RU128702U1

RU128702U1 - CONSUMER ENERGY SUPPLY SYSTEM BASED ON THE COMPLEX USE OF CLASSICAL AND RENEWABLE ENERGY SOURCES

Info

Publication number: RU128702U1
Application number: RU2012120399/28U
Authority: RU
Inventors: Андрей Артурович Гуммель; Андрей Николаевич Слепченко; Константин Ринардович Гильмияров; Денис Владимирович Батищев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью специальное конструкторско-технологическое бюро "ИНВЕРСИЯ"
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2013-05-27

Abstract

Система энергоснабжения потребителя на основе комплексного использования классических и возобновляемых источников энергии содержит систему отопления и горячего водоснабжения, включающую конденсатор теплового насоса, буферную емкость горячего теплоносителя, емкостный водонагреватель с двумя теплообменниками и электрическим нагревателем, контуры отопления и горячего водоснабжения, систему сбора тепла солнечной энергии, включающую контур циркуляции теплоносителя солнечного коллектора с солнечным коллектором и регулятором контура солнечного коллектора, подключенную через клапан к теплообменнику емкостного водонагревателя, систему выработки и распределения электрической энергии, включающую фотоэлектрический модуль, ветроэлектрическую станцию, аккумуляторные батареи, соединенные с электрооборудованием системы теплоснабжения через блок управления, состоящий из микропроцессорного блока управления, инверторную установку, и отличающаяся тем, что система отопления и горячего водоснабжения снабжается отопительным котлом, который через переключающие клапаны включен между теплообменником емкостного водонагревателя и контуром отопления, конвекторами которые через переключающие клапаны подключены в контур отопления, блок управления системы выработки и распределения электрической энергии содержит контроллер заряда аккумуляторной батареи и с помощью автоматического ввода резерва подключен к внешним потребителям электрической энергии.A consumer energy supply system based on the integrated use of classic and renewable energy sources contains a heating and hot water supply system, including a heat pump condenser, a hot water buffer tank, a DHW cylinder with two heat exchangers and an electric heater, heating and hot water circuits, a solar energy heat collection system, including a solar collector coolant circulation circuit with a solar collector and a regulator a solar collector connected through a valve to a heat exchanger of a storage tank, a system for generating and distributing electrical energy, including a photovoltaic module, a wind farm, batteries connected to electrical equipment of the heat supply system through a control unit consisting of a microprocessor control unit, an inverter installation, and characterized in that the heating and hot water supply system is supplied with a heating boiler, which through switching valves VK is connected between the heat exchanger of the DHW cylinder and the heating circuit, the convectors which are connected through the switching valves to the heating circuit, the control unit of the electric power generation and distribution system contains a battery charge controller and is connected to external consumers of electric energy by automatically entering the reserve.

Description

Изобретение относится к системам энергоснабжения объектов жилого, торгово-административного, культурно-развлекательного, курортно-оздоровительного и другого назначения на основе установок с использованием классических и возобновляемых источников энергии.The invention relates to energy supply systems for residential, commercial, administrative, cultural, recreational, spa and other facilities based on installations using classic and renewable energy sources.

Известна система энергообеспечения объектов с использованием в качестве основного источника централизованные сети. Теплоснабжение в таких системах поступает напрямую в систему отопления, электроснабжение напрямую потребителю. Недостатком таких систем является жесткая зависимость от поставщиков энергоснабжения, сезонные перегрузки линий транспортировки источников энергии и как следствие перебои в энергоснабжении.A well-known system of energy supply facilities using centralized networks as the main source. The heat supply in such systems goes directly to the heating system, the electricity supply directly to the consumer. The disadvantage of such systems is a strict dependence on energy supply providers, seasonal overloads of energy source transportation lines and, as a result, interruptions in energy supply.

