RU2121114C1

RU2121114C1 - Room heating system

Info

Publication number: RU2121114C1
Application number: RU97118217A
Authority: RU
Inventors: В.В. Данилов; В.С. Славин; Ю.П. Елистратов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Конвент"
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: heat supply systems for heating rooms. SUBSTANCE: system is additionally provided with thermal pump which includes compressor, water heat exchanger, air heat exchangers, valve and throttle valves. Thermal pump is mounted for connection to preheated water main and cold water main. EFFECT: enhanced efficiency of use of thermal energy. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоснабжению от водогрейных установок в закрытой системе теплоснабжения. The invention relates to heat supply from hot water installations in a closed heat supply system.

Известна система отопления и горячего водоснабжения, содержащая котел, поверхностный водоподогреватель, вход последнего по линии охлаждения соединен с выходом котла посредством подающего магистрального трубопровода, а выход - с входом котла посредством обратного магистрального трубопровода, снабженного насосом, выход поверхностного водоподогревателя по линии нагрева подключен к трубопроводу горячего водоснабжения, а также подключенную к подающему магистральному трубопроводу подающую трубу теплосети и подключенную к обратному магистральному трубопроводу обратную трубу теплосети. Система дополнительно содержит три перемычки с регулирующими клапанами, первая из которых подключена к обратному магистральному трубопроводу после насоса и к подающей трубе теплосети, вторая - к обратному магистральному трубопроводу между входом котла и местом присоединения первой перемычки и к подающему магистральному трубопроводу между выходом котла и местом присоединения подающей трубы теплосети, третья - к трубопроводу горячего водоснабжения и к обратной трубе теплоносителя, а также система дополнительно содержит два термобаллона, первый из которых установлен в помещении, а второй - на трубопроводе горячего водоснабжения, на обратном магистральном трубопроводе на выходе водоподогревателя установлен регулирующий клапан, причем первый термобаллон соединен с регулирующим клапаном первой перемычки, а второй - с регулирующим клапаном второй перемычки и обратного магистрального трубопровода, причем система содержит бак-аккумулятор и резервный контрольный сосуд, а бак-аккумулятор подключен к обратному магистральному трубопроводу и сообщен посредством трубы переливания-наполнения с резервным контрольным сосудом (Авт. св. 1643879, МКИ Кл. F 24 D 3/08). A known heating and hot water supply system comprising a boiler, a surface water heater, the input of the latter through the cooling line is connected to the boiler output via a supply main pipe, and the output is connected to the boiler input via a return main pipe equipped with a pump, the surface water heater output is connected to the pipeline through a heating line hot water supply, as well as the supply pipe of the heating network connected to the supply main pipe and connected to the return mag to the natural pipeline the return pipe of the heating system. The system additionally contains three jumpers with control valves, the first of which is connected to the return main pipe after the pump and to the supply pipe of the heating network, the second to the return main pipe between the boiler inlet and the connection point of the first bridge and to the supply main pipe between the boiler output and the connection point supply pipe of the heating network, the third - to the hot water supply pipe and to the return pipe of the coolant, and the system additionally contains two thermoball on, the first of which is installed in the room, and the second - on the hot water supply pipe, a control valve is installed on the return main pipe at the outlet of the water heater, the first thermo-cylinder connected to the control valve of the first jumper, and the second to the control valve of the second jumper and the return main pipe moreover, the system contains a storage tank and a backup control vessel, and the storage tank is connected to a return main pipe and communicated through a pipe Ivanov-filling with standby control vessel (Auth. St. 1643879, MKI Cl. F 24 D 3/08).

Известная система отопления помещений отличается повышенной сложностью и малой эффективностью. The well-known heating system is characterized by increased complexity and low efficiency.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в оснащении отопительной системы тепловым насосом, установленным с возможностью подключения как к трубопроводу с подогретой водой, так и к трубопроводу с холодной водой, а в цепи теплового насоса установлены два воздушных теплообменника с вентиляторами для охлаждения воздуха в помещении в летнее время и отбора тепла от наружного воздуха в демисезонный период. The essence of the invention consists in equipping the heating system with a heat pump installed with the possibility of connecting both to the pipeline with heated water and to the pipeline with cold water, and two air heat exchangers with fans for cooling air in the room in summer are installed in the heat pump circuit and heat extraction from outside air during the demi-season.

