SU1548624A1

SU1548624A1 - Теплонасосна установка воздушного отоплени , охлаждени и гор чего водоснабжени с рекуперацией и аккумул цией теплоты

Info

Publication number: SU1548624A1
Application number: SU874249991A
Authority: SU
Inventors: Игорь Юрьевич Долгов; Владимир Александрович Костылев
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1987-05-26
Publication date: 1990-03-07

Abstract

Изобретение относитс к холодильной технике, а более конкретно к парокомпрессионным установкам комбинированного получени холода и тепла. Цель изобретени - уменьшение энергопотреблени и повышение надежности при автономной работе установки. Дл этого теплонасосна установка содержит грунтовой коллектор 1 и (или) теплообменник жидкость - воздух 5 с теплоносителем в виде жидкости с низкой температурой замерзани , который с помощью циркул ционных насосов 2 и 6 подаетс в бак-теплоаккумул тор 12, к которому подсоединены шесть циркул ционных контуров теплоносител , три из которых передают теплоту, восприн тую коллектором и теплообменником жидкость-воздух и аккумулированную в баке-теплоаккумул торе 12, к как минимум двум холодильным контурам 17 и 18 теплонасосных блоков воздушного отоплени и охлаждени помещени и одному холодильному циклу 35, а два других контура подвод т к баку-теплоаккумул тору 12 рекуперированную теплообменником воздух-жидкость 13 теплоту воздуха, удал емого из помещени по гигиеническим требовани м, и теплоту топлива, сжигаемого в топке 9 дл целей отоплени и гор чего водоснабжени при авари х холодильных контуров 17 и 18 теплонасосных блоков, или в грунтовом коллекторе 1, или в теплообменнике жидкость-воздух 5. 1 ил.

Description

геномной работе установки. Дл этого теплонасосна установка содержит грунтовой коллектор 1 и (или) теплообмен- Ник жидкость-воздух 5 с теплоносите- леи в виде жидкости с низкой температурой замерзани , который с помощью циркул ционных насосов 2 и 6 подаетс |в бак-теплоаккумул тор 12, к которому Подсоединены шесть циркул ционных KOHтуров теплоносител , три из которых цередают теплоту, восприн тую кол- ,лектором и темплообменником жидкость- (воздух и аккумулированную в бане-теп- 1 оаккумул торе 12, к как минимум двум Холодильным контурам 17 и 18 теплонасосных блоков воздушного отоплени и охлаждени помещени и одному холодильному циклу 35, а два других контура подвод т к баку-теплоаккумул то- ру 12 рекуперированную теплообменником воздух-жидкость 13 теплоту воздуха , удал емого из помещени по гигиеническим требовани м, и теплоту топлива , сжигаемого в топке 9 дл целей отоплени и гор чего водоснабжени при авари х холодильных контуров 17 и 18 теплоиасосных блоков, или в грунтовом коллекторе 1, или в теплообменнике жидкость-воздух 5. 1 ил.

Изобретение относитс к холодиль- Ной технике, а именно к установкам рхлаждени (кондиционировани ) возду- fca помещени и к комбинированным теп- донасосным установкам комплексного Получени тепла и холода.

Целью изобретени вл етс умень- Ьение энергопотреблени и повышени надежности при автономной работе установки .

На чертеже изображена принципиаль- (на схема теплонасосной установки.

С помощью установки осуществл ют .воздушное охлаждение, отопление, го- р чее водоснабжение помещений с трансформацией дл этих целей теплоты грунта, солнечного излучени , теплоты воздуха, удал емого из помещени . по гигиеническим требовани м выт жной .вентил цией,и использование дл целей отоплени и Гор чего водоснабжени теплоты топлива, сжигаемого в топке при отсутствии электроснаб- жени теплонасосной установки или. аварий в коллекторах, в тепло- насосных блоках отоплени и водонатрева .

