Теплонасосная установка воздушного отопления, охлаждения и горячего водоснабжения с рекуперацией и аккумуляцией теплоты

 

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к парокомпрессионным установкам комбинированного получения холода и тепла. Цель изобретения - уменьшение энергопотребления и повышение надежности при автономной работе установки. Для этого теплонасосная установка содержит грунтовой коллектор 1 и (или) теплообменник жидкость - воздух 5 с теплоносителем в виде жидкости с низкой температурой замерзания, который с помощью циркуляционных насосов 2 и 6 подается в бак-теплоаккумулятор 12, к которому подсоединены шесть циркуляционных контуров теплоносителя, три из которых передают теплоту, воспринятую коллектором и теплообменником жидкость-воздух и аккумулированную в баке-теплоаккумуляторе 12, к как минимум двум холодильным контурам 17 и 18 теплонасосных блоков воздушного отопления и охлаждения помещения и одному холодильному циклу 35, а два других контура подводят к баку-теплоаккумулятору 12 рекуперированную теплообменником воздух-жидкость 13 теплоту воздуха, удаляемого из помещения по гигиеническим требованиям, и теплоту топлива, сжигаемого в топке 9 для целей отопления и горячего водоснабжения при авариях холодильных контуров 17 и 18 теплонасосных блоков, или в грунтовом коллекторе 1, или в теплообменнике жидкость-воздух 5. 1 ил.

COOS СОВЕТСНИХ

СФФВВ Л

Р(. СПУЬЛИН, Al (19) (И) I ()5 F 25 В 13/00 F 25 9 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 с j

AA с:;L"

Ei El,, ) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCGP

1 (21) 4249991/23-06 (22) 26.05.87 (46) 07,03.90.Бюл. Р 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-. конструкторский и тех-нологический институт злектротермического оборудования (72) И.N.Äîëãîâ и.В,А.Костылев

"(53) 621.57(088,8) (56) Заявка Японии Р 54-28982, кл. F 25 В 13/00, 1979.

{54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ВОЗДУШНО- .

ГО ОТОПЛЕНИЯ, ОХЛАЩЦЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО

ВОДОСНАБЖЕНИЯ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ И АККУМУЛЯЦИЕЙ TEKIOTM (57) Изобретение относится к холодиль ной технике, а более конкретяо к парокомпрессионньм установкам комбинированного получения холода и тепла. Цель изобретения - уменьшение энергопотребления и,повьйиение надежности при ав1548624 4 тономной работе установки. Для этого теплонасосная установка содержит грунтовой коллектор 1 и (или) теплообменник жидкость-воздух 5 с теплоносите-!

5 лем в виде жидкости с низкой температурой замерзания, который с помощью циркуляционных насосов 2 и 6 подается

is бак-теплоаккумулятор 12, к которому подсоединены шесть циркуляционных кон-10

hypos теплоносителя, три иэ которых передают теплоту, воспринятую кол,лектором и темплообменником жидкость1 оэдух и аккумулированную в бане-теп1 щоаккумуляторе 12, к как минимум двум 15 холодильным контурам 17 и 18 теплок

Изобретение относится к холодиль- . ой техйике, а именно к установкам охлаждения (кондиционирования) возду- 25 ка помещения и к комбинированным теплонасосным установкам комплексногО получения тепла и холода.

Целью изобретения является умень пение энергопотребления и повышения 30

1 ,йадежности при автономной работе ус-. ,тановки, На чертеже изображена принципиаль ная схема теплонасосной устайовки.

С помощью, установки осуществляют

"„воздушное охлаждение, отопление, го рячее водоснабжение помещений с транс формацией для этих целей теплоты грунта, солнечного излучения, теплоты воздуха, удаляемого иэ помещения. 40 по гигиеническим требованиям вытяжной

° вентиляцией,и использование для целей отопления и горячего водоснабжения теплотц топлива, сжигаемого в топке нри отсутствии электроснаб- 45 жения теплонасосной установки или.аварий в Коллекторах, в тепло-; насосных блоках отопления и водона- i греза .