Известны устройства для энергообеспечения помещений с использованием возобновляемого природного источника энергии низкопотенциального тепла верхних слоев Земли, с помощью грунтовых теплообменников в скважинах и тепловых насосов (ТН). Устройство применено в климатических условиях одного из центральных регионов России для теплоснабжения здания сельской школы /Васильев Г.П., Крундышев Н.С. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области. - АВОК, 2002, №5, с.22-24/. Устройство содержит, подключенную к сети теплоснабжения помещений (отопительной сети), через водоаккумуляторы с пиковыми догревателями и конденсаторы тепловых насосов, систему сбора и утилизацию тепла грунта, включающую контур циркуляции незамерзающего низкопотенциального теплоносителя, проходящий через испарители тепловых насосов и установленные в скважинах теплообменники коаксиального типа. В межтрубном пространстве теплообменника происходит передача тепла от окружающего грунта теплоносителю, после чего подогретый теплоноситель подают через центральную трубу к испарителю теплового насоса. Недостатком известного устройства является значительные площади укладки скважных теплообменников и связанные с его укладкой трудоемкие земляные и монтажные работы, а также, то обстоятельство, что его конструкция не обеспечивает возможность подогрева остывающего в течение отопительного сезона теплоносителя перед подачей в тепловой насос. Последнее обстоятельство приводит к неполному естественному восстановлению температуры грунта в межотопительные периоды, и дефицит температуры грунта относительно начальной его величины накапливается с каждым отопительным сезоном. Как следствие, это приводит к увеличению количества электроэнергии, потребляемой приводом ТН, и уменьшению коэффициента преобразования теплового насоса. К тому же остается невостребованным потенциал охлажденных скважин, который можно экономически выгодно применить на охлаждение помещений в летний период, сочетая возможность охлаждения с дополнительным восстановлением теплового режима скважин и увеличивая таким образом коэффициент использования первичной энергии за счет дополнительных энергопотоков к потребителю. Еще одним недостатком известного устройства является зависимость системы отопления от централизованной сети электроснабжения, что влечет за собой недостатки предыдущего аналога.Known devices for energy supply of premises using a renewable natural source of energy of low potential heat of the upper layers of the Earth, using soil heat exchangers in wells and heat pumps. The device is used in climatic conditions of one of the central regions of Russia to heat the building of a rural school / Vasiliev G.P., Krundyshev N.S. Energy-efficient rural school in the Yaroslavl region. - ABOK, 2002, No. 5, p.22-24 /. The device comprises, connected to the premises heat supply network (heating network), through water accumulators with peak heaters and heat pump condensers, a soil heat collection and recovery system, including a non-freezing low-potential coolant circulation circuit passing through heat pump evaporators and coaxial-type heat exchangers installed in the wells. In the annular space of the heat exchanger, heat is transferred from the surrounding soil to the coolant, after which the heated coolant is fed through the central pipe to the evaporator of the heat pump. A disadvantage of the known device is the significant laying area of downhole heat exchangers and the associated labor-intensive excavation and installation work, as well as the fact that its design does not provide the possibility of heating the coolant that cools down during the heating season before being fed to the heat pump. The latter circumstance leads to an incomplete natural restoration of soil temperature in the inter-heating periods, and a deficit in soil temperature relative to its initial value accumulates with each heating season. As a result, this leads to an increase in the amount of electricity consumed by the VT drive and a decrease in the conversion coefficient of the heat pump. In addition, the potential of chilled wells remains unclaimed, which can be economically used for cooling premises in the summer, combining the possibility of cooling with additional restoration of the thermal regime of the wells and thus increasing the utilization of primary energy due to additional energy flows to the consumer. Another disadvantage of the known device is the dependence of the heating system on a centralized power supply network, which entails the disadvantages of the previous analogue.

