Теплонасосная каскадная установка

 

Изобретение может быть использовано при отоплении и кондиционировании зданий. Цель изобретения - повышение экономичности работы установки. Установка содержит верхний и нижний каскады. Камера 8 барометрического вскипания верхнего каскада имеет паровой объем. Отопительный контур соединен с нагревателями 19 и 22 верхнего и нижнего каскадов через трехходовые двухпозиционные краны 20 и 21 с возможностью поочередного их включения к потребителю тепла этого контура. Теплообменник 25 подключен через запорный вентиль 26 к нижнему каскаду параллельно его конденсатору 3 и размещен в газовом объеме камеры 8. Конденсатор 3 нижнего каскада снабжен подогревателем 23 системы горячего водоснабжения, установленным параллельно нагревателю 22 нижнего каскада. Конструкция установки обеспечивает покрытие нагрузки горячего водоснабжения за счет нижнего каскада, а функционирование системы отопления - за счет двухкаскадной установки в зимнее время, а в переходные отопительные периоды позволяет регулировать вырабатываемую для отопления тепловую мощность, снижая т-ру воды в отопительном контуре. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 F 25 В 29/00, 7/00

Р Г-ю ::ч .g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4305958/23-06 (22) 15.09.87 (46) 07.05.89. Бюл. Р 17 (72) Л.Н.Стронский, А.В.Супрун и В.Н.Шевченко (53) 621.56 (088.8) (6) Авторское свидетельство СССР

N- 1?63976, кл. F 25 В 7/00, 1984.

I (54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ КАСКАДНАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение м,б. использовано при отоплении и кондиционировании зданий. Цель изобретения — повьппение экономичности работы установки. Установка содержит верхний и нижний каскады. Камера 8 барометрического вскипания верхнего каскада имеет паровой объем, Отопительный контур соединен с нагревателями 19 и 22 верхнего и нижнего каскадов через трехходовые

„„SU„„1478000 А1 двухпозиционные краны 20 и 21 с воз- можностью поочередного их включения к потребителю тепла этого контура.

Теплообменник 25 подключен через запорный вентиль 26 к нижнему каскаду параллельно его конденсатору 3 и размещен в газовом объеме камеры 8.Конденсатор 3 нижнего каскада снабжен подогревателем 23 системы горячего водоснабжения, установленным параллельно нагревателю 22 нижнего каскада, Конструкция установки обеспечивает покрытие нагрузки горячего водоснабжения за счет нижнего каскада, а функционирование систе гл отопления — за счет двухкаскадной установки в зимнее время, а в переходные отопительные периоды позволяет регу,лировать вырабатываемую для отопления тепловую мощность, снижая т-ру воды в отопительном контуре. 1 ил.

1478000

Изобретение относится к теплотехнике, н частности к теплонасосным установкам, предназначенным для отопления и кондиционирования зданий.

Цель изобретения — повышение экономичности работы путем снижения энергопотребления на привод компрессора верхнего каскада.

На чертеже представлена принципиальная схема теплонасосной каскадной установки.

Теплонасосная каскадная установ— ка содержит нижний каскад с испари— телем 1, компрессором 2, конденсато- 15 ром 3 и дросселем 4. Через испаритель 1 проходит линия 5 подвода воды от низкопотенциального источника тепла. Верхний каскад включает компрессор 6, работающий на парах воды, 20 конденсатор 7 водяных паров и камеру

Я барометрического вскипания,вход которой через вентиль 9 связан с линией 10 подачи соленой (исходной) воды, проходящей через регенеративные 25 теплообменники 11 и 12. Паровой выход камеры 8 связан с входом компрессора 6, выход которого соединен с входом конденсатора 7. К выходу конденсатора 7 верхнего каскада подклю- 30 чен трехходовой двухпозиционный кран

13, к которому подсоединена линия 14 слива дистиллята, проходящая через регенеративный теплообменник 2, Жидкостный выход камеры 8 через насос

14 подключен к контуру верхнего каскада перед дозирующим вентилем 16 и к линии 17 слива рассола, имеющей вентиль 18, При этом линия 17 проходит через регенеративный теплообменник 11 . Отопительный контур связан с верхним каскадом через нагреватель

19 и подключен к нему через трехходовые краны 20 и 21 с возможностью пе:— реключения на нагреватель 22 нижнего 45 каскада. Дпя этого краны 20 и 21 снабжены устройством синхронного переключения. В конденсаторе 3 нижнего каскада установлен подогреватель

23, гидравлически связанный с подающей линией 24 системы горячего водоснабжения. При этом конденсатор 3 изготовлен так, что теплоноситель нижнего каскада (хладон) циркулирует в межтрубном пространстве, омывая подогреватель 23 и нагреватель 22. В качестве источника низкопотенциального тепла может быть использована морская вода, вода из скважины или теплоноситель из системы кондиционирования зданий. В качестве рабочего вещества верхнего каскада использует. ся вода.

В камере 8 барометрического вскипания расположен теплообменник 25, который находится в ее паровом объеме. Теплообменник 25 подключен к контуру нижнего каскада параллельно конденсатору 3 с возможностью их параллельного включения. Для этого конденсатор 3 нижнего каскада снабжен обводной линией, содержащей запорный вентиль 26 и теплообменник 25.

