RU2770346C1 - Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building - Google Patents

Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building Download PDF

Info

Publication number
RU2770346C1
RU2770346C1 RU2021123183A RU2021123183A RU2770346C1 RU 2770346 C1 RU2770346 C1 RU 2770346C1 RU 2021123183 A RU2021123183 A RU 2021123183A RU 2021123183 A RU2021123183 A RU 2021123183A RU 2770346 C1 RU2770346 C1 RU 2770346C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
energy
thermal energy
hot water
tank
Prior art date
Application number
RU2021123183A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Семенович Трунов
Дмитрий Анатольевич Тихомиров
Алексей Васильевич Кузьмичев
Алексей Викторович Хименко
Николай Григорьевич Ламонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2021123183A priority Critical patent/RU2770346C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770346C1 publication Critical patent/RU2770346C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/147—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification with both heat and humidity transfer between supplied and exhausted air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.SUBSTANCE: invention relates to agriculture, namely to electric heat recovery energy-saving devices intended for recovery of heat energy of removed ventilation air, hot water supply and pre-cooling of milk in a livestock building. Energy-saving system for utilization of thermal energy comprises a housing of a heat recovery unit of ventilation air on heat pipes, in which there are channels for inlet and exhaust air with evaporation and condenser sections of heat pipes, separated by a tube plate. Energy-saving system also includes a water radiator for preliminary heating of inlet air, an air temperature sensor and a control unit. Energy-saving system is equipped with a thermoelectric heat pump, a hot water storage tank with a heat exchanger, a fresh milk cooler tank and heat pipes, a circulation pump, direct and return pipelines. Heat pipes transfer thermal energy of fresh milk from milk cooler tank to heat pump and from heat pump to hot water storage tank.EFFECT: as a result of using the invention, power consumption for heat energy generation is reduced.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к электротеплоутилизационным энергосберегающим устройствам, предназначенным для утилизации тепловой энергии удаляемого вентиляционного воздуха, горячего водоснабжения и предварительного охлаждения молока в животноводческом помещении.SUBSTANCE: invention relates to agriculture, namely to electric heat recovery energy-saving devices intended for utilization of thermal energy of removed ventilation air, hot water supply and pre-cooling of milk in a livestock building.

Известна вентиляционно-отопительная установка с утилизацией теплоты на базе тепловых трубок по схеме « воздух - воздух» для воздушного отопления зданий производственного назначения (электронный ресурс studref.com. Теплообменники - утилизаторы теплоты на тепловых трубках). В корпусе утилизатора теплоты, размещен теплообменник с пучком тепловых труб с дополнительным оребрением с горизонтальным и вертикальным расположением труб. Пучок монтируется в каркасе по направляющим, что позволяет выдвигать его и значительно упрощает очистку труб в процессе эксплуатации установки. Теплообменник разделен герметичной трубной доской на каналы удаляемого и приточного воздуха. Воздух, удаляемый из помещения вентилятором, проходит через испарительную секцию теплообменника, где отдает часть тепла, под воздействием которого фреон внутри тепловых трубок испаряется и поднимается в верхнюю (конденсационную) секцию теплообменника - утилизатора. Приточный воздух, нагнетаемый приточным вентилятором, проходит через конденсационную секцию теплообменника, подогревается за счет тепла конденсации паров фреона и подается в помещение. Для дополнительного подогрева приточного воздуха в установке имеется электрокалорифер. Блок управления обеспечивает работу утилизатора в ручном и автоматическом режиме.Known ventilation and heating unit with heat recovery based on heat pipes according to the scheme "air - air" for air heating of industrial buildings (electronic resource studref.com. Heat exchangers - heat recovery heat pipes). In the body of the heat exchanger, there is a heat exchanger with a bundle of heat pipes with additional fins with a horizontal and vertical arrangement of pipes. The beam is mounted in the frame along the guides, which allows it to be pulled out and greatly simplifies the cleaning of pipes during the operation of the installation. The heat exchanger is divided by a hermetic tube plate into channels for exhaust and supply air. The air removed from the room by the fan passes through the evaporative section of the heat exchanger, where it gives off part of the heat, under the influence of which the freon inside the heat pipes evaporates and rises to the upper (condensing) section of the heat exchanger-utilizer. The supply air, pumped by the supply fan, passes through the condensing section of the heat exchanger, is heated by the heat of freon vapor condensation and is supplied to the room. For additional heating of the supply air, the unit has an electric heater. The control unit ensures the operation of the utilizer in manual and automatic mode.

