RU2436016C1 - Hybrid-type heat pump system for heat and cold supply - Google Patents

Hybrid-type heat pump system for heat and cold supply Download PDF

Info

Publication number
RU2436016C1
RU2436016C1 RU2010120008/03A RU2010120008A RU2436016C1 RU 2436016 C1 RU2436016 C1 RU 2436016C1 RU 2010120008/03 A RU2010120008/03 A RU 2010120008/03A RU 2010120008 A RU2010120008 A RU 2010120008A RU 2436016 C1 RU2436016 C1 RU 2436016C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
heat pump
heating
water
hot water
Prior art date
Application number
RU2010120008/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Петрович Васильев (RU)
Григорий Петрович Васильев
Виталий Александрович Лесков (RU)
Виталий Александрович Лесков
Виктор Федорович Горнов (RU)
Виктор Федорович Горнов
Игорь Андреевич Юрченко (RU)
Игорь Андреевич Юрченко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ"
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 Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" filed Critical Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ"
Priority to RU2010120008/03A priority Critical patent/RU2436016C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2436016C1 publication Critical patent/RU2436016C1/en

Links

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

FIELD: power industry. ^ SUBSTANCE: hybrid-type heat pump system for heat and cold supply includes heat pump equipment, heat accumulation system, cold supply or air conditioning system, collection system of low-potential heat energy and utilisation system of secondary heat resources. Heat pump system is implemented as per hybrid scheme and connected to conventional heat supply system used as additional heat energy source or room terminal; at that, hydraulic circuit of heat accumulation system to which storage tanks are connected is closed and its heat carrier is hydraulically not connected to heat carrier of heating system and to water in hot water supply system. ^ EFFECT: increasing energy efficiency. ^ 6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.The invention relates to the field of energy conservation, in particular to energy and environmentally efficient heat and cold supply of buildings and structures for various purposes.

Известны различные системы теплохладоснабжения, например теплонасосная система теплоснабжения (горячего водоснабжения), использующая низкопотенциальное тепло грунта в комбинации со сбросным теплом вентиляционных выбросов здания. Теплонасосная система включает систему сбора низкопотенциального тепла грунта, систему утилизации вторичного тепла вентиляционных выбросов и систему аккумулирования горячей воды. Система обеспечивает здание горячей водой (Статья «Энергоэффективный жилой дом в Москве», журнал "Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика" (АВОК), 4 за 1999 год, стр.4).Various heat and cold supply systems are known, for example, a heat pump heat supply system (hot water supply) using low potential soil heat in combination with waste heat from ventilation emissions of a building. The heat pump system includes a low potential soil heat collection system, a secondary heat recovery system for ventilation emissions, and a hot water storage system. The system provides the building with hot water (Article “Energy Efficient Residential Building in Moscow”, magazine “Ventilation, Heating, Air Conditioning, Heat Supply and Building Thermophysics” (ABOK), 4 of 1999, p. 4).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является теплонасосная система теплохладоснабжения (патент РФ №2351850, F24D 11/02, 2007 г.), включающая теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов в виде тепла вентиляционных выбросов. Эффективность этой системы по сравнению с другими аналогами довольно высока, но, тем не менее, эффективность теплонасосной системы теплохладоснабжения может быть и выше.Closest to the proposed invention, the technical solution is a heat pump heating and cooling system (RF patent No. 2351850, F24D 11/02, 2007), including heat pump equipment, a heat storage system, a system for collecting low-potential thermal energy of the soil of the Earth's surface layers and a system for recycling secondary heat resources in the form of heat from ventilation emissions. The efficiency of this system compared to other analogues is quite high, but, nevertheless, the efficiency of the heat pump system of heat and cooling can be higher.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения с как можно большей энергетической эффективностью.The present invention solves the technical problem of heat and cold supply of buildings and structures for various purposes with the greatest possible energy efficiency.