Известна установка комбинированного солнечно-теплонасосного теплоснабжения, примененная в геолого-климатических условиях Украины, для теплоснабжения двухэтажного коттеджа площадью 340 м² /Агеева Г.Н., Лантух Н.Н., Щербатый B.C. Комбинированная солнечно-теплонасосная установка как вариант технического решения теплоснабжения. - СОК, 2005, №12/. Известное устройство содержит систему сбора и утилизации тепла грунта, включающую контур циркуляции низкопотенциального теплоносителя, проходящий через проложенную в грунте систему пластиковых труб большой площади, контур холодоснабжения и испаритель теплового насоса, систему отопления и горячего водоснабжения (ГВС), включающую конденсатор теплового насоса, буферную емкость горячего теплоносителя, емкостной водонагреватель с двумя теплообменниками, контуры отопления, горячего водоснабжения и теплоснабжения бассейна, котел на жидком топливе, систему сбора тепла солнечной энергии, включающую контур циркуляции теплоносителя солнечного коллектора с самим солнечным коллектором, подключенный через теплообменник в контур циркуляции теплоносителя между тепловым насосом и буферной емкостью и к теплообменнику емкостного водонагревателя. Тепловая энергия в емкостной водонагреватель ГВС поступает от солнечного коллектора, преобразующего солнечную энергию в тепловую. При накоплении емкостного водонагревателя идет накопление тепла в буфере-накопителе. При отсутствии солнечной радиации либо недостаточной ее интенсивности вода в верхней части емкостного водонагревателя нагревается теплом буферной емкости или котлом. Тепловая энергия в буферную емкость поступает в первую очередь от теплового насоса. Котел теплоснабжения (отопление, ГВС) запускается в случае, если запасенной тепловой энергии в буферной емкости и емкостном водонагревателе недостаточно для покрытия тепловой нагрузки отопления и горячего водоснабжения. В летние месяцы охлаждение коттеджа производится путем применения функции ТН «natural cooling». Это особый энергосберегающий метод охлаждения помещений, т.к. в этом случае, отбирая низкопотенциальное тепло земли от грунтового аккумулятора (8-12°С), потребляется лишь незначительное количество электроэнергии для работы циркуляционных насосов. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности повышения температуры подаваемого в тепловой насос низкопотенциального теплоносителя и восстановление температурного режима скважин. При недостаточной интенсивности солнечной радиации солнечный коллектор не используется, что снижает общую эффективность системы. При этом в работу включается отопительный котел на жидком топливе, что вызывает дополнительные затраты на приобретение топлива, транспортировку и хранение. Недостатком также является зависимость всей системы теплоснабжения от поставок электроэнергии из централизованной сети.A known installation of combined solar-heat pump heating, used in the geological and climatic conditions of Ukraine, for heat supply of a two-story cottage with an area of 340 m ² / Ageeva G.N., Lantukh N.N., Scherbaty BC Combined solar-heat pump installation as an option for a technical solution for heat supply. - SOK, 2005, No. 12 /. The known device comprises a system for collecting and utilizing soil heat, including a low-potential coolant circulation circuit passing through a large area plastic pipe system laid in the soil, a cooling circuit and a heat pump evaporator, a heating and hot water supply system, including a heat pump condenser, a buffer tank hot heat carrier, DHW cylinder with two heat exchangers, heating circuits, hot water supply and pool heat supply, liquid boiler fuel, a solar energy heat collection system, including a solar collector coolant circuit with the solar collector itself, connected through a heat exchanger to a coolant circuit between the heat pump and the buffer tank and to the heat exchanger of the DHW cylinder. Thermal energy is supplied to the DHW cylinder by a solar collector that converts solar energy into heat. With the accumulation of a DHW cylinder, heat is accumulated in the storage buffer. In the absence of solar radiation or its insufficient intensity, the water in the upper part of the DHW cylinder is heated by the heat of a buffer tank or boiler. Thermal energy in the buffer tank comes primarily from the heat pump. The heat supply boiler (heating, domestic hot water) is started if the stored thermal energy in the buffer tank and the DHW cylinder is not enough to cover the heat load of the heating and hot water supply. In the summer months, the cottage is cooled by applying the “natural cooling” function. This is a special energy-saving method for cooling rooms, because in this case, taking low potential heat of the earth from the soil accumulator (8-12 ° C), only a small amount of electricity is consumed for the operation of the circulation pumps. A disadvantage of the known device is the inability to increase the temperature of the low-grade coolant supplied to the heat pump and the restoration of the temperature regime of the wells. With insufficient intensity of solar radiation, the solar collector is not used, which reduces the overall efficiency of the system. At the same time, a liquid fuel boiler is included in the operation, which causes additional costs for the purchase of fuel, transportation and storage. The disadvantage is the dependence of the entire heat supply system on the supply of electricity from a centralized network.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является система автономного теплоснабжения потребителей с использованием низкопотенциального источника тепла и электроснабжения от возобновляемых источников энергии /патент: РФ №2350847, зарегистрирован в Госреестре 10.09.2007 изобретений, РФ F24D 3/08/. Известное устройство содержит систему сбора и утилизации тепла грунта, включающую контур циркуляции низкопотенциального теплоносителя, проходящий через скважинные теплообменники, контур холодоснабжения и испаритель теплового насоса, систему отопления и горячего водоснабжения, включающую конденсатор теплового насоса, буферную емкость горячего теплоносителя, емкостной водонагреватель с двумя теплообменниками и электрическим пиковым нагревателем, контуры отопления и горячего водоснабжения, а также систему сбора тепла солнечной энергии, включающую контур циркуляции теплоносителя солнечного коллектора с солнечным коллектором и регулятором контура солнечного коллектора, подключенный через один вывод трехходового переключающего клапана к теплообменнику емкостного водонагревателя для приготовления горячей воды, согласно изобретению через второй вывод трехходового переключающего клапана система сбора тепла