Теплонасосная установка содержит грунтовой коллектор 1.с циркуляционным насосом 2 теплоносителя и запор:.ными вентилями Э и 4, теплообменник жидкость — воздух 5 с циркуляционным насосом 6 и эапорными вентилями 7 и 8 топку 9 с теплообменником нагрева жидЯ . ости за счет теплоты сжигания твер,дого, жидкого или газообразного топлива с запорнымн вентилями 10 и 11, насосных блоков воздушного отопления и охлаждения. пбмещения и одному холодильному циклу 35, а два других контура подводят к баку-теплоаккумулятору 12 рекуперированную теплообменником воздух-жидкость 13 теплоту воздуха, удаляейого из помещения по гигиеническим требованиям, и теплоту топлива, сжигаемого в топке 9 для целей отопления и горячего водоснабжения при авариях холодильных контуров 17 и 18 теплонасосных блоков, или в грунтовом коллекторе 1, или,в теплообменнике жидкость-воздух..5. 1 ил. бак-теплоаккумулятор 12, теплообменник воздух — жидкость 13 с вентиля-. тором, утилиэирующий теплоту воздуха, удаляемого из помещения по гигиеническим. требованиям вытяжной вентиля -, цией с дополнительным циркуляционным насосом 14 и запорными вентилями 15 и 16, холодильные контуры теплонасосных блоков 17 и 18 воздушного отопления и охлаждения помещения, включаемые в сеть теплоносителя соответственно запорными вентилями 19,20 и 21, 22, каждый;иэ которых содержит теплообменник хладагент -- жидкость 23, с циркуляционным насосом 24 теплоносителя, дросселирующее устройство 25, теплообменник хладагент — воздух 26 с вентилятором, четырехходовый вен- . тиль 27 и компрессор 28,. батареи 29 и 30 отопления помещения, включаемые в сеть теплоносителя соответственно эапорными вентилями 31,32 и 33,34, холодильный цикл 35, включаемый в сеть теплоносителя запорными вентилями

36 и 37 — в режиме отопления и (или) водонагрева с использованием топки, запорными вентилями 38 и 39 в.теплонасосном режиме, состоящий из теплообменника жидкость - хладагент 40 с циркуляционным насосом 41 теплоносителя дросселя 42, теплообменника хладагент — вода 43 и жидкость - вода 44

Г

Р помещенных в теплоизолированный бакводонагреватель 45, компрессора 46, трубопровода подвода холодной воды 47 и .отвода горячей воды 48, блок 49 автама гического управления.

15 8624 ь

Теттлонасосттатт установка работает обс спсчинаст переключение те,t,ö÷ ххт>следуюттттттт об1)лэом, донтfx вентилей 27. тенлонасосных блоВ режиме воздушного отопления,ког- кон 17 тт 18 отоплення и коттдттттттотттт1н да блок 49 автоматического управления нания в положение показанное иа схс5

У обеспечивает ттереключение четырехходо- ме штриховыми линиями, теплоносителт вых вентттттей 27 теплонасосных блоков грунтоного коллектора 1 из бака-тсплоотопления и охлаждения н положение, аккумулятора 12 циркуляционными насопокаэанное на схеме сплошными линия- сами 24 через открытые эапорные нентими, теплоноситель грунтового коллекто-1р ли 19-22 подается в теплообменники ра 1 из бака-теплоаккумулятора 12, хттадагент — жидкость 23, где реализуциркуляционттьтми насосами 24 через от- ется его нагрев эа счет конденсации крытые запорные нентили 19-22 пода- сжатых компрессорами 28 паров хладется в теплообменники хладагент — жид- агента, воспринимающих при низкотемкость 23, где реализуется кипение пературном кипении в теплообменниках хладагента при низкой температуре,вос- хладагент — воздух 26 теплоту воздуха принимающего при этом теплоту теппоно- помещения, охлаждая его. При нагреве сителя. Далее пары хладагента сжимаюг- теплоносителя в баке-теплоаккумулятося в компрессорах 28 с повышением ре 12 в процессе охлаждения помещетемпературы н подаются в теплообмен- 20 ния до температуры, контролируемой ник хладагент — воздух 26, где, кон- блоком 41 автоматического управления, денсируясь, осуществляют нагрев воз- включается циркуляционный насос 2 духа помещения. или 6, подавая в теплоаккумулятор тепТеплота воздуха, удаляемого из по- лоноситель, воспринявший теплоту грунмеп1ения по гигиеническим требованиям, 25 та илн солнечного излучения, в эавивоспринимается охлажденными теплоно- :симости от того, какая температура сителем грунтового коллектора, пода- меньше, грунта или теплоносителя сол. ваемым в рекуператинный теплообменник нечного коллектора. При этом темперавоздух — жидкость 13, установлеттный тура теплоноситеття н баке-теплоаккумув воздухопроводе вытяжной вентиля- 3Q ляторе 12 понижается до величины, контции циркуляционными насосом 14 с дон- ролируемой блоком 49 автоматического ной части бака-теплоаккумулятора 12. управления, и по достижении которой