Система отопления помещений поясняется блок-схемой сплит-системы кондиционер - тепловой насос на фиг. 1. Она содержит магистральные трубопроводы подогретой воды 1 и холодной воды 2 центрального отопления, а тепловой насос состоит из компрессора 3, водяного теплообменника 4, двухходового вентиля 5, воздушных теплообменников 6 и 7 с вентиляторами 8, 9 и дросселей 10. Система оснащена вентилями 11, 12, 13, 14 и 15, 16. The heating system of the premises is illustrated by the block diagram of the split system air conditioning - heat pump in FIG. 1. It contains the main pipelines of heated water 1 and cold water 2 of the central heating, and the heat pump consists of a compressor 3, a water heat exchanger 4, a two-way valve 5, air heat exchangers 6 and 7 with fans 8, 9 and chokes 10. The system is equipped with valves 11 , 12, 13, 14 and 15, 16.

Система отопления помещений работает следующим образом. Вода, подогретая в системе центрального отопления, поступает по магистральному трубопроводу 1 в водяной теплообменник 4 теплового насоса, где происходит отбор тепла от воды при кипении хладагента, циркулирующего в замкнутой цепи через компрессор 3, двухходовой вентиль 5, дроссель 10 и воздушный теплообменник 6 с вентилятором 8. Отобранное от воды тепло выделяется при конденсации хладагента в теплообменнике 6 и с помощью вентилятора 8 подается в обогреваемое помещение. The heating system works as follows. The water heated in the central heating system enters through the main pipe 1 to the water heat exchanger 4 of the heat pump, where heat is removed from the water when the refrigerant circulating in the closed circuit through the compressor 3, a two-way valve 5, a throttle 10 and an air heat exchanger 6 with a fan 8. The heat removed from the water is released during the condensation of the refrigerant in the heat exchanger 6 and is supplied to the heated room using the fan 8.

В летнее время водяной теплообменник 4 подсоединяется к магистральному трубопроводу холодной воды 2 с помощью вентилей 11, 12, 13, 14, вентиль 5 переключается в положение противотока хладагента в цепи теплового насоса. При этом в воздушном теплообменнике 6 происходит кипение хладагента и охлаждение с помощью вентилятора 8 воздуха в помещении, а в водяном теплообменнике 3 происходит нагрев холодной воды за счет конденсации хладагента. In summer, the water heat exchanger 4 is connected to the main cold water pipe 2 using valves 11, 12, 13, 14, valve 5 switches to the counterflow position of the refrigerant in the heat pump circuit. In this case, the refrigerant boils in the air heat exchanger 6 and is cooled by the air fan 8 in the room, and the cold water is heated in the water heat exchanger 3 due to condensation of the refrigerant.

В демисезонный период водяной теплообменник 4 отключается с помощью вентилей 15, 16, вентиль 5 переключается в режим обогрева помещения (аналогично зимнему периоду) и отбор тепла от воздуха снаружи помещения производится с помощью воздушного теплообменника 7 с вентилятором 9. С помощью датчика температуры (на схеме не показан), расположенного в помещении и настроенного на заданную температуру, производится автоматическое включение и выключение компрессора 3, что гарантирует стабильное функционирование системы. In the demi-season, the water heat exchanger 4 is turned off using valves 15, 16, valve 5 switches to the heating mode of the room (similar to the winter period) and heat is taken from the air outside the room using an air heat exchanger 7 with fan 9. Using a temperature sensor (on the diagram not shown), located in the room and set to a predetermined temperature, the compressor 3 is automatically turned on and off, which ensures stable operation of the system.

