Спосіб встановлення теплообмінника теплової насосної установки з оборотним гідравлічним циклом

Спосіб встановлення теплообмінника теплової насосної установки з оборотним гідравлічним циклом, який включає укладання у порожнину, утворену у ґрунті, труби з теплопровідного термопласту, форма якої забезпечує можливість проходження крізь її порожнину рідкого теплоносія та утворення вхідного і вихідного контурів теплообмінника, який відрізняється тим, що трубу з теплопровідного термопласту занурюють у порожнину у ґрунті, утворену для створення зануреної у 3 41719 4 чає значні витрати. (Эль Садин Хасан. Выбор опбезпосередньо у порожнині ґрунту. Однак, а ні тимальных параметров системы теплохолодоснавідомі способи встановлення теплообмінників для бжения жилого дома // Холодильная техника, теплових насосів, а ні відомі способи зведення 2003, №3, с.18-21). будівельних опорних конструкцій, занурених у Однак, в процесі експлуатації таких теплообґрунт, не передбачають можливості такого розмімінників виникають проблеми з їх руйнуванням, щення з утворенням теплообмінників, захищених що пов'язані з негативним впливом середовища шаром бетону. ґрунту. Такий негативний вплив обумовлюється Я вже було зазначено вище, відомий спосіб різними факторами, основними з яких є підвищена встановлення теплообмінника теплової насосної кислотність середовища ґрунту та забрудненість установки з оборотним гідравлічним циклом певуглеводнями і органічними хімікаліями, що приредбачає укладання у порожнину, утворену у ґрузводить до термо-окисної деструкції термопластонті, труби з теплопровідного термопласту, форма вих труб та їх дуже швидкого руйнування. До якої забезпечує можливість проходження крізь її швидкого руйнування труб з термопластів призвопорожнину рідкого теплоносія та утворення вхіднодить також пошкодження в результаті поступового го і вихідного контурів теплообмінника. (Овчаренко зміщення ґрунту, фізичного впливу флори і фауни, В.А., Овчаренко А.В. використання теплових насощо знаходиться у ґрунті, та пошкодження в процесів // Холод М+Т, 2006, №2 с.34-36). Саме ці ознасі будівельних або інших робіт. Поєднання ж таких ки відомого способу, обраного за найближчий негативних факторів з фізичними навантаженням, аналог, є спільними з ознаками заявленої корисної обумовленими зміною тиску, особливо при гідравмоделі. лічних ударах, як доводять останні дослідження, В основу корисної моделі поставлено задачу можуть призвести до руйнування труб з термопластворення нового способу встановлення теплообстів та повного унеможливлення їх експлуатації мінника теплової насосної установки з оборотним вже через 10 років з початку такої експлуатації. гідравлічним циклом, який дозволяє отримати заПри цьому, особливістю термопластів є руйнуванхищений шаром бетону теплообмінник без додатня не в окремих місцях поверхні, а й у глибині шакових витрат на такий захист. ру, що призводить до значних витрат, пов'язаних із Поставлена задача вирішується за рахунок тозаміною труб теплообмінників, довжина яких часто го, що у способі встановлення теплообмінника сягає сотень метрів. Таким чином застосування теплової насосної установки з оборотним гідравліпорівняно дешевих труб з термопластів у якості чним циклом, який включає укладання у порожнитеплообмінників, занурених у ґрунт, створює прону, утворену у ґрунті, труби з теплопровідного блему усунення негативного впливу середовища термопласту, форма якої забезпечує можливість ґрунту. проходження крізь її порожнину рідкого теплоносія Зрозуміло, що теплові насоси застосовуються та утворення вхідного і вихідного контурів теплосаме для обігріву або охолодження приміщень обмінника, відповідно до корисної моделі, трубу з будівель, перш за все таких, де часто перебуває теплопровідного термопласту занурюють у порожлюдина. При цьому створення будівельних споруд нину у ґрунті, утворену для створення зануреної у у переважній більшості випадків передбачає будуґрунт будівельної опорної конструкції шляхом завання опорних споруд, таких як, наприклад, палі, повнення цієї порожнини бетонною сумішшю для