BG65811B1

BG65811B1 - Инсталация за нагряване и охлаждане

Info

Publication number: BG65811B1
Application number: BG108568A
Authority: BG
Inventors: Walter Kirnich
Original assignee: "Солкав България" Оод
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2009-12-31
Also published as: BG108568A

Abstract

Инсталацията намира приложение в хладилната техника, по-специално за отопление и климатизация на сгради, захранване с топлина на други отоплителни системи или нагряване на вода, както и за образуване на ледена повърхност за пързаляне. С нея се създава възможност съществуващите хладилни съоръжения да се преустройват, независимо от това дали са устройства за директно изпаряване, устройства с използване на студена вода, уреди с въздушно охлаждане или с външни обратни охладители. Инсталацията включва хладилна машина (1), циркулационен кръг на източник на топлина (12), свързващ възобновяващ се енергиен източник (2) с изпарителя (8) на хладилната машина (1), циркулационен кръг за студена вода (13), свързващ охлаждан обект (14) с изпарителя (8), кръг на топлоотвеждане (15), свързващ охладителя (4) на хладилната машина (1) с буферен акумулатор (3) и с отоплителна система (5), и кръг на топлоотвеждане (16), свързващ кондензатора (10) на хладилната машина (1) с поне един нагреваем обект.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до инсталация за нагряване и охлаждане, която намира приложение в хладилната техника и по-специално за отопление и климатизация на сгради, захранване с топлина на отоплителни системи или нагряване на вода, както и за образуване на ледена повърхност за пързаляне.

Предшестващо състояние на техниката

Известно е, че при хладилните машини хладилното средство циркулира в херметично затворена система, състояща се от четири основни възела: изпарител, компресор, кондензатор и дросел.

От WO 2003/069240/21.08.2003 е известна комбинирана инсталация за нагряване и охлаждане, която се състои от циркулационен кръг на хладилна уредба, свързана чрез буферни резервоари с циркулационен кръг на топлинен източник и топлоотвеждащ циркулационен кръг. Инсталацията включва и две компенсиращи устройства, които са взаимосвързани с вентили така, че да се осигури управление на циркулиращата термална маса, в случая вода, изпомпвана от геотермален източник, както и да се осигури баланс между погълнатата от хладилната единица топлина за нуждите на охлаждането и топлината, изразходвана от хладилната единица. Предвиден е и контролен уред за селективно транспортиране на топлината в отговор на температурата на захранващото устройство и топлоприемника.

При тази известна инсталация съществуващите хладилни системи, като например устройства за директно изпаряване, устройства с използване на студена вода, уреди с въздушно охлаждане или с външни обратни хладници, не могат да се използват в инсталацията.

Редица други патентни документи третират проблема единствено за интензифициране процеса на нагряване - охлаждане. По-специално ЕР 0 921 361 се отнася до охлаждане и затопляне на въздуха и нагряване на водата в каравани, според който системата за охлаждане на въздуха включва хладилна единица, действаща на принципа на поглъщане на топлината от средата при нагряване, както и система за вътрешен топлообмен, а системата за нагряване на използваната като топлинен източник вода предвижда нагряване с газов бойлер.

Заявка за ЕР 392 673 АЗ се отнася до транспортна хладилна система, съдържаща средства за повишаване капацитета на цикъла на нагряване. Съгласно описанието, системата предвижда освен обичайните компресор, кондензатор и изпарител, още и акумулатор и един контролен вентил, който селективно инициира циклите на нагряване и охлаждане. Капацитетът на нагряване се повишава чрез свързване на изхода на получаващото устройство с входа на акумулатор, непосредствено преди всеки цикъл на нагряване, като контролният вентил се поддържа в позиция охлаждане за предварително детерминирано време. Това позволява нахлуване на допълнително количество течен охладител в акумулатора в момента на началото на цикъла на нагряване, което е инициирано в края на предварително детерминирания период от време.

Според ЕР 0 148 062, е предвидена допълнителна система от компресори, успоредно на основните, както и множество от кондензатори и изпарители, успоредно на основните.

Хладилното съоръжение съгласно ЕР 1 262 722 А2, предвижда използване на серия от топлообменници. Топлината от т. нар. първични топлообменници се отделя в околната среда, а втори топлообменник се използва за това доставената топлина да се използва повторно за локално отопление.

ЕР 0 309 634 А1, предвижда многопосочен поток на охлаждащото средство в асоциация с колекторен панел за енергията от околната среда с оглед нейното използване заедно с основната система.