солнечной энергии подключена к теплообменнику в контуре циркуляции низкопотенциального теплоносителя, с возможностью передачи тепла на догрев низкопотенциального теплоносителя перед подачей в испаритель теплового насоса или на восстановление температурного режима скважин в межотопительный период с одновременной выработкой тепла на горячее водоснабжение с помощью солнечных коллекторов и использованием потенциала охлажденных скважин на охлаждение помещений, в системе также установлены фотоэлектрический модуль, ветроэлектрическая станция и микрогидроэлектростанция, соединенные с электрооборудованием системы теплоснабжения и передающие им электроэнергию через блок управления, состоящий из блока коммутации, инвертора, выпрямителя, аккумуляторной батареи, распределительного устройства и микропроцессорного блока управления. Недостатками известного устройства является значительные площади укладки скважных теплообменников и связанные с его укладкой трудоемкие земляные и монтажные работы, отсутствие резервного источника тепловой энергии, не рациональное использование электроэнергии возобновляемых источников энергии, гибкость регулирования температуры помещения.The closest in technical essence to the present invention is an autonomous heat supply system for consumers using a low-potential heat source and electricity from renewable energy sources / patent: RF No. 2350847, registered in the State Register of Inventions, RF 10.24.2007, F24D 3/08 /. The known device contains a system for collecting and utilizing soil heat, including a low-potential coolant circulation circuit passing through downhole heat exchangers, a cooling circuit and a heat pump evaporator, a heating and hot water supply system, including a heat pump condenser, a hot coolant buffer tank, a hot water tank with two heat exchangers, and electric peak heater, heating and hot water circuits, as well as a solar energy heat collection system rgia comprising a solar collector coolant circulation circuit with a solar collector and a solar collector loop controller connected through one output of a three-way switching valve to a heat exchanger of a DHW cylinder for preparing hot water, according to the invention, through a second output of a three-way switching valve, a solar energy heat collection system is connected to the heat exchanger in low-potential coolant circulation circuit, with the possibility of heat transfer to reheat low-grade thermal coolant before being fed to the evaporator of the heat pump or to restore the temperature of the wells during the inter-heating period with the simultaneous generation of heat for hot water supply using solar collectors and using the potential of the chilled wells to cool the rooms, the system also has a photovoltaic module, a wind power station and a microhydroelectric power station connected with electrical equipment of the heat supply system and transmitting electricity to them through the control unit, with toyaschy of the switching unit, an inverter, a rectifier, battery, microprocessor, and the dispenser control unit. The disadvantages of the known device are the significant laying areas of downhole heat exchangers and the associated labor-intensive excavation and installation work, the lack of a backup source of thermal energy, the unsustainable use of renewable energy sources, and the flexibility of controlling the room temperature.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности, надежности, гибкости регулирования системы теплоснабжения, обеспечение резервирования системы отопления, за счет управления микропроцессорным блоком различными источниками энергии, приоритет из которых имеет возобновляемые источники, но возможно и использование централизованной линии электроэнергии.The objective of the invention is to increase the efficiency, reliability, flexibility of regulation of the heat supply system, ensuring redundancy of the heating system, by controlling the microprocessor unit with various energy sources, of which renewable sources have priority, but it is also possible to use a centralized electricity line.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что система энергоснабжения потребителя на основе комплексного использования классических и возобновляемых источников энергии, содержит систему отопления и горячего водоснабжения, включающую конденсатор теплового насоса, буферную емкость горячего теплоносителя, емкостной водонагреватель с двумя теплообменниками и электрическим нагревателем, между теплообменником емкостного водонагревателя и контуром отопления, через переключающие клапаны установлен отопительный котел, в контур отопления через переключающие клапаны подключены конвекторы, систему сбора тепла солнечной энергии, включающую контур циркуляции теплоносителя солнечного коллектора с солнечным коллектором и регулятором контура солнечного коллектора, подключенную через клапан к теплообменнику емкостного водонагревателя, систему выработки и распределения электрической энергии, включающую фотоэлектрический модуль, ветроэлектрическую станцию, соединенные с электрооборудованием системы теплоснабжения, ввода резерва и подключенной к внешним потребителям электрической энергии через блок управления, состоящий из блока коммутаций, инвертора, аккумуляторной батареи, контроллера заряда аккумуляторной батареи, микропроцессорного блока управления, автоматического ввода резерва.The above technical result is achieved by the fact that the consumer’s energy supply system based on the integrated use of classical and renewable energy sources contains a heating and hot water supply system including a heat pump condenser, a hot water buffer tank, a storage tank with two heat exchangers and an electric heater, between the storage tank heat exchanger and a heating circuit, a heating boiler is installed through the switching valves, in the heating tour through the switching valves is connected to convectors, a solar energy heat collection system, including a solar collector coolant circulation circuit with a solar collector and a solar collector loop controller, connected through a valve to a cylinder heat exchanger, an electric power generation and distribution system including a photovoltaic module, a wind farm connected to the electrical equipment of the heat supply system, input reserve and connected to external fighter an electric power through a control unit consisting of a switching unit of the inverter, the battery, the battery charge controller, microprocessor control unit, automatic transfer switch.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурой 1.The essence of the invention is illustrated by figure 1.