Поставленная техническая задача решается тем, что гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения, включающая теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов, реализована по гибридной схеме и подключена к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, при этом гидравлический контур системы теплового аккумулирования, в которую включены баки-аккумуляторы, является замкнутым и его теплоноситель гидравлически не связан с теплоносителем системы отопления и водой в системе горячего водоснабжения. При этом первичный подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения до 15°С может быть осуществлен за счет утилизации тепла вентиляционных выбросов, а за счет теплонасосной системы теплоснабжения обеспечен дальнейший подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения. Кроме того, зарядка баков-аккумуляторов тепловой энергией в ночное время может быть организована от теплонасосного оборудования и за счет прямого электронагрева по ночному тарифу, при этом обеспечен нагрев до 95°С, а разрядка может быть организована в час наибольшего водоразбора, как правило, совпадающий с периодом пикового спроса на электроэнергию, а во время разрядки тепловых аккумуляторов теплонасосное оборудование отключено, а во время действия полупиковых тарифов на электроэнергию организован подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения теплонасосным оборудованием в проточном режиме. А также теплонасосная система теплохладоснабжения может быть включена в гидравлический циркуляционный контур системы горячего водоснабжения в обратную магистраль и организована подача подогретой подпиточной воды в точку с наименьшей температурой воды в системе горячего водоснабжения, дальнейший подогрев воды (третья ступень) осуществлен за счет традиционных источников энергии. За счет теплонасосной системы теплохладоснабжения могут быть обеспечены две ступени подогрева, при помощи первой из которых за счет низкопотенциального тепла грунта обеспечен подогрев теплоносителя до температуры 14-20°С, обеспечивающей невыпадение конденсата и отсутствие теплопотерь в трубопроводах внутренних инженерных систем объекта теплоснабжения, а за счет второй ступени с помощью реверсируемых мультизональных тепловых насосов или реверсируемых теплонасосных отопительных приборов, обеспечен нагрев помещений или горячей воды, при этом в зимнее время года конденсаторы теплонасосного оборудования первой ступени подогрева включены в один гидравлический контур с испарителями реверсируемого мультизонального теплонасосного оборудования второй ступени, а в летнее время года - в один гидравлический контур включены конденсаторы теплонасосного оборудования второй ступени с испарителями первой ступени, а конденсаторы первой ступени сбрасывают тепло в грунт. А при строительстве в районах вечномерзлых грунтов за счет теплонасосного оборудования обеспечены охлаждение фундамента здания и защита вечной мерзлоты в основании здания от деградации.The stated technical problem is solved in that a hybrid heat pump heating and cooling system, including heat pump equipment, a heat storage system, a cold supply or air conditioning system, a low-potential heat energy collection system and a secondary heat recovery system, is implemented according to a hybrid circuit and connected to a traditional heat supply system used in as an additional source of thermal energy or closer, while the hydraulic circuit of the heat system ovogo storage, which includes storage tanks is closed and the coolant is not hydraulically connected to coolant heating and hot water supply system. In this case, the primary heating of the make-up water of the hot water supply system to 15 ° C can be carried out by utilizing the heat of ventilation emissions, and the further heating of the make-up water of the hot water supply system is provided due to the heat pump heating system. In addition, the charging of storage tanks with thermal energy at night can be arranged from heat pump equipment and by direct electric heating at a night rate, while heating is up to 95 ° C, and discharge can be arranged at the hour of the highest drawdown, usually the same with a period of peak demand for electricity, and during the discharge of heat accumulators the heat pump equipment is turned off, and during the operation of half-peak electricity tariffs, heating of the makeup water of the yachego water heat pumps in a continuous mode. As well as the heat-pumping system of heat and cold supply can be included in the hydraulic circulation circuit of the hot water supply system to the return line and the supply of heated make-up water to the point with the lowest water temperature in the hot water supply system is organized, further heating of the water (third stage) is carried out due to traditional energy sources. Two heating stages can be provided due to the heat pump heat and cooling supply system, with the first of which, due to the low potential soil heat, the heat carrier is heated to a temperature of 14-20 ° C, which ensures condensate loss and the absence of heat loss in the pipelines of the internal engineering systems of the heat supply object, and due to second stage with the help of reversible multizone heat pumps or reversible heat pump heaters, heating of rooms or hot water is provided, in the winter season, the condensers of the heat pump equipment of the first stage of heating are included in one hydraulic circuit with evaporators of the reversible multizone heat pump equipment of the second stage, and in the summer of the year, the condensers of the heat pump equipment of the second stage with evaporators of the first stage are included in one hydraulic circuit, and the condensers of the first steps discharge heat into the ground. And during construction in areas of permafrost soils due to the heat pump equipment, the foundation of the building is cooled and the permafrost in the base of the building is protected from degradation.

