RU85989U1

RU85989U1 - COMBINED HEAT SUPPLY SYSTEM

Info

Publication number: RU85989U1
Application number: RU2009114999/22U
Authority: RU
Inventors: Алла Сильвестровна Штым; Павел Евгеньевич Хвостик; Алексей Александрович Журмилов; Ирина Александровна Маркелова; Елена Олеговна Путилина
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2009-08-20

Abstract

1. Комбинированная система теплоснабжения, содержащая солнечную и теплонасосную водонагревательные установки с циркуляционными контурами теплоносителя, оборудованными средствами автоматического управления и замкнутыми на общий бак-аккумулятор тепла, который совмещен с подогревателем и подключен к контуру системы отопления и горячего водоснабжения, при этом контур одной из водонагревательных установок соединен с баком-аккумулятором тепла через переключающий клапан, а контур теплонасосной установки соединен с контуром источника тепловой энергии Земли, отличающаяся тем, что контур солнечной водонагревательной установки дополнительно соединен через теплообменник с контуром теплонасосной установки и контуром источника тепловой энергии Земли, где контур теплонасосной установки дополнительно оборудован гидробуферной емкостью для смешивания низкотемпературного теплоносителя, поступающего из контура солнечной водонагревательной установки и/или контура источника тепловой энергии Земли. ! 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен пластинчатым. ! 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что циркуляционные контуры выполнены из медных трубопроводов. ! 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что циркуляционные контуры оборудованы циркуляционными насосами. ! 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что контур солнечной водонагревательной установки соединен с баком-аккумулятором тепла через трехходовой переключательный клапан. ! 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что бак-аккумулятор тепла оборудован внутренней и наружной стенками, между которыми расположен спирально навитый на внутреннюю стенку труб�1. Combined heat supply system, containing solar and heat pump water heating systems with circulating coolant circuits, equipped with automatic controls and closed to a common heat storage tank, which is combined with a heater and connected to the heating system and hot water supply, while the circuit of one of the water heating units is connected to the heat storage tank through a switching valve, and the circuit of the heat pump installation is connected to the circuit of the heat source heat energy of the Earth, characterized in that the circuit of the solar water heating system is additionally connected through a heat exchanger to the circuit of the heat pump installation and the circuit of the Earth’s heat energy source, where the circuit of the heat pump installation is additionally equipped with a hydrobuffer tank for mixing the low-temperature coolant coming from the circuit of the solar water heating system and / or circuit Earth's thermal energy source. ! 2. The system according to claim 1, characterized in that the heat exchanger is plate-shaped. ! 3. The system according to claim 1, characterized in that the circulation circuits are made of copper pipelines. ! 4. The system according to claim 1, characterized in that the circulation circuits are equipped with circulation pumps. ! 5. The system according to claim 1, characterized in that the circuit of the solar water heating system is connected to the heat storage tank through a three-way switching valve. ! 6. The system according to claim 1, characterized in that the heat storage tank is equipped with inner and outer walls, between which there is spirally wound on the inner wall of the pipes

Description

Полезная модель относится к системам отопления и горячего водоснабжения для жилых и других зданий, в частности, к системам комбинированного теплоснабжения, использующим солнечные и теплонасосные водонагревательные установки.The utility model relates to heating and hot water systems for residential and other buildings, in particular, to combined heat supply systems using solar and heat pump water heating systems.