Всички цитирани по-горе патентни документи решават еднопосочно проблема за охлаждане и нагряване, а именно - служат или само за охлаждане, или само за нагряване с оглед необходимостта в момента на експлоатация на съоръженията.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се създаде

65811 Bl инсталация за нагряване и охлаждане, която да осигури използването на съществуващите хладилни съоръжения в инсталацията, а също така хладилното съоръжение да може да работи при необходимост и като топлинна помпа.

Тази задача е решена с инсталация за нагряване и охлаждане, съдържаща поне една хладилна машина, включваща последователно свързани изпарител, компресор, охладител, кондензатор и регулиращ вентил, оформящи циркулационен кръг на хладилен агент, както и възобновяем енергиен източник и буферен резервоар, така, че изпарителят е свързан чрез циркулационен кръг на източник на топлина с възобновяемия енергиен източник и чрез циркулационен кръг на студена вода с охлаждан обект, а охладителят и кондензаторът са свързани директно или чрез буферния резервоар с циркулационни кръгове за топлоотвеждане към поне един нагреваем обект.

При един вариант на изпълнение на изобретението, възобновяемият енергиен източник представлява слънчеви абсорбери.

При друг вариант на изпълнение, възобновяемият енергиен източник е геотермичен източник като термални води, топлината на земната кора и други подобни.

Охлажданият обект, включен в циркулационния кръг на студена вода, е повърхност за пързаляне върху изкуствен лед, разположена върху абсорбираща повърхност.

При един вариант на изпълнение на изобретението абсорбиращата повърхност на охлаждания обект, включен в циркулационния кръг на студена вода, е снабдена с един или повече допълнителни възобновяеми енергийни източници, които се използват като източници на топлинна енергия, когато няма необходимост от заледена повърхност на площадката. Отопляеми обекти, свързани с кръговете за топлоотвеждане от охладителя и кондензатора, са отоплителни системи, уреди за затопляне на вода, уреди за предварително нагряване на флуиди и материали.

Получената отпадъчна топлина от охладителя и кондензатора на хладилната машина може да се използва директно във вентилационна система за затопляне на пресен въздух.

Инсталацията съгласно изобретението може да включва две и повече хладилни машини, свързани най-малко към един енергиен източ ник и/или към един или няколко отоплителни и/ или охлаждащи циркулационни кръга.

Предимствата на инсталацията, съгласно изобретението се състоят в това, че съществуващите хладилни съоръжения да могат да се преустройват независимо от това, дали са устройства за директно изпаряване, устройства с използване на студена вода, уреди с въздушно охлаждане или с външни обратни охладители. Освен това, инсталацията за нагряване и охлаждане, съгласно изобретението, дава възможност енергията да се получава от напълно възобновяеми енергийни източници, както и да се намалят вредните емисии. По този начин обикновените отоплителни системи могат да бъдат ограничени до използване за затопляне или изцяло да отпаднат. Инсталацията при необходимост може да работи и като топлинна помпа.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява принципна схема на нагряване/охлаждане с използване на една хладилна машина;

фигура 2 - принципна схема на нагряване/охлаждане при използване на две хладилни машини;

фигура 3 - принципна схема на получаване на топлина/изкуствен лед с използване на една хладилна машина;

фигура 4 - принципна схема на получаване на топлина/изкуствен лед е използване на две хладилни машини.

Примери за изпълнение на изобретението

Изобретението се пояснява със следните примерни изпълнения, без да го ограничават.

Пример 1. Инсталация занагряване/охлаждане с използване на една хладилна машина.

На фиг. 1 е представена схема на инсталацията за нагряване/ охлаждане с използване на една хладилна машина, която включва: циркулационен кръг на хладилен агент, представляващ хладилна машина 1, в която последователно са свързани изпарител 8, компресор 9, охладител 4, кондензатор 10 и регулиращ вентил 11; циркулационен кръг на вода 12, свързващ възобновяем енергиен източник 2 с изпарителя 8 на хладилната машина 1 чрез електромагнитни венти

65811 Bl ли A1/A2; циркулационен кръг на студена вода 13, свързващ охлаждан обект 14 с изпарителя 8 на хладилната машина 1 чрез електромагнитни вентили К1/К2; кръг на топлоотвеждане 15 от охладителя 4 към буферния резервоар 3 с отоплителна система 5; кръг на топлоотвеждане 16 от кондензатора 10, свързан чрез електромагнитни вентили U3/U4 с обратен охладител 6 и чрез електромагнитни вентили U1/U2 с буферния резервоар 3.