Теплонасосна установка содержит грунтовой коллектор 1 с циркул ционным насосом 2 теплоносител и запорными вентил ми 3 и 4, теплообменник жидкость - воздух 5 с циркул ционным насосом 6 и запорными вентил ми 7 и топку 9 с теплообменником нагрева жи ости за счет теплоты сжигани твердого , жидкого или газообразного топлива с запорными вентил ми 10 и 11,

бак-теплоаккумул тор 12, теплообменник воздух - жидкость 13 с вентил тором , утилизирующий теплоту воздуха, удал емого из помещени по гигиеническим требовани м выт жной вентил 1- цией с дополнительным циркул ционным насосом 14 и запорными вентил ми 15 и 16, холодильные контуры теплонасос ных блоков 17 и 18 воздушного отоплени и охлаждени помещени , включаемые в сеть теплоносител соответственно запорными вентил ми 19,20 и 21, 22, каждый .из которых содержит теплообменник хладагент - жидкость 23, с циркул ционным насосом 24 теплоносител , дросселирующее устройство 25 теплообменник хладагент - воздух 26 с вентил тором, четырехходовый вентиль 27 и компрессор 28, батареи 29 и 30 отоплени помещени , включаемые в сеть теплоносител соответственно запорными вентил ми 31,32 и 33,34, холодильный цикл 35, включаемый в сет теплоносител запорными вентил ми 36 и 37 - в режиме отоплени и (или) водонагрева с использованием топки, запорными вентил ми 38 и 39 в тепло- насосном режиме, состо щий из теплообменника жидкость - хладагент 40 с циркул ционным насосом 41 теплоносител дроссел 42, теплообменника хладагент - вода 43 и жидкость - вода 44, помещенных в теплоизолированный бак- водонагреватель 45, компрессора 46, трубопровода подвода холодной воды 47 и отвода гор чей воды 48, блок 49 автоматического управлени . 1

Теилонасосиа установка работает следующим образом.

В режиме воздушного отоплени ,когда блок 49 автоматического управлени обеспечивает переключение четырехходо- вых вентилей 27 теплонасосных блоков отоплени и охлаждени в положение, показанное на схеме сплошными лини ми , теплоноситель грунтового коллекто-jQ ли 19-22 подаетс в теплообменники ра 1 из бака-теплоаккумул тора 12, хладагент - жидкость 23, где рсали у- циркул ционными насосами 24 через от- етс его нагрев за счет конденсации крытые запорные вентили 19-22 пода- сжатых компрессорами 28 паров кладетс в теплообменники хладагент - жид- агента, воспринимающих при низкотем- кость 23, где реализуетс кипение $ пературном кипении в теплообменниках хладагента при низкой температуре,воспринимающего при этом теплоту теплоносител . Далее пары хладагента сжимаютс в компрессорах 28 с повышением20

температуры и подаютс в теплообменник хладагент - воздух 26, где, конденсиру сь , осуществл ют нагрев воздуха помещени .

Теплота воздуха, удад емого из помещени по гигиеническим требовани м, воспринимаетс охлажденными теплоносителем грунтового коллектора, подаваемым в рекуперативный теплообменник воздух - жидкость 13, установленный в воздухопроводе выт жной вентил ции циркул ционными насосом 14 с донной части бака-теплоаккумул тора 12. Нагретый в теплообменнике воздух - жидкость 13 теплоносител подаетс в верхнюю часть бака теплоаккумул - тора 12. При охлаждении теплоносител в баке-тегатоаккумул торе 12 в процессе отоплени помещени и водо- нагрева до температуры, контролируемой блоком 49 автоматического управлени , включаетс циркул ционный насос 2 или 6, подава в бак-тепло- аккумул тор 12 теплоноситель, восприн вший теплоту грунта или солнечного излучени , в зависимости от того, кака температура больше грунта или теплоносител солнечного коллектора. При этом температура теплоносител в баке-теплоаккумул торе 12 повышаетс до величины, контролируемой блоком -49 автоматического управлени , и по достижении которой циркул ционные насосы 2 или 6 автоматически отключаютс . В процессе отоплени и во- донагрева такие колебани температуры ,., потребление. теплоносител в баке-теплоаккумул - торе 12 периодически повтор ютс .

В режиме воздушного охлаждени ,когда блок 49 автоматического управлени

хладагент - воздух 26 теплоту воздуха помещени , охлажда его. При нагреве теплоносител в баке-теплоаккумул торе 12 в процессе охлаждени помещени до температуры, контролируемой блоком 41 автоматического управлени , включаетс циркул ционный насос 2 или 6, подава в теплоаккумул тор теплоноситель , восприн вший теплоту грун 25 та или солнечного излучени , в зависимости от того, кака температура меньше, грунта или теплоносител солнечного коллектора. При этом температура теплоносител в баке-теплоаккуму- 30 л торе 12 понижаетс до величины,контролируемой блоком 49 автоматического управлени , и по достижении которой циркул ционные .насосы 2 или 6 автоматически отключаютс . В процессе охлаждени (кондиционировани ) помещени такие колебани температуры теплоносител в тештоаккумул торе периодически повтор ютс .