Известна система для снабжения потребителей тепловой энергией, которая содержит солнечные коллекторы и тепловой насос с циркуляционными контурами теплоносителя, замкнутыми на распределители, соединенные подающими трубопроводами со множеством потребителей тепловой энергии различного температурного уровня [патент US 5788149, опубл. 04.08.1998]. Контур теплового насоса оборудован грунтовым резервуаром и соединен через коллекторные сборники с обратными трубопроводами от потребителей тепловой энергии. Контур теплового насоса также соединен с дополнительными распределителями, которые в свою очередь соединены подающими трубопроводами с потребителями тепловой энергии. На всех распределителях установлены электромеханические регулирующие средства, предназначенные для выборочного подключения или отключения того или иного потребителя, и температурные сенсоры, расположенные на разных участках трубопроводов и подключенные к центральному контрольному аппарату, при помощи которого с использованием программных средств, контролируется работа распределителей и коллекторных сборников. Нагретый в контурах солнечных батарей теплоноситель по внутренним подающим трубопроводам поступает на распределители, откуда при помощи электро-механических регулирующих средств распределяется по подающим трубопроводам между потребителями тепловой энергии различных температурных уровней. Отдав тепло потребителям, низкотемпературный теплоноситель возвращается по обратным трубопроводам на коллекторные сборники, откуда поступает на тепловой насос, где температура теплоносителя снова повышается до заданного уровня и теплоноситель через дополнительно установленные распределители поступает по подающим трубопроводам к потребителям тепловой энергии. Недостатками известной системы являются ее громоздкая компоновочная схема обеспечения потребителей тепловой энергией на разных температурных уровнях, большая материалоемкость трубопроводных контуров и высокие затраты на обеспечение электро-механических регулирующих средств электрической энергией, трудоемкость в изготовлении и сложность в управлении, что снижает надежность и эффективность работы системы.A known system for supplying consumers with thermal energy, which contains solar collectors and a heat pump with circulating coolant circuits closed to distributors connected by supply pipelines to many consumers of thermal energy of different temperature levels [patent US 5788149, publ. 08/04/1998]. The heat pump circuit is equipped with a soil tank and connected through collector collectors with return pipelines from heat energy consumers. The heat pump circuit is also connected to additional distributors, which in turn are connected by supply pipelines to consumers of thermal energy. All distributors are equipped with electromechanical regulating tools designed to selectively connect or disconnect a particular consumer, and temperature sensors located on different sections of the pipelines and connected to the central control unit, by which, using software, the operation of distributors and collector collectors is controlled. The coolant heated in the solar circuits through the internal supply pipelines enters the distributors, from where it is distributed through the supply pipelines between consumers of thermal energy of different temperature levels using electro-mechanical control means. Having given heat to consumers, the low-temperature coolant is returned via return pipelines to collector collectors, from where it enters the heat pump, where the coolant temperature rises again to a predetermined level and the coolant, through additionally installed distributors, enters the heat energy consumers through supply pipelines. The disadvantages of the known system are its cumbersome layout scheme for providing consumers with thermal energy at different temperature levels, the high material consumption of the piping circuits and the high costs of providing electromechanical control means with electric energy, the complexity of manufacturing and the complexity of management, which reduces the reliability and efficiency of the system.

Также, известна отопительная система с регулированным сочетанием солнечных коллекторов и теплового насоса, оборудованных циркуляционными контурами теплоносителя и средствами регулирования [патент DE 19714679, опубл. 08.10.1998]. Циркуляционный контур солнечных батарей замыкается на буферную накопительную емкость, относительно которой циркуляция теплоносителя в контуре обеспечивается циркуляционным насосом. В свою очередь, циркуляционный контур теплового насоса соединен через трехходовой переключательный клапан с баком нагретой воды и теплообменником, соединенным с потребителем тепловой энергии. Буферная накопительная емкость контура солнечных коллекторов и тепловой насос через трехходовые переключательные клапаны соединены с грунтовым коллектором. При разнице между начальной температурой теплоносителя в контуре солнечных коллекторов и рабочей температурой в баке нагретой воды, превышающей заданные пределы, к нагреву теплоносителя в системе подключается тепловой насос. Недостатком известной отопительной системы является несовершенство ее компоновочной схемы, так как контур солнечных коллекторов не замыкается на потребителя тепловой энергии, а последовательно соединен с контуром теплового насоса, что ставит работу солнечных коллекторов в зависимость от состояния и надежности оборудования циркуляционного контура теплового насоса, сложность в регулировании совместной работы контуров, что снижает надежность и эффективность работы системы.Also, a heating system is known with a regulated combination of solar collectors and a heat pump, equipped with circulating coolant circuits and regulatory means [patent DE 19714679, publ. 10/08/1998]. The circulation circuit of solar panels is closed on a buffer storage tank, relative to which the circulation of the coolant in the circuit is provided by a circulation pump. In turn, the circulation circuit of the heat pump is connected through a three-way switching valve with a heated water tank and a heat exchanger connected to a consumer of thermal energy. The buffer storage capacity of the solar collector circuit and the heat pump are connected to the soil collector via three-way switching valves. If the difference between the initial temperature of the coolant in the solar collector circuit and the operating temperature in the heated water tank exceeds the specified limits, a heat pump is connected to the heating of the coolant in the system. A disadvantage of the known heating system is the imperfection of its layout, since the solar collector circuit is not closed to the consumer of heat energy, but is connected in series with the heat pump circuit, which makes the work of the solar collectors dependent on the condition and reliability of the equipment of the heat pump circulation circuit, the difficulty in regulation collaboration of circuits, which reduces the reliability and efficiency of the system.