фундаменти, опори та інші опорні конструкції, що отримання теплопровідних бетонів, при цьому, заглиблені у ґрунті. трубу з теплопровідного термопласту розміщують Як можна побачити, встановлення і теплообтаким чином, щоб її частина була розташована мінників теплових насосів і будівельних опорних нижче рівня поверхні ґрунту, а отвори обох кінців конструкцій передбачають здійснення робіт з виїмцієї труби були розташовані назовні частини повеки ґрунту. Як було вже зазначено вище, теплообрхні будівельної опорної конструкції, яка не контамінники з термопластів, занурені у ґрунт, піддакту з ґрунтом, та надавали можливість з'єднання з ються поступовому руйнуванню і тому потребують тепловою насосною установкою з оборотним гіддодаткового захисту від безпосереднього контакту равлічним циклом, крім того, трубу з теплопровідз ґрунтом та від руйнування. При цьому, завжди ного термопласту розміщують таким чином, щоб її існує нагальна потреба зниження витрат при будірозташування у тілі будівельної опорної конструквництві, а також зниження витрат на поточну ексції забезпечувало захист труби від безпосередньоплуатацію теплообмінників. го контакту з ґрунтом, що оточує будівельну опорПри будівництві зазначених опорних конструкну конструкцію. цій зазвичай використовуються звичайні бетонні Саме ці ознаки необхідні і достатні для вирісуміші, призначені для отримання конструкційних шення поставленої задачі. або спеціальних бетонів, які не містять додаткових Трубу з теплопровідного термопласту занудомішок або матеріалів, що суттєво погіршують рюють у порожнину у ґрунті, утворену для ствотеплообмін. Шар такого бетону може забезпечити рення зануреної у ґрунт будівельної опорної консдостатньо надійний захист труб з теплопровідних трукції шляхом заповнення цієї порожнини термопластів від негативного впливу середовища бетонною сумішшю для отримання теплопровідґрунту без суттєвого погіршення теплообміну. них бетонів. Як можна побачити, під будівельною Таким чином, проблема захисту теплообмінопорною конструкцією, занурену у ґрунт, розуміників з теплопровідних термопластів може бути ються будь-які конструкції, що повністю або частвирішена шляхом розміщення теплообмінників ково занурені у ґрунт в результаті їх створення теплових насосів в середині будівельних опорних шляхом заповнення цієї порожнини бетонною суконструкцій, занурених у ґрунт, які створюються мішшю. При цьому такі конструкції можуть бути як 5 41719 6 армовані, так і неармовані. У разі армованої конслопровідного термопласту всередині будівельної трукції, до занурення у порожнину в ґрунті труби з опорної конструкції, зануреної у ґрунт. теплопровідного термопласту, туди укладають Один з можливих варіантів встановлення тепарматуру, наприклад, металеву. Це можуть бути лообмінника теплової насосної установки з оборояк палі чи фундаменти, так і опори мостів або нотним гідравлічним циклом може передбачати розсійні конструкції склепінь підземних або наземних міщення труби з теплопровідного термопласту у споруд, створення яких може також передбачати тілі будівельної опорної конструкції, зануреної у використання опалубки. Застосування ж будівельґрунт, яка може мати вигляд палі, як це зображено них опорних конструкцій як теплообмінників дона кресленні, створеної шляхом заповнення порозволяє одночасно і забезпечити надійний захист жнини у ґрунті бетонною сумішшю. труб з теплопровідних термопластів від негативноОднак, як вже було зазначено вище, це може го впливу середовища ґрунту, і уникнути додаткобути будь-яка будівельна опорна конструкція, часвих витрат на встановлення теплообмінників та їх тково або повністю занурена у ґрунті, яка створена захист. шляхом укладання у порожнину ґрунту металевої Під теплопровідними бетонами розуміються арматури та заповнення цієї порожнини бетонною бетони, що отримуються при застосуванні звичайсумішшю. Тобто ця будівельна конструкція може них бетонних сумішей без додаткових домішок або мати будь-яку просторову форму, що залежить від матеріалів, що суттєво погіршують теплообмін. Це її призначення та виду ґрунту, в якому вона ствоможуть