RU2379592C1 - Device and method for air heating of rooms - Google Patents

Device and method for air heating of rooms Download PDF

Info

Publication number
RU2379592C1
RU2379592C1 RU2008138830/03A RU2008138830A RU2379592C1 RU 2379592 C1 RU2379592 C1 RU 2379592C1 RU 2008138830/03 A RU2008138830/03 A RU 2008138830/03A RU 2008138830 A RU2008138830 A RU 2008138830A RU 2379592 C1 RU2379592 C1 RU 2379592C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
ammonia
outlet
electric motor
heating
Prior art date
Application number
RU2008138830/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Иванович Мазий (RU)
Василий Иванович Мазий
Original Assignee
Василий Иванович Мазий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Иванович Мазий filed Critical Василий Иванович Мазий
Priority to RU2008138830/03A priority Critical patent/RU2379592C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2379592C1 publication Critical patent/RU2379592C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: device for air heating of rooms consists of ammonia compressor, heat exchangers, heaters, operated pressure reducing valve, electric motor of air heating, reversible electric motor controlling the pressure reducing valve, thermal relay, air blowers. Ammonia outlet of ammonia compressor of ammonia heat pump is connected to inlet of ammonia-air vapour condensation heater, the outlet of which is connected to inlet of operated pressure reducing valve, the outlet of which is connected to inlet of ammonia-air boiling heater, the outlet of which is connected to inlet of ammonia compressor of ammonia heat pump. Clean ambient air intake device is connected to air-to-air heater, the outlet of which is connected to clean ambient air blower, the outlet of which is connected to air-ammonia heat exchanger, the outlet of which is connected to outlet of heated air nozzle. Air intake device of rooms is connected to air blower of room air, the outlet of which is connected to air-to-air heat exchanger, the outlet of which is connected to inlet of air-ammonia heat exchanger, the outlet of which is connected to outlet of cooled air nozzle. Temperature relay installed in ambient air is connected to reversible electric motor controlling the pressure reducing valve. Temperature relay installed in room air is connected to electric motor of air heating. Electric motor of air heating, ammonia compressor, clean ambient air blower, room air blower - they are all installed on one shaft. There also described is method of air heating of rooms.
EFFECT: supply of environmentally safe heat to rooms and economy of electric energy.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области экономии энергии при отоплении помещений и обеспечения помещений чистым воздухом.The invention relates to the field of energy, and in particular to the field of energy saving when heating rooms and providing premises with clean air.

Известны отопительные системы: жидкостные, в которых тепло от котельных поступает в помещения при помощи воды, или других незамерзающих жидкостей (антифриз, спирто-глицериновые смеси и др.), воздушные системы отопления, в которых воздух помещений нагревается при помощи электрического тока.Heating systems are known: liquid, in which heat from boiler houses enters the premises using water, or other non-freezing liquids (antifreeze, alcohol-glycerin mixtures, etc.), air heating systems in which the air of the premises is heated by electric current.

Наиболее близким аналогом изобретения могут быть различные электронагревательные приборы воздушного отопления помещений, находящиеся в продаже.The closest analogue of the invention can be various electric heaters for air heating of premises that are on sale.

Общим недостатком таких приборов является расход энергии и трудности, особенно в больших городах, с вентиляцией помещений чистым воздухом.A common drawback of such devices is energy consumption and difficulties, especially in large cities, with the ventilation of the premises with clean air.

Электронагревательные приборы воздушного отопления помещений расходуют электроэнергию с потерями, которые вызваны потерями тепла при производстве самой электроэнергии на электростанциях, передачей ее потребителю и преобразованием электроэнергии обратно в тепло.Electric heating devices for air heating of premises consume electricity with losses that are caused by heat losses during the production of electricity in power plants, its transfer to the consumer and the conversion of electricity back to heat.

Сущность изобретения состоит в том, что электродвигатель системы отопления свою энергию расходует на привод аммиачного теплового насоса (АТН), пары конденсации аммиака АТН, нагревают чистый атмосферный воздух с одной стороны, с другой стороны пары кипения аммиака АТН, отнимают тепло охлажденного воздуха помещений, при этом автоматика, регулирующая работу электродвигателя и давление жидкого аммиака в контуре АТН после управляемого редукционного клапана (5, см. фиг.1), обеспечивает температуру воздуха на выходе (см. фиг.1 Т'н), меньшую температуры атмосферного воздуха на входе в заборник чистого атмосферного воздуха (см. фиг.1, 7, Т'н), то есть Т'нн.The essence of the invention lies in the fact that the electric motor of the heating system spends its energy on the drive of an ammonia heat pump (ATH), the condensation vapors of ammonia ATH, heat clean atmospheric air on the one hand, on the other hand, the boiling vapors of ammonia ATH, take away the heat of the cooled room air, this automation, regulating the operation of the motor and the pressure of liquid ammonia in the circuit ATN after a controlled pressure reducing valve (5, see figure 1), provides an outlet air temperature (see figure 1 T ' n ), a lower temperature atmospheric air at the entrance to the intake of clean atmospheric air (see Fig. 1, 7, T ' n ), that is, T' n <T n .