Нагретый в теплообменнике воздух - циркуляционные насосы 2 или 6 автомажидкость 13 теплоносителя подается тически отключаются. В процессе охлажв верхнюю часть бака теплоаккумуля- дения (кондиционирования) помещения тора 12. При охлаждении теплоноси- такие колебания температуры теплотеля в баке-теплоаккумуляторе 12 в носителя в теплоаккумуляторе периодипроцессе отопления помещения и нодо- чески повторяются.. .нагрева до температуры, контроли- В режиме ноздушного отопления в одруемой блоком 49 автоматического уп- . 4p ном из помещений и охлаждения в друравления, включается циркуляционньтй гом помещении работа теплонасосных насос 2 или 6, подавая в бак-тепло- блоков происходит как описано, но боаккумулятор 12 теплоноситель, воспри- лее экономично и при меньших колебанинявший теплоту грунта или солнечно- ях температуры теплоносителя в теплого излучения, в зависимости от того, 45 аккумуляторе, так как при этом терлокакая температура больше грунта или насосный блок, работающий в режиме теплоносителя солнечного коллектора. воздушного отопления, охлаждает теплоПри этом температура теплоносителя носитель н теплоаккумуляторе, а теплов баке-теплоаккумуляторе 12 повышает- насосный блок, работающий в режиме ся до величины, контролируемой бло- 50 охлаждения помещения, нагревает теплоком 49 автоматического управления, и носитель в теплоаккумуляторе, понышаяя, по достижении которой циркуляцион- его температуру, коэффициент преобные насосы 2 или 6 автоматически от- разонания теплонасосной установки, ключаются. В процессе отопления и во- и следоттатеттьтто, снижает его энергодонагрева такие колебания т"емпературьт 55 потребление. теплоносителя н баке-теплоаккумуляторе 12 периодически повторяются. В ре::;-«.е .тодоттагрева холодильный

В режиме воздушного охлаждения,ког- цикл 35:!;:"и.фт рмнрует теплоту теплода блок 49 антс,матического управления . носите:.тн т ",отоактсуттулятора 12 путем

1548624 ее поглощения в теплообменнике жидкость — хладагент 40, включенном по" следовательно с циркуляционным насо- . сом 41 подающим в него теплоносиS

5 тель иэ бака-теплоаккумулятора f 2 через открытые эапорные вентили 38 и 39.

Поглощение теплоты теплоносителя в тепЛообменнике жидкость — хладагент 40 осуществляется при низкотемпературном 10

1 кипении хладагента пары которого за9 тем сжимаются компрессором 46 с повышением температуры и подаются в теплообменник хладагент — вода 43, конденсируясь в нем и отдавая теплоту нагреваемой воде .в теплоизолированном баке-водонагревателе 45. Нагретая вода из бака-воцонагревателя 45 по трубопроводу горячей воды 48 подается к точке водозабора. Холодная вода подается в донную часть бака-водонагревателя 45 трубопроводом холодной воды 47. Стабилизация температур нагреваемой s баке-.водонагревателе 45 воды и обеспечение требуемого температур- 25 ного режима в помещениях осуществляется путем периодического включения— выключения в электросеть компрессоров 28 и 46 циркуляционных насосов

24 и 41-вентиляторов теплообменников

26 холодильных контуров 17 и 18 и холодильного цикла 35.