В режиме воздушного отоплени в одном из помещений и охлаждени в другом помещении работа теплонасосных блоков происходит как описано, но более экономично и при меньших колебани х температуры теплоносител в тепло- 45 аккумул торе, так как при этом тепло- насосный блок, работающий в режиме воздушного отоплени , охлаждает теплоноситель в теплоаккумул торе, а тепло- насосный блок, работающий в режиме .50 охлаждени помещени , нагревает теплоноситель в теплоаккумул торе, повыша , его температуру, коэффициент преобразовани теплонасосной установки, и следовательно, снижает его энерго-

35

40

Б рс; мс чрдонагрева холодильный цикл 5 тр. нгформирует теплоту тепло- носнп -тн 1 читоаккумул тора 12 путем

обеечсминает переключение четырехходовых вентилей 27 теплонасосных блоков 17 и 18 отоплени и кондиционировани в положение, показанное па схеме штриховыми лини ми, теплоноситель

грунтового коллектора 1 из бака-тешю- аккумул тора 12 циркул ционными насосами 24 через открытые запорные вентиjQ ли 19-22 подаетс в теплообменники хладагент - жидкость 23, где рсали у- етс его нагрев за счет конденсации сжатых компрессорами 28 паров кладагента , воспринимающих при низкотем- $ пературном кипении в теплообменниках 20

, потребление.

В режиме воздушного отоплени в одном из помещений и охлаждени в другом помещении работа теплонасосных блоков происходит как описано, но более экономично и при меньших колебани х температуры теплоносител в тепло- 5 аккумул торе, так как при этом тепло- насосный блок, работающий в режиме воздушного отоплени , охлаждает теплоноситель в теплоаккумул торе, а тепло- насосный блок, работающий в режиме 0 охлаждени помещени , нагревает теплоноситель в теплоаккумул торе, повыша , его температуру, коэффициент преобразовани теплонасосной установки, и следовательно, снижает его энерго-

35

0

потребление.

715/48624

ее поглощени в теплообменнике жидкость - хладагент АО, включенном последовательно с циркул ционным насосом 41, подающим в него теплоноситель из бака-теплоаккумул тора 12 через открытые запорные вентили 38 и 39. Поглощение теплоты теплоносител в теплообменнике жидкость - хладагент 40

15

осуществл етс при низкотемпературном JQ вани м выт жной вентил цией, за счет .кипении хладагента, пары которого затем сжимаютс компрессором 46 с повышением температуры и подаютс в теплообменник хладагент - вода 43, конденсиру сь в нем и отдава теплоту нагреваемой воде в теплоизолированном баке-водонагревателе 45. Нагрета вода из бака-водонагревател 45 по трубопроводу гор чей воды 48 подаетс к точке водозабора. Холодна вода подаетс в донную часть бака-водонагревател 45 трубопроводом холодной воды 47. Стабилизаци температур нагреваемой в баке-водонагревателе 45 воды и обеспечение требуемого температурного режима в помещени х осуществл етс путем периодического включени - выключени в электросеть компрессо ров 28 и 46 циркул ционных насосов 24 и 41 вентил торов теплообменников 26 холодильных контуров 17 и 18 и холодильного цикла 35.

20

25

30

одновременного использовани , если это диктуетс потребителем, различных режимов теплонасосных блоков воздушного отоплени и охлаждени , когда один из них охлаждает теплоноситель в теплоаккумул торе, а другой нагревает, преп тству понижению его

температурного потенциала, за. счет выбора блоком автоматического управлени грунтового или солнечного коллектора с наибольшей температурой теп лоносител , что в целом обеспечивает понижение разности температур помещени и теплоносител , нагретой воды в водонагревателе и теплоносител , пропорционально которой уменьшаетс величина мощности, потребл емой тепло насосной установкой из электросети.

Использование теплонасосной установки позвол ет повысить надежность отоплени , охлаждени и водонагрева за счет параллельной работы, как минимум двух теплонасосных блоков воз- душного отоплени и охлаждени ми одного блока водонагрева, установленны в разных помещени х, а также повысить надежность отоплени и водонагрева при авари х в контурах грунтового, солнечного коллекторов, авари х теплонасосных блоков воздушного отоплени и охлаждени , вадонагрева, а также при отсутствии электроснабжени теплонасосной установки за счет реализации режима отоплени и водонагрева с использованием тепловой энергии твердого, жидкого или газообразного топлива, сжигаемого в топке.