В качестве прототипа принята комбинированная система теплоснабжения, содержащая совмещенные солнечную и теплонасосную водонагревательные установки с циркуляционными контурами теплоносителя, оборудованными системой электронного регулирования и замкнутыми на общий бак-аккумулятор тепла [Тепловые насосы. Схемы применения в жилых зданиях для отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования и вентиляции. ООО «Экодом», г.Смоленск, 2005. www.eco-home.ru/Heat_pumps.doc]. Бак-аккумулятор тепла оборудован резервным пиковым подогревателем и подключен к контуру системы отопления и горячего водоснабжения, где контур теплонасосной водонагревательной установки соединен с баком-аккумулятором тепла через трехходовой переключающий клапан, а также соединен с источником тепловой энергии Земли, выполненным в виде грунтового зонда или грунтового коллектора. В зимний период система электронного регулирования измеряет температуру в баке-аккумуляторе и температуру в контуре солнечной водонагревательной установки, при заданной разнице температур подается сигнал на циркуляционный насос в контуре солнечной водонагревательной установке, и тот начинает осуществлять циркуляцию, за счет которой происходит перенос тепла от солнечной водонагревательной установки в бак-аккумулятор. Если потребление нагретого теплоносителя увеличивается, например, горячей воды, а интенсивности солнечной радиации недостаточно для того, чтобы восполнить потери, в работу включается теплонасосная установка, и уже два этих преобразователя тепловой энергии начинают работать, если же не хватает их теплопреобразующей мощности при совместной работе, то, для поднятия температуры теплоносителя до заданного уровня, в баке-аккумуляторе и на подающем трубопроводе горячего водоснабжения имеются электрические подогреватели в виде электрических котлов. В часы неблагоприятных погодных условий, когда солнечная водонагревательная установка не работает, то в нагреве участвуют только теплонасосная установка и электрические подогреватели, которые включаются при необходимости. В летний период, когда отопления зданий не требуется, а потребность в горячей воде остается, трехходовой переключающий клапан переключается в рециркуляции теплоносителя от бака-аккумулятора к теплонасосной установке таким образом, чтобы миновать отопительный контур, а оставить только контур горячего водоснабжения, при этом режим работы является таким же, как и в зимний период, т.е., если есть солнце, то греется солнцем, не хватает солнца, то дополнительно включается теплонасосная установка, если не хватает их совместной работы, то включается электрический доводчик. Недостатками известной системы являются малая эффективность нагревания теплоносителя в баке-аккумуляторе контуром солнечной водонагревательной установкой, несовершенная конструкция бака-аккумулятора тепла, в котором существует опасность попадания токсичного антифриза в потребляемую горячую воду, недостаточно полный учет расходуемого и потребленного тепла циркуляционных контурах, отсутствие возможности накапливания избыточной тепловой энергии, вырабатываемой солнечной водонагревательной установкой, в грунтовом коллекторе в летний период времени и использования его в качестве источника тепловой энергии для работы теплового насоса в пасмурные часы дня и в осенне-зимний период, неэффективное управление и регулирование циркуляционными контурами, в том числе и в ручном режиме, отсутствие интерфейса на контроллере теплонасосной установки и специального программного обеспечения на компьютера для обработки полученных данных с выводом на монитор, что снижает надежность и эффективность работы системы.As a prototype, a combined heat supply system was adopted, containing combined solar and heat pump water heating units with circulating coolant circuits equipped with an electronic control system and closed to a common heat storage tank [Heat pumps. Schemes of application in residential buildings for heating, hot water, air conditioning and ventilation. Ecodom LLC, Smolensk, 2005. www.eco-home.ru/Heat_pumps.doc]. The heat storage tank is equipped with a backup peak heater and is connected to the heating and hot water supply system, where the circuit of the heat pump heating system is connected to the heat storage tank through a three-way switching valve, and is also connected to the Earth’s thermal energy source, made in the form of a soil probe or ground collector. In winter, the electronic control system measures the temperature in the storage tank and the temperature in the circuit of the solar water heater, at a given temperature difference, a signal is sent to the circulation pump in the circuit of the solar water heater, and it starts to circulate, due to which heat is transferred from the solar water heating installation in the storage tank. If the consumption of the heated coolant increases, for example, hot water, and the intensity of solar radiation is not enough to make up for the losses, the heat pump installation is turned on, and already these two heat energy converters begin to work, if their heat-converting power is not enough when working together, then, to raise the temperature of the coolant to a predetermined level, in the storage tank and on the supply pipe of hot water supply there are electric heaters in the form of electrically x boilers. During unfavorable weather conditions, when the solar water heating system does not work, only the heat pump installation and electric heaters are involved in heating, which are switched on if necessary. In the summer, when building heating is not required, and the need for hot water remains, the three-way switching valve switches to recirculate the coolant from the storage tank to the heat pump installation in such a way as to bypass the heating circuit and leave only the hot water circuit, while the operating mode is the same as in winter, that is, if there is sun, it is heated by the sun, there is not enough sun, then the heat pump installation additionally turns on, if there is not enough of their joint work, then Xia electric door closer. The disadvantages of the known system are the low efficiency of heating the coolant in the storage tank by the circuit of the solar water heating system, the imperfect design of the heat storage tank, in which there is a danger of toxic antifreeze getting into the consumed hot water, insufficiently taken into account the consumed and consumed heat of the circulation circuits, the inability to accumulate excess thermal energy generated by the solar water heating system in the soil collector in le This period of time and its use as a source of heat energy for the operation of the heat pump during cloudy hours of the day and in the autumn-winter period, inefficient control and regulation of circulation circuits, including in manual mode, lack of an interface on the controller of the heat pump installation and special software software on the computer for processing the received data with output to the monitor, which reduces the reliability and efficiency of the system.

