alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2017.04-06.070-079alternative-996Research ArticleГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКАGEOTHERMAL ENERGYДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВDECENTRALIZED HEATING WITH GEOTHERMAL HEAT PUMPShttps://orcid.org/0000-0003-1632-9735МорозовЮ. П.MorozovYu. P.

д. 20А, ул. Г. Хоткевича, Киев, 02094, Украина тел./факс: +38(044)206-28-09

д-р техн. наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом геотермальной энергетики, Институт возобновляемой энергетики Национальной академии наук Украины.Образование: Киевский политехнический институт (1965 г.).Область научных интересов: возобновляемая энергетика; геотермальная энергетика; использование тепла окружающей среды.Публикации: 180

20А G. Hotkevych str., Kyiv-94, 02094, Ukraine tel./fax: +38 044 206-28-09

D.Sc. (engineering), Senior Researcher, Head of Geothermal Energy Department, Institute of Renewable Energy of National Academy of Sciences of Ukraine.Education: Kyiv Polytechnic Institute, 1965.Research area: renewable energy; geothermal energy; environmental heat use.Publications: 180

renewable@ukr.nethttps://orcid.org/0000-0002-5154-4257ЧалаевД. М.ChalaevD. M.

д. 20А, ул. Г. Хоткевича, Киев, 02094, Украина тел./факс: +38(044)206-28-09

канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела геотермальной энергетики, Институт возобновляемой энергетики Национальной академии наук Украины.Образование: Московский технологический институт мясной и молочной промышленности (1976 г.).Область научных интересов: использование тепла окружающей среды; тепловые насосы; энергосбережение.Публикации: 110 

20А G. Hotkevych str., Kyiv-94, 02094, Ukraine tel./fax: +38 044 206-28-09

Ph.D. (engineering), Senior Researcher at Geothermal Energy Department, Institute of Renewable Energy of National Academy of Sciences of Ukraine.Education: Moscow Technological Institute of Meat and Milk Industries, 1976.Research area: environmental heat use; heat pumps; energy savings.Publications: 110

https://orcid.org/0000-0001-9979-0994ВеличкоВ. В.VelichkoV. V.

д. 20А, ул. Г. Хоткевича, Киев, 02094, Украина тел./факс: +38(044)206-28-09

научный сотрудник отдела геотермальной энергетики, Институт возобновляемой энергетики Национальной академии наук Украины.Образование: Киевский государственный технический университет строительства и архитектуры (1998 г.).Область научных интересов: возобновляемая энергетика; геотермальная энергетика; использование тепла окружающей среды.Публикации: 46

20А G. Hotkevych str., Kyiv-94, 02094, Ukraine tel./fax: +38 044 206-28-09

Researcher at Geothermal Energy Department, Institute of Renewable Energy of National Academy of Sciences of Ukraine.Education: Kyiv State Technical University of Construction and Architecture, 1998.Research area: renewable energy; geothermal energy; environmental heat use.Publications: 46

Институт возобновляемой энергетики НАН УкраиныУкраинаInstitute of Renewable Energy, National Academy of Sciences of UkraineUkraine20172004201704-67079Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20172017Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/996

В статье рассматриваются технологии добычи и использования низкопотенциальной теплоты верхних слоев Земли, описываются схемы децентрализованного теплоснабжения объектов с помощью скважинных теплообменников и геотермальных тепловых насосов. Указаны преимущества и недостатки распространенных конструкций скважинных теплообменников в экономическом и экологическом аспектах. Обращается внимание на перспективную конструкцию скважинного теплообменника с использованием грунтовых термосифонных тепловых труб. Рассмотрены теплофизические свойства рабочих тел, применяемых в грунтовых термосифонах, и приведены результаты испытания экспериментального образца. Такие конструкции скважинных теплообменников не требуют наличия насоса и могут применяться для теплоснабжения объектов небольшой установленной мощности.

The Earth upper layer low-potential heat energy extraction and using technologies are considered in the paper. The decentralized heating schemes with borehole heat exchangers and geothermal heat pumps are described. The ecological and environmental advantages and limitations for common borehole heat exchanger constructions are specified. The promising borehole heat exchanger construction based on ground thermosyphon heat pipes is emphasized. The thermal properties of the ground thermosyphon working fluids and the results of experimental tests are described in the paper. The boreholes heat exchanger construction doesn’t require pump and may be used for decentralized heating facilities with small installed capacity.