В режимах отоплени и(или) водона- грева за счет использовани теплоты 35 твердого, з идкого или газообразного топлива в топке 9, реализуемых при отсутствии электроснабжени тепло- насосной установки, авари х в контурах грунтового коллектора 1, тепло- 40 обмеНника жидкость - воздух авари х холодильных контуров 17 и 18, отопление помещени производитс путем теплоотдачи в отопительных батаре х 29 и 30, подключаемых к сети теплоноси- 45 тел запорными вентил ми 31,32 и 33, 34% тепловой энерг ш теплоносител нагреваемому воздуху помещени , водо- нагрев осуществл етс путем теплопередачи нагреваемой воде теплообмен- ,- ником жидкость - вода 44 теплоты теплоносител , подключаемого к сети теплоносител запорными вентил ми 36 и 37. В режимах отоплени и (или) водоНагрева за счет использовани тепло- лодильный контур теплонасосного блоты твердого, жидкого или газообразно-

го топлива, сжигаемого в топке 9, запорные вентили 3, 4, 7, 8, 10, 11, 15, 16, 19-22, 38 и 39 закрыты и цирка отоплени и охлаждени из последовательно соединенных теплообменника хладагент - жидкость с подключенным к нему циркул ционным контуром геп8

кул циоиные насосы 2, 6, 14, 24 и 41 выключены.

Теплонасосна установка позвол ет снизить потребление теплонасосной установкой электроэнергии за счет рекуперации теплоты воздуха с высоким температурным потенциалом, удал емого и.з помещени по гигиеническим требо-5

5

вани м выт жной вентил цией, за счет

0

5

0

5 0 5 -

температурного потенциала, за. счет выбора блоком автоматического управлени грунтового или солнечного коллектора с наибольшей температурой теплоносител , что в целом обеспечивает понижение разности температур помещени и теплоносител , нагретой воды в водонагревателе и теплоносител , пропорционально которой уменьшаетс величина мощности, потребл емой тепло- насосной установкой из электросети.

Использование теплонасосной установки позвол ет повысить надежность отоплени , охлаждени и водонагрева за счет параллельной работы, как минимум двух теплонасосных блоков воз- душного отоплени и охлаждени ми одного блока водонагрева, установленных в разных помещени х, а также повысить надежность отоплени и водонагрева при авари х в контурах грунтового, солнечного коллекторов, авари х теплонасосных блоков воздушного отоплени и охлаждени , вадонагрева, а также при отсутствии электроснабжени теплонасосной установки за счет реализации режима отоплени и водонагрева с использованием тепловой энергии твердого, жидкого или газообразного топлива, сжигаемого в топке.

Claims

Формула изобретени

Теплонасосна установка воздушного отоплени , охлаждени и гор чего водоснабжени с рекуперацией и аккумул цией теплоты, содержаща хо

ка отоплени и охлаждени из последовательно соединенных теплообменника хладагент - жидкость с подключенным к нему циркул ционным контуром геплоносител , содержащим грунтовый коллектор , циркул ционный насос, подвод щий и отвод щий теплоизолированные трубопроводы, дросселирующего устрой- , ства, теплообменника хладагент - воздух с вентил тором и четырехходового вентил , компрессора, и блок автоматического управлени , отличающа с тем, что, с целью уменыпе- JQ ни энергопотреблени и повышени надежности при автономной работе установки , она дополнительно снабжена теплоизолированными баком-теплоаккумул - тором, баком-водонагревателем и шее- 15 тью дополнительными циркул ционными контурами, грунтовый коллектор подво- д щим и отвод щим трубопроводами подключен соответственно к верхней и донной част м бака-теплоаккумул тора, 20 к которым, в свою очередь, подключены отвод щие и подвод щие теплоизолированные трубопроводы дополнительных циркул ционных контуров, первый из которых содержит теплообменник жидкость-25

воздух, второй и третий - циркул ционный насос с последовательно включенным теплообменником хладагент - жидкость , включенным патрубками по хладагенту соответственно в один и другой холодильные контуры теплонасосных блоков отоплени , четвертый - две включенные параллельно запорными вентил ми циркул ционные ветви, одна из которых содержит теплообменник жидкость - вода, размещенный в баке- водонагревателе, а втора - циркул ционный насос с последовательно включенным теплообменником жидкость-хладагент , включенным патрубками хладагента в холодильный цикл после дроссел , п тый - последовательно включенные запорными вентил ми дополнительный циркул ционный насос и теплообменник воздух - жидкость, установленный в воздуховоде выт жной вентил ции, а шестой - размещенный в топке теплообменник нагрева жидкости.