Технической задачей, для решения которой предлагается полезная модель, является повышение надежности и эффективности работы комбинированной системы теплоснабжения, совершенствование процессов контроля и управления циркуляционными контурами и расположенным в них оборудованием, оптимизации распределения тепловой нагрузки между циркуляционными контурами системы, расширение ее функциональных возможностей по используемому теплоносителю и повышение экономичности за счет более полного использования источников низкопотенциального тепла.The technical problem for which a useful model is proposed is to increase the reliability and efficiency of the combined heat supply system, improve the monitoring and control processes of the circulation circuits and the equipment located in them, optimize the distribution of the heat load between the circulation circuits of the system, expand its functionality over the used coolant and increase in profitability due to more complete use of sources of low potential t pla.

Данная задача решается предлагаемой комбинированной системой теплоснабжения, содержащей солнечную и теплонасосную водонагревательные установки с циркуляционными контурами теплоносителя, оборудованными средствами автоматического управления и замкнутыми на общий бак-аккумулятор тепла, совмещенный с подогревателем и подключенный к контуру системы отопления и горячего водоснабжения, при этом контур одной из водонагревательных установок соединен с баком-аккумулятором тепла через трехходовой переключающий клапан, а контур теплонасосной установки соединен с контуром источника тепловой энергии Земли. Новым является то, что контур солнечной водонагревательной установки дополнительно соединен через теплообменник с контуром теплонасосной установки и контуром источника тепловой энергии Земли, где контур теплонасосной установки дополнительно оборудован гидробуферной емкостью для смешивания низкотемпературного теплоносителя, поступающего из контура солнечной водонагревательной установки и/или контура источника тепловой энергии Земли. Теплообменник может быть выполнен пластинчатым, что позволит передавать из контура солнечной водонагревательной установки тепловую энергию с требуемыми температурными параметрами. Система будет долговечнее, если циркуляционные контуры будут выполнены из медных трубопроводов. Контуры могут быть оборудованы циркуляционными насосами, обеспечивающими циркуляцию воды и антифриза в трубопроводах системы. Регулировать работу системы надежнее, если контур солнечной водонагревательной установки будет соединен с баком-аккумулятором тепла через трехходовой переключательный клапан. Бак-аккумулятор тепла может быть оборудован внутренней и наружной стенками, в вентилируемом пространстве между которыми может быть расположен спирально плотно навитый на внутреннюю стенку трубопровод участка циркуляционного контура солнечной водонагревательной установки, что поможет одновременно повысить температуру нагрева бака-аккумулятора контуром солнечной водонагревательной установки и устранить опасность попадания токсичного антифриза из ее контура в потребляемую горячую воду. Накопленная тепловая энергия будет сохраняться продолжительное время, если на наружной стенке бака-аккумулятора будет выполнена теплоизоляция. При необходимости, работой циркуляционных контуров и теплового оборудования можно управлять в ручном режиме. Информация о работе системы будет точнее и достовернее, если средства автоматического управления будут снабжены тепловычислителями для получения данных о расходе теплоносителя и его температурных параметрах в подающих и обратных трубопроводах циркуляционных контуров. Тепловычислители могут быть электрически связаны с главным контроллером, соединенным с персональным компьютером при помощи интерфейса, что позволит оперативнее передавать и обрабатывать полученные данные. Информация будет востребована, если обработка полученных данных будет выполняться на компьютере при помощи программного обеспечения по заданному алгоритму. Обработанные данные могут фиксироваться процессором и для наглядности могут выводиться на монитор компьютера. Оптимально, если нагрев бака-аккумулятора будет осуществляться циркуляционными контурами солнечной и теплонасосной водонагревательными установками раздельно. При раздельном нагреве бака-аккумулятора солнечной и теплонасосной водонагревательными установками их работа может осуществляться поочередно. Эффективнее, если нагрев бака-аккумулятора будет осуществляться циркуляционными контурами солнечной и теплонасосной водонагревательными установками совместно. При совместном нагреве бака-аккумулятора солнечной и теплонасосной водонагревательными установками их работа может осуществляться одновременно. Нагрев бака-аккумулятора происходит быстрее, если при одновременной работе тепловая энергия от солнечной и теплонасосной водонагревательных установок будет напрямую поступать в бак-аккумулятор (прямой нагрев). Также, при одновременной работе низкопотенциальная тепловая энергия от солнечной водонагревательной установки может поступать на теплонасосную водонагревательную установку, на которой может вырабатываться