В режимах отоплении и(или) водонагрева эа счет использования теплоты твердого, жидкого или газообразного топлива в топке 9, реализуемых при отсутствии электроснабжения теплонасосной установки,. авариях в контурах грунтового коллектора 1, тепло- 40 обмейиика жидкость — воздух авариях холодильных контуров 17 и 18, отопление помещения производится путем теплоотдачи в отопительных батареях 29 и 30, подключаемых к сети теплоноси- 45 тели запорными вентилями 31,32 и 33, 34„ тепловой энергии теплоносителя нагреваемому воздуху помещения, водо нагрев осуществляется путем теплопе". редачй нагреваемой воде теплообменником жидкость - вода 44 теплоты теплоносителя, подключаемого к сети теп. лоносителя запорными вентилями 36 и 37. В режимах отопления и (или) водонагрева эа счет использования теплоты твердого, жидкого или газообразного топлива, сжигаемого в топке 9, эапорные вентили 3, 4, 7, 8, 10, 11, 15, 16, 19-22, 38 и 39 закрыты и пиркуляционные насосы 2, б, 14, 24 и 41 выключены.

Теплонасосная установка позволяет снизить потребление теплонасосной установкой электроэнергии эа счет рекуперации теплоты воздуха с высоким температурным потенциалом, удаляемого из помещения по гигиеническим требо- ваниям вытяжной вентиляцией, эа счет одновременного использования, если это диктуется потребителем, различных режимов теплонасосных блоков воздушного отопления и охлаждения, когда один из них охлаждает теплоноситель в теплоаккумуляторе, а другой нагревает, препятствуя понижению его температурного потенциала, эа счет выбора блоком автоматического управления грунтового или солнечного коллектора с наибольшей температурой теплоносителя, что в целом обеспечивает понижение разности температур помещения и теплоносителя, нагретой воды в водонагревателе и теплоносителя, пропорционально которой уменьшается величина мощности, потребляемой теплонасосной установкой из электросети, Использование теплонасосной установки.позволяет повысить надежность отопления, охлаждения и водонагрева за счет параллельной работы, .как минимум двух теплонасосных блоков воз" душного отопления и охлаждения,и одного блока водонагрева, установленных в разных помещениях, а также повысить надежность отопления и водонагрева при авариях в контурах грунтового, солнечного коллекторов, авариях теплонасосных блоков воздушного отопления и охлаждения, вадонагрева, а также при отсутствии электроснабжения теплонасосной установки за счет реализации режима отопления и водонагрева с использованием тепловой энергии твердого, жидкого или газообразного топлива, сжигаемого в топке.

Формула изобретения

Теплонасосная установка воздушного отопления, охлаждения и горячего водоснабжения с рекуперацией и аккумуляцией теплоты, содержащая холодильный контур .теплонасосного блока отопления и охлаждения иэ последовательно соединенных теплообменника хладагент - жидкость с подключенным к нему циркуляционным контуром тепl0! 548624

Составитель А.Симоненко

Техред Л. Сердюкова Корректор И. Иуска

Редактор И. Бланар ф

Заказ 134 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 лоносителя, содержащим грунтовый коллектор, циркуляционный насос, подво.дящий и отводящий теплоизолированные трубопроводы, дросселирующего устрой- 5 ства, теплообменника хладагент — воздух с вентилятором и четырехходового вентиля, компрессора, и блок автома- тического.управления, о т л и ч а.ющ а я с я тем, что, с- целью уменьше- 1р ния энергопотребления и повышения надежности при автономной работе устанонки, она дополнительно снабжена теплоизолированными баком-теплоаккумулятором, баком-водонагренателем и шестью дополнительными циркуляционными контурами, грунтовый коллектор поднодящим и отнодящим трубопроводами подключен соответственно к верхней и донной частям бака-теплоаккумулятора, щ к которым, в свою очередь, подключены отнодящие и подводящие теплоизолиро. ванные трубопроводы дополнительных циркуляционных контуров,.первый иэ которых содержит теплообменник жидкость-25 воздух, второй и третий - циркуляционный насос с последовательно включенным теплообменником хладагент — жидкость, включенным патрубками по хладагенту соответственно в один и другой холодильные контуры теплонасосных блоков отопления, четвертый — дне включенные параллельно запорными нентилями циркуляционные ветви, одна из которых содержит теплообменник жид кость — вода, размещенный в бакеводонагревателе, а вторая - циркуляционный насос с последовательно вклю- . ченным.теплообменником жидкость-хладагент, включенным патрубками хладагента н холодильный цикл после дросселя, пятый — последовательно включенные запорными вентилями дополнительный циркуляционный насос и теплообменник воздух - жидкость, установленный в воэдуховоде вытяжной вентиляции, а шестой — размещенный в топке теплообменник нагрева жидкости.