Недостатком известной вентиляционно-отопительной установки является использование электроэнергии в электрокалорифере предварительного нагрева приточного воздуха, что снижает энергетический эффект применения теплоутилизатора в системе утилизации тепловой энергии.A disadvantage of the known ventilation and heating installation is the use of electricity in the electric preheater of supply air, which reduces the energy effect of using the heat exchanger in the heat recovery system.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является вентиляционная установка с утилизацией теплоты УТ-Ф-12, которая входит в комплект вентиляционного оборудования «Климат» и обеспечивает вентиляцию и использование теплоты вытяжного воздуха животноводческих помещений для нагрева свежего приточного воздуха, включающая теплообменник - утилизатор, вытяжной и приточный вентиляторы, смонтированные в металлическом корпусе, блок управления (электронный ресурс helpiks.org, Вентиляционная установка с утилизацией теплоты УТ-Ф-12). Теплообменник - утилизатор на тепловых трубках включает в себя конденсаторную и испарительную секции и предназначен для утилизации теплоты удаляемого из помещений воздуха. Трубная доска образуют сплошную перегородку, разделяющую теплообменник на две секции, конденсаторную расположенную в потоке приточного (нагреваемого) воздуха и испарительную находящуюся в потоке теплого (удаляемого) воздуха. Для защиты теплообменника от замерзания предусмотрены обводные воздушные каналы, открываемые автоматически по сигналу от датчика температуры и управляемые с помощью блока управления.The closest in technical essence to the proposed invention is a ventilation unit with heat recovery UT-F-12, which is included in the set of ventilation equipment "Climate" and provides ventilation and the use of heat from the exhaust air of livestock buildings to heat fresh supply air, including a heat exchanger - a heat exchanger, exhaust and supply fans mounted in a metal case, control unit (electronic resource helpiks.org, Ventilation unit with heat recovery UT-F-12). The heat exchanger-utilizer on heat pipes includes condenser and evaporator sections and is designed to recover the heat of the air removed from the premises. The tube plate forms a solid partition separating the heat exchanger into two sections, the condenser section located in the supply (heated) air flow and the evaporative section located in the warm (exhaust) air flow. To protect the heat exchanger from freezing, bypass air ducts are provided, which open automatically on a signal from a temperature sensor and are controlled by a control unit.

Недостатком известной вентиляционной установки с утилизацией теплоты является невозможность утилизировать тепловую энергию, выделяемую другими энергоемкими технологическими процессами, таких как охлаждение парного молока, где в результате охлаждения выделяется довольно большое количество тепловой энергии, идущей на подогрев воды, используемой для технологических целей.A disadvantage of the well-known ventilation unit with heat recovery is the inability to utilize the thermal energy generated by other energy-intensive technological processes, such as the cooling of fresh milk, where, as a result of cooling, a rather large amount of thermal energy is released, which is used to heat the water used for technological purposes.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат на подогрев приточного вентиляционного воздуха, горячее водоснабжение и охлаждение парного молока за счет утилизации тепловой энергии находящейся в удаляемом вентиляционном воздухе и парном молоке, подлежащем охлаждению.The objective of the invention is to reduce energy consumption for heating supply ventilation air, hot water supply and cooling of fresh milk by utilizing the thermal energy contained in the removed ventilation air and fresh milk to be cooled.