При этих условиях и с использованием воздушно-воздушного радиатора (см. фиг.1, 9) и воздушно-воздушного теплообменника (см. фиг.1,15) нагрева атмосферного воздуха за счет тепла конденсации NH3 не происходит. Нагрев атмосферного воздуха от температуры Тн до температуры Tmin - 10°С производится за счет тепла помещений при любой отрицательной температуре наружного воздуха. Экономия энергии при такой системе воздушного отопления определяется величиной коэффициента теплопроизводительности АТН (β).Under these conditions, and using an air-air radiator (see Fig. 1, 9) and an air-air heat exchanger (see Fig. 1, 15), atmospheric air is not heated due to the condensation heat NH 3 . The atmospheric air is heated from a temperature of T n to a temperature of T min - 10 ° C due to the heat of the rooms at any negative outside temperature. Energy saving with such an air heating system is determined by the value of the ATH heat production coefficient (β).

На фиг.1 изображена кинематическая схема изобретения «Устройство и способ воздушного отопления помещений», где:Figure 1 shows the kinematic diagram of the invention "Device and method for air heating of premises", where:

1 - электродвигатель воздушного отопления1 - electric motor for air heating

2 - аммиачный компрессор аммиачного теплового насоса (АТН)2 - ammonia compressor of ammonia heat pump (ATN)

3 - аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров NH3 3 - ammonia-air condensation condenser NH 3

4 - ресивер (сборник) жидкого NH3 в контуре АТН4 - receiver (collector) of liquid NH 3 in the ATH circuit

5 - управляемый редукционный клапан5 - controlled pressure reducing valve

6 - аммиачно-воздушный радиатор кипения NH3 6 - ammonia-air radiator boiling NH 3

7 - заборник чистого атмосферного воздуха7 - intake of clean atmospheric air

8 - воздухопровод8 - air duct

9 - воздушно-воздушный радиатор9 - air-air radiator

10 - воздуходувка чистого атмосферного воздуха10 - blower of clean atmospheric air

11 - аммиачно-воздушный теплообменник подогрева атмосферного воздуха11 - ammonia-air heat exchanger for heating atmospheric air

12 - выходное сопло подогретого воздуха12 - outlet nozzle of heated air

13 - заборник воздуха помещений13 - indoor air intake

14 - воздуходувка воздуха помещений14 - indoor air blower

15 - воздушно-воздушный теплообменник15 - air-air heat exchanger

16 - воздушно-аммиачный теплообменник16 - air-ammonia heat exchanger

17 - выходное сопло охлажденного воздуха помещений17 - the outlet nozzle of the cooled air of the premises

18 - реверсивный электродвигатель управления редукционным клапаном (5)18 - reversible electric motor for reducing valve control (5)

19 - тепловое реле, установленное в атмосферном воздухе и связанное с реверсивным электродвигателем (18)19 - thermal relay installed in atmospheric air and connected to a reversible electric motor (18)

20 - тепловое реле, установленное в воздухе помещений и связанное с электродвигателем воздушного отопления (1)20 - thermal relay installed in indoor air and connected to an air heating electric motor (1)

21 - помещения21 - premises

На фиг.2 изображен термодинамический цикл работы АТН, где в координатах ТК=f(S) абсолютная температура в (К) функции энтропии

Figure 00000001
Figure 2 shows the thermodynamic cycle of the ATN, where in the coordinates TC = f (S) the absolute temperature in (K) of the entropy function
Figure 00000001

Линия а-к - линия начала кипения NH3 Line a-k - line of the beginning of boiling NH 3

Точка «к'» - точка критических параметров NH3 Point “k '” - point of critical parameters NH 3

(Tk=405,3К; Pk=115

Figure 00000002
(T k = 405.3K; P k = 115
Figure 00000002

Линия к-б - линия конца кипения NH3 Line KB - line end boiling NH 3

Линия 1'-2' - адиабата сжатия паров NH3 Line 1'-2 '- adiabat of vapor compression NH 3

Линия 2'-3' - изотерма (изобара) конденсации паров NH3 Line 2'-3 '- isotherm (isobar) of NH 3 vapor condensation

Линия 3'-4' - изобара охлаждения жидкого NH3 Line 3'-4 '- isobar cooling liquid NH 3

Линия 4'-5' - адиабата дросселирования жидкого NH3 Line 4'-5 '- adiabat throttling liquid NH 3

Линия 5'-1' - изотерма (изобара) кипения аммиака.Line 5'-1 '- isotherm (isobar) of boiling ammonia.