бути суміші, призначені для отримання рюється. Це може бути як паля чи фундамент, так конструкційних або спеціальних не теплоізоляційі опора мосту, або носійна конструкція склепіння них бетонів. підземної споруди, наприклад метрополітену, або Саме розміщення труби з теплопровідного підпірна стінка. термопласту таким чином, щоб її частина була Реалізація запропонованого способу встановрозташована нижче рівня поверхні ґрунту, а отволення теплообмінника теплової насосної установри обох кінців цієї труби були розташовані назовні ки з оборотним гідравлічним циклом передбачає частини поверхні будівельної опорної конструкції, розміщення труби з теплопровідного термопласту яка не контакту з ґрунтом, та надавали можливість у порожнині у ґрунті, яка утворена для створення з'єднання з тепловою насосною установкою з обозануреної у ґрунт будівельної опорної конструкції ротним гідравлічним циклом, дає можливість нашляхом заповнення цієї порожнини бетонною судійно захистити шаром бетону трубу з теплопровімішшю для отримання теплопровідних бетонів. У дного термопласту від негативного впливу даному випадку будівельна опорна конструкція середовища ґрунту без додаткових витрат на тамає вигляд армованої палі. Тому розміщення трукий захист. би 1 з теплопровідного термопласту здійснюють у Розміщення труб з теплопровідних термопласпорожнині у ґрунті 2 після утворення будь-яким тів таким чином, щоб їх розташування у тілі будівідомим способом цієї порожнини, наприклад бувельної опорної конструкції забезпечувало захист рінням свердловини, та після вкладання у цю потруб від безпосереднього контакту з ґрунтом, що рожнину металевих стрижнів 3 арматури. оточує будівельну опорну конструкцію, дозволяє При цьому, трубу 1 з теплопровідного термоуникнути руйнування труб теплообмінника, яке пласту розміщують таким чином, щоб її частина пов'язане з негативним впливом середовища ґрубула розташована нижче рівня поверхні ґрунту 2, нту, обумовленим підвищеною кислотністю, заа отвори обох кінців цієї труби 1 були розташовані брудненістю вуглеводнями і органічними хімікаліназовні частини поверхні майбутньої будівельної ями, які призводять до термо-окисної деструкції опорної конструкції, яка не буде контактувати з термопластових труб та їх швидкого руйнування. ґрунтом, у даному випадку у верхній частині майТаке розміщення труб також забезпечує захист від бутньої палі, а сама труба 1 не контактувала з пошкодження в результаті поступового зміщення ґрунтом 2. ґрунту, фізичного впливу флори і фауни, що знаДалі, будь-яким відомим способом, над свердходиться у ґрунті, від пошкодження в процесі буділовиною встановлюють опалубку для створення вельних або інших робіт. Крім того, завдяки такому частини майбутньої будівельної опорної конструкрозміщенню труб, забезпечується уникнення руйції, що буде розташована вище рівня поверхні ґрунування труб в результаті фізичних навантажень, нту 2. Після цього свердловину та простір, обмеобумовлених зміною тиску, особливо при гідравліжений встановленою опалубкою, наповнюють чних ударах. бетонною сумішшю для створення тіла 4 палі. За Як можна побачити, зазначений захист труб з такою технологією створюється переважна частитеплопровідних термопластів передбачає розміна бурових палій для будівництва. щення її частини, що знаходиться в межах тіла Така будівельна опорна конструкція передбабудівельної конструкції, таким чином, щоб забезчає забезпечення теплової взаємодії труби 1 з печувалась наявність шару бетону між цими труґрунтом 2, що оточує будівельну опорну конструкбами та ґрунтом. Навіть якщо в трубі з'являються цію, завдяки застосуванню бетонної суміші для наскрізні отвори, в результаті старіння, її пошкоотримання теплопровідних бетонів. Тому, як вже дження в процесі монтажу або неякісних зварних було зазначено вище, в якості бетонної суміші зашвів частин цієї труби, теплоносій не буде виливастосовують саме такі бетонні суміші, що призначетися назовні, що значно підвищує строк експлуані для отримання конструкційних або спеціальних тації такого теплообмінника. не теплоізоляційних бетонів і