Электрохимическая реверсивная теплонасосная установка для обогрева и охлаждения здания

 

1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ РЕВЕРСИВНАЯ ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОБОГРЕВА И ОХЛМЩЕНИЯ ЗДАНИЯ, содержащая установленные внутри и снаружи последнего две электрохимические ячейки в виде сосудов с теплопроводными стенками, имеющих полосги низкого и высокого давлений, отделенные одна от другой пористыми электродами с ионообменной электролитической мембраной между.ними, причем сосуды соединены между собой посредством трубопроводов низкого и высокого давлений и один из них, установленньш снаружи здания, снабжен концентратором солнечной энергии, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности теплои хладоснабжения, сосуды выполнены цилиндрическими, а трубопроводы низкого и высокого давлений - в виде теплообменника типа труба в Tpy6eV расположенного по оси сосудов и подсоединенного к их днищам со стороны полостей низкого давления, причем концы трубопровода высокого давления (Л проведены через полости низкого давления и центральную часть электродов к полостям высокого давления. 2, Установка по п. 1,отличаю щ а я с я тем, что концентрато солнечной энергии выполнен параболическим и состоит из двух элементов, укрепленных на сосуде шарнирно. ч 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3684716/23-06 (22) 02.01.84 (46) 15.09.85. Бюл. Ф 34 (72) В.А.Дроздов, Д.И.Сучков и С.А.Сидорцев (71) Научно-исследовательский институт строительной физики (53) 621. 574 (088. 8) (56) Патент Cll)A У 2634431, кл. 62-3, опублик. 1953.

Авторское свидетельство СССР

У 1038753, кл. F 25 В 13/00, 1982. (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ РЕВЕРСИВНАЯ ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ОБОГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ЗДАНИЯ, содержащая установленные внутри и снаружи последнего две электрохимические ячейки в виде сосудов с теплопроводными стенками, имеющих полости низкого ч высокого давлений, отделенные одна от другой пористыми электродами с ионообменной электролитической (5()4 F 25 В 29/00 21/00 27/00 мембраной между ними, причем сосуды соединены между собой посредством трубопроводов низкого и высокого давлений и один из них, установленный снаружи здания, снабжен концентратором солнечной энергии, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности тепло- и хладоснабжения, сосуды выполнены цилиндрическими, а трубопроводы низкого и высокого давлений — в виде теплообменника типа "труба в трубе"4 расположенного по оси сосудов и подсоединенного к их днищам со стороны полостей низкого давления, причем концы трубопровода высокого давления проведены через полости низкого давления и центральную часть электродов к полостям высокого давления.

2. Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я- тем, что концентрато солнечной энергии выполнен параболическим и состоит из двух элементов, укрепленных на сосуде шарнирно.

1 1179

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к комбинированным тепловым насосам для обогрева и охлаждения зданий и других помещений, в которых необходимо поддерживать температуру в заданных пределах.

Цель изобретения — повышение экономичности тепло- и хладоснабжения.

На чертеже схематично представ- 10 лена предлагаемая электрохимическая реверсивная теплонасосная установка для обогрева и охлаждения здания, разрез.

Установка содержит расположенную 15 вне здания цилиндрическую электрохимическую ячейку 1, расположенную внутри помещения цилиндрическую электрохимическую ячейку 2, регенеративный теплообменник 3 типа труба в трубе", 20 проходящий через стену здания.

Ячейка 1 содержит круглую ионообменную электролитную мембрану 4, круглые пористые электроды 5 и 6 высокого и низкого давлений рабочего . 25 тела, полости 7 и 8 высокого и низкого давлений рабочего тела в виде плоских цилиндров, сетки 9 и 10, заполняющие полости 7 и 8, цилиндрическую керамическую рамку 11, круглые наружные стенки 12 и 13, ограничивающие полости 7 и 8, металлическое оребрение 14 на стенке 13, шарнирно закрепленные верхнюю 15 и нижнюю 16 половинки параболического концентратора солнечной энергии.