Система энергоснабжения потребителя на основе комплексного использования классических и возобновляемых источников энергии, содержит систему отопления и горячего водоснабжения, включающую систему сбора энергии окружающего воздуха, состоящую из контура циркуляции теплоносителя теплового насоса 1, проходящего по контуру испаритель 2, конденсатор 3, циркуляционный насос 4, контура отопления, включающий буферную емкость 5, переключающие клапаны 6, 7, 8, 9, верхний теплообменник 10 емкостного водонагревателя 11, котел отопления 12 с электророзжигом 13, отопительные радиаторы 14 с запорными клапанами 15, конвекторы 16 с запорными клапанами 17, теплоноситель контура отопления циркулирует с помощью насосов 18, 19, систему сбора тепла солнечной энергии, включающую контур циркуляции теплоносителя солнечного коллектора, циркуляция происходит по контуру солнечный коллектор 20, нижний теплообменник 21 емкостного водонагревателя 11 и регулятор контура солнечного коллектора, состоящий из запорного клапана 22 и циркуляционного насоса 23, систему горячего водоснабжения, включающую подвод холодной воды к нижней части емкостного водонагревателя 11, с двумя теплообменниками 10, 21 и электрическим нагревателем 24, и отвод горячей воды из верхней части емкостного водонагревателя 11, систему выработки и распределения электрической энергии, включающую фотоэлектрический модуль 25, ветроэлектрическую станцию 26, соединенные с блоком аккумуляторных батарей 27, через контроллер заряда батареи 28, входящего в блок управления 29 системы выработки и распределения электроэнергии, основными узлами которого является контроллер заряда батареи 28, микропроцессорный блок управления 30, инверторную установку 31 и автоматический ввод резерва 32.The consumer’s energy supply system based on the integrated use of classic and renewable energy sources contains a heating and hot water supply system, including an ambient air energy collection system, consisting of a circulation circuit for the heat transfer fluid of heat pump 1, an evaporator 2, a condenser 3, a circulation pump 4, and a circuit heating, including a buffer tank 5, switching valves 6, 7, 8, 9, the upper heat exchanger 10 of the DHW cylinder 11, a heating boiler 12 with electric ignition m 13, heating radiators 14 with shut-off valves 15, convectors 16 with shut-off valves 17, the heat carrier of the heating circuit is circulated by pumps 18, 19, the solar energy heat collection system, including the solar collector coolant circulation circuit, the solar collector 20 is circulated, the lower heat exchanger 21 of the DHW cylinder 11 and the regulator of the solar collector circuit, consisting of a shut-off valve 22 and a circulation pump 23, a hot water supply system including a cold water supply water to the bottom of the tank 11, with two heat exchangers 10, 21 and an electric heater 24, and the removal of hot water from the top of the tank 11, a system for generating and distributing electric energy, including a photovoltaic module 25, a wind farm 26, connected to the battery unit batteries 27, through the battery charge controller 28, included in the control unit 29 of the power generation and distribution system, the main nodes of which is the battery charge controller 28, microprocessor ssorny control unit 30, inverter unit 31 and the automatic insertion allowance 32.