тепловая энергия, поступающая для нагрева бака-аккумулятора (косвенный нагрев). Совместная и раздельная работа установок будет изучена лучше, если система будет выполнена в виде научно-исследовательского стенда для проведения лабораторных исследований по использованию солнечной энергии и низкопотенциальной энергии грунтовой воды в качестве нетрадиционных источников теплоты. Предпочтительно, если источником тепловой энергии Земли будут являться грунтовые скважины, что позволит сделать систему компактнее. Избыток тепловой энергии, вырабатываемой солнечной водонагревательной установкой, может накапливаться в грунтовых скважинах.This problem is solved by the proposed combined heat supply system, containing solar and heat pump water heating units with circulating coolant circuits, equipped with automatic controls and closed to a common heat storage tank, combined with a heater and connected to the circuit of the heating and hot water supply systems, while the circuit of one of water heater is connected to the heat storage tank through a three-way switching valve, and the heat pump circuit hydrochloric setting circuit is connected to a source of heat energy of the Earth. What is new is that the circuit of the solar water heating system is additionally connected through the heat exchanger to the circuit of the heat pump installation and the circuit of the Earth’s heat energy source, where the circuit of the heat pump installation is additionally equipped with a hydrobuffer tank for mixing the low-temperature coolant coming from the circuit of the solar water heating plant and / or the circuit of the heat energy source Of the earth. The heat exchanger can be made lamellar, which will allow to transfer thermal energy from the circuit of the solar water heating system with the required temperature parameters. The system will be more durable if the circulation circuits are made of copper pipelines. The circuits can be equipped with circulation pumps that circulate water and antifreeze in the pipelines of the system. It is more reliable to regulate the operation of the system if the circuit of the solar water heating system is connected to the heat storage tank through a three-way switching valve. The heat storage tank can be equipped with internal and external walls, in the ventilated space between which there can be located a pipe of a section of the circulation circuit of the solar water heating system that is tightly wound on the inner wall, which will help to simultaneously increase the heating temperature of the storage tank by the circuit of the solar water heating system and eliminate the danger ingress of toxic antifreeze from its circuit into the consumed hot water. The accumulated thermal energy will be stored for a long time if thermal insulation is made on the outer wall of the storage tank. If necessary, the operation of the circulation circuits and thermal equipment can be controlled manually. Information about the operation of the system will be more accurate and reliable if the automatic controls will be equipped with heat meters to obtain data on the flow rate of the coolant and its temperature parameters in the supply and return pipelines of the circulation circuits. Heat meters can be electrically connected to the main controller, connected to a personal computer using an interface, which will allow more quickly transmit and process the received data. Information will be in demand if the processing of the received data is performed on a computer using software according to a given algorithm. Processed data can be recorded by the processor and for clarity, can be displayed on a computer monitor. It is optimal if the heating of the storage tank is carried out separately by the circulation circuits of the solar and heat pump water heating systems. With separate heating of the storage tank by the solar and heat pump water heating units, their work can be carried out alternately. It is more effective if the heating of the storage tank is carried out by circulating circuits of the solar and heat pump water heating systems together. With the joint heating of the storage tank by the solar and heat pump water heating units, their operation can be carried out simultaneously. The heating of the storage tank is faster if, during simultaneous operation, the thermal energy from the solar and heat pump water heating units is directly supplied to the storage tank (direct heating). Also, with simultaneous operation, low-potential thermal energy from a solar water heating system can be supplied to a heat pump water heating system, which can generate thermal energy for heating the storage tank (indirect heating). Joint and separate operation of the plants will be better studied if the system is designed as a research stand for laboratory research on the use of solar energy and low potential groundwater energy as non-traditional sources of heat. Preferably, if the source of thermal energy of the Earth will be soil wells, which will make the system more compact. Excess heat generated by a solar water heater can accumulate in soil wells.

