RU2169313C1

RU2169313C1 - Room heating system

Info

Publication number: RU2169313C1
Application number: RU2000108861A
Authority: RU
Inventors: В.В. Данилов; В.С. Славин
Original assignee: Данилов Валентин Владимирович; Славин Вадим Соломонович
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-06-20

Abstract

FIELD: supply of heat of hot-water plants in closed heat supply systems. SUBSTANCE: proposed system includes two-way valve and preheated water pipe line connected to thermal pump which consists of compressor using Freon as working medium, water and air heat exchanger and throttle valve; proposed system is additionally provided with water reservoir connected with compressor outlet through additional water heat exchanger and one-way valve whose inlet is connected to throttle valve and outlet is connected to air or additional air heat exchanger; one inlet of additional air heat exchanger used for condensation of Freon is connected with one-way valve and second inlet is connected with two-way valve. Water reservoir of heating system is connected in series with heating element. EFFECT: enhanced efficiency of utilization of thermal energy in central heating system. 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 помещений, содержащая двухходовой вентиль и трубопровод с подогретой водой, подключенный к тепловому насосу, состоящего из компрессора, использующего в качестве рабочего тела фреон, водяного и воздушного теплообменников и дроссельного вентиля (патент РФ N 2121114, МКИ⁷ F 24 D 3/08, БИ N 9, 1999).A known room heating system comprising a two-way valve and a heated water pipe connected to a heat pump consisting of a compressor using freon, water and air heat exchangers and a throttle valve as a working fluid (RF patent N 2121114, MKI ⁷ F 24 D 3 / 08, BI N 9, 1999).

Однако известное решение малоэффективно, поскольку сохраняет централизованную систему горячего водоснабжения. However, the known solution is ineffective because it maintains a centralized hot water supply system.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования тепловой энергии в системе центрального отопления за счет снижения температуры воды в тепломагистралях и использования тепла центральной отопительной системы для нагрева воды в автономной системе горячего водоснабжения. The aim of the invention is to increase the efficiency of use of thermal energy in the central heating system by reducing the temperature of the water in the heating mains and using the heat of the central heating system to heat water in an autonomous hot water supply system.

Поставленная цель достигается тем, что система отопления помещений, содержащая двухходовой вентиль и трубопровод с подогретой водой, подключенный к тепловому насосу, состоящему из компрессора, использующего в качестве рабочего тела фреон, водяного и воздушного теплообменников и дроссельного вентиля, дополнительно содержит резервуар с водой, соединенный через дополнительный водяной теплообменник с выходом компрессора, и одноходовой вентиль, вход которого подсоединен к дроссельному клапану, а выход - к водяному или воздушному теплообменникам. This goal is achieved in that the space heating system comprising a two-way valve and a heated water pipe connected to a heat pump, consisting of a compressor using freon, water and air heat exchangers and a throttle valve, further comprises a water tank connected through an additional water heat exchanger with the compressor output, and a one-way valve, the input of which is connected to the throttle valve, and the output to the water or air heat exchanger CENI.

Поставленная цель достигается также тем, что в системе отопления помещений резервуар с водой соединен с нагревательным элементом. This goal is also achieved by the fact that in the heating system of the premises, the water tank is connected to the heating element.

В патентной и научно-технической литературе неизвестны технические решения, аналогичные заявляемому, т. е. предлагаемое изобретение отвечает критерию "новизна". In the patent and scientific and technical literature unknown technical solutions similar to the claimed, ie, the present invention meets the criterion of "novelty."

Именно добавление резервуара с водой, соединенного через дополнительный водяной теплообменник с выходом компрессора, а также одноходового вентиля, вход которого подсоединен к дроссельному клапану, а выход - к водяному или воздушному теплообменникам, позволяет заявленному техническому решению повысить эффективность использования тепловой энергии в системе центрального отопления за счет снижения температуры воды в тепломагистралях и использования тепла центральной отопительной системы для нагрева воды в автономной системе горячего водоснабжения, т.е. предложение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". It is the addition of a reservoir with water connected through an additional water heat exchanger to the compressor outlet, as well as a one-way valve, the inlet of which is connected to a throttle valve, and the outlet to a water or air heat exchanger, which allows the claimed technical solution to increase the efficiency of heat energy use in the central heating system for by lowering the temperature of the water in the heating mains and using the heat of the central heating system to heat the water in an autonomous hot water supply i.e. the proposal meets the criteria of the invention of "inventive step".