Процесс работы системы энергоснабжения потребителя на основе комплексного использования классических и возобновляемых источников энергии, условно можно разделить на три этапа:The process of operation of the consumer’s energy supply system based on the integrated use of classic and renewable energy sources can conditionally be divided into three stages:

1. Работа системы выработки и распределения электрической энергии;1. The operation of the system of generation and distribution of electrical energy;

2. Работа системы отопления и горячего водоснабжения в отопительный период;2. The operation of the heating system and hot water supply in the heating period;

3. Работа системы отопления и горячего водоснабжения в межотопительный период;3. The operation of the heating system and hot water supply in the inter-heating period;

Первый этап. Работа системы выработки и распределения электрической энергии. Фотоэлектрический модуль 25 преобразует энергию солнечного излучения и через контроллер заряда батареи 28 заряжает блок аккумуляторных батарей 27. Одновременно блок аккумуляторных батарей 27 заряжается от ветроэлектрической станции 26. Микропроцессорный блок управления 30 анализирует состояние заряда блока аккумуляторных батарей 27 и при достаточном уровне подает напряжение постоянного тока на инверторную установку 31, где преобразуется в напряжение 220 В 50 Гц переменного тока, и далее через устройство автоматического ввода резерва 32 подается в сеть потребителя, а при снижении уровня заряда блока аккумуляторных батарей 27 ниже минимально допустимого уровня заряда, микропроцессорный блок управления 30 подает команду на автоматический ввод резерва 32, и потребитель подключается к питанию от централизованной сети электроэнергии. Микропроцессорный блок управления 30, согласно заложенному алгоритму, контролирует работу всей системы энергоснабжения потребителя на основе комплексного использования классических и возобновляемых источников энергии, подает команды управления клапанами 6, 7, 8, 9, 15, 17, 22, котлам отопления 12 с электророзжигом 13, регулирует работу циркуляционных насосов 4, 18, 19, 23, при переизбытке электроэнергии, а так же в случае необходимости догрева теплоносителя емкостного водонагревателя 11 на электрический нагреватель 24 подается электрическая мощность, преобразуемая последним в тепловую.First step. The work of the system of generation and distribution of electrical energy. The photovoltaic module 25 converts the energy of solar radiation and charges the battery pack 27 through the battery charge controller 28. At the same time, the battery pack 27 is charged from the wind power station 26. The microprocessor control unit 30 analyzes the state of charge of the battery pack 27 and supplies a constant voltage to inverter installation 31, where it is converted to a voltage of 220 V 50 Hz of alternating current, and then through the automatic input of the reserve 32 supplies entering the consumer’s network, and when the charge level of the battery pack 27 decreases below the minimum allowable charge level, the microprocessor control unit 30 gives a command to automatically enter the reserve 32, and the consumer is connected to the power supply from a centralized power network. The microprocessor control unit 30, according to the established algorithm, monitors the operation of the entire power supply system of the consumer based on the integrated use of classic and renewable energy sources, gives commands to control valves 6, 7, 8, 9, 15, 17, 22, heating boilers 12 with electric ignition 13, regulates the operation of circulation pumps 4, 18, 19, 23, when there is an excess of electricity, as well as if it is necessary to heat up the coolant of the cylinder 11, electric power is supplied to the electric heater 24 converted by the latter into heat.