Полезная модель поясняется графическими материалами. На фиг. показана принципиальная схема комбинированной системы теплоснабжения.The utility model is illustrated by graphic materials. In FIG. A schematic diagram of a combined heat supply system is shown.

Полезная модель поясняется примером конкретного выполнения.The utility model is illustrated by an example of a specific implementation.

Предлагаемая комбинированная система теплоснабжения содержит нагревательные средства двух видов: солнечную водонагревательную установку 1, состоящую из солнечных коллекторов, установленных на кровле здания, и теплонасосную водонагревательные установку 2, состоящую из теплового насоса, установленного в подвальном помещении здания. Установки оборудованы циркуляционными контурами теплоносителя, где подающие и обратные трубопроводы выполнены из медных труб. Для обеспечения надежной работы контуров, трубопроводы оборудованы циркуляционными насосами, обеспечивающими циркуляцию воды и антифриза в соответствующих контурах системы. Контуры солнечной и теплонасосной водонагревательной установок 1 и 2 замкнуты на общий бак-аккумулятор тепла 3, совмещенный с электрическим подогревателем 4 и подключенный к контуру системы отопления и горячего водоснабжения 5, при этом контур солнечной водонагревательной установки 1 соединен с баком-аккумулятором тепла 3 через трехходовой переключающий клапан 6, а контур теплонасосной установки 1 соединен с контуром грунтовых скважин 7. Контур солнечной водонагревательной установки 1 дополнительно соединен через пластинчатый теплообменник 8 с контуром теплонасосной установки 2 и контуром грунтовых скважин 7, где контур теплонасосной установки 1 дополнительно оборудован гидробуферной емкостью 9 для смешивания низкотемпературного теплоносителя, поступающего из контура солнечной водонагревательной установки 1 и/или контура грунтовых скважин 7. Бак-аккумулятор тепла 3 оборудован внутренней и наружной стенками, между которыми расположен спиральный плотно навитый на внутреннюю стенку трубопровод 10 участка циркуляционного контура солнечной водонагревательной установки 1. На наружной стенке бака-аккумулятора тепла 3 выполнена защитная термостойкая теплоизоляция требуемой толщины. Циркуляционные контуры выполнены с возможностью управления в автоматическом и/или ручном режиме. Система отопления оборудована средствами автоматического управления, выполненными в виде ультразвуковых расходомеров воды и датчиков температур на базе термопреобразователей сопротивления, установленных на подающих и обратных трубопроводов циркуляционных контуров и электрически связанных с тепловычислителями 11, которые получают данные о расходе теплоносителя и его температурных параметрах. Тепловычислители 11 электрически связаны с главным контроллером 12, соединенным с персональным компьютером (не показан), расположенным в помещении, при помощи интерфейса. Обработка полученных данных выполняется на компьютере при помощи программного обеспечения по заданному алгоритму. Обработанные данные фиксируются процессором и выводятся на монитор компьютера. Нагрев бака-аккумулятора тепла 3 может осуществляться циркуляционными контурами солнечной и теплонасосной водонагревательными установками 1 и 2 раздельно, при этом их работа осуществляется поочередно. В процессе нагревания бака-аккумулятора тепла 3 основным является контур солнечной водонагревательной установки 1. Датчиком температур определяется температура нагрева бака-аккумулятора тепла 3 при прямом нагреве от контура солнечной водонагревательной установки 1 в период высокой солнечной активности, которая не должна превышать 55°С. В случае, если температура бака-аккумулятора достигла температуры 55°С, а активность солнечного излучения не уменьшается, то трехходовой клапан 6 переключает контур солнечной водонагревательной установки 1 и через пластинчатый теплообменник 8 начинает передавать избыточную тепловую энергию в контур грунтовых скважин 7. При отсутствии солнечного излучения, в процессе нагревания бака-аккумулятора тепла 3 участвует только теплонасосная установка 2, которая извлекает низкотемпературный теплоноситель из контура грунтовых скважин 7, усредняет его температуру смешиванием в гидробуферной емкости 9, а затем повышает до уровня, достаточного для нагрева бака-аккумулятора тепла 3. Нагрев бака-аккумулятора тепла 3 также может осуществляться циркуляционными контурами солнечной и теплонасосной водонагревательными установками 1 и 2 совместно, при этом их работа осуществляется одновременно. Когда эффективность излучения солнца падает, например, в вечерние, утренние часы дня или в зимний и осенне-весенний период года, но температура в контуре солнечной водонагревательной установки 1 достигает +25-+20°С, то этого достаточно, чтобы использовать ее теплоноситель, как низкотемпературную среду для работы теплонасосной установки 2. Трехходовой клапан 6 переключает контур солнечной водонагревательной установки 1, и через пластинчатый теплообменник 8 и гидробуферную емкость 9 низкотемпературный теплоноситель поступает в контур теплонасосной установки 2, которая начинает извлекать тепловую энергию из контура солнечной водонагревательной установки 1, повышая температуру теплоносителя до уровня, достаточного для нагрева бака-аккумулятора тепла 3. Если расход нагретого теплоносителя увеличивается, а мощности теплонасосной установки 2 недостаточно, то к процессу нагревания теплоносителя подключается электрический подогреватель 4, встроенный в бак-аккумулятор тепла 3, который повышает температуру теплоносителя в баке-аккумуляторе тепла 3 до заданного уровня. Предлагаемая