Предлагаемое устройство позволяет решить поставленную техническую задачу, потому что за счет подключения к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, а так же за счет определенного режима работы, учитывающего режимы потребления воды и электроэнергии в течение дня позволяет обеспечить более эффективную работу теплонасосная система теплохладоснабжения.The proposed device allows us to solve the technical problem, because by connecting to a traditional heating system, used as an additional source of thermal energy or closer, as well as due to a specific mode of operation, taking into account the modes of consumption of water and electricity during the day, it allows for more efficient operation of a heat pump system of heat and cold supply.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, представленной на чертеже. Теплонасосная система теплохладоснабжения состоит из утилизатора тепла вентиляционных выбросов 1, теплообменных аппаратов 2 и 3, теплонасосного оборудования 4 и системы теплового аккумулирования 5 и бака-аккумулятора системы кондиционирования 6.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the scheme shown in the drawing. The heat-pumping system of heat and cooling supply consists of a heat utilizer of ventilation emissions 1, heat exchangers 2 and 3, heat-pumping equipment 4 and a heat storage system 5 and an air conditioning system storage tank 6.

Принцип работы предлагаемого изобретения состоит в следующем: холодная вода из системы водоснабжения, проходя через теплообменный аппарат 2, предварительно подогревается за счет тепла, собранного утилизатором тепла вентиляционных выбросов 1. Дальнейший подогрев воды происходит за счет тепла, выработанного теплонасосным оборудованием 4 за счет низкопотенциального тепла грунта, и тепла, выработанного системой кондиционирования и накопленного в системе теплового аккумулирования 5. После чего вода проходит через теплообменный аппарат 3, где при необходимости нагревается еще сильнее от традиционной системы теплоснабжения (например централизованной). После чего окончательно нагретая вода подается в систему горячего водоснабжения или отопления.The principle of operation of the present invention is as follows: cold water from a water supply system, passing through a heat exchanger 2, is preheated due to the heat collected by the heat exhaust heat exchanger 1. Further heating of the water occurs due to the heat generated by the heat pump equipment 4 due to the low potential heat of the soil , and the heat generated by the air conditioning system and accumulated in the heat storage system 5. After which the water passes through the heat exchanger 3, de if necessary heated even more strongly from the conventional heating systems (e.g. centralized). Then finally heated water is supplied to the hot water supply or heating system.

За счет подключения к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, а также за счет определенного режима работы, учитывающего режимы потребления воды и электроэнергии в течение дня, гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения выполняет свою функцию эффективнее прототипа.By connecting to a traditional heat supply system used as an additional source of thermal energy or a closer, as well as due to a certain operating mode that takes into account the modes of water and electricity consumption during the day, the hybrid heat pump heat and cold supply system performs its function more efficiently than the prototype.

Claims (6)

1. Гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения, включающая теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов, отличающаяся тем, что теплонасосная система реализована по гибридной схеме и подключена к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, при этом гидравлический контур системы теплового аккумулирования, в которую включены баки-аккумуляторы является замкнутым и его теплоноситель гидравлически не связан с теплоносителем системы отопления и водой в системе горячего водоснабжения.1. A hybrid heat pump heating and cooling system, including heat pump equipment, a heat storage system, a cooling or air conditioning system, a low-potential heat energy collection system and a secondary heat recovery system, characterized in that the heat pump system is implemented in a hybrid circuit and is connected to a traditional heating system used as an additional source of thermal energy or closer, while the hydraulic circuit of the system is thermally of storage, which includes storage tanks is closed and no coolant is hydraulically connected with the coolant of the heating system and the water in the hot water system. 2. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что первичный подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения до 15°С осуществлен за счет утилизации тепла вентиляционных выбросов, а за счет теплонасосной системы теплоснабжения обеспечен дальнейший подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения.2. The heat pump cooling water supply system according to claim 1, characterized in that the primary heating of the make-up water of the hot water supply system to 15 ° C is carried out by utilizing the heat of ventilation emissions, and due to the heat pump heat supply system, further heating of the make-up water of the hot water supply system is provided. 3. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.2, отличающаяся тем, что зарядка баков-аккумуляторов тепловой энергией в ночное время организована от теплонасосного оборудования и за счет прямого электронагрева по ночному тарифу при этом обеспечен нагрев до 95°С, а разрядка организована в час наибольшего водоразбора, как правило разрядка организована в час наибольшего водоразбора, как правило совпадающим с периодом пикового спроса на электроэнергию, а во время разрядки тепловых аккумуляторов теплонасосное оборудование отключено, а во время действия полупиковых тарифов на электроэнергию организован подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения теплонасосным оборудованием в проточном режиме.3. The heat pump heating and cooling system according to claim 2, characterized in that the charging of the battery tanks with thermal energy at night is organized from the heat pump equipment and due to direct electric heating at a night rate, heating is provided up to 95 ° C, and the discharge is organized at the highest hour of water extraction, as a rule, discharge is organized at the hour of highest water extraction, which usually coincides with the period of peak demand for electricity, and during discharge of heat accumulators the heat pump equipment is turned off, and the duration of the half-peak electricity tariffs, heating of the make-up water of the hot water supply system with heat pump equipment in flow mode was organized. 4. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.3, отличающаяся тем, что теплонасосная система теплохладоснабжения включена в гидравлический циркуляционный контур системы горячего водоснабжения в обратную магистраль и организована подача подогретой подпиточной воды в точку с наименьшей температурой воды в системе горячего водоснабжения, дальнейший подогрев воды (третья ступень) осуществлен за счет традиционных источников энергии.4. The heat pump heat and cold supply system according to claim 3, characterized in that the heat pump heat and cold supply system is included in the hydraulic circulation circuit of the hot water supply system to the return line and the supply of heated make-up water to the point with the lowest water temperature in the hot water supply system, further heating of the water (third stage) is implemented due to traditional energy sources. 5. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что за счет теплонасосной системы теплохладоснабжения обеспечены две ступени подогрева, при помощи первой из которых за счет низкопотенциального тепла грунта обеспечен подогрев теплоносителя до температуры 14-20°С, обеспечивающей невыпадение конденсата и отсутствие теплопотерь в трубопроводах внутренних инженерных систем объекта теплоснабжения, а за счет второй ступени с помощью реверсируемых мультизональных тепловых насосов, или реверсируемых теплонасосных отопительных приборов, обеспечен нагрев помещений, или горячей воды, при этом в зимнее время года конденсаторы теплонасосного оборудования первой ступени подогрева включены в один гидравлический контур с испарителями реверсируемого мультизонального теплонасосного оборудования второй ступени, а в летнее время года - в один гидравлический контур включены конденсаторы теплонасосного оборудования второй ступени с испарителями первой ступени, а конденсаторы первой ступени сбрасывают тепло в грунт.5. The heat pump heating and cooling system according to claim 1, characterized in that two heating stages are provided due to the heat pump heating and cooling system, with the first of which, due to the low potential heat of the soil, the heat carrier is heated to a temperature of 14-20 ° C, which ensures condensate loss and absence heat losses in the pipelines of the internal engineering systems of the heat supply facility, and due to the second stage using reversible multizone heat pumps, or reversible heat pump heaters heating devices, heating of rooms or hot water is provided, while in the winter season the condensers of the heat pump equipment of the first stage of heating are included in one hydraulic circuit with the evaporators of reversible multizone heat pump equipment of the second stage, and in the summer time of the year, the condensers of the heat pump are included in one hydraulic circuit second stage equipment with evaporators of the first stage, and condensers of the first stage discharge heat into the ground. 6. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.4, отличающаяся тем, что при строительстве в районах вечномерзлых грунтов, за счет теплонасосного оборудования обеспечены охлаждение фундамента здания и защита вечной мерзлоты в основании здания от деградации. 6. The heat pump heating and cooling system according to claim 4, characterized in that during the construction in the areas of permafrost, due to the heat pump equipment, the foundation of the building is cooled and the permafrost in the base of the building is protected from degradation.
RU2010120008/03A 2010-05-20 2010-05-20 Hybrid-type heat pump system for heat and cold supply RU2436016C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010120008/03A RU2436016C1 (en) 2010-05-20 2010-05-20 Hybrid-type heat pump system for heat and cold supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010120008/03A RU2436016C1 (en) 2010-05-20 2010-05-20 Hybrid-type heat pump system for heat and cold supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2436016C1 true RU2436016C1 (en) 2011-12-10