Работа изобретения «Устройство и способ воздушного отопления помещений»The work of the invention "Device and method for air heating of premises"

Принимаем условия отопления помещений:We accept the conditions for heating the premises:

Тmах=295К - максимальная температура помещений +22°С,T max = 295K - maximum room temperature + 22 ° C,

Тmin=290К - минимальная температура помещений +17°С.T min = 290K - the minimum room temperature + 17 ° C.

Тепловое реле (20) при Tmах=295К отключает электродвигатель воздушного отопления (1), а при Тmin=290К включает электродвигатель воздушного отопления. Принимаем температуру атмосферного воздуха Тн=260К (-13°С), в этом случае тепловое реле (19), управляя реверсивным электродвигателем (18), устанавливает давление аммиака поcле управляемого редукционного клапана (5)

Figure 00000003
что соответствует температуре кипения аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (6) Т'5=Т'1=250К (-23°С).The thermal relay (20) at T max = 295K turns off the air heating motor (1), and at T min = 290K it turns on the air heating motor. We take the temperature of atmospheric air T n = 260K (-13 ° C), in this case, the thermal relay (19), controlling the reversing electric motor (18), sets the ammonia pressure after the controlled pressure reducing valve (5)
Figure 00000003
which corresponds to the boiling point of ammonia in an ammonia-air radiator (6) T ' 5 = T' 1 = 250K (-23 ° C).

Принимаем температуру конденсации аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (3) Т'2=Т'3=305К (+32°С)

Figure 00000004
и производим элементарный термодинамический расчет АТН в удельных параметрах с использованием экспериментальных таблиц по аммиаку, изложенных в таблице 29 стр.235 «Сборника задач по технической термодинамике», 1981 года, Энергоиздат, авторы: Т.Н.Андрианова, Б.В.Дзампов, В.Н.Зубарев, С.А.Ремизов под названием: «Свойства насыщенного пара аммиака».We take the condensation temperature of ammonia in an ammonia-air radiator (3) T ' 2 = T' 3 = 305K (+ 32 ° C)
Figure 00000004
and we perform the elementary thermodynamic calculation of ATN in specific parameters using the experimental tables on ammonia, set forth in table 29, page 235 of the Collection of Problems in Technical Thermodynamics, 1981, Energoizdat, authors: T.N. Andrianova, B.V. Dzampov, VN Zubarev, S. A. Remizov under the title: “Properties of saturated ammonia vapor”.

Для воздуха принимаем удельную теплоемкость при постоянном давленииFor air, we take the specific heat at constant pressure

Figure 00000005
Figure 00000005

Q305 - тепло конденсации паров NH3 в аммиачно-воздушном радиаторе (3).Q 305 is the condensation heat of NH 3 vapor in an ammonia-air radiator (3).

Figure 00000006
Figure 00000006

См. фиг.2See FIG. 2

T'4=290К;T ' 4 = 290K;

S'2 - энтропия точки

Figure 00000007
S ' 2 - point entropy
Figure 00000007

S'3 - энтропия точки

Figure 00000008
S ' 3 - point entropy
Figure 00000008

S'4 - энтропия точки

Figure 00000009
S ' 4 - point entropy
Figure 00000009

ΔQ2 - тепло охлаждения NH3 от T'3=305К до T'4=290К.ΔQ 2 is the cooling heat of NH 3 from T ' 3 = 305K to T' 4 = 290K.

Figure 00000010
Figure 00000010

ΣQ2 - суммарное тепло конденсации и охлаждения NH3 ΣQ 2 - total heat of condensation and cooling NH 3

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
- тепло кипения аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (6).
Figure 00000012
- the heat of boiling of ammonia in an ammonia-air radiator (6).

Figure 00000013
Figure 00000013

Qак - тепло, эквивалентное мощности, потребной для привода аммиачного компрессора АТНQ ak - heat equivalent to the power required to drive the ATN ammonia compressor

Figure 00000014
Figure 00000014

β - коэффициент теплопроизводительности АТНβ is the heat transfer coefficient of ATN

Figure 00000015
Figure 00000015

Gв - секундный расход воздуха.G in - second air consumption.