комбинированная система теплоснабжения также может использоваться в качестве научно-исследовательского стенда для проведения лабораторных исследований по использованию солнечной энергии и низкопотенциальной энергии грунтовой воды в качестве нетрадиционных источников теплоты.The proposed combined heat supply system contains two types of heating means: a solar water heating installation 1, consisting of solar collectors installed on the roof of the building, and a heat pump heating system 2, consisting of a heat pump installed in the basement of the building. The units are equipped with circulating coolant circuits, where the supply and return pipelines are made of copper pipes. To ensure reliable operation of the circuits, the pipelines are equipped with circulation pumps that circulate water and antifreeze in the respective circuits of the system. The circuits of the solar and heat pump water heating plants 1 and 2 are closed to a common heat storage tank 3, combined with an electric heater 4 and connected to the heating and hot water supply system 5, while the circuit of the solar water heating system 1 is connected to the heat storage tank 3 through a three-way a switching valve 6, and the circuit of the heat pump installation 1 is connected to the circuit of soil wells 7. The circuit of the solar water heating installation 1 is additionally connected through a plate heat exchange nickname 8 with the circuit of the heat pump unit 2 and the contour of the soil wells 7, where the circuit of the heat pump unit 1 is additionally equipped with a hydrobuffer tank 9 for mixing the low-temperature coolant coming from the circuit of the solar water heating unit 1 and / or the contour of the soil wells 7. The heat storage tank 3 is equipped with an internal and the outer walls, between which is located a spiral pipe 10 tightly wound on the inner wall of the section of the circulation circuit of the solar water heating installation 1. On the outer wall of the heat storage tank 3, a protective heat-resistant thermal insulation of the required thickness is made. The circulation circuits are made with the possibility of control in automatic and / or manual mode. The heating system is equipped with automatic controls made in the form of ultrasonic water flow meters and temperature sensors based on resistance thermocouples installed on the supply and return pipelines of the circulation circuits and electrically connected to heat meters 11, which receive data on the flow rate of the coolant and its temperature parameters. Heat meters 11 are electrically connected to the main controller 12, connected to a personal computer (not shown) located in the room, using the interface. Processing of the obtained data is performed on a computer using software according to a given algorithm. The processed data is recorded by the processor and displayed on a computer monitor. Heating of the heat storage tank 3 can be carried out by the circulation circuits of the solar and heat pump water heating units 1 and 2 separately, while their work is carried out alternately. In the process of heating the heat storage tank 3, the main circuit is the solar water heater 1. The temperature sensor determines the heating temperature of the heat storage tank 3 with direct heating from the circuit of the solar water heating system 1 during a period of high solar activity, which should not exceed 55 ° C. If the temperature of the storage tank reaches a temperature of 55 ° C, and the activity of solar radiation does not decrease, then the three-way valve 6 switches the circuit of the solar water heater 1 and through the plate heat exchanger 8 begins to transfer excess thermal energy to the circuit of soil wells 7. In the absence of solar radiation, in the process of heating the heat storage tank 3, only the heat pump installation 2 is involved, which extracts the low-temperature coolant from the contour of the soil wells 7, averaging t its temperature by mixing in the hydro-buffer tank 9, and then increases to a level sufficient to heat the heat storage tank 3. Heating of the heat storage tank 3 can also be carried out by the circulation circuits of the solar and heat pump water heating units 1 and 2 together, while their work is carried out at the same time. When the radiation efficiency of the sun falls, for example, in the evening, morning hours of the day or in the winter and autumn-spring periods of the year, but the temperature in the circuit of the solar water heating system 1 reaches + 25- + 20 ° С, then this is enough to use its coolant, as a low-temperature medium for operation of the heat pump installation 2. A three-way valve 6 switches the circuit of the solar water heating system 1, and through the plate heat exchanger 8 and the hydrobuffer tank 9, the low-temperature coolant enters the heat circuit pine installation 2, which begins to extract thermal energy from the circuit of the solar water heating installation 1, raising the temperature of the coolant to a level sufficient to heat the heat storage tank 3. If the flow rate of the heated coolant increases, and the power of the heat pump installation 2 is insufficient, then it is connected to the heating process an electric heater 4, built into the heat storage tank 3, which raises the temperature of the coolant in the heat storage tank 3 to a predetermined level. The proposed combined heat supply system can also be used as a research stand for laboratory research on the use of solar energy and low potential groundwater energy as non-traditional sources of heat.