В результате использования предлагаемого изобретения снижаются энергозатраты на выработку тепловой энергии (до 60%), идущей на подогрев вентиляционного воздуха, на нагрев воды для технологических целей, на охлаждение парного молока в танке - охладителе за счет применения наряду с теплоутилизатором вентиляционного воздуха на тепловых трубках, термоэлектрического теплового насоса, бака-аккумулятора горячей воды с теплообменником, танка-охладителя парного молока и тепловых трубок, передающих тепловую энергию парного молока от танка охладителя молока к тепловому насосу, и от теплового насоса к баку- аккумулятору горячей воды, позволяющих утилизировать удаляемую тепловую энергию в животноводческом помещении.As a result of the use of the proposed invention, energy costs are reduced for the generation of thermal energy (up to 60%), which is used to heat ventilation air, to heat water for technological purposes, to cool fresh milk in a cooler tank due to the use of ventilation air on heat pipes along with a heat exchanger, a thermoelectric heat pump, a hot water storage tank with a heat exchanger, a fresh milk cooler tank and heat pipes that transfer the thermal energy of fresh milk from the milk cooler tank to the heat pump, and from the heat pump to the hot water storage tank, allowing to utilize the removed thermal energy in the livestock building.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая энергосберегающая система утилизации тепловой энергии в животноводческом помещении, содержащая корпус теплоутилизатора вентиляционного воздуха на тепловых трубках, в котором имеются каналы для приточного и удаляемого воздуха с испарительной и конденсаторной секциями тепловых трубок, разделенных трубной доской, водяной калорифер предварительного нагрева приточного воздуха, датчик температуры воздуха и блок управления, согласно изобретению, снабжена термоэлектрическим тепловым насосом, баком-аккумулятором горячей воды с теплообменником, танком-охладителем парного молока и тепловыми трубками, передающими тепловую энергию парного молока от танка-охладителя молока к тепловому насосу и от теплового насоса к баку-аккумулятору горячей воды, циркуляционным насосом, прямым и обратным трубопроводами, тепловой насос представляет собой термоэлектрическую сборку с расположенным в ней термоэлектрическим модулем Пельтье, холодные спаи которого, соединенные с конденсатором тепловой трубки танка-охладителя молока образуют холодный контур теплового насоса, а испаритель тепловой трубки находится в танке-охладителе молока, таким образом тепловая энергия парного молока с помощью тепловой трубки трансформируется на холодный контур термоэлектрического модуля, и в соответствии с законом Пельте утилизированная тепловая энергия при охлаждении парного молока передается на горячий контур термоэлектрического модуля, к которому прилегает испаритель тепловой трубки бака - аккумулятора горячей воды, при этом конденсаторная зона тепловой трубки находится в баке-аккумуляторе, где выделенная тепловая энергия при конденсации теплоносителя в тепловой трубке нагревает воду, полученная горячая вода используется для технологических целей, а теплообменник, установленный в баке-аккумуляторе, нагревает теплоноситель, поступающий через циркуляционный насос по прямому трубопроводу в калорифер предварительного нагрева приточного воздуха, а по обратному трубопроводу в теплообменник, причем термоэлектрический модуль, циркуляционный насос и датчик температуры приточного воздуха соединены с блоком управления.The above technical result is achieved by the fact that the proposed energy-saving system for the utilization of thermal energy in a livestock building, containing a ventilation air heat exchanger housing on heat pipes, in which there are channels for supply and exhaust air with evaporative and condenser sections of heat pipes separated by a tube board, a water preheater heating supply air, an air temperature sensor and a control unit, according to the invention, is equipped with a thermoelectric heat pump, a hot water storage tank with a heat exchanger, a fresh milk cooler tank and heat pipes that transfer the thermal energy of fresh milk from the milk cooler tank to the heat pump and from the heat pump to the hot water storage tank, circulation pump, direct and return pipelines, the heat pump is a thermoelectric assembly with a Peltier thermoelectric module located in it, cold and which, connected to the condenser of the heat pipe of the milk cooler tank, form a cold circuit of the heat pump, and the heat pipe evaporator is located in the milk cooler tank, so the thermal energy of fresh milk with the help of the heat pipe is transformed into the cold circuit of the thermoelectric module, and in accordance with the Pelte law, the utilized thermal energy during cooling of fresh milk is transferred to the hot circuit of the thermoelectric module, to which the evaporator of the heat pipe of the hot water accumulator tank is adjacent, while the condenser zone of the heat pipe is located in the accumulator tank, where the heat energy released during the condensation of the heat carrier in the heat pipe heats the water, the resulting hot water is used for technological purposes, and the heat exchanger installed in the storage tank heats the coolant flowing through the circulation pump through a direct pipeline to the supply air preheater, and through return pipeline to the heat exchanger, and the thermoelectric module, the circulation pump and the supply air temperature sensor are connected to the control unit.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема энергосберегающей системы утилизации тепловой энергии в животноводческом помещении.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a general diagram of an energy-saving system for the utilization of thermal energy in a livestock building.

Энергосберегающая система утилизации тепловой энергии в животноводческом помещении содержит корпус 1 теплоутилизатора вентиляционного воздуха, оребренные тепловые трубки 2, испарительная секция оребренных тепловых трубок 3 , конденсаторнаяя секция оребреных тепловых трубок 4, трубная доска 5, разделяющая секции конденсации 4 и секции испарения 3, канал для приточного воздуха 6, канал для удаляемого воздуха 7, водяной калорифер для предварительного нагрева воздуха 8, датчик температуры приточного воздуха 9, циркуляционный насос 10, прямоточный трубопровод 11, обратный трубопровод 12, бак-аккумулятор горячей воды 13, тепловая трубка 14 бака-аккумулятора 13, конденсаторная секция тепловой трубки 15, термоэлектрический тепловой насос 16, термоэлектрический модуль Пельтье 17, горячий контур термоэлектрического модуля 18, испарительная секция 19 тепловой трубки 14 бака-аккумулятора 13, холодный контур термоэлектрического модуля 20, танк-охладитель парного молока 21, тепловая трубка 22 танка-охладителя молока 21, конденсаторная секция тепловой трубки 23 танка-охладителя молока 21, испаритель тепловой трубки 24 танка-охладителя молока 21, кран для отбора горячей воды 25 из бака-аккумулятора 14, теплообменник 26, установленный в баке-аккумуляторе 13, блок управления 27.The energy-saving system for the utilization of thermal energy in a livestock building contains a case 1 of a ventilation air heat exchanger, finned heat pipes 2, an evaporative section of finned heat pipes 3, a condenser section of finned heat pipes 4, a tube board 5 separating the condensation sections 4 and evaporation sections 3, a channel for supply air 6, exhaust air duct 7, water heater for air preheating 8, supply air temperature sensor 9, circulation pump 10, direct-flow pipeline 11, return pipeline 12, hot water storage tank 13, heat pipe 14 of storage tank 13, heat pipe condenser section 15, thermoelectric heat pump 16, Peltier thermoelectric module 17, thermoelectric module hot circuit 18, storage tank evaporator section 19 heat pipe 14, thermoelectric module cold circuit 20, fresh milk cooler tank 21, tank heat pipe 22 - milk cooler 21, heat pipe condenser section 23 of milk cooler tank 21, heat pipe evaporator 24 of milk cooler tank 21, hot water tap 25 from storage tank 14, heat exchanger 26 installed in storage tank 13, control unit 27 .

Утилизация тепловой энергии удаляемого воздуха осуществляется с помощью теплоутилизатора вентиляционного воздуха на тепловых трубках 2, в корпусе 1 теплоутилизатора имеется канал для приточного воздуха 6 и канал для удаляемого воздуха 7. В каналах теплоутилизатора 6 и 7 расположены тепловые трубки 2. Испарительная секция 3 тепловых трубок 2 находится в канале удаляемого из помещения воздуха 7, а конденсаторная секция 4 тепловых труб 2 помещена в канале для приточного воздуха 6. Таким образом, с помощью тепловых трубок 2 тепловая энергия из удаляемого воздуха трансформируется в поток холодного приточного воздуха и нагревает его. В корпусе 1 установлен водяной калорифер для предварительного нагрева приточного воздуха 8.The exhaust air thermal energy is utilized by means of a ventilation air heat exchanger on heat pipes 2, in the heat exchanger case 1 there is a channel for supply air 6 and a channel for exhaust air 7. Heat pipes 2 are located in the heat exchanger channels 6 and 7. Evaporative section 3 of heat pipes 2 is located in the channel of the air removed from the room 7, and the condenser section 4 of the heat pipes 2 is placed in the channel for the supply air 6. Thus, with the help of heat pipes 2, the thermal energy from the exhaust air is transformed into a cold supply air flow and heats it. In case 1, a water heater is installed for preheating the supply air 8.

Утилизация тепловой энергии парного молока при его охлаждении осуществляется термоэлектрическим тепловым насосом 16. Во время доения коров парное молоко поступает в танк- охладитель парного молока 21, где расположена испарительная секция 24 тепловой трубки 22. В испарительной секции 24 происходит испарение теплоносителя, находящегося в тепловой трубке 22. С помощью тепловой трубки 22 энергия испарения теплоносителя трансформируется в конденсаторную секцию 23 тепловой трубки 22, которая прилегает к холодному контуру 20 термоэлектрического модуля 17. Выделившаяся при конденсации тепловая энергия парного молока вместе с Джоулевой энергией термоэлектрического модуля 17 передается на горячий контур 18 теплового насоса 16, что по закону Пельтье приводит к повышению выработки тепловой энергии в горячем контуре термоэлектрического модуля 17.Utilization of the heat energy of fresh milk during its cooling is carried out by a thermoelectric heat pump 16. During milking of cows, fresh milk enters the tank-cooler of fresh milk 21, where the evaporation section 24 of the heat pipe 22 is located. In the evaporation section 24, the heat carrier in the heat pipe is evaporated 22. Using a heat pipe 22, the evaporation energy of the coolant is transformed into a condenser section 23 of the heat pipe 22, which is adjacent to the cold circuit 20 of the thermoelectric module 17. The thermal energy of steam milk released during condensation, together with the Joule energy of the thermoelectric module 17, is transferred to the hot circuit 18 of the heat pump 16, which, according to the Peltier law, leads to an increase in the generation of thermal energy in the hot circuit of the thermoelectric module 17.

В испарительной секции 19 тепловой трубки 14 бака-аккумулятора 13 за счет энергии горячего контура 18 происходит испарение теплоносителя, находящегося в тепловой трубке 14, а в конденсаторной секции 15, находящейся в баке- аккумуляторе горячей воды 13, его конденсация. Выделенная тепловая энергия в результате конденсации теплоносителя в конденсаторной секции 15 идет на нагрев воды в баке - аккумуляторе 13. Отбор горячей воды осуществляется с помощью водопроводного крана 25.In the evaporative section 19 of the heat pipe 14 of the storage tank 13, due to the energy of the hot circuit 18, the heat carrier in the heat pipe 14 evaporates, and in the condenser section 15 located in the hot water storage tank 13, it condenses. The released thermal energy as a result of the condensation of the coolant in the condenser section 15 is used to heat the water in the storage tank 13. Hot water is taken off using a water tap 25.

В баке - аккумуляторе 13 установлен теплообменник 26 для нагрева теплоносителя в калорифере предварительного нагрева вентиляционного воздуха 8. Циркуляция теплоносителя осуществляется через циркуляционный насос 10 по прямоточному трубопроводу 11, к калориферу 8 и по обратному трубопроводу 12 к теплообменнику 26, образуя замкнутый круг для циркуляции теплоносителя.A heat exchanger 26 is installed in the accumulator tank 13 for heating the coolant in the ventilation air preheater 8. The coolant is circulated through the circulation pump 10 through the direct-flow pipeline 11 to the heater 8 and through the return pipeline 12 to the heat exchanger 26, forming a vicious circle for the circulation of the coolant.

Термоэлектрический модуль 17, циркуляционный насос 10 и датчик температуры приточного воздуха 9 соединены с блоком управления 27. С помощью блока управления 27 и датчика температуры холодного воздуха 9 осуществляется управление работой системы утилизации тепловой энергии.Thermoelectric module 17, circulation pump 10 and supply air temperature sensor 9 are connected to control unit 27. Control unit 27 and cold air temperature sensor 9 control the operation of the heat recovery system.

Работает энергосберегающая система утилизации тепловой энергии в животноводческом помещении следующим образом.The energy-saving system for the utilization of thermal energy in the livestock building works as follows.

Теплый воздух из животноводческого помещения, проходя по каналу удаляемого воздуха 7, охлаждается в испарительной секции 3 тепловых трубок 2. При этом воздух по каналу приточного воздуха 6 нагревается в конденсаторной секции 4 тепловых трубок 3. С целью исключения влияния друг на друга секций испарения 3 и конденсации 4 тепловых трубок 2 имеется трубная доска 5, разделяющая секции конденсации 4 и секции испарения 3.Warm air from the livestock building, passing through the exhaust air channel 7, is cooled in the evaporation section 3 of the heat pipes 2. At the same time, the air is heated through the supply air channel 6 in the condenser section 4 of the heat pipes 3. In order to avoid mutual influence of the evaporation sections 3 and condensation 4 of heat pipes 2 there is a tube plate 5 separating the condensation sections 4 and the evaporation sections 3.

Для предотвращения обмерзания тепловых трубок имеется водяной калорифер 8, предварительно нагревающий наружный воздух экстремальной температуры. Нагрев теплоносителя циркулирующего в водяном калорифере 8 происходит в теплообменнике 26, расположенном в баке - аккумуляторе 13.To prevent freezing of the heat pipes, there is a water heater 8, which preheats the outside air at extreme temperatures. The heat carrier circulating in the water heater 8 is heated in the heat exchanger 26 located in the storage tank 13.

Циркуляция теплоносителя, циркулирующего в водяном калорифере 8, осуществляется через циркуляционный насос 10 по прямоточному трубопроводу 11 и обратному трубопроводу 12, соединенными с теплообменником 26, Включается циркуляционный насос 10 с помощью датчика температуры 9 и блока управления 27.The circulation of the heat carrier circulating in the water heater 8 is carried out through the circulation pump 10 through the direct-flow pipeline 11 and the return pipeline 12 connected to the heat exchanger 26. The circulation pump 10 is turned on using the temperature sensor 9 and the control unit 27.

Утилизация тепловой энергии парного молока, находящегося в танке - охладителе парного молока 21 происходит с помощью теплового насоса 16.Utilization of the thermal energy of fresh milk in the tank - cooler of fresh milk 21 occurs with the help of a heat pump 16.

При подключении термоэлектрического модуля 17 к питающей сети холодный контур 20 термоэлектрического теплового насоса 16 с помощью тепловой трубки 22 , испарительная секция 24, которой находится в объеме парного молока в танке - охладителе 21, а конденсаторная секция 23 плотно прилегает к холодному контуру 20 термоэлектрического модуля 17 и ассимилирует тепловую энергию парного молока.When the thermoelectric module 17 is connected to the mains, the cold circuit 20 of the thermoelectric heat pump 16 with the help of a heat pipe 22 , the evaporation section 24, which is located in the volume of fresh milk in the cooler tank 21, and the condenser section 23 is tightly adjacent to the cold circuit 20 of the thermoelectric module 17 and assimilates the thermal energy of fresh milk.

Выделившаяся при конденсации и ассимилированная тепловая энергия парного молока вместе с Джоулевой энергией термоэлектрического модуля 17 передается на горячий контур 18 теплового насоса 16.The thermal energy of fresh milk released during condensation and assimilated together with the Joule energy of the thermoelectric module 17 is transferred to the hot circuit 18 of the heat pump 16.

В испарительной секции 19 тепловой трубки 14 бака-аккумулятора 13 за счет энергии горячего контура 18 происходит испарение теплоносителя, находящегося в тепловой трубке 14, а в конденсаторной секции 15, находящейся в баке- аккумуляторе горячей воды 13, его конденсация. Выделенная тепловая энергия в результате конденсации теплоносителя в конденсаторной секции 15 идет на нагрев воды в баке - аккумуляторе 13. Отбор горячей воды для технологических целей из бака - аккумулятора 13 осуществляется с помощью крана для отбора горячей воды 25.In the evaporative section 19 of the heat pipe 14 of the storage tank 13, due to the energy of the hot circuit 18, the heat carrier in the heat pipe 14 evaporates, and in the condenser section 15 located in the hot water storage tank 13, it condenses. The released thermal energy as a result of the condensation of the coolant in the condenser section 15 is used to heat the water in the tank - accumulator 13. The selection of hot water for technological purposes from the tank - accumulator 13 is carried out using a hot water tap 25.