Предлагаемое изобретение позволяет решить актуальную проблему отопления помещений при дефиците тепловой энергии в системе централизованного теплоснабжения, т.е. отвечает критерию "промышленная применимость". The present invention allows to solve the urgent problem of space heating with a shortage of thermal energy in the district heating system, i.e. meets the criterion of "industrial applicability".

Система отопления помещений содержит (см. чертеж) магистральный трубопровод 1 с подогретой водой, подключенный к водяному теплообменнику 2, который является элементом теплового насоса, состоящего из компрессора 3, двухходового вентиля 4, воздушного теплообменника 5, дроссельного вентиля 6 и системы подготовки воды для горячего водоснабжения (ГВС), состоящей из резервуара с горячей водой 7, запитываемого через автоматически регулируемый вентиль холодной воды 8, дополнительного теплообменника 9. Система включает дополнительный воздушный теплообменник 10, выходы которого подключены к одноходовому вентилю 11 и двухходовому вентилю 4. Догревание воды ГВС до требуемой температуры осуществляется в нагревателе 12, подключенном последовательно к резервуару с горячей водой. The room heating system contains (see the drawing) a main pipe 1 with heated water connected to a water heat exchanger 2, which is an element of a heat pump consisting of a compressor 3, a two-way valve 4, an air heat exchanger 5, a throttle valve 6 and a hot water preparation system water supply (DHW), consisting of a hot water tank 7, fed through an automatically regulated cold water valve 8, an additional heat exchanger 9. The system includes additional air heat oobmennik 10, the outputs of which are connected to a single-loop, the valve 11 and the two-way valve 4. Dogrevanie DHW water made up to the desired temperature in the heater 12, connected in series to the reservoir with hot water.

Система отопления помещения работает следующим образом. The room heating system operates as follows.

Зимний режим. Положение двухходового вентиля 4 и одноходового вентиля 11 соответствует показанному на чертеже сплошной линией. По магистральному трубопроводу 1 подается подогретая ("обратная") вода (30-50^oC). В теплообменнике 2 при температуре 10-20^oC происходит испарение фреона с отбором тепла у воды. Пары фреона поступают в компрессор 3, где происходит их адиабатическое сжатие, в результате которого температура фреона возрастает до 50-60^oC. Далее пар проходит через дополнительный водяной теплообменник 9, где происходит его частичная конденсация (доля конденсата зависит от расхода воды в теплообменнике). Вода, имеющая на выходе из теплообменника температуру 40-50^oC, подпитывает резервуар с горячей водой 7 и забирается из него по мере надобности. Окончательная конденсация фреона происходит в воздушном теплообменнике 5. Тепло конденсации передается воздуху, который нагревается до заданной температуры в диапазоне 18-25^oC, и подается в обогреваемое помещение. Конденсат фреона подается на дроссельный вентиль 6, где происходит сброс давления и вскипаниe фреона, температура которого при этом возвращается к 10-20^oC. Таким образом, замыкается термодинамический цикл теплового насоса.Winter mode. The position of the two-way valve 4 and the one-way valve 11 corresponds to the solid line shown in the drawing. Heated ("reverse") water (30-50 ^o C) is supplied through the main pipeline 1. In the heat exchanger 2 at a temperature of 10-20 ^o C is the evaporation of freon with heat removal from the water. Freon vapor enters the compressor 3, where they undergo adiabatic compression, as a result of which the freon temperature rises to 50-60 ^o C. Next, the steam passes through an additional water heat exchanger 9, where it partially condensates (the fraction of condensate depends on the flow rate of water in the heat exchanger) . Water having a temperature of 40-50 ^° C. at the outlet of the heat exchanger feeds the hot water tank 7 and is taken from it as needed. The final condensation of freon occurs in the air heat exchanger 5. The condensation heat is transferred to the air, which is heated to a predetermined temperature in the range of 18-25 ^o C, and is supplied to the heated room. Freon condensate is supplied to the throttle valve 6, where pressure is released and freon boils, the temperature of which then returns to 10-20 ^o C. Thus, the thermodynamic cycle of the heat pump closes.