Применение теплового насоса в системе отопления позволит существенно повысить эффективность использования тепловой энергии. The use of a heat pump in a heating system will significantly increase the efficiency of the use of thermal energy.

Из баланса энергии следует, что количество тепла Q1, выработанное на тепловой станции, складывается из тепловых потерь в магистралях Q2 и количества тепла Q3, непосредственно израсходованного на обогрев помещений: Q1 = Q2 + Q3. From the energy balance it follows that the amount of heat Q1 generated at the heat station is the sum of the heat losses in the mains Q2 and the amount of heat Q3 directly used for space heating: Q1 = Q2 + Q3.

В свою очередь, в первом приближении
Q2 = L×k×(ΔT1+ΔT2)
где
L - длина магистрали;
k - коэффициент теплопроводности;
ΔT1 = T1-T0 и ΔT2 = T2-T0 - перепады температур между теплоцентралями (прямой и обратной) и окружающей средой.In turn, as a first approximation
Q2 = L × k × (ΔT1 + ΔT2)
Where
L is the length of the line;
k is the coefficient of thermal conductivity;
ΔT1 = T1-T0 and ΔT2 = T2-T0 are the temperature differences between the heating plants (direct and reverse) and the environment.

Для Q3 имеем соответствующее выражение
Q3 = C×m×ΔT12,
где
C - удельная теплоемкость воды;
m - расход воды в единицу времени;
ΔT12 - перепад температуры, сработанный потребителем.For Q3 we have the corresponding expression
Q3 = C × m × ΔT12,
Where
C is the specific heat of water;
m is the flow rate of water per unit time;
ΔT12 - temperature difference triggered by the consumer.

Из вышеприведенных оценок видно, что потери тепла в магистралях можно существенно снизить за счет снижения абсолютных значений T1 и T2 и, как следствие этого, уменьшения ΔT1 и ΔT2. В итоге, можно реализовать два варианта системы отопления: либо уменьшить расход топлива на тепловой станции при сохранении объема тепла, идущего на обогрев зданий (m,ΔT12 = const), либо увеличить объем тепла на обогрев зданий за счет экономии при транспортировке по магистралям (увеличение ΔT12) при сохранении общей тепловой мощности станции. Именно такие возможности и позволяют реализовать тепловые насосы (ТН). It can be seen from the above estimates that heat losses in the mains can be significantly reduced by reducing the absolute values of T1 and T2 and, as a consequence of this, reducing ΔT1 and ΔT2. As a result, two variants of the heating system can be implemented: either reduce fuel consumption at the heat station while maintaining the amount of heat used to heat the buildings (m, ΔT12 = const), or increase the amount of heat used to heat buildings due to savings during transportation along highways (increase ΔT12) while maintaining the total thermal power of the station. It is precisely these possibilities that make it possible to realize heat pumps (VT).

Управляемый непосредственно каждым потребителем расход тепловой энергии естественным образом приведет к ее экономии. По этой причине несмотря на несколько меньшую эффективность индивидуальных ТН малой мощности (3 - 10 кВт по теплу) по сравнению с ТН средней и большой мощности их использование даст больший экономический эффект за счет более точной корректировки уровня потребления и возможности быстрого включения и выключения отопления. Directly controlled by each consumer, the consumption of thermal energy will naturally lead to its savings. For this reason, despite the somewhat lower efficiency of individual low-voltage heaters (3 - 10 kW heat) compared with medium and high-power heaters, their use will give a greater economic effect due to more accurate adjustment of the consumption level and the ability to quickly turn the heating on and off.

По предлагаемому изобретению изготовлен и проверен экспериментальный образец. According to the invention, an experimental sample was manufactured and tested.

Claims

1. The heating system of the premises, containing the main pipelines of centralized heating, characterized in that it further comprises a heat pump, and it is installed with the ability to connect both to the main pipeline with heated water and to the main pipeline with cold water, depending on the time of year .

2. The system according to claim 1, characterized in that in the closed circuit of the heat pump there are two air heat exchangers with fans for cooling the air in the room in the summer and for taking heat from the outside air in the demi-season.