Когато хладилната машина 1 се използва за охлаждане, тя се превключва посредством електромагнитните вентили A1/А2 и К1/К2, затворени в противоположна посока, и отпадъчната топлина през буферния резервоар 3 се използва за отоплителни нужди. Горещият газ се охлажда с охладителя 4 и този приход на топлина с високо температурно ниво се подава към буферния резервоар 3.

Топлинната енергия се пренасочва според целта чрез електромагнитни вентили MV1/MV2 и MV3/MV4, затворени в противоположна посока. Когато не се изисква охлаждане, хладилната машина 1 се превключва към възобновяемия енергиен източник 2 посредством електромагнитните клапани А1/А2 и К1/К2 и започва да функционира като топлинна помпа. Получената топлина се използва през буферния резервоар 3 за отопление на сграда 5, например за предварително загряване на притока от пресен въздух във вентилационните съоръжения, за захранване на друга отоплителна система 5 или за затопляне на вода за битови нужди.

При прекомерно подаване на топлина от хладилната машина (топлинната помпа) 1 към отоплителната система 5 превключването към обратния охладител 6 става също с електромагнитните вентили U1/U2 и U3/U4, които също са затворени в противоположна посока.

Пример 2. Инсталация за нагряване/охлаждане с използване надве хладилни машини.

Инсталацията се илюстрира с фигура 2, представляваща принципна схема на нагряване/ охлаждане при използване на две хладилни машини 1а и 16.

Елементите на инсталацията са както в Пример 1 с тази разлика, че хладилните машини 1а и 16 са свързани с един възобновяем енергиен източник 2, съответно циркулационни кръгове на студена вода 13а и 136.

Когато се използват две хладилни машини 1а и 16, те са свързани към възобновяемия енергиен източник, например слънчев абсорбер 2, и са включени в циркулационния кръг на студена вода на хладилните машини 1а и 16. Превключването става за всяка хладилна машина (топлинна помпа) поотделно с електромагнитните вентили А1/А2 и К1/К2, затворени в противоположна посока и ако се използват за охлаждане, то отпадъчната топлина през буферния резервоар 3 се използва за отоплителни нужди. Горещият газ се охлажда през охладителя 4 и този приход на топлина с високо температурно ниво се подава към буферния резервоар 3. Когато не се изисква охлаждане, хладилните машини се превключват към възобновяемия енергиен източник 2 и се използват като топлинна помпа. Получената топлина се използва през буферния резервоар 3 за отопление на сгради, например за предварително загряване на пресен въздух във вентилационните съоръжения или за захранване на друга отоплителна система, или за затопляне на вода за битови нужди. Топлинната енергия се включва според целта чрез електромагнитни вентили, затворени противоположно.

В случаите на прекомерно подаване на топлинна енергия от хладилните машини (топлинните помпи) 1а и 16 към отоплителната система 5, посредством електромагнитните клапани U1/ U2 и U3/U4 става превключване към един или повече обратни охладители 6.

Пример 3. Инсталация за нагряване/получаване на изкуствен лед при използване на една хладилна машина.

Инсталацията за нагряване/получаване на изкуствен лед се илюстрира с фигура 3. Елементите на инсталацията са същите както в Пример 1 с тази разлика, че ледената площадка е снабдена с допълнителен възобновяем енергиен източник, представляващ абсорбиращата повърхност на ледената площадка и е свързана с циркулационен контур 12.

Към хладилната машина 1 е свързано абсорбиращо поле 2а чрез циркулационен кръг на студена вода 13 и 12а (например слънчева или въздушна конвекторна енергия от слънчеви абсорбери) в случай на неизползване на ледената площадка. В циркулацията на студена вода на хладилната машина 1 по избор могат да бъдат включени един или няколко допълнителни вь

65811 Bl зобновяеми енергийни източници. Превключването става с електромагнитни вентили А1/А2 и К1/К2, затворени в противоположна посока.

Когато хладилната машина 1 се използва за охлаждане, отпадъчната топлина през буферния резервоар 3 се използва за отоплителни нужди чрез охладителя 4 и този приход на топлина с високо температурно ниво се подава към буферния резервоар 3.

В случаите, когато не се изисква охлавдане, като енергиен източник служи абсорбиращото поле на изкуствената ледена повърхност и/или допълнителният възобновяем енергиен източник 2 и хладилната машина 1 действа като топлинна помпа. Получената топлина се използва през буферния резервоар 3 за отопление на сгради, например за предварително загряване на пресен въздух във вентилационни съоръжения или за захранване на друга отоплителна система 5 или за затопляне на вода за битови нужди. Според необходимостта, топлинната енергия се пренасочва чрез електромагнитни вентили MV1/MV2 и MV3/MV4 в отоплителната система 5.