Family

ID=45405647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010120008/03A RU2436016C1 (en) 2010-05-20 2010-05-20 Hybrid-type heat pump system for heat and cold supply

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436016C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104166796A (en) * 2014-08-13 2014-11-26 中国石油大学(北京) Method and device for determining scale of maximum single oil and gas reservoir in accumulation system
RU2570305C2 (en) * 2010-09-17 2015-12-10 Урбанетикс Инк. Main shaft of services for radiant panel heating with forced air supply, and module, and building comprising it

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВАСИЛЬЕВ Г.П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2, журнал "АВОК", 2002, №4, ст.10-18. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2570305C2 (en) * 2010-09-17 2015-12-10 Урбанетикс Инк. Main shaft of services for radiant panel heating with forced air supply, and module, and building comprising it
CN104166796A (en) * 2014-08-13 2014-11-26 中国石油大学(北京) Method and device for determining scale of maximum single oil and gas reservoir in accumulation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Soni et al. Hybrid ground coupled heat exchanger systems for space heating/cooling applications: A review
Yan et al. Optimal design and application of a compound cold storage system combining seasonal ice storage and chilled water storage
CN101949612B (en) Cooling mode driven by utilizing urban heat supply network
CN104061717B (en) A kind of seasonal storage solar energy low-temperature heat power generation composite ground source heat pump system
US20130037236A1 (en) Geothermal facility with thermal recharging of the subsoil
CN203501534U (en) Combined system of energy storage ground source heat pump and solar energy
CN106839513A (en) Electric power plant circulating water residual heat pump utilizes the energy conserving system combined with natural water accumulation of heat
KR100798347B1 (en) Combining form air conditioning system of house which use recycled energy
KR102130120B1 (en) Control Device and Method of the Geo-Solar Hybrid Heating and Cooling System
CN103836700A (en) Heat supply unit combining compression heat pump with water heating device and heat supply method of heat supply unit
CN204141897U (en) Solar energy low-temperature heat power generation composite ground source heat pump system
CN101822185B (en) Heat pump unit heating system for vegetable greenhouse
CN101832611A (en) Optically, electrically and geothermally integrated air conditioning system device
CN201363898Y (en) New energy source air source heat pump hot water device
RU2445554C1 (en) System of heat supply and hot water supply based on renewable energy sources
CN104864447B (en) Comprehensive regenerative resource cold and heat supply system
RU2351850C1 (en) Heat-and-cold feed system heat pumping plant
CN104006478A (en) Novel ground-source heat pump system and application
CN204718180U (en) A kind of compound district heating and cooling system
RU2436016C1 (en) Hybrid-type heat pump system for heat and cold supply
CN105650781A (en) Cold and heat energy storage air conditioner system utilizing season transition
CN210242078U (en) Composite energy station system based on multiple clean energy
Hellström UTES experiences from Sweden
Assad et al. Heating and cooling by geothermal energy
CN104567095A (en) Composite ground-source heat pump system based on asphalt pavement heat accumulation

Legal Events

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

Effective date: 20120521

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130827