На основании закона сохранения энергииBased on the law of conservation of energy

GвCрв(Tmax-T1)=ΣQ2;G in C pb (T max −T 1 ) = ΣQ 2 ;

Figure 00000016
Figure 00000016

На основании закона сохранения массыBased on the law of conservation of mass

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Атмосферный воздух входит в систему воздушного отопления с Тн=260К, а выходит из системы воздушного отопления с Т'н=257,67К.
Figure 00000018
Atmospheric air enters the air heating system with T n = 260K, and exits the air heating system with T n = 257.67K.

То есть использование в системе воздушного отопления АТН позволяет для целей отопления использовать тепло атмосферного воздуха.That is, the use of ATN in an air heating system allows the use of atmospheric air heat for heating purposes.

КПД производства электроэнергии ηэ=0,35. Затраты тепла на производство электроэнергии в этом случае составляют

Figure 00000019
Экономия энергии при воздушном отоплении помещений с использованием энергии и аммиачного теплового насоса составляет:Efficiency of electricity production η e = 0.35. In this case, the cost of heat for electricity production is
Figure 00000019
Energy saving during air heating of premises using energy and an ammonia heat pump is:

Figure 00000020
что по отношению
Figure 00000021
составляет экономию топлива 96%. Закон сохранения энергии выполняется.
Figure 00000020
what in relation
Figure 00000021
accounts for 96% fuel economy. The law of conservation of energy is fulfilled.

Claims (2)

1. Устройство воздушного отопления помещений, состоящее из аммиачного компрессора, теплообменников, радиаторов, управляемого редукционного клапана, электродвигателя воздушного отопления, реверсивного электродвигателя управления редукционным клапаном, тепловых реле, воздуходувок, отличающееся тем, что выход аммиака из аммиачного компрессора аммиачного теплового насоса (2) связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров NН3 (3), выход из которого связан с входом в управляемый редукционный клапан (5), выход из которого связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор кипения NН3 (6), выход из которого связан с входом в аммиачный компрессор аммиачного теплового насоса (2); далее, заборник чистого атмосферного воздуха (7) связан с воздушно-воздушным радиатором (9), выход из которого связан с воздуходувкой чистого атмосферного воздуха (10), выход из которой связан с воздухоаммиачным теплообменником (11), выход из которого связан с выходным соплом подогретого воздуха (12), далее, заборник воздуха помещений (13) связан с воздуходувкой воздуха помещений (14), выход из которой связан с воздухо-воздушным теплообменником (15), выход из которого связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник (16), выход из которого связан с выходным соплом охлажденного воздуха (17), далее, тепловое реле (19), установленное в атмосферном воздухе, связано с реверсивным электродвигателем (18) управления редукционным клапаном (5), далее, тепловое реле (20), установленное в воздухе помещений, связано с электродвигателем воздушного отопления (1), электродвигатель воздушного отопления (1), аммиачный компрессор (2), воздуходувка чистого атмосферного воздуха (10), воздуходувка воздуха помещений (14) - все установлены на одном валу.1. The device for air heating of premises, consisting of an ammonia compressor, heat exchangers, radiators, a controlled pressure reducing valve, an air heating electric motor, a reversing electric motor controlling a pressure reducing valve, thermal relays, blowers, characterized in that the ammonia output from the ammonia compressor of the ammonia heat pump (2) connected to the entrance to the ammonia-air radiator of vapor condensation NH 3 (3), the output of which is connected to the entrance to the controlled pressure reducing valve (5), the output of which is connected n with an entrance to the ammonia-air boiling radiator NH 3 (6), the exit of which is connected to the entrance to the ammonia compressor of an ammonia heat pump (2); further, a clean atmospheric air intake (7) is connected to an air-air radiator (9), the output of which is connected to a clean air blower (10), the output of which is connected to an air-ammonia heat exchanger (11), the output of which is connected to an output nozzle heated air (12), further, the indoor air intake (13) is connected to the indoor air blower (14), the outlet of which is connected to the air-air heat exchanger (15), the outlet of which is connected to the entrance to the air-ammonia heat exchanger (16) the exit from which is associated with you one nozzle of chilled air (17), further, a thermal relay (19) installed in atmospheric air is connected to a reversible electric motor (18) for controlling a pressure reducing valve (5), further, a thermal relay (20) installed in indoor air is connected with air heating electric motor (1), air heating electric motor (1), ammonia compressor (2), fresh air blower (10), indoor air blower (14) - all are installed on one shaft. 2. Способ воздушного отопления помещений, заключающийся в том, что для целей отопления используется электродвигатель воздушного отопления, который свою мощность расходует на привод аммиачного теплового насоса, который извлекает тепло из охлажденного воздуха при абсолютной температуре Т2H+10°C и при помощи аммиачного компрессора увеличивает температуру воздуха до Т'2=305К, что в случае когда Тн=260К (-13°С), коэффициент теплопроизводительности аммиачного теплового насоса в=5,6 и экономия топлива составляет 96%, тепловое реле (20), установленное в воздухе помещений, включает электродвигатель воздушного отопления при температуре помещений Tmin=290К (+17°C) и выключает электродвигатель отопления помещений при температуре помещений Tmax=295K (+22°С), а тепловое реле (19) всегда устанавливает (P'1=P'5) давление аммиака на выходе из управляемого редукционного клапана (5) P'1=F(T'1) такое, чтобы (Т'1H) температура кипения аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (6) T'1 всегда была меньше температуры атмосферного воздуха на 10°С. 2. The method of air heating of premises, which consists in the fact that for heating purposes, an air heating electric motor is used, which uses its power to drive an ammonia heat pump, which extracts heat from the cooled air at an absolute temperature of T 2 = T H + 10 ° C and at using an ammonia compressor increases the air temperature to T ' 2 = 305K, which in the case when T n = 260K (-13 ° C), the heat transfer coefficient of the ammonia heat pump is b = 5.6 and fuel economy is 96%, thermal relay (20) established e in the indoor air, turns on the air heating motor at room temperature T min = 290K (+ 17 ° C) and turns off the room heating motor at room temperature T max = 295K (+ 22 ° C), and the thermal relay (19) always sets ( P ' 1 = P' 5 ) the ammonia pressure at the outlet of the controlled pressure reducing valve (5) P ' 1 = F (T' 1 ) such that (T ' 1 <T H ) the boiling point of ammonia in an ammonia-air radiator (6 ) T ' 1 has always been lower than the temperature of the air by 10 ° C.
RU2008138830/03A 2008-10-01 2008-10-01 Device and method for air heating of rooms RU2379592C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008138830/03A RU2379592C1 (en) 2008-10-01 2008-10-01 Device and method for air heating of rooms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008138830/03A RU2379592C1 (en) 2008-10-01 2008-10-01 Device and method for air heating of rooms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2379592C1 true RU2379592C1 (en) 2010-01-20