Летний режим. Положение двухходового вентиля 4 и одноходового вентиля 11 соответствует пунктирным линиям на ер чертеже. Воды в магистральном трубопроводе 1 нет. Пары фреона с температурой 50-60^oC после компрессора 3 поступают в дополнительный водяной теплообменник 9 и нагревают воду ГВС. Для окончательной конденсации фреона его влажный пар через двухходовой вентиль 4 подается в дополнительный теплообменник 10. Здесь фреон переходит в жидкую фазу, а воздух нагревается и по вентиляционным каналам выбрасывается наружу. Жидкий фреон через одноходовой вентиль 11 подается на дроссельный вентиль 6, где его температура снижается до 10-20^oC, после чего он подается на вход воздушного теплообменника 5. Здесь воздух охлаждается до заданной температуры (18-25^oC) и поступает в охлаждаемое помещение. Для замыкания цикла фреон после воздушного теплообменника 5 поступает на вход компрессора 3.Summer mode. The position of the two-way valve 4 and one-way valve 11 corresponds to the dashed lines in the EP drawing. There is no water in the main pipeline 1. Vapor freon with a temperature of 50-60 ^o C after the compressor 3 enter the additional water heat exchanger 9 and heat the hot water. For the final condensation of freon, its wet steam is supplied through an additional two-way valve 4 to an additional heat exchanger 10. Here, the freon enters the liquid phase, and the air is heated and is vented out through the ventilation ducts. The liquid freon through a one-way valve 11 is fed to the throttle valve 6, where its temperature drops to 10-20 ^o C, after which it is fed to the inlet of the air heat exchanger 5. Here, the air is cooled to a predetermined temperature (18-25 ^o C) and enters the cooled the room. To close the cycle, freon after the air heat exchanger 5 is fed to the input of the compressor 3.

Система ГВС предусматривает догрев горячей воды в нагревателе 12, использующем (например) электрические нагревательные элементы. The DHW system provides for the heating of hot water in the heater 12, using (for example) electric heating elements.

Возможен вариант использования системы отопления помещений, при котором резервуар с водой для горячего водоснабжения 7 является агрегатом коллективного пользования, объединяющем несколько индивидуальных систем. Например, один резервуар на подъезд многоквартирного дома. В этом случае водяной теплообменник 9, греющий воду ГВС, может быть подключен либо к выходу компрессора 3 индивидуальной системы отопления, либо через дополнительный контур теплоносителя подключается к компрессору дополнительного теплового насоса, предназначенного для ГВС коллективной системы. A variant of using a room heating system is possible, in which a water tank for hot water supply 7 is a collective use unit that combines several individual systems. For example, one tank for the entrance of an apartment building. In this case, the water heat exchanger 9, heating the DHW water, can be connected either to the output of the compressor 3 of the individual heating system, or through an additional coolant circuit it is connected to the compressor of an additional heat pump designed for the DHW of the collective system.

Наши расчеты показали, что использование заявляемой системы отопления помещений позволяет при массовом применении снизить температуру теплоносителя как в "прямой", так и в "обратной" магистралях, что за счет уменьшения тепловых потерь снижает расходы топлива на отопление на 50%. Исключение в предлагаемом техническом решении централизованной системы ГВС, на которую приходится до 30% тепловой энергии системы отопления, позволит снизить расходы топлива на ГВС на 15%. Our calculations showed that the use of the inventive room heating system allows for mass use to reduce the temperature of the coolant both in the "direct" and in the "return" highways, which reduces fuel consumption by 50% by reducing heat loss. The exception in the proposed technical solution of a centralized hot water supply system, which accounts for up to 30% of the heating system heat energy, will make it possible to reduce hot water consumption by 15%.

Claims

1. A space heating system comprising a two-way valve and a heated water pipe connected to a heat pump consisting of a compressor using freon, water and air heat exchangers, and a throttle valve as a working fluid, characterized in that it further comprises a water tank connected through an additional water heat exchanger with the compressor output, and a one-way valve, the input of which is connected to the throttle valve, and the output to the water or additional air heat exchanger ennikam, wherein one input of the auxiliary air heat exchanger used to condense the refrigerant, is connected to the one-way valve, and the second - a two-way.

2. The system according to claim 1, characterized in that the water tank is connected in series with the heating element.