Ячейка 2 содержит круглую ионнообменную электролитную мембрану 17, круглые пористые электроды 18 и 19 высокого и низкого давлении рабочего

40 тела, полости 20 и 21 высокого и низкого давлений рабочего тела в виде плоских цилиндров,.сетки 22 и 23, заполняющие полости 20 и 21, цилиндрическую керамическую рамку 24, 45 круглые наружные стенки 25 и 26, ограничивающие полости 20 и 21, металлическое оребрение 27 и 28 на стенках

25 и 26.

Теплообменник 3 содержит внешнюю трубу 29 и внутреннюю оребренную с внешней стороны трубу 30.

Электроды 6 и 19 имеют электрическое соединение 3 1. Реостат 32 служит 55 для плавного регулирования параметров устройства. Переключатель 33 полярности постоянного напряжения

048 2 служит для переключения режимов работы устройства.

В качестве рабочего тела в предлагаемом устройстве может быть использована смесь газов, например аммиака с водородом в нестихиометрическом составе: 1 моль раб, тела = — 1 моль NH + 0,5 моля Н,. В качестве электролитной мембраны может быть использован пористый диэлектрический сухарь, пропитанный водным раствором соли аммония с проводимостью по комплексному иону NH4, типа (МН ), 804, +

NH4 Cl р NH4NOg °

Установка работает следующим образом.

В режиме теплового насоса половинки 15 и 16 концентратора солнечной энергии сомкнуты. Тепловая энергия сконцентрированного солнечного излу чения попадает на стенку 12 и через сетку 9 передается электродному блоку, включающему электроды 5 и 7 и электролит 4, поднимая его темперао туру, например до 5-10 С. Поскольку общая толщина электродного блока мала (1-3 мм), то тепло от электрода 5 за счет теплопроводности электродов и электролита равномерно нагревается этот электродный блок до той же температуры. За счет конвективного нагрева рабочего тела высокого давления вблизи электрода 5 в полости 7 оно будет иметь такую же температуру.

Рабочий процесс образования потока рабочего тела (его расширения) в ячейке 1 идет с поглощением солнечного тепла и состоит в ионнзации рабочего тела высокого давления в полости 7 по реакции NH + Н вЂ” е — .

+ . з

NH на границе электрод 5 — мембра4

+ на 5, перетоке ионов ЯН4 через слой электролита под действием градиента электростатического поля, рекомбинации ионов МН4 на границе мембрана 4 — электрод 6 по реакции

ЖН4 + е-+ NH + Hb полости 8.

Рабочий процесс образования потока рабочего тела в ячейке 2 (его сжатие) сопровождается выделением тепла в электродном блоке, включающем электроды 18 и 19 и мембрану 17, и сбросом его через сетки 22 и 23, стенки 25 и 26, и ребра 2/ и 28 в отапливаемое помещение. Процесс .сжатия рабочего тела в ячейке 2 состоит в ионизации рабочего тела

1179048

Составитель В.Добротворцев

Техред А.Бабинец Корректор М.Деичик

Редактор И.Касарда

Заказ 5643/36

Тираж 509 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,: д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 низкого давления в полости 21 по реакции NH + Н вЂ” е — УИН на грани

Ф це электрод 19 — мембрана 17, пере+ токе ионов NH4 через слой электролита под действием градиента электростатического поля, рекомбинации ионов NH< на границе: мембрайа 17—

Ф электрод 18 по реакции ИН4 + е - .

NH + Н в полости 20.

Для уменьшения потерь тепла .в цикле изобарические процессы охлаждения и нагрева рабочего тела осуществляют в теплообменнике 3.

В режиме охлаждения помещения необходимо изменить полярйость подводимого напряжения (переключатель напряжения вместо положения 1-1 занимает положение 2-2) и развести половинки 15 и 16 концентратора.

При этом функции ячеек 1 и 2 меняются местами. Ячейка 2 будет выполнять функцию, электрохимического

10 детандера и устройства для забора тепла из помещения, а ячейка - функцию электрохимического компрессора

l и устройства для сброса тепла в окружающую среду.