Система воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха и способ работы системы воздушного отопления помещений

Авторы патента:

F24D5 - Системы центрального отопления горячим воздухом ( F24D 10/00,F24D 11/00 имеют преимущество; кондиционирование воздуха F24F); системы центрального отопления выхлопными газами

Владельцы патента RU 2334174:

Мазий Василий Иванович (RU)

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для обогрева помещений. Технический результат: экономия используемого топлива для обогрева помещений. Система воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха состоит из электродвигателя, аммиачного компрессора, радиаторов, теплообменников редукционