RU2785027C1 - All-year round cooling unit based on the use of cold outdoor air - Google Patents
All-year round cooling unit based on the use of cold outdoor air Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785027C1 RU2785027C1 RU2022116081A RU2022116081A RU2785027C1 RU 2785027 C1 RU2785027 C1 RU 2785027C1 RU 2022116081 A RU2022116081 A RU 2022116081A RU 2022116081 A RU2022116081 A RU 2022116081A RU 2785027 C1 RU2785027 C1 RU 2785027C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- cold
- water
- air
- pipe
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 29
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 235000021028 berry Nutrition 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое решение предназначено для использования в пищевой, строительной и сельскохозяйственной промышленности, которые могут являться потребителями аккумулированного холода.The proposed solution is intended for use in the food, construction and agricultural industries, which may be consumers of accumulated cold.
В многочисленных малых предприятиях, перерабатывающих молочную продукцию, овощи, ягоды и т.д., значительную часть затрат составляют расходы на электрическую энергию для производства холода.In numerous small enterprises processing dairy products, vegetables, berries, etc., a significant part of the costs is the cost of electricity for the production of cold.
Известно «Устройство теплообмена жидкостей и газов» RU 2517844 [1], включающее как минимум одну теплообменную конструкцию, которую располагают ниже поверхности земли, в нижней части теплообменной конструкции содержится подземный резервуар, выше подземного резервуара расположен водяной теплообменник для использования в теплое время года, погружной насос, расположенный в теплое время года на дне корпуса центральной замораживающей установки, с нагнетающим шлангом, соединенным с входом водяного теплообменника, и сливной шланг, соединенный с выходом водяного теплообменника и резервуаром. It is known "Device for heat exchange of liquids and gases" RU 2517844 [1], including at least one heat exchange structure, which is located below the earth's surface, in the lower part of the heat exchange structure contains an underground reservoir, above the underground reservoir there is a water heat exchanger for use in the warm season, submersible a pump located in the warm season at the bottom of the body of the central freezing unit, with a delivery hose connected to the inlet of the water heat exchanger, and a drain hose connected to the outlet of the water heat exchanger and the tank.
Недостатком известного способа является низкая эффективность, сезонность функционирования устройства, сложность технологии и оборудования для создания подземного резервуара методом размыва мерзлых грунтов водой через скважину, а также невозможность устройства подземных аккумуляторов холода в дисперсных грунтах малой мощности.The disadvantage of the known method is the low efficiency, seasonality of the operation of the device, the complexity of the technology and equipment for creating an underground reservoir by washing out frozen soils with water through a well, as well as the impossibility of installing underground cold accumulators in dispersed soils of low power.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Комбинированная система витринного шкафа с естественным источником холода для охлаждения» CN 104613706 [2], включающая аккумулятор холода с системой накопления холода при температуре окружающего воздуха ниже температуры охлаждения, воздухозаборник, вентилятор, выхлопную трубу, теплообменник. The closest to the claimed technical solution is the "Combined display cabinet system with a natural source of cold for cooling" CN 104613706 [2], which includes a cold accumulator with a cold storage system at an ambient temperature below the cooling temperature, an air intake, a fan, an exhaust pipe, a heat exchanger.
Известный способ позволяет охлаждать теплообменник в холодное время непосредственно холодным внешним воздухом, что повышает эффективность устройства.The known method makes it possible to cool the heat exchanger in cold weather directly with cold outside air, which increases the efficiency of the device.
К недостаткам способа относится работа только в холодное время гола, низкая степень надежности и энергоэффективности.The disadvantages of the method include work only in cold weather, low reliability and energy efficiency.
Технический результат повышение степени надежности и эффективности. The technical result is an increase in the degree of reliability and efficiency.
Технический результат достигается тем, что: круглогодичное охлаждающее устройство на основе использования холодного наружного воздуха, включающее аккумулятор холода с системой накопления холода при температуре окружающего воздуха ниже температуры охлаждения, приточную и вытяжные трубы воздушной охлаждающей системы (ОС), теплообменник, расположенный в теплом помещении, характеризуется тем, что содержит водяную охлаждающую систему для летнего охлаждения, включающую погружной насос, нагнетательную трубу водяной ОС, соединяющую через кран погружной насос с теплообменником, сливную трубу водяной ОС, верхний конец которой соединен через кран с теплообменником, а нижний открытый конец опущен в подземный резервуар, служащий аккумулятором холода, к теплообменнику также присоединены приточная и вытяжная трубы воздушной ОС для зимнего охлаждения, через соответствующие вентили, причем входное отверстие приточной трубы расположено ниже выходного окна вытяжной трубы.The technical result is achieved by: a year-round cooling device based on the use of cold outside air, including a cold accumulator with a cold storage system at an ambient temperature below the cooling temperature, supply and exhaust pipes of the air cooling system (OS), a heat exchanger located in a warm room, characterized in that it contains a water cooling system for summer cooling, including a submersible pump, a water OS discharge pipe connecting the submersible pump with a heat exchanger through a tap, a water OS drain pipe, the upper end of which is connected through a tap to the heat exchanger, and the lower open end is lowered into the underground the reservoir serving as a cold accumulator, the supply and exhaust pipes of the air OS for winter cooling are also connected to the heat exchanger through the corresponding valves, and the inlet of the supply pipe is located below the outlet window of the exhaust pipe.
Аккумулятор холода в виде подземного резервуара может представлять собой котлован, расположенный в верхней части массива многолетнемерзлых грунтов, заполненный водой для предупреждения выпучивания его кровли в зимнее время, заполненный водой не более, чем на 0,9 его высоты, что существенно повысит эффективность устройства по соотношению затрат на сооружение к производительности и предотвратит разрушение кровли котлована при замерзании воды, что позволит повысить надежность.The cold accumulator in the form of an underground reservoir can be a pit located in the upper part of the permafrost array, filled with water to prevent its roof from buckling in winter, filled with water no more than 0.9 of its height, which will significantly increase the efficiency of the device in terms of the ratio construction costs to productivity and will prevent the destruction of the roof of the pit when water freezes, which will improve reliability.
Аккумулятор холода может иметь минимум одну воздушную теплообменную конструкцию, соединенную с приточной и вытяжной трубами замораживающего устройства, причем вытяжная труба возвышается над поверхностью земли на 3-5 м. В простейшем виде теплообменная конструкция может представлять горизонтальную теплообменную трубу, с концами которой соединены приточная и вытяжная трубы соответственно. Указанное выполнение позволит дополнительно повысить энергоэффективность благодаря возможности аккумулятора холода автоматически накапливать холод посредством конвекции при температуре окружающего воздуха ниже температуры воды в аккумуляторе, например, при низких ночных температурах даже при относительно теплом времени года без затрат на прокачку атмосферного воздуха через теплообменники.The cold accumulator can have at least one air heat exchange structure connected to the supply and exhaust pipes of the freezing device, and the exhaust pipe rises 3-5 m above the ground. pipes, respectively. This implementation will further increase energy efficiency due to the ability of the cold accumulator to automatically accumulate cold by convection at an ambient air temperature below the water temperature in the accumulator, for example, at low night temperatures even at a relatively warm season without the cost of pumping atmospheric air through heat exchangers.
Теплообменник может устанавливаться в холодильной камере, что позволит упростить устройство охлаждения продукции, тем самым повысив его надежность и эффективность.The heat exchanger can be installed in the refrigeration chamber, which will simplify the product cooling device, thereby increasing its reliability and efficiency.
Боковые стенки и кровля котлована могут быть закреплены, а пространство между креплением кровли и уровнем поверхности земли заполнено грунтом, что позволит соорудить эффективное и надежное устройство аккумулятора холода.The side walls and roof of the excavation can be fixed, and the space between the roof fixing and the ground level is filled with soil, which will make it possible to build an efficient and reliable cold accumulator device.
Надземные части нагнетательной и сливной труб водяной охлаждающей системы могут быть теплоизолированы, что уменьшит потери холода в летнее время.The above-ground parts of the discharge and drain pipes of the water cooling system can be thermally insulated, which will reduce the cold loss in summer.
Устройство действует следующим образом:The device operates as follows:
Предлагаемое устройство схематически показано на чертеже,The proposed device is shown schematically in the drawing,
где:where:
1 - холодильная камера;1 - refrigerator;
2 - сливная труба водяной ОС;2 - drain pipe of the water OS;
3 - приточная труба воздушной ОС;3 - supply pipe of the air OS;
4 - нагнетательная труба водяной ОС;4 - discharge pipe of the water OS;
5 - вытяжная труба воздушной ОС;5 - air OS exhaust pipe;
6 - теплое помещение;6 - warm room;
7 - вентиль на вытяжной трубе воздушной ОС;7 - valve on the exhaust pipe of the air OS;
8 - кран на нагнетательной трубе водяной ОС;8 - valve on the discharge pipe of the water OS;
9 - вентиль на приточной трубе воздушной ОС;9 - valve on the supply pipe of the air OS;
10 - кран на сливной трубе водяной ОС;10 - tap on the drain pipe of the water OS;
11 - теплообменник;11 - heat exchanger;
12 - дверца холодильной камеры;12 - door of the refrigerating chamber;
13 - приточная труба замораживающего устройства котлована;13 - supply pipe of the freezing device of the pit;
14 - перекрытие котлована;14 - overlap of the pit;
15 - балки перекрытия;15 - floor beams;
16 - боковая обшивка котлована;16 - side cladding of the pit;
17 - стойки крепления котлована;17 - racks for fastening the pit;
18 - котлован;18 - pit;
19 - воздушная замораживающая труба;19 - air freezing pipe;
20 - кожух;20 - casing;
21 - нагнетательная труба водяной ОС;21 - discharge pipe of the water OS;
22 - погружной насос;22 - submersible pump;
23 - водопропускное окно на кожухе;23 - culvert on the casing;
24 - вытяжная труба замораживающего устройства котлована;24 - exhaust pipe of the freezing device of the pit;
25 - насыпной грунт;25 - bulk soil;
26 - граница сезонного протаивания.26 - border of seasonal thawing.
Воздушная ОС включает теплоизолированную холодильную камеру 1 с дверцей 12, расположенную в теплом помещении 6, теплообменник 11, закрепленный к потолочине холодильной камеры, приточную теплоизолированную трубу 3, один конец которой присоединен к теплообменнику, а другой выведен за пределы помещения, вытяжную трубу 5, один конец которой присоединен к теплообменнику, а другая теплоизолированная часть выведена также за пределы помещения, располагается вертикально на наружной поверхности стены помещения, высота этой части трубы 3-5 м. Воздуховоды снабжены вентилями 7 и 9.The air OS includes a heat-insulated refrigerating
Водяная ОС включает подземный аккумулятор холода в виде котлована 18, заполненного водой не более 0,9 его высоты и расположенного в верхней части массива многолетнемерзлых грунтов, закрепленного с боков и сверху перекрытием котлована 14, балками перекрытия 15, боковой обшивкой котлована 16, стойками крепления котлована 17, пространство между креплением кровли котлована и уровнем поверхности земли заполнено грунтом 25, как минимум одну горизонтально расположенную в середине высоты котлована воздушную замораживающую трубу 19 с вертикальными приточной трубой 13, верхний конец которой располагается выше максимальной высоты снежного покрова и вытяжной трубой 24, надземная теплоизолированная часть которой возвышается над поверхностью земли на 3-5 м. Граница сезонного протаивания 26. В середине котлована вертикально расположен трубчатый кожух 20 с водопропускными окнами 23 на уровне поверхности воды в котловане. Водяная охлаждающая циркуляционная система состоит из погружного насоса 22, расположенного в летнее время на дне кожуха, нагнетательной трубы, например, в виде гибкого шланга 21, соединенного одним концом с погружным насосом, другим с теплообменником, сливной трубы, верхний конец которой присоединен к теплообменнику, а нижний конец опущен в подземный резервуар и располагается выше поверхности льда. Надземные части нагнетательной и сливной труб теплоизолированы и снабжены кранами 8 и 10.The water OS includes an underground cold accumulator in the form of a
Устройство работает следующим образом. В холодное время года краны водяной ОС 8 и 10 закрыты, а вентили воздушной ОС 7 и 9 открыты. Вследствие большей плотности холодного атмосферного воздуха, чем плотность более теплого воздуха в вытяжной трубе 3 происходит беспрерывное конвективное движение холодного воздуха через последовательно соединенные приточную трубу 3, теплообменник 11 и вытяжную трубу 5, охлаждая продукт в холодильной камере 1. В этот же период происходит замораживание воды в подземном котловане 18 под действием холодного воздуха, движущегося по приточной трубе 13, замораживающей трубе 19 и вытяжной трубе 24. Конвективное движение холодного воздуха по замораживающей системе происходит, пока температура наружного воздуха не сравняется с температурой льда в котловане. The device works as follows . In the cold season, the
Перед прекращением охлаждающей способности воздушной ОС вследствие повышения температуры атмосферного воздуха в котлован 18 заливают воду, количество которой определяется максимальным падением уровня воды в котловане при таянии льда к концу сезона работы водяной ОС. В кожух 20 опускают погружной насос 22 с присоединенным к нему нагнетательной трубе (шлангом) 21, закрывают вентили 7 и 9, открывают краны 8 и 10 водяной ОС и включают погружной насос 22. В конце теплого периода года воду из кожуха 20 откачивают до снижения уровня воды в котловане 18 до нижнего края водопропускных окон 23 на кожухе 20, погружной насос 22 из кожуха извлекают на поверхность, краны на водоводах 8 и 10 закрывают, а вентили на воздуховодах 7 и 9 открывают. Управление за температурой воздуха в холодильной камере 1 осуществляют в летнее время с помощью крана 8 или 10, в зимнее время с помощью вентиля 7 или 9. В дальнейшем циклы работы воздушной и водяной ОС повторяются.Before the termination of the cooling capacity of the air OS due to an increase in the temperature of the atmospheric air, water is poured into the
Технический результат повышение степени надежности и энергоэффективности достигается заменой системы с вентиляторной подачей холодного воздуха на систему с конвективным движением холодного воздуха, а в летнее время подачей жидкого теплоносителя - воды насосом, что существенно уменьшает энергозатраты на перемещение теплоносителя. Расположение входного отверстия приточной трубы ниже выходного окна вытяжной трубы позволит организовать естественную циркуляцию охлаждающего воздуха, что приведет к повышению надежности и эффективности устройства в целом. EFFECT : increasing the degree of reliability and energy efficiency is achieved by replacing a system with a fan supply of cold air to a system with a convective movement of cold air, and in the summer, supplying a liquid heat carrier - water by a pump, which significantly reduces energy costs for moving the coolant. The location of the inlet of the supply pipe below the outlet window of the exhaust pipe will allow for the natural circulation of cooling air, which will increase the reliability and efficiency of the device as a whole.
Промышленная применимость. Предлагаемое устройство может осуществляться посредством известных и широко распространенных приемов. Industrial applicability. The proposed device can be carried out by known and widely used methods.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2785027C1 true RU2785027C1 (en) | 2022-12-02 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2123648C1 (en) * | 1997-10-03 | 1998-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Рютар" | Method of accumulating cold and device for realization of this method |
RU2200918C2 (en) * | 2001-06-08 | 2003-03-20 | Красноярский государственный технический университет | Cold accumulator |
RU2292000C1 (en) * | 2005-04-20 | 2007-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ФГУП НПЦ "Недра") | Device for power supply to rooms with the use of low-potential power carriers |
RU2517844C2 (en) * | 2012-07-11 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук | Gas and fluid heat-exchange device |
RU2538520C1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования"Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" | Natural conditioner |
CN104613706B (en) * | 2015-02-05 | 2016-10-05 | 郑州轻工业学院 | Natural cold source combined cold supply showcase system |
RU2717890C1 (en) * | 2019-05-14 | 2020-03-26 | Кирилл Олегович Греш | Method for underground accumulation of heat or cold |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2123648C1 (en) * | 1997-10-03 | 1998-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Рютар" | Method of accumulating cold and device for realization of this method |
RU2200918C2 (en) * | 2001-06-08 | 2003-03-20 | Красноярский государственный технический университет | Cold accumulator |
RU2292000C1 (en) * | 2005-04-20 | 2007-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ФГУП НПЦ "Недра") | Device for power supply to rooms with the use of low-potential power carriers |
RU2517844C2 (en) * | 2012-07-11 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук | Gas and fluid heat-exchange device |
RU2538520C1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования"Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" | Natural conditioner |
CN104613706B (en) * | 2015-02-05 | 2016-10-05 | 郑州轻工业学院 | Natural cold source combined cold supply showcase system |
RU2717890C1 (en) * | 2019-05-14 | 2020-03-26 | Кирилл Олегович Греш | Method for underground accumulation of heat or cold |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7617697B2 (en) | In-ground geothermal heat pump system | |
US4257239A (en) | Earth coil heating and cooling system | |
US4375831A (en) | Geothermal storage heating and cooling system | |
US2428876A (en) | Air-conditioning system for cooling or heating | |
US4516629A (en) | Earth-type heat exchanger for heat pump system | |
US4570452A (en) | Earth-type heat exchanger for heat pump systems | |
US4205718A (en) | Solar-earth thermal system | |
US11549725B2 (en) | System for storing and retrieving thermal energy | |
US4344414A (en) | Solar-earth thermal system | |
RU2785027C1 (en) | All-year round cooling unit based on the use of cold outdoor air | |
US4409798A (en) | Energy-saving cooling system | |
JP6858431B1 (en) | Cold warehouse | |
CN108224848A (en) | Dual-purpose air can be with the heat pump air conditioning system of ground energy | |
US20110005257A1 (en) | Geothermal heat pump system having a downflow appliance cabinet | |
CN107386030A (en) | The heat-staple method of frozen soil foundation is safeguarded using semiconductor driving heat-pipe refrigerating | |
US20090193833A1 (en) | Ice harvesting storage vessel | |
KR101547875B1 (en) | Cooling-heating system by double pond | |
US20150345838A1 (en) | Geothermal heat pump system | |
CN208652961U (en) | Energy stake heat-exchanger rig under a kind of winter condition | |
CN208186904U (en) | Dual-purpose air can be with the heat pump air conditioning system of ground energy | |
RU2732582C1 (en) | Energy-saving cooling chamber for storage of agricultural products using natural cold | |
RU2123648C1 (en) | Method of accumulating cold and device for realization of this method | |
CN219735650U (en) | Cold storage terrace anti-freezing expansion parallel refrigerating system utilizing exhaust working medium heat | |
CN111854244B (en) | Anti-icing device of ground source heat pump unit | |
RU2517844C2 (en) | Gas and fluid heat-exchange device |