RU2647606C2 - Adaptive hybrid heat pump system of heat and cold supply networks - Google Patents

Adaptive hybrid heat pump system of heat and cold supply networks Download PDF

Info

Publication number
RU2647606C2
RU2647606C2 RU2016120020A RU2016120020A RU2647606C2 RU 2647606 C2 RU2647606 C2 RU 2647606C2 RU 2016120020 A RU2016120020 A RU 2016120020A RU 2016120020 A RU2016120020 A RU 2016120020A RU 2647606 C2 RU2647606 C2 RU 2647606C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
heat pump
potential
pump
low
Prior art date
Application number
RU2016120020A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016120020A (en
Inventor
Алексей Александрович Бурмистров
Григорий Петрович Васильев
Виктор Федорович Горнов
Виктория Григорьевна Силаева
Павел Владимирович Шапкин
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 RU2016120020A priority Critical patent/RU2647606C2/en
Publication of RU2016120020A publication Critical patent/RU2016120020A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2647606C2 publication Critical patent/RU2647606C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • F24D15/04—Other domestic- or space-heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention relates to the field of heat supply, including the use of non-traditional renewable energy sources, and is an adaptive heat pump system of heat-cooling supply containing a heat pump with a system for collecting low-grade heat, that includes a circulating pump and a preheater installed after the heated medium and connected to the heating systems. Bypass pipeline is provided around the heat pump condenser, and before the condenser in the in the backflow pipeline, there are gradually installed a temperature sensor and an electrically controlled three-way valve which connected to the controller. To save energy, the turn of the circulation pumps is provided if the heat pump stops. Besides, the system for collecting low-potential heat provides several sources connected in a certain way, based on the characteristics of each of them. At the same time, the load on the soil mass is reduced, and the ground heat exchanger - the most capital-intensive part of the system for collecting low-potential heat, is greatly simplified.
EFFECT: in case of exceeding the return flow temperature from heating and ventilation systems in excess of permissible, technical solution allows to exclude the stop of the heat pump to protect against exceeding the refrigerant pressure in the vapour compression loop by bypassing the return flow past the heat pump condenser of the directly to the peak heater according to the signal of the return temperature sensor.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоснабжения, в том числе, с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии.The invention relates to the field of heat supply, including using non-traditional renewable energy sources.

Известно устройство для энергообеспечения помещений с использованием низкопотенциальных энергоносителей по патенту РФ №2292000, содержащее тепловые насосы и водоаккумуляторы с пиковыми догревателями, расположенными последовательно по потоку теплоносителя.A device for energy supply of premises using low potential energy carriers according to the patent of the Russian Federation No. 2292000, containing heat pumps and water accumulators with peak heaters arranged in series with the flow of heat carrier.

Известна также гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения по патенту РФ №2436016, характерная тем, что содержит теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, а также систему сбора низкопотенциальной теплоты, причем тепловые насосы подключены к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или догревателя.Also known is a hybrid heat pump heating and cooling system according to the patent of the Russian Federation No. 2436016, characterized in that it contains heat pump equipment, a heat storage system, a cooling system or air conditioning, as well as a low-potential heat collection system, the heat pumps being connected to a traditional heat supply system used as an additional source thermal energy or a heater.

Недостатком приведенных выше технических решений является то, что при работе системы теплоснабжения на систему отопления, при максимальной нагрузке, когда включается расположенный после тепловых насосов пиковый догреватель (доводчик), температура обратного потока, поступающего на вход в конденсатор, может достигать недопустимо высокого значения. При этом автоматика теплового насоса парокомпрессионного типа будет стремиться соответственно повысить температуру на выходе из конденсатора до тех пор, пока не сработает защита по максимальному давлению в парокомпрессионном контуре и тепловой насос не выключится.The disadvantage of the above technical solutions is that when the heat supply system is operating on the heating system, at maximum load, when the peak heater (closer) located after the heat pumps is turned on, the temperature of the return flow entering the condenser inlet can reach an unacceptably high value. At the same time, the automation of the steam compression heat pump will tend to increase the temperature at the outlet of the condenser accordingly until the protection for the maximum pressure in the steam compression circuit works and the heat pump turns off.