Второй этап. Работа системы отопления и горячего водоснабжения в отопительный период. Отопительный период характеризуется низкой солнечной активностью, температурой окружающего воздуха ниже 0°С, в связи с чем система отопления перестраивается таким образом, чтобы обогревать температуру внутри помещения. Система отопления и горячего водоснабжения включает следующие контура: контур системы сбора тепла солнечной энергии и контур системы теплового насоса и отопительного котла. Контур системы сбора тепла солнечной энергии работа которой описывается следующим образом: теплоноситель передает тепловую энергию солнечной радиации собранную в трубках солнечного коллектора 20, и с помощью циркуляционного насоса 23 и открытого запорного клапана 22 подается в нижний теплообменник 21 емкостного водонагревателя 11, если температура теплоносителя контура сбора тепла солнечной энергии ниже температуры отопления то циркуляционный насос 23 отключается и запорный клапан 22 переводится в закрытое состояние. Контур системы теплового насоса и отопительного котла проходит через верхний теплообменник 10 емкостного водонагревателя 11, отопительный котел 12, переключающий клапан 8, параллельно включенные отопительные радиаторы 14 с запорными клапанами 15 и конвекторы 16 с запорными клапанами 17, переключающий клапан 9, буферную емкость 5 теплового насоса 1, переключающие клапаны 6, 7, циркуляционный насос 18, верхний теплообменник 10 емкостного водонагревателя 11. Остывший теплоноситель контура с выхода отопительных радиаторов 14 и конвекторов 16, нагревается в буферной емкости 5 теплового насоса 1 и через верхний теплообменник 10 емкостного водонагревателя 11, нагревает воду для горячего водоснабжения. Если температура буферной емкости 5 теплового насоса 1 не может обеспечить догрев теплоносителя системы отопления с выхода радиаторов 14, то дальнейшее использование теплового насоса 1 является не рациональным, и с помощью переключающих клапанов 9 и 7, из контура отключается буферная емкость 5 теплового насоса 1 и прекращается работа циркуляционного насоса 4, дальнейший нагрев теплоносителя обеспечивается отопительным котлом 12. В случае переизбытка уровня заряда блока аккумуляторных батарей 27, включатся электрический нагреватель 24 емкостного водонагревателя 11.Second phase. The operation of the heating system and hot water supply during the heating period. The heating period is characterized by low solar activity, the ambient temperature is below 0 ° C, and therefore the heating system is being rebuilt in such a way as to heat the temperature inside the room. The heating and hot water supply system includes the following circuits: the circuit of the solar energy heat collection system and the circuit of the heat pump and boiler. The circuit of the solar energy heat collection system whose operation is described as follows: the heat carrier transmits the thermal energy of solar radiation collected in the tubes of the solar collector 20, and using the circulation pump 23 and the open shut-off valve 22 is supplied to the lower heat exchanger 21 of the DHW cylinder 11 if the temperature of the heat carrier is in the collection circuit heat of solar energy below the heating temperature, the circulation pump 23 is turned off and the shut-off valve 22 is put into a closed state. The circuit of the heat pump system and the boiler passes through the upper heat exchanger 10 of the DHW cylinder 11, the heating boiler 12, the switching valve 8, the parallel connected heating radiators 14 with shut-off valves 15 and the convectors 16 with shut-off valves 17, the switching valve 9, the buffer tank 5 of the heat pump 1, the switching valves 6, 7, the circulation pump 18, the upper heat exchanger 10 of the DHW cylinder 11. The cooled coolant from the outlet of the heating radiators 14 and convectors 16 is heated a buffer tank 5, the heat pump 1 and heat exchanger 10 through the upper cylinder 11, heats water for hot water supply. If the temperature of the buffer tank 5 of the heat pump 1 cannot provide heating of the heating medium from the output of the radiators 14, then the further use of the heat pump 1 is not rational, and using the switching valves 9 and 7, the buffer tank 5 of the heat pump 1 is disconnected from the circuit and stops operation of the circulation pump 4, further heating of the coolant is provided by the heating boiler 12. In the event of an excess of the charge level of the battery pack 27, the electric heater 24 of the tank will turn on th cylinder 11.