Предлагаемая энергосберегающая система утилизации тепловой энергии позволяет значительно сократить энергопотребление животноводческих ферм за счет существенного уменьшения энергозатрат основных энергоемких процессов, таких как, подогрев наружного приточного воздуха (до 40-60 %), горячее водоснабжение ( до 20-30 %), снизить установленную мощность пикового подогревателя приточного вентиляционного воздуха и водонагревателя и расширить область применения теплоутилизатора при пониженных отрицательных температурах наружного воздуха, а также снизить затраты энергии на охлаждение парного молока (30 - 40 %).The proposed energy-saving thermal energy recovery system can significantly reduce the energy consumption of livestock farms by significantly reducing the energy consumption of the main energy-intensive processes, such as heating outdoor supply air (up to 40-60%), hot water supply (up to 20-30%), reduce the installed capacity of the peak ventilation air heater and water heater and expand the scope of the heat recovery unit at low negative outdoor temperatures, as well as reduce energy costs for cooling fresh milk (30 - 40%).

Claims (1)

Энергосберегающая система утилизации тепловой энергии в животноводческом помещении, содержащая корпус теплоутилизатора вентиляционного воздуха на тепловых трубках, в котором имеются каналы для приточного и удаляемого воздуха с испарительной и конденсаторной секциями тепловых трубок, разделенных трубной доской, водяной калорифер предварительного нагрева приточного воздуха, датчик температуры воздуха и блок управления, отличающаяся тем, что снабжена термоэлектрическим тепловым насосом, баком-аккумулятором горячей воды с теплообменником, танком-охладителем парного молока и тепловыми трубками, передающими тепловую энергию парного молока от танка-охладителя молока к тепловому насосу и от теплового насоса к баку-аккумулятору горячей воды, циркуляционным насосом, прямым и обратным трубопроводами, тепловой насос представляет собой термоэлектрическую сборку с расположенным в ней термоэлектрическим модулем Пельтье, холодные спаи которого, соединенные с конденсатором тепловой трубки танка-охладителя молока, образуют холодный контур теплового насоса, а испаритель тепловой трубки находится в танке-охладителе молока, таким образом тепловая энергия парного молока с помощью тепловой трубки трансформируется на холодный контур термоэлектрического модуля и в соответствии с законом Пельте утилизированная тепловая энергия при охлаждении парного молока передается на горячий контур термоэлектрического модуля, к которому прилегает испаритель тепловой трубки бака-аккумулятора горячей воды, при этом конденсаторная зона тепловой трубки находится в баке-аккумуляторе, где выделенная тепловая энергия при конденсации теплоносителя в тепловой трубке нагревает воду, полученная горячая вода используется для технологических целей, а теплообменник, установленный в баке-аккумуляторе, нагревает теплоноситель, поступающий через циркуляционный насос по прямому трубопроводу в калорифер предварительного нагрева приточного воздуха, а по обратному трубопроводу в теплообменник, причем термоэлектрический модуль, циркуляционный насос и датчик температуры приточного воздуха соединены с блоком управления.An energy-saving system for the utilization of thermal energy in a livestock building, containing a ventilation air heat exchanger case on heat pipes, in which there are channels for supply and exhaust air with evaporative and condenser sections of heat pipes separated by a tube board, a water heater for preheating the supply air, an air temperature sensor and control unit, characterized in that it is equipped with a thermoelectric heat pump, a hot water storage tank with a heat exchanger, a fresh milk cooler tank and heat pipes that transfer the thermal energy of fresh milk from the milk cooler tank to the heat pump and from the heat pump to the storage tank hot water, a circulation pump, direct and return pipelines, the heat pump is a thermoelectric assembly with a Peltier thermoelectric module located in it, the cold junctions of which are connected to the condenser of the heat pipe of the tank-cooling of the milk cooler, form a cold circuit of the heat pump, and the heat pipe evaporator is located in the milk cooling tank, so the thermal energy of fresh milk is transformed with the help of a heat pipe to the cold circuit of the thermoelectric module and, in accordance with the Pelte law, the utilized thermal energy is transferred during cooling of fresh milk to the hot circuit of the thermoelectric module, to which the evaporator of the heat pipe of the hot water storage tank is adjacent, while the condenser zone of the heat pipe is located in the storage tank, where the released thermal energy during the condensation of the coolant in the heat pipe heats the water, the resulting hot water is used for technological purposes , and the heat exchanger installed in the storage tank heats the coolant flowing through the circulation pump through the direct pipeline to the supply air preheater, and through the return pipeline to the heat exchanger, and thermoelectric The ski module, the circulation pump and the supply air temperature sensor are connected to the control unit.
RU2021123183A 2021-08-03 2021-08-03 Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building RU2770346C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021123183A RU2770346C1 (en) 2021-08-03 2021-08-03 Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021123183A RU2770346C1 (en) 2021-08-03 2021-08-03 Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770346C1 true RU2770346C1 (en) 2022-04-15