Кроме того, система сбора низкопотенциальной теплоты содержит лишь один источник - грунтовой массив, что требует устройства, с учетом истощения теплового ресурса грунтового массива в течение отопительного периода, достаточно развитого грунтового теплообменника и, следовательно, значительных капитальных вложений.In addition, the low-potential heat collection system contains only one source - the soil mass, which requires a device, taking into account the exhaustion of the heat resource of the soil mass during the heating period, a sufficiently developed ground heat exchanger and, consequently, significant capital investments.

Предлагаемое техническое решение позволяет исключить остановку теплового насоса по защите путем перепуска обратного потока мимо конденсатора теплового насоса непосредственно к пиковому подогревателю. Достигается это тем, что вокруг конденсатора предусмотрен обводной трубопровод, а перед конденсатором устанавливается электроуправляемый трехходовой клапан, срабатываемый по показаниям датчика температуры обратного потока системы отопления.The proposed technical solution eliminates the stop of the heat pump for protection by bypassing the return flow past the heat pump condenser directly to the peak heater. This is achieved by the fact that a bypass pipe is provided around the condenser, and an electrically controlled three-way valve is installed in front of the condenser, which is activated according to the readings of the temperature sensor for the return flow of the heating system.

Кроме того, в системе сбора низкопотенциальной теплоты предусмотрено несколько источников, подключенных определенным образом, исходя из особенностей каждого из них. При этом нагрузка на грунтовый массив снижается, и грунтовый теплообменник - наиболее капиталоемкая часть системы сбора низкопотенциальной теплоты, существенно упрощается.In addition, the system for collecting low-grade heat provides several sources connected in a certain way, based on the characteristics of each of them. At the same time, the load on the soil mass is reduced, and the soil heat exchanger, the most capital-intensive part of the low-potential heat collection system, is greatly simplified.

Изобретение поясняется рисунком на фигуре 1.The invention is illustrated in the figure in figure 1.

Тепловой насос 1 конденсатором К подключен к системе отопления и вентиляции через установленный следом пиковый догреватель 2, например электрический или газовый котел. Вокруг конденсатора К предусмотрен обводной трубопровод 3, а перед конденсатором К в трубопроводе обратного потока установлены последовательно по потоку датчик температуры 4 и электроуправляемый трехходовой клапан 5, подключенные к контроллеру 6, к которому также подключен циркуляционный насос 7 системы сбора низкопотенциальной теплоты, содержащей грунтовый теплообменник 8 и утилизатор теплоты атмосферного воздуха 9, включенные параллельно через электроуправляемый трехходовой клапан 10, а также утилизаторы вторичных энергетических ресурсов, например утилизатор теплоты вентиляционных выбросов 11 и утилизатор теплоты сточных вод 12, установленные последовательно по мере нарастания температуры низкопотенциального источника, например, вентиляционные выбросы - +20°С, а сточные воды - +30°С. Устройство работает следующим образом. При превышении температуры обратного потока сверх допустимой по сигналу датчика температуры 4 по команде контроллера 6 происходит переключение трехходового клапана 5 на обводной трубопровод 3 вокруг конденсатора К, и обратный поток поступает непосредственно в догреватель 2. Одновременно подается команда на выключение теплового насоса 1. При снижении температуры обратного потока происходит обратный процесс: по датчику температуры 4 трехходовой клапан 5 переключается на проток через конденсатор К и подается команда на включение теплового насоса 1.The heat pump 1 with a condenser K is connected to the heating and ventilation system through the peak heater 2 installed next, for example an electric or gas boiler. A bypass conduit 3 is provided around the condenser K, and a temperature sensor 4 and an electrically controlled three-way valve 5 are connected in series to the condenser K in the return flow pipe, connected to the controller 6, to which the circulation pump 7 of the low-grade heat collecting system containing the ground heat exchanger 8 is also connected and a heat utilizer of atmospheric air 9, connected in parallel through an electrically controlled three-way valve 10, as well as utilizers of secondary energy Ursov example exhaust air heat exchanger 11 and sewage heat recycler 12 in series with the growth of low-potential heat source temperature, e.g., air emissions - + 20 ° C, and the waste water - + 30 ° C. The device operates as follows. If the return temperature exceeds the allowable temperature according to the signal from the temperature sensor 4, the controller 6 switches the three-way valve 5 to the bypass pipe 3 around the condenser K, and the return flow goes directly to the heater 2. At the same time, the heat pump 1 is turned off. When the temperature drops The reverse process occurs: the temperature sensor 4 three-way valve 5 switches to the duct through the condenser K and a command is issued to turn on the heat pump 1.

