PL155527B1

PL155527B1 - Sposób wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepla geotermicznego z wyrobisk kopalni oraz uklad do wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepla geotermicznego z wyrobisk kopalni PL PL PL

Info

Publication number: PL155527B1
Application number: PL1987265490A
Authority: PL
Priority date: 1987-05-04
Filing date: 1987-05-04
Publication date: 1991-12-31
Also published as: DD284745A5; EP0289718A2; PL265490A1

Abstract

1. Sposób wykorzystania niskotempera- turowej energii ciepla geotermicznego z wyro- bisk kopalni, znamienny tym, ze geotermiczna niskotemperaturowa energia cieplna zawarta w wodzie, w górotworze i w materialach pod- sadzkowych wyrobisk juz wyeksploatowanych kopalni oraz kopalni pracujacych jest pobie- rana przez wezownice i przenoszona do pomie- szczen ogrzewanych za pomoca ukladu sklada- jacego sie z przewodów, pompy cieplnej, zbior- nika akumulacyjnego i rozdzielni ciepla, przy czym w czesci ukladu o obiegu zamknietym czynnikiem nosnym jest woda, zas w czesci roztwór solanki. PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej ® OPIS PATENTOWY® PL © 155527 ® BI f/) Numer zgłos,enia: 265490 (51? IⁿtCl⁵:

F03G 7/06

F24J 3/08 £~) Data zgłoszenia: 04.05.1987 SZYTE ί Ηίβ

Sposób wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni oraz układ do wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni

		Uprawniony z patentu: Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa, PL
Zgłoszenie ogłoszono: 24.11.1988 BUP 24/88		Twórca wynalazku:
O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.12.1991 WUP 12/91		Marian Węglarz, Warszawa, PL

PL 155527 BI

57) 1. Sposób wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni, znamienny tym, że geotermiczna niskotemperaturowa energia cieplna zawarta w wodzie, w górotworze i w materiałach podsadzkowych wyrobisk już wyeksploatowanych kopalni oraz kopalni pracujących jest pobierana przez wężownice i przenoszona do pomieszczeń ogrzewanych za pomocą układu składającego się z przewodów, pompy cieplnej, zbiornika akumulacyjnego i rozdzielni ciepła, przy czym w części układu o obiegu zamkniętym czynnikiem nośnym jest woda, zaś w części roztwór solanki.


^77/777/77/, I / Z /	\\\\\\\\\l \\\W\W \|
\/// 7 //^/7/// 7/ /
\// //v// //ππσππ/νη ///7// \l \L

f i g. 1

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni, znamienny tym, że geotermiczna niskotemperaturowa energia cieplna zawarta w wodzie, w górotworze i w materiałach podsadzkowych wyrobisk już wyeksploatowanych kopalni oraz kopalni pracujących jest pobierana przez wężownice i przenoszona do pomieszczeń ogrzewanych za pomocą układu składającego się z przewodów, pompy cieplnej, zbiornika akumulacyjnego i rozdzielni ciepła, przy czym w części układu o obiegu zamkniętym czynnikiem nośnym jest woda, zaś w części roztwór solanki.
2. Układ do wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni, znamienny tym, że wężownice (2) odbierające geotermiczną niskotemperaturową energię cieplną są usytuowane w materiale podsadzkowym lub górotworze wyrobiska (1) i połączone przewodami z pompą cieplną (3) pracującą w obiegu zamkniętym, a następnie ze zbiornikiem akumulacyjnym ciepła (4) i rozdzielnią ciepła (5), przy czym w kopalniach już wyeksploatowanych, szczególnie głębokich, korzystne jest usytuowanie pompy cieplnej (3), zbiornika akumulacyjnego ciepła (4) i rozdzielni ciepła (5) na dole kopalni, zaś w kopalniach pracujących oraz wyrobiskach kopalni płytkich korzystne jest usytuowanie pompy cieplnej (3) i zbiornika akumulacyjnego ciepła (4) w wyrobisku (1) a rozdzielni ciepła (5) na powierzchni ziemi.
3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że nośnikiem odbierającym geotermiczną niskotemperaturową energię cieplną bezpośrednio z wyrobiska jest roztwór solanki płynącej w części układu zamkniętego, składającego się z wężownic (2), pompy cieplnej (3), zbiornika akumulacyjnego (4), usytuowanego bezpośrednio w wyrobisku (1).

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geo · termicznego z wyrobisk kopalni oraz układ do wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni.

Wynalazek znajdzie zastosowanie do celów grzewczych, zwłaszcza do ogrzewania mieszkań oraz wody dla celów bytowych.

Znane są sposoby wykorzystania energii geotermicznej z niewielkich głębokości, np. z gruntu o temperaturze w zimie od 277 K do 278 K, z wody jezior oraz innych zbiorników o temperaturze 279 K do 281 K, z wód gruntowych na głębokości około 20 m, których temperatura zimą wynosi około 281 K do 283 K, z wody czerpanej ze studni głębinowych do 150 m, której temperatura wynosi 285 K do 288 K. Sposoby te polegają na usytuowaniu na niewielkiej głębokości w gruncie wymienników ciepła jak np. opisanego w opisie patentowym PRL nr 119 749, względnie pozyskiwaniu ciepła z czerpanych wód gruntowych o temperaturze wyższej niż na powierzchni ziemi.

Ponadto w opisie wyłożeniowym RFN nr DE 3 022 624 Al przedstawione jest rozwiązanie wykorzystujące małe zbiorniki wodne do pozyskania energii cieplnej. Opis wyłożeniowy RFN nr DE 3 005 132 Al przedstawia pompę cieplną wykorzystującą energię cieplną ziemi.

Także opis patentowy Stanów Zjednoczonych nr 4375 831 przedstawia system wykorzystujący ciepło geotermiczne.