Отопительный контур содержит радиаторы 27 отопления и вентиль 28.

Теплонасосная каскадная установка работает следующим образом, Зимой, когда отопительные нагрузки максимальны, для нужд отопления работают оба каскада установки.Пля этого вода от источника низкопотенциального тепла по линии 5 поступает к испарителю 1 нижнего каскада. Рабочее вещество в испарителе 1 нагревается, испаряется и поступает в компрессор 2, где сжимается, ловышая свой потенциал, и конденсируется затем в теплообменнике 25 и конденсаторе 3, после чего через дроссель

4 снова поступает в испаритель 1.

В зимнее время краны 13, 20 и 21 установлены в положение, указанное на чертеже стрелками. Вентили 9 и 18 при этом закрыты, а вентили 26, 28 и 16 открыты. Циркулирующая в верхнем каскаде вода отбирает тепло от теплообменника 25 и испаряется вследствие разрежения, которое создает компрессор 6 в камере 8 барометрического вскипания. Пары воды, сжатые в компрессоре 6„ поступают в конденсатор 7, где они отдают тепло в отопительный контур, конденсируясь при этом. Неиспарившаяся в камере 8 вода насосом 15 подается в контур верхнего каскада, в котором смешивается с конденсатом из конденсатора 7.

Образовавшаяся смесь, пройдя через вентиль 16, поступает на вход камеры

8 и разбрызгивается внутри камеры 8.

Тепло, расходуемое на испарение воды, отбирается у нижнего каскада посредством теплообменника 25 за счет фазовых превращений как теплоносителя нижнего, так и теплоносителя верхнего каскадов. Циркулирующая в отопительном контуре вода отбирает высо1478000 копотенциальное тепло от нагревателя

19 верхнего каскада и подается к потребителям тепла в систему отопления, содержащую радиаторы 27. При этом в подогревателе 23 вода подающей линии

24 системы горячего водоснабжения отбирает тепло от конденсирующегоая в конденсаторе 3 теплоносителя нижнего каскада. Конденсат теплоносителя после теплообменника 25 и конденса тора 3 смешивается и поступает в дроссель 4, Таким образом, обеспечивается покрытие нагрузки горячего водоснабжения за счет нижнего каскада, а функционирование системы отопления — за счет двухкаскадной установки, благодаря чему повышается эффективность и экономичность работы установки в зимнее время года..

В переходные отопительные периоды нагрузки системы отопления снижаются вследствие повышения наружной температуры воздуха. В связи с этим необ- 25 ходимо регулировать вырабатываемую для отопления тепловую мощность. Это можно осуществлять снижением темпе— ратуры воды в отопительном контуре до 50-70 С. Для этого достаточно ис— пользовать только нижний каскад установки. В этом случае краны 20 и 21 устанавливаются во второе положение, а вентиль ?6 закрывается. Таким образом, пары теплоносителя нижнего каскада после компрессора 2 попадают только в конденсатор 3, Потребители тепла при этом подключены к нагревателю 22 и подогревателю 23, расположенным в конденсаторе 3 нижнего кас- 4п када. Тепло нижнего каскада, отобранное в конденсаторе 3, поступает в линию 24 горячего водоснабжения и к радиаторам 27 системы отопления, Исходная вода, в качестве которой может использоваться морская, засоленная или загрязненная вода, предварительно нагреваясь в регенеративных теплообменниках 11 и 12, по линии !0 проходит в камеру 8 барометрического вскипания, В камере 8 происходит выпаривание воды за счет уменьшения давления, создаваемого компрессором

6, Пройдя через конденсатор 7, который в данном случае не работает, и кран 13, пары воды поступают в регенеративный теплообменник 12, где конденсируются, нагревая исходную воду.

Рассол через жидкостный выход камеры

8 поступает к насосу 15 и затем через вентиль 18 и регенеративный теплообменник 11 по линии 17 выводится из установки, при этом в теплообменнике

11 рассол охлаждается, нагревая исходную воду, В летний период вентиль 28 закрыт.

Таким образом, в летний период потребителем тепла является только система горячего водоснабжения, В качестве низкопотенциального источника тепла в испарителе 1 нижнего каскада используется избыточное тепло систеMbl кондиционирования здания, Остальное оборудование работает так же как в переходный отопительный период. формула и з о бр ет ени я

Теплонасосная каскадная установка, содержащая нижний каскад с испарителем, дросселем, компрессором,конденсатором и нагревателем, верхний каскад с камерой барометрического вскипания, имеющей паровой объем, своими компрессором и нагревателем, конденсатором, а также отопительный контур, соединенный с нагревателями обоих каскадов через трехходовые двухпозиционные краны с возможностью поочередного их подключения к потребителю тепла этого контура, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности работы путем снижения энергопотребления на привод компрессора верхнего каскада,установка дополнительно содержит теплообменник, подключенный через запорный вентиль к нижнему каскаду параллельно его конденсатору и размещенный в паровом объеме камеры барометрическо-, го вскипания, а конденсатор нижнего каскада дополнительно снабжен подог-. ревателем системы горячего водоснабжения, установленным параллельно нагревателю нижнего каскада,