Claims

1. Combined heat supply system, containing solar and heat pump water heating systems with circulating coolant circuits, equipped with automatic controls and closed to a common heat storage tank, which is combined with a heater and connected to the heating system and hot water supply, while the circuit of one of the water heating units is connected to the heat storage tank through a switching valve, and the circuit of the heat pump installation is connected to the circuit of the heat source heat energy of the Earth, characterized in that the circuit of the solar water heating system is additionally connected through a heat exchanger to the circuit of the heat pump installation and the circuit of the Earth’s heat energy source, where the circuit of the heat pump installation is additionally equipped with a hydrobuffer tank for mixing the low-temperature coolant coming from the circuit of the solar water heating system and / or circuit Earth's thermal energy source.

2. The system according to claim 1, characterized in that the heat exchanger is plate-shaped.

3. The system according to claim 1, characterized in that the circulation circuits are made of copper pipelines.

4. The system according to claim 1, characterized in that the circulation circuits are equipped with circulation pumps.

5. The system according to claim 1, characterized in that the circuit of the solar water heating system is connected to the heat storage tank through a three-way switching valve.

6. The system according to claim 1, characterized in that the heat storage tank is equipped with an inner and outer wall, between which is located a pipe of a section of the circulation circuit of the solar water heating system that is spirally wound on the inner wall.

7. The system according to claim 6, characterized in that thermal insulation is made on the outer wall of the storage tank.

8. The system according to claim 1, characterized in that the circulation circuits are made with the possibility of manual control.

9. The system according to claim 1, characterized in that the automatic control means are equipped with heat meters to obtain data on the flow rate of the coolant and its temperature parameters in the supply and return pipelines of the circulation circuits.

10. The system according to claim 9, characterized in that the heat meters are electrically connected to the main controller connected to the personal computer via the interface.

11. The system according to claim 1, characterized in that it is arranged to heat the storage tank by circulating circuits of the solar and heat pump water heating systems separately.

12. The system according to claim 11, characterized in that it is configured to carry out alternate operation of the solar and heat pump water heating plants for heating the storage tank.

13. The system according to claim 1, characterized in that it is arranged to heat the storage tank by circulating circuits of the solar and heat pump water heating systems together.

14. The system according to item 13, characterized in that it is configured to carry out simultaneous operation of the solar and heat pump water heating systems for heating the storage tank.

15. The system according to 14, characterized in that it is configured to receive thermal energy directly from the solar and heat pump water heating systems for heating the storage tank.

16. The system of claim 14, characterized in that it is configured to receive low potential heat energy from the solar water heating installation to a heat pump heating installation for heating the last storage tank.

17. The system according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a research stand for laboratory research on the use of solar energy and low potential groundwater energy as non-traditional sources of heat.

18. The system according to claim 1, characterized in that the source of thermal energy of the Earth is a soil well or wells.

19. The system according to claim 1, characterized in that it is configured to accumulate excess thermal energy of the solar water heating installation in an earth well or wells.