не містять додаткоСуть корисної моделі пояснюється кресленвих домішок або матеріалів, що суттєво погіршуням, на якому зображено розміщення труби з тепють теплообмін. Такі бетонні суміші являють со 7 41719 8 бою суміш в'язких речовин, наприклад цементу Чим нижче рівня поверхні ґрунту занурена або бітуму, води та наповнювача, наприклад піску, труба 1, тобто, чим більше її основна частина відгравію або щебеню. далена від розташованої у верхніх шарах ґрунту Укладання бетонної суміші може здійснюватизони промерзання, тим більше тепла можна отрися пошарово та з додатковим ущільненням. Необмати на виході теплової насосної установки з обохідність та спосіб ущільнення визначається в заротним гідравлічним циклом у холодний період лежності від призначення будівельної опорної року і тим більше холоду - у теплий період року конструкції та виду ґрунту, в якому вона створюдля охолодження. Однак, навіть при розташуванні ється. Для ущільнення бетону можуть бути застоосновної частини труби 1 в зоні промерзання ґрунсовані, зокрема, електромеханічні, електромагнітні ту, теплова насосна установка з оборотним гідраабо пневматичні вібратори. Ущільнення бетону і влічним циклом також здатна надавати на виході прискорення його твердіння також можливо за холод або тепло, в залежності від застосування допомогою вакуумування, тобто штучного видарежиму роботи цієї установки. Тобто, глибина розлення зайвої вологи. ташування основної частини труби 1 відносно поДо утвореної будівельної опорної конструкції, верхні ґрунту 2 впливає виключно на коефіцієнт зануреної у ґрунт, яка у даному випадку має виперетворення теплової насосної установки з обогляд палі, може бути під'єднана теплова насосна ротним гідравлічним циклом, з урахуванням режиустановка з оборотним гідравлічним циклом (на му її роботи та періоду року, і не впливає на можкресленні не показана). Таке під'єднання здійснюливість роботи цієї установки. Зазначений ється шляхом різьбового або зварного з'єднання коефіцієнт перетворення визначається співвідноотвору одного кінця труби 1 з входом, а отвору шенням отриманої теплової енергії до витрат подругого кінця цієї труби - з виходом насосу вказатужності на привод установки. При цьому, врахоної установки. В результаті, вищеописана будівевуючи вищеописаний принцип роботи теплової льна опорна конструкція може використовуватись насосної установки з оборотним гідравлічним цикяк теплообмінник теплового насосу з вхідним конлом, вказаний коефіцієнт перетворення у будьтуром 5 та вихідним контуром 6. якому випадку буде більшим одиниці, а його підОтриманий теплообмінник може працювати вищення може досягатись іншими технологічними наступним чином. методами. Від насосу теплової насосної установки з обоТаким чином, виконання способу встановленротним гідравлічним циклом рідкий теплоносій ня теплообмінника теплової насосної установки з закачується у вхідний контур 5 та викачується чеоборотним гідравлічним циклом дозволяє отримарез вихідний контур 6. В процесі такої циркуляції ти захищений шаром бетону теплообмінник без рідкий теплоносій отримує теплову енергію, яку додаткових витрат на такий захист. має ґрунт 2, та постачає її в робочий контур устаОписаний спосіб встановлення теплообмінниновки з оборотним гідравлічним циклом для подака теплової насосної установки з оборотним гідральшого перетворення. Передача теплової енергії влічним циклом, може бути застосований в житловід ґрунту 2 до рідкого теплоносія відбувається вому, промисловому, транспортному, через бетон тіла 4 палі та стінки труби 1. сільськогосподарському будівництві для забезпеУ якості рідкого теплоносія може застосовувачення можливості використання теплових насостися будь-яка відома рідина, що зазвичай викориних установок з оборотним гідравлічним циклом стовується у теплових насосних установках з обобез додаткових витрат на проведення робіт щодо ротним гідравлічним циклом, наприклад, вода. встановлення та захисту теплообмінників від негативного впливу середовища ґрунту. 9 Комп’ютерна верстка В. Мацело 41719 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601