Третий этап. Работа системы отопления и горячего водоснабжения в меж-отопительный период. Для меж-отопительного периода характерна высокая солнечная активность, высокая температура окружающего воздуха, в связи с чем система отопления перестраивается таким образом, чтобы охлаждать температуру внутри помещения. Переключающие клапана организуют два независимых контура, первый контур: переключающий клапан 7, циркуляционный насос 18, верхний теплообменник 10, котел отопления 12, переключающий клапан 8, причем котел отопления 12 и циркуляционный насос 18 находятся в выключенном состоянии, второй контур: буферная емкость 5 с конденсатором 3, переключающий клапан 6, циркуляционный насос 19, конвекторы 16, запорный клапан 17, переключающий клапан 9 буферная емкость 5. Второй контур организует функцию характерную для тепловых насосов «natural cooling», это особый энергосберегающий метод охлаждения помещений, когда потребляется лишь незначительное количество электроэнергии для работы циркуляционных насосов 4 и 19. Горячее водоснабжение обеспечивается в основном системой сбора тепла солнечной энергии, работа которой описывается следующим образом: теплоноситель передает тепловую энергию солнечной радиации собранную в трубках солнечного коллектора, и с помощью циркуляционного насоса 23 и открытого запорного клапана 22 подается в нижний теплообменник 21 емкостного водонагревателя 11. В случае больших расходов горячей воды, дополнительно с системой сбора тепла солнечной энергии, может включаться электрический нагреватель 24, или циркуляционный насос 18 с отопительным котлом 12.The third stage. The operation of the heating system and hot water supply in the inter-heating period. The inter-heating period is characterized by high solar activity, high ambient temperature, and therefore the heating system is being rebuilt in such a way as to cool the temperature inside the room. The switching valves organize two independent circuits, the first circuit: the switching valve 7, the circulation pump 18, the upper heat exchanger 10, the heating boiler 12, the switching valve 8, the heating boiler 12 and the circulation pump 18 being in the off state, the second circuit: buffer tank 5 s a condenser 3, a switching valve 6, a circulation pump 19, convectors 16, a shut-off valve 17, a switching valve 9, a buffer tank 5. The second circuit organizes the function characteristic of heat pumps "natural cooling", this is a special energy A saving method of cooling the rooms, when only a small amount of electricity is consumed for the circulation pumps 4 and 19. Hot water is provided mainly by the solar energy heat collection system, the operation of which is described as follows: the heat carrier transfers the thermal energy of solar radiation collected in the tubes of the solar collector, and with by means of a circulation pump 23 and an open shut-off valve 22, it is supplied to the lower heat exchanger 21 of the DHW cylinder 11. In the case of large consumptions s hot water, in addition to collecting solar heat system may include electrical heater 24, or the circulating pump 18 to the boiler 12.

Claims

A consumer energy supply system based on the integrated use of classic and renewable energy sources contains a heating and hot water supply system, including a heat pump condenser, a hot water buffer tank, a DHW cylinder with two heat exchangers and an electric heater, heating and hot water circuits, a solar energy heat collection system, including a solar collector coolant circulation circuit with a solar collector and a regulator a solar collector connected through a valve to a heat exchanger of a storage tank, a system for generating and distributing electrical energy, including a photovoltaic module, a wind farm, batteries connected to electrical equipment of the heat supply system through a control unit consisting of a microprocessor control unit, an inverter installation, and characterized in that the heating and hot water supply system is supplied with a heating boiler, which through switching valves VK it is connected between the heat exchanger of the DHW cylinder and the heating circuit, the convectors which are connected through the switching valves to the heating circuit, the control unit of the electric power generation and distribution system contains a battery charge controller and is connected to external consumers of electric energy by automatically entering the reserve.