та зовнішнім припливним повітрям. Попередньо нагріте або охолоджене зовнішнє припливне повітря надходить у припливну систему вентиляції, що дозволяє заощадити теплову енергію для цих потреб. Проте, теплообмінник такої конструкції через низьку тепловіддачу від ґрунту до зовнішнього припливного повітря повинен мати значну довжину та, відповідно, велику площу ґрунту для їх укладання. В основу корисної моделі поставлена задача створити горизонтальний ґрунтовий теплообмінник, в якому введення нових конструктивних елементів дозволило би збільшити теплообмін між ґрунтом та зовнішнім припливним повітрям, а, відповідно, зменшити площу укладання теплообмінників. Поставлена задача вирішується тим, що горизонтальний ґрунтовий теплообмінник, що містить поліпропіленову трубу, на внутрішній поверхні якої нанесене антибактеріальне покриття, згідно з корисною моделлю, додатково оснащений верхніми тепловими трубками, які встановлені перпендикулярно до поверхні верхньої частини поліпропіленової труби, та нижніми тепловими трубками, які встановлені перпендикулярно до поверхні нижньої частини поліпропіленової труби, причому крок верхніх та нижніх теплових трубок вибраний з можливості забезпечення максимального теплообміну між ґрунтом та зовнішнім припливним повітрям. Завдяки конструкції горизонтального ґрунтового теплообмінника з тепловими трубками покращується процес теплообміну між ґрунтом та зовнішнім припливним повітрям за рахунок збільшення площі тепловіддачі та роботи теплових трубок. Теплова трубка представляє собою герметичну камеру круглого перерізу, яка заповнена робочою рідиною, а передача теплоти від зони випаровування до зони конденсації відбувається за замкнутим випаровувальноконденсаційним циклом. Теплова трубка може бути виконана з металу або іншого матеріалу. За рахунок наявних виступаючих частин теплових трубок всередині горизонтального ґрунтового теплообмінника виникає збурення повітряного потоку, що призводить до інтенсифікації теплообміну між внутрішніми поверхнями теплообмінника та зовнішнім припливним повітрям. Конструкція горизонтального ґрунтового теплообмінника з тепловими трубками дозволяє збільшити кількість теплоти, що передається від ґрунту до зовнішнього припливного повітря у теплообміннику, зменшити довжину горизонтального ґрунтового теплообмінника та відповідно зменшити капіталовкладення на монтування та експлуатацію системи геотермальної вентиляції. На фіг. 1. представлено зовнішній вигляд горизонтального ґрунтового теплообмінника з тепловими трубками, а на фіг. 2 - представлено схему поперечного перерізу горизонтального ґрунтового теплообмінника з тепловими трубками, де 1 - поліпропіленова труба, 2 - верхні теплові трубки, 3 - нижні теплові трубки. Поліпропіленову трубу 1, наприклад AWADUKT Thermo, з антимікробним покриттям, відповідно до корисної моделі, умовно поділено по горизонталі на верхню та нижню частину. Верхні теплові трубки 2 встановлені перпендикулярно до поверхні верхньої частини поліпропіленової труби 1 так, що половина верхньої теплової трубки 2 (зона випаровування) знаходиться зовні поліпропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника, а інша половина (зона конденсації) - всередині поліпропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника. Нижні теплові трубки 3 встановлені перпендикулярно до поверхні нижньої 1 UA 121366 U 5 10 15 20 25 30 35 40 частини поліпропіленової труби 1 так, що половина нижньої теплової трубки 3 (зона випаровування) знаходиться всередині поліпропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника, а інша половина (зона конденсації) - зовні поліпропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника. Крок верхніх 2 та нижніх 3 теплових трубок вибраний з можливості забезпечення максимального теплообміну між ґрунтом та зовнішнім припливним повітрям. Горизонтальний ґрунтовий теплообмінник з тепловими трубками, відповідно до корисної моделі, укладається у викопаній у ґрунті траншеї, на рекомендованій техніко-економічним розрахунком глибині. Для щільного прилягання теплообмінника до ґрунту навколо нього виконують підкладку з шару піску, товщина якого не менша за довжину виступаючих кінців теплових трубок 2, 3 над поверхнею поліпропіленової труби 1. Поверхня підкладки виконується паралельно до зовнішньої поверхні горизонтального ґрунтового теплообмінника. Принцип дії горизонтального ґрунтового теплообмінника з тепловими трубками в холодний період року полягає в наступному. Зовнішнє припливне повітря, проходячи через горизонтальний ґрунтовий теплообмінник з тепловими трубками, нагрівається об стінки поліпропіленової труби 1 теплообмінника та забирає теплоту від верхніх теплових трубок 2 в зоні конденсації, які встановлені в стінці пропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника. За рахунок наявних виступаючих частин верхніх теплових трубок 2 (зон конденсації) всередині поліпропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника виникає збурення повітряного потоку, що дозволяє додатково інтенсифікувати процес теплообміну між внутрішньою поверхнею теплообмінника та зовнішнім припливним повітрям у ньому. Попередньо нагріте повітря у ґрунтовому горизонтальному теплообміннику з тепловими трубками подається в рекуператор для другого підігріву до температури необхідної у системі припливної вентиляції та надходить у приміщення. Нижні теплові трубки 3 горизонтального ґрунтового теплообмінника в холодний період року не працюють. Принцип дії горизонтального ґрунтового теплообмінника з тепловими трубками в теплий період року схожий до принципу дії в холодний період року. Зовнішнє припливне повітря, проходячи через ґрунтовий горизонтальний теплообмінник з тепловими трубками, охолоджується об стінки поліпропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника та нижні теплові трубки 3 в зоні випаровування, які встановлені в стінці поліпропіленової труби 1 горизонтального ґрунтового теплообмінника. Наявність виступаючих частин нижніх теплових трубок 3 (зон випаровування) всередині горизонтального ґрунтового теплообмінника викликає збурення повітряного потоку, що дозволяє додатково інтенсифікувати процес теплообміну між внутрішньою поверхнею теплообмінника та зовнішнім припливним повітрям у ньому. Попередньо охолоджене повітря може безпосередньо подаватись у припливну систему вентиляції приміщень, а, за необхідності, проходити подальшу прецизійну обробку. Верхні теплові трубки 2 горизонтального ґрунтового теплообмінника в теплий період року не працюють. Використання запропонованого горизонтального ґрунтового теплообмінника з тепловими трубками у системах геотермальної вентиляції пасивних і енергоощадних будинків дозволяє використовувати низькопотенційну теплоту ґрунту для попереднього нагрівання зовнішнього припливного повітря в холодний період року та охолодження зовнішнього припливного повітря в теплий період року. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Горизонтальний ґрунтовий теплообмінник з тепловими трубками, що містить поліпропіленову трубу, на внутрішній поверхні якої нанесене антибактеріальне покриття, який відрізняється тим, що він додатково оснащений верхніми тепловими трубками, які встановлені перпендикулярно до поверхні верхньої частини поліпропіленової труби, та нижніми тепловими трубками, які встановлені перпендикулярнодо поверхні нижньої частини поліпропіленової труби, причому крок верхніх та нижніх теплових трубок вибраний з можливості забезпечення максимального теплообміну між ґрунтом та зовнішнім припливним повітрям. 2 UA 121366 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3