В случай на прекомерно подаване на топлинна енергия от хладилната машина (топлинната помпа) 1 към отоплителната система 5, посредством електромагнитните вентили U1/U2 и U3/ U4, тя се пренасочва към обратния охладител 6.

Пример 4. Инсталация за получаване на топлина/изкуствен лед при използване на няколко хладилни машини.

Инсталацията за получаване на топлина/ изкуствен лед при използване на две хладилни машини се илюстрира с фигура 4. Елементите на инсталацията са същите както в Пример 2.

В този пример свързаните абсорбиращи полета се използват като изкуствени ледени повърхности, които при неизползване играят роля на абсорбери 2а за възобновяващи се енергийни източници (напр. слънчеви абсорбери). В циркулационния кръг на студена вода на хладилната машина 1 могат по избор да бъдат включени един или няколко възобновяеми енергийни източници. Превключването за всяка хладилна машина (топлинна помпа) става поотделно с електромагнитните вентили А1/А2 и К1/К2, затворени в противоположна посока.

Когато една, няколко или всички хладил ни машини се използват за охлаждане, то отпадъчната топлина се използва за отоплителни нужди през буферния резервоар 3, а през охладителя 4 горещият газ се охлажда и прихода на топлина с високо температурно ниво се подава към буферния акумулатор 3. Абсорбиращата повърхност може да бъде използвана като възобновяем енергиен източник от една или едновременно от няколко хладилни машини (топлинни помпи) и/или да се включат други възобновяемите енергийни източници 2.

Когато не се изисква охлаждане, в качеството на енергиен източник се явява абсорбиращото поле на изкуствената ледена повърхност и/или допълнителният възобновяем енергиен източник, към който става превключване и тогава хладилната машина се използва като топлинна помпа. Получената топлина през буферния акумулатор 3 се използва за отопление на сгради, например за предварително загряване на притока от въздух при устройствата за вентилация или за захранване в друга отоплителна система или за затопляне на вода. Топлинната енергия се включва според целта чрез електромагнитни клапани.

В случай на прекомерно подаване на топлинна енергия от хладилните машини (топлинните помпи) 1 към отоплителната система 5, посредством електромагнитните вентили U1/U2 и U3/ U4 тя се пренасочва към обратния хладник.

Схемата може да включва повече от две хладилни машини.

Claims

Патентни претенции

1. Инсталация за нагряване и охлаждане, съдържаща поне една хладилна машина, включваща последователно свързани изпарител, компресор, охладител, кондензатор и регулиращ вентил, оформящи циркулационен кръг на хладилен агент, както и възобновяем енергиен източник и буферен резервоар, характеризираща се с това, че изпарителят (8) е свързан чрез циркулационен кръг на източник на топлина (12) с възобновяемия енергиен източник (2) и чрез циркулационен кръг на студена вода (13) с охлаждан обект (14), а охладителят (4) и кондензаторът (10) са свързани директно или чрез буферния резервоар (3) с циркулационни кръгове за топлоотвеждане (15, 16) към поне един наг

65811 Bl реваем обект (5, 6).
2. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че възобновяемият енергиен източник (2) представлява слънчеви абсорбери.
3. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че възобновяемият енергиен източник (2) е геотермален източник.
4. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че охлажданият обект (14), включен в циркулационния кръг на студена вода (13), е повърхност за пързаляне върху изкуствен лед, разположена върху абсорбираща повърхност.
5. Инсталация съгласно претенции 1 и 4, характеризираща се с това, че абсорбиращата повърхност на охлаждания обект (14), включен в циркулационния кръг на студена вода (13) е снабдена с един или повече допълнителни възобновяеми енергийни източници (2а).
6. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че отопляеми обекти, свързани с кръговете за топлоотвевдане (15,16) от охладителя (4) и кондензатора (10), са отоп-

5 лителни системи (5), уреди за затопляне на вода, уреди за предварително нагряване на флуиди и материали.
7. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че получената отпадъчна топлина от охладителя (4) и кондензатора (10) на хладилната машина (1) се използва директно във вентилационна система за затопляне на пресен въздух.
8. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че включва две и повече хладилни машини (1а, 16), свързани наймалко към един енергиен източник (2,2а) и/или към един или няколко отоплителни и/или охлаждащи циркулационни кръга.