геотермальный тепловой насосверхние слои грунтагрунтовой теплообменникгрунтовая тепловая трубатермосифон.geothermal heat pumpupper ground layerground heat exchangerground thermal pipethermosyphonReferencesLund, J. Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Review / J. Lund, T. Boyd // Proceedings World Geothermal Congress 2015. Melbourne, Australia, 19–25 April 2015 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2015/01000.pdf (дата обращения: 05.01.2017).Lund, J. Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Review / J. Lund, T. Boyd // Proceedings World Geothermal Congress 2015. Melbourne, Australia, 19–25 April 2015 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2015/01000.pdf (дата обращения: 05.01.2017).Luo, J. A review of ground investigations for ground source heat pump (GSHP) systems [Текст] / J. Luo [et al.] // Energy and Buildings. – 2016. – Vol. 117. – P. 160–175.Luo, J. A review of ground investigations for ground source heat pump (GSHP) systems [Текст] / J. Luo [et al.] // Energy and Buildings. – 2016. – Vol. 117. – P. 160–175.Закон № 555-IV «Об альтернативных источниках энергии» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/555-15 (дата обращения: 05.01.2017).Закон № 555-IV «Об альтернативных источниках энергии» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/555-15 (дата обращения: 05.01.2017).Снежкин, Ю.Ф. Энергосберегающие теплонасосные технологии для систем теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства и промышленности [Электронный ресурс] / Ю.Ф. Снежкин. – Режим доступа http://www.minregion.gov.ua (дата обращения: 05.01.2017).Снежкин, Ю.Ф. Энергосберегающие теплонасосные технологии для систем теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства и промышленности [Электронный ресурс] / Ю.Ф. Снежкин. – Режим доступа http://www.minregion.gov.ua (дата обращения: 05.01.2017).Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии / Под общ. ред. А.К. Шидловского. – Киев: Украинские энциклопедические знания, 2007. – 560 с.Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии / Под общ. ред. А.К. Шидловского. – Киев: Украинские энциклопедические знания, 2007. – 560 с.Атлас энергетического потенциала возобновляемых и нетрадиционных источников Украины / НАН Украины. Институт электродинамики. Государственный комитет Украины по энергосбережению, 2001.Атлас энергетического потенциала возобновляемых и нетрадиционных источников Украины / НАН Украины. Институт электродинамики. Государственный комитет Украины по энергосбережению, 2001.Геотермальные тепловые насосы в Украине. ООО «Компания ВИЭ» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vde.ua (дата обращения: 05.01.2017).Геотермальные тепловые насосы в Украине. ООО «Компания ВИЭ» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vde.ua (дата обращения: 05.01.2017).Геотермальные тепловые насосы в Украине. ООО «Сантехник ЛТД и Ко» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.santeh.kiev.ua (дата обращения: 05.01.2017).Геотермальные тепловые насосы в Украине. ООО «Сантехник ЛТД и Ко» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.santeh.kiev.ua (дата обращения: 05.01.2017).Морозов, Ю.П. Применение геотермальных тепловых насосов в системах децентрализованного теплоснабжения / Ю.П. Морозов, Н. Николаевская, И.А. Кушнир // Возобновляемая энергетика. – 2016. – № 1(44). – С. 61–65.Морозов, Ю.П. Применение геотермальных тепловых насосов в системах децентрализованного теплоснабжения / Ю.П. Морозов, Н. Николаевская, И.А. Кушнир // Возобновляемая энергетика. – 2016. – № 1(44). – С. 61–65.Реализованные проекты в Украине с применением тепловых насосов / Тепловые насосы сегодня. – 2016. – № 1. – C. 11–20.Реализованные проекты в Украине с применением тепловых насосов / Тепловые насосы сегодня. – 2016. – № 1. – C. 11–20.Мхитарян, М.М. Энергосберегающие технологии в жилищном и гражданском строительстве [Текст] / М.М. Мхитарян. – К.: Наукова думка, – 2000. – 420 с.Мхитарян, М.М. Энергосберегающие технологии в жилищном и гражданском строительстве [Текст] / М.М. Мхитарян. – К.: Наукова думка, – 2000. – 420 с.Васильев, Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография [Текст] / Г.П. Васильев. – М.: Издательский дом «Граница», 2006. – 176 с., ил.Васильев, Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография [Текст] / Г.П. Васильев. – М.: Издательский дом «Граница», 2006. – 176 с., ил.Beier, R. Borehole resistance and vertical temperature profiles in coaxial borehole heat exchangers [Текст] / R. Beier [et al.] // Applied Energy. – 2013. – Vol. 102. – P. 665–675.Beier, R. Borehole resistance and vertical temperature profiles in coaxial borehole heat exchangers [Текст] / R. Beier [et al.] // Applied Energy. – 2013. – Vol. 102. – P. 665–675.Геотермальный коаксиальный зонд [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://aistt.ru/stati/12-koaksialnyj-zond-plyusy-i-minusy (дата обращения: 05.01.2017).Геотермальный коаксиальный зонд [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://aistt.ru/stati/12-koaksialnyj-zond-plyusy-i-minusy (дата обращения: 05.01.2017).