С целью экономии электрической энергии после выключения теплового насоса 1 контроллером 6 с некоторой задержкой, например, не менее 3-х минут, подается команда на выключение циркуляционного насоса 7 системы сбора низкопотенциальной теплоты. Перед подачей контроллером 6 команды на включение теплового насоса, контроллером 6 с опережением подается команда на включение циркуляционного насоса 7.In order to save electric energy after turning off the heat pump 1 by the controller 6 with a certain delay, for example, at least 3 minutes, a command is sent to turn off the circulation pump 7 of the low-potential heat collection system. Before the controller 6 sends a command to turn on the heat pump, the controller 6 advances a command to turn on the circulation pump 7.

При температуре атмосферного воздуха, превышающего температуру грунтового массива, трехходовым клапаном 10 подключается соответствующий утилизатор 9, а при температуре атмосферного воздуха ниже температуры грунтового массива или при обледенении теплообменных поверхностей утилизатора 9 происходит, с помощью электроуправляемого трехходового клапана 10, переключение на грунтовый теплообменник 8.When the temperature of the air exceeds the temperature of the soil mass, a corresponding utilizer 9 is connected with a three-way valve 10, and when the temperature of the air is lower than the temperature of the soil mass or when the heat-exchanging surfaces of the utilizer 9 are iced up, an electrically controlled three-way valve 10 switches to the soil heat exchanger 8.

Claims (4)

1. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения, содержащая тепловой насос с системой сбора низкопотенциальной теплоты, включающей циркуляционный насос и установленный следом по потоку нагреваемой среды догреватель и подключенной к системам отопления и вентиляции, отличающаяся тем, что вокруг конденсатора теплового насоса предусмотрен обводной трубопровод, а перед конденсатором в трубопроводе обратного потока из систем отопления и вентиляции установлены последовательно по потоку датчик температуры и электроуправляемый трехходовой клапан, подключенные к контроллеру, а система сбора низкопотенциальной теплоты содержит несколько источников, например грунтовый теплообменник, утилизатор теплоты окружающего воздуха и утилизаторы вторичных энергетических ресурсов.1. Adaptive heat-pumping system of heat and cooling supply, comprising a heat pump with a low-potential heat collection system, including a circulation pump and a heater installed next to the flow of the heated medium and connected to heating and ventilation systems, characterized in that a bypass pipe is provided around the heat pump condenser and in front of the condenser in the return pipe from heating and ventilation systems, a temperature sensor and an electrically controlled A non-return valve connected to the controller, and the low-potential heat collection system contains several sources, for example, a soil heat exchanger, an utilizer of ambient heat, and utilizers of secondary energy resources. 2. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что к контроллеру дополнительно подключен циркуляционный насос системы сбора низкопотенциальной теплоты, отключаемый через 3 минуты после выключения теплового насоса.2. The adaptive heat-pump system of heat and cold supply according to claim 1, characterized in that the circulation pump of the low-potential heat collection system is additionally connected to the controller, which is turned off 3 minutes after the heat pump is turned off. 3. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что в контур испарителя теплового насоса включены параллельно грунтовый теплообменник и утилизатор теплоты окружающего воздуха, а после них по потоку теплоносителя последовательно включены утилизаторы вторичных энергетических ресурсов, причем их последовательность выбрана по мере нарастания температурного потенциала источника.3. The adaptive heat-pumping system of heat and cooling supply according to claim 1, characterized in that the soil heat exchanger and the heat recovery unit of the ambient air are connected in parallel to the heat pump evaporator circuit, and after that the heat recovery units are connected in series with the heat carrier flow, and their sequence is selected as the increase temperature potential of the source. 4. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что при температурах атмосферного воздуха, превышающих температуру извлекаемого из грунта тепла, в качестве источника тепловой энергии низкого потенциала используется атмосферный воздух, при этом при низких температурах атмосферного воздуха с целью дефростации (оттаивания) поверхностей воздушных теплообменников адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения переключается на режим, использующий грунт в качестве источника тепловой энергии низкого потенциала.4. The adaptive heat pump cooling system according to claim 1, characterized in that at atmospheric temperatures exceeding the temperature of heat extracted from the soil, atmospheric air is used as a source of thermal energy of low potential, while at low atmospheric temperatures for defrosting (thawing) ) surfaces of air heat exchangers, the adaptive heat pump system of heat and cold supply switches to a mode that uses soil as a source of thermal energy low of potential.
RU2016120020A 2016-05-24 2016-05-24 Adaptive hybrid heat pump system of heat and cold supply networks RU2647606C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120020A RU2647606C2 (en) 2016-05-24 2016-05-24 Adaptive hybrid heat pump system of heat and cold supply networks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120020A RU2647606C2 (en) 2016-05-24 2016-05-24 Adaptive hybrid heat pump system of heat and cold supply networks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016120020A RU2016120020A (en) 2017-11-29
RU2647606C2 true RU2647606C2 (en) 2018-03-16