Istota wynalazku polega na skojarzeniu istniejących wszelkiego rodzaju wyrobisk kopalni z pompami cieplnymi pracującymi w obiegu zamkniętym w celu pozyskania ciepła geotermicznego.

Sposób wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni według wynalazku, polega na tym, że geotermiczna niskotemperaturowa energia cieplna zawarta w wodzie, górotworze i w materiałach podsadzkowych wyrobisk wyeksploatowanych kopalni oraz kopalni pracujących jest pobierane przez wężownice i przenoszone do pomieszczeń

155 527 3 ogrzewanych za pomocą układu składającego się z przewodów, pompy cieplnej, zbiornika akumulacyjnego i rodzielni ciepła.

Układ do wykorzystania niskotemperaturowej energii ciepła geotermicznego z wyrobisk kopalni według wynalazku, chakakteryzuje się tym, że wężownice odbierające geotermiczną niskotemperaturową energię cieplną, są usytuowane w materiale podsadzkowym lub górotworze wyrobiska i połączone przewodami z pompą cieplną pracującą w obiegu zamkniętym a następnie połączone są ze zbiornikiem akumulacyjnym ciepła i rozdzielnią ciepła.

W kopalniach już wyeksploatowanych, szczególnie głębokich, korzystne jest usytuowanie pompy cieplnej, zbiornika akumulacyjnego i rozdzielni ciepła na dole kopalni, zaś w kopalniach pracujących oraz wyrobiskach kopalń płytkich, korzystne jest usytuowanie pompy cieplnej i zbiornika akumulacyjnego w kopalni, a rozdzielni ciepła na powierzchni ziemi. Nośnikiem odbierającym geotermiczną niskotemperaturową energię cieplną bezpośrednio z wyrobiska jest woda lub roztwór solanki płynącej w części układu zamkniętego, składającego się z wężownic, pompy cieplnej i zbiornika akumulacyjnego.

Sprawność systemu według wynalazku jest szczególnie duża, ponieważ temperatura na wejściu do pompy cieplnej jest wysoka oraz stała tj. niezależna od warunków atmosferycznych i pory roku. Temperatura ta w zależności od głębokości wynosi 298 K i wyżej. Natomiast uzyskana ilość energii cieplnej z pompy cieplnej jest niemal dwukrotnie większa od energii włożonej do jej napędu. Wykorzystanie istniejących wyrobisk kopalni obniża koszty instalacji w stosunku do innych rozwiązań o koszt wykonania studzien głębinowych, zakopywania rur pod powierzchnią ziemi itp.

System pozyskiwania ciepła geotermicznego „wyrobiska kopalni - pompa cieplna jest szczególnie korzystny dla regionu Śląska, także i ze względu na ochronę środowiska.

Na 1 kWh energii cieplnej zużyto by tylko ok. 0,150 kg węgla kamiennego, zamiast 0,447 kg jak przy tradycyjnej produkcji energii elektrycznej lub zamiast 0,280 kg jak przy tradycyjnej produkcji ciepła w elektrociepłowni. A zatem uzyskuje się energię cieplną w systemie według wynalazku przy mniejszym wydatku paliwa, w pierwszym przypadku o 66%, w drugim przypadku o ponad 53%.

W przypadku zakumulowania energii cieplnej na 12-15 godzin, główny pobór energii elektrycznej do napędzania pompy cieplnej można ograniczyć do godzin pozaszczytowych, zwłaszcza nocnych, uzyskując w ten sposób dalsze pozytywne efekty energetyczne.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia schemat układu usytuowanego na dole kopalni głębokich, pozyskującego ciepło geotermiczne z górotworu i materiału podsadzkowego, fig. 2 - schemat układu usytuowanego na powierzchni ziemi, przeznaczonego do pobierania ciepła z wyeksploatowanych wyrobisk kopalni średnio-głębokich.

Przykład I. Układ do pozyskiwania geotermicznej niskotemperaturowej energii cieplnej oraz do jej przenoszenia i wykorzystania dla celów grzewczych, składa się z wężownic 2, wykonanych z rur, korzystnie z tworzywa sztucznego, usytuowanych bezpośrednio w wyrobisku 1 w materiale podsadzkowym. Wężownice 2 połączone są z pompą cieplną 3 pracującą w obiegu zamkniętym i zbiornikiem akumulacyjnym ciepła 5. Wężownice 2, pompa cieplna 3 wraz z wymiennikiem, zbiornik akumulacyjny 4 oraz rozdzielnia ciepła 5 stanowi część układu zamkniętego niskociśnieniowego, w którym czynnikiem odbierającym i przenoszącym energię cieplną jest woda lub roztwór solanki. Ta część układu usytuowana jest bezpośrednio w wyrobisku 1 kopalni. Rozdzielnia ciepła 5 jest połączona przewodami wysokociśnieniowymi z odbiornikiem ciepła 6 i stanowi część układu przenoszącego geotermiczną niskotemperaturową energię ciepła o obiegu zamkniętym, w której czynnikiem przenoszącym energię cieplną jest woda.

Powyższy układ nadaje się zwłaszcza do pozyskania ciepła dla celów grzewczych z kopalni już wyeksploatowanych.

Przykład II. Układ składa się z tych samych elementów jak w przykładziel z tym, że wężownice 2, pompa cieplna 3 i zbiornik akumulacyjny ciepła 4 usytuowane są w wyrobisku 1 kopalni, zaś rozdzielnia ciepła 5 na powierzchni ziemi. Czynnikiem nośnym i przenoszącym energię cieplną jest woda.

Powyższy układ nadaje się zwłaszcza do pozyskiwania ciepła dla celów grzewczych z kopalni pracujących oraz z wyrobisk kopalni głębokich.