Национальный институт стратегических исследований при президенте Украины. Приоритетные направления государственной политики в сфере обеспечения энергетической безопасности (аналитический доклад) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.niss.gov.ua/public/File/2012_table/1225_dop.pdf (дата обращения: 05.01.2017).Национальный институт стратегических исследований при президенте Украины. Приоритетные направления государственной политики в сфере обеспечения энергетической безопасности (аналитический доклад) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.niss.gov.ua/public/File/2012_table/1225_dop.pdf (дата обращения: 05.01.2017).Vasiliev, L.L. Geothermal energy utilization with heat pipes [Текст] / L.L. Vasiliev // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 1990. – Vol. 59. – P. 1186–1190.Vasiliev, L.L. Geothermal energy utilization with heat pipes [Текст] / L.L. Vasiliev // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 1990. – Vol. 59. – P. 1186–1190.Ochsner, K. Carbon dioxide heat pipe in conjunction with a ground source heat pump (GSHP) [Текст] / K. Ochsner // Applied Thermal Engineering. – 2008. – Vol. 28. – P. 2077– 2082.Ochsner, K. Carbon dioxide heat pipe in conjunction with a ground source heat pump (GSHP) [Текст] / K. Ochsner // Applied Thermal Engineering. – 2008. – Vol. 28. – P. 2077– 2082.Rieberer, R. Naturally circulating probes and collectors for ground-coupled heat pumps [Текст] / R. Rieberer // Int. J. Refrigeration. – 2005. – Vol. 28. – P. 1308–1315.Rieberer, R. Naturally circulating probes and collectors for ground-coupled heat pumps [Текст] / R. Rieberer // Int. J. Refrigeration. – 2005. – Vol. 28. – P. 1308–1315.Bertsch, S. Modeling of CO2 Thermosyphon for Ground Source Heat Pump Application [Текст] / S. Bertsch, K. Whitacre // 8th International Energy Agency for Heat Pump Conference, 2005 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017).Bertsch, S. Modeling of CO2 Thermosyphon for Ground Source Heat Pump Application [Текст] / S. Bertsch, K. Whitacre // 8th International Energy Agency for Heat Pump Conference, 2005 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017).Rieberer, R. CO2 thermosyphons as heat source system for heat pumps — 4 years of market experience [Текст] / R. Rieberer, K. Mittermayr, H. Halozan // Proceedings of the 8th IEA heat pump conference, Las Vegas, NV, USA, 2005 2005 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017).Rieberer, R. CO2 thermosyphons as heat source system for heat pumps — 4 years of market experience [Текст] / R. Rieberer, K. Mittermayr, H. Halozan // Proceedings of the 8th IEA heat pump conference, Las Vegas, NV, USA, 2005 2005 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ornl.gov/hp2005 (дата обращения: 05.01.2017).Franco, A. On the use of heat pipe principle for the exploitation of medium low temperature geothermal resources [Текст] / A. Franco, V. Maurizio // Applied Thermal Engineering. – 2013. – Vol. 59. – P. 189–199.Franco, A. On the use of heat pipe principle for the exploitation of medium low temperature geothermal resources [Текст] / A. Franco, V. Maurizio // Applied Thermal Engineering. – 2013. – Vol. 59. – P. 189–199.Бабкин, Б.С. Альтернативные хладагенты и сервис холодильных систем на их основе [Текст] / Б.С. Бабкин, В.И. Стефанчук, Е.Е. Ковтунов. – М.: Колос, 2000. – 160 с.: ил.Бабкин, Б.С. Альтернативные хладагенты и сервис холодильных систем на их основе [Текст] / Б.С. Бабкин, В.И. Стефанчук, Е.Е. Ковтунов. – М.: Колос, 2000. – 160 с.: ил.Теплофизические свойства фреонов: т. 1. Фреоны метанового ряда: Справочные данные / Алтунин В.В., Геллер В.З., Петров Е.К. и др.: Под ред. С.Л. Ривкина; Госстандарт; ГСССД. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 232 с., ил.Теплофизические свойства фреонов: т. 1. Фреоны метанового ряда: Справочные данные / Алтунин В.В., Геллер В.З., Петров Е.К. и др.: Под ред. С.Л. Ривкина; Госстандарт; ГСССД. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 232 с., ил.Теплофизические свойства фреонов: т. 2. Фреоны метанового ряда: Справочные данные / Алтунин В.В., Геллер В.З., Кременевская Е.А., Перельштейн И.И., Петров Е.К. – Под ред. С.Л. Ривкина. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 264 с., ил.Теплофизические свойства фреонов: т. 2. Фреоны метанового ряда: Справочные данные / Алтунин В.В., Геллер В.З., Кременевская Е.А., Перельштейн И.И., Петров Е.К. – Под ред. С.Л. Ривкина. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 264 с., ил.Гибкие гофрированные нержавеющие трубы с кольцевой и винтовой накаткой гофр [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.eco-flex.com.ua (дата обращения: 05.01.2017).Гибкие гофрированные нержавеющие трубы с кольцевой и винтовой накаткой гофр [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.eco-flex.com.ua (дата обращения: 05.01.2017).Chalaev, D. Heat transfer enhancement in corrugated tube heat exchanger [Текст] / D. Chalaev // Ukrainian Journal of Food Science. – 2016. – Vol. 5. – No. 2. – P. 376-386.Chalaev, D. Heat transfer enhancement in corrugated tube heat exchanger [Текст] / D. Chalaev // Ukrainian Journal of Food Science. – 2016. – Vol. 5. – No. 2. – P. 376-386.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.