Family

ID=60580912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016120020A RU2647606C2 (en) 2016-05-24 2016-05-24 Adaptive hybrid heat pump system of heat and cold supply networks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2647606C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2575325A (en) * 1948-02-14 1951-11-20 American Gas And Electric Comp Heat pump system
US6467288B2 (en) * 2000-06-28 2002-10-22 Denso Corporation Heat-pump water heater
DE202005000341U1 (en) * 2005-01-11 2005-04-21 Dietz, Erwin Heat generator used as a heat pump comprises a heat exchanger designed as a probe column tube for absorbing primary energy via the ground, a condenser/evaporator unit and a coolant compressor that directly interact
RU2011152869A (en) * 2009-05-26 2013-07-10 Ален МУР DEVICE FOR HEAT RECOVERY FROM WASTE WATER, HEAT SYSTEM CONTAINING SUCH DEVICE AND METHOD FOR RECOVERY OF HEAT FROM WASTE WATER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2575325A (en) * 1948-02-14 1951-11-20 American Gas And Electric Comp Heat pump system
US6467288B2 (en) * 2000-06-28 2002-10-22 Denso Corporation Heat-pump water heater
DE202005000341U1 (en) * 2005-01-11 2005-04-21 Dietz, Erwin Heat generator used as a heat pump comprises a heat exchanger designed as a probe column tube for absorbing primary energy via the ground, a condenser/evaporator unit and a coolant compressor that directly interact
RU2011152869A (en) * 2009-05-26 2013-07-10 Ален МУР DEVICE FOR HEAT RECOVERY FROM WASTE WATER, HEAT SYSTEM CONTAINING SUCH DEVICE AND METHOD FOR RECOVERY OF HEAT FROM WASTE WATER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016120020A (en) 2017-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201081367Y (en) Heat-recovery geothermal heat pump
US4165619A (en) Method of controlling a heat pump, and a heat pump device adapted to operate in accordance with said method
WO2012161447A2 (en) Heat pump system
CN103994643B (en) Heat pump cold junction heat dissipation type sealing dehumidifying drying room
CN103900184A (en) Water cooling medium three-pipe refrigerating and heating air-conditioning system
RU2755501C1 (en) Method for heat and cold supply using an absorption thermotransformer with two-stage absorption
CN103953403A (en) Trans-critical and subcritical coupling organic Rankine circulating system for recovery of flue gas residual heat
CN104197569A (en) Intelligent double-vortex-tube refrigerating and heating system
CN110739723B (en) Intelligent multi-stage energy complementary system
RU2647606C2 (en) Adaptive hybrid heat pump system of heat and cold supply networks
CN202328897U (en) Multifunctional device for refrigerating, dehumidifying and heating
JPS5986846A (en) Hot water supply device of heat pump type
CN110567189B (en) Vapor compression type absorption heat pump
CN204373118U (en) The heating and air-conditioning system that thermal power plant electric heat pump and steam-operating heat pump combine
CN204006769U (en) Two stages of compression continuously heating device
CN102997496A (en) Direct-fired lithium bromide absorption cold-hot water unit provided with flue gas valves and used for recovering flue gas waste heat
CN102230689B (en) Novel refrigeration, dehumidification and heating multifunctional system
GB2517216A (en) Heat recovery system
CN211290124U (en) Flue gas white elimination system
CN104132473A (en) Two-stage compression uninterruptible heating device and two-stage compression uninterruptible heating defrosting method
CN104976815A (en) High-temperature heat pump all-in-one machine
CN204787423U (en) High temperature heat pump unit
CN204648766U (en) There is the evaporative condenser of defroster
CN204787424U (en) High temperature heat pump all -in -one
CN104833025B (en) A kind of energy-saving type workshop air conditioner cold-heat source device and its application

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180907

Effective date: 20180907