Family

ID=81255487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021123183A RU2770346C1 (en) 2021-08-03 2021-08-03 Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770346C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785177C1 (en) * 2022-07-05 2022-12-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Heat regenerator on heat pipes

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2337276C1 (en) * 2007-05-15 2008-10-27 Российская академия Сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Electro-thermoutiliser with ozonisation and return of air
DE202008007252U1 (en) * 2008-05-29 2009-10-08 Croll, Harald Device for energy saving and / or energy production in buildings by heat recovery and / or air conditioning
RU2734068C1 (en) * 2020-02-11 2020-10-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Air curtain with thermoelectric heat pump in milking unit of cattle farm

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2337276C1 (en) * 2007-05-15 2008-10-27 Российская академия Сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Electro-thermoutiliser with ozonisation and return of air
DE202008007252U1 (en) * 2008-05-29 2009-10-08 Croll, Harald Device for energy saving and / or energy production in buildings by heat recovery and / or air conditioning
RU2734068C1 (en) * 2020-02-11 2020-10-12 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Air curtain with thermoelectric heat pump in milking unit of cattle farm

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789873C1 (en) * 2021-09-27 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) System for heat and water supply of process operations in the livestock building
RU2785177C1 (en) * 2022-07-05 2022-12-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Heat regenerator on heat pipes
RU2812534C1 (en) * 2023-06-14 2024-01-30 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Combined drinking and process water heater powered by renewable energy sources in livestock building

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4070870A (en) Heat pump assisted solar powered absorption system
EP3184936A1 (en) Ground source heat pump system with a cooling function
CN105716314A (en) Compression type refrigerating and heating outdoor heat exchange device
NO772954L (en) HEAT RECOVERY SYSTEM.
CN103994643A (en) Heat pump cold-end heat radiation type sealed dehumidification drying house
FI125078B (en) Method and arrangement for using a low energy source to control the air temperature in the operating space
US3844338A (en) Method of operating public bath and the like
RU2770346C1 (en) Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building
US4616487A (en) Low energy consumption air conditioning system
WO2011019226A2 (en) Air conditioner using hot water provided by solar heating system
KR20100035740A (en) A indoor air conditioner using induction working coil
US3666004A (en) Enclosed public baths and the like
NO148827B (en) SYSTEM FOR HEATING AND VENTILATION OF OBJECTS OR ROOMS SURROUNDED BY OUTSIDE HOUSING
KR20060088488A (en) One body air conditioner
RU2319078C2 (en) System of air conditioning for spaces
KR20140002134A (en) High efficiency hybrid cooling/heating water apparatus with absorption type
CN108167987B (en) Small-sized absorption refrigerating unit based on liquid film absorption, evaporation and heat exchange
RU2785177C1 (en) Heat regenerator on heat pipes
JP2938762B2 (en) Heat pump equipment
RU2679527C1 (en) Thermoelectric plant for air purifying in agricultural premises
RU2761700C1 (en) Method for using the heat of the exhaust ventilation air of a building for a hot water supply system and heating needs and a system for its implementation
RU2764169C1 (en) Installation of local heating of piglets
RU206636U1 (en) HEAT PUMP UNIT FOR DRYING FISH
CN218895684U (en) Condensed water heat exchange system and storage device
CN211290124U (en) Flue gas white elimination system