Family

ID=42120877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008138830/03A RU2379592C1 (en) 2008-10-01 2008-10-01 Device and method for air heating of rooms

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2379592C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780725C2 (en) * 2021-02-18 2022-09-29 Владислав Петрович Харитонов Apparatus for heat insulation of buildings and structures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780725C2 (en) * 2021-02-18 2022-09-29 Владислав Петрович Харитонов Apparatus for heat insulation of buildings and structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100242517A1 (en) Solar Photovoltaic Closed Fluid Loop Evaporative Tower
CN201163073Y (en) Heat pump type air conditioner apparatus with fast water-heating function
Xu et al. Energy performance and consumption for biogas heat pump air conditioner
CN103453691B (en) Three-in-one air conditioner and hot water supply device
CN102235746B (en) Quick water heating device for heat pump
RU2379592C1 (en) Device and method for air heating of rooms
CN211782094U (en) Directly-heated efficient air source heat pump system for energy gradient utilization
US10982862B1 (en) System and method for heat and energy recovery and regeneration
CN204460843U (en) A kind of cold and hot multi-generation system based on electric power plant circulating water UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN
RU144388U1 (en) INSTALLATION FOR HOT WATER SUPPLY SYSTEM
CN110671841A (en) CO with multi-end low-temperature heat energy efficiently utilized2Transcritical air source heat pump system
CN102914082B (en) Air conditioner and solar water heater integrated device for summer
CN104089318A (en) Heat supply system
CN201844612U (en) Water heater capable of using cold air
RU2386086C2 (en) Room air heating, air cooling system, and clean air obtaining method
CN204880910U (en) Air source heat pump coupling solar energy defrosting heating water system
CN204665442U (en) A kind of floor heating system
RU122755U1 (en) DEVICE FOR INCREASING EFFICIENCY OF HEAT PUMP AT LOW EXTERNAL AIR TEMPERATURES
RU2334174C2 (en) System of premises air heating with application of atmospheric air heat and method of premises air heating system operation
CN102410630A (en) Water cooling and heating device special for electroplating
Bezrodny et al. Research to estimate energy efficiency of a ventilation and air conditioning heat pump system inside a production premise with ventilation air recovery
CN205747259U (en) A kind of practical solar air-conditioner system
CN203771686U (en) Integrated cabinet type heat-pump water heater
CN208222836U (en) A kind of heating cycle system for swimming pool
US12123623B1 (en) System and method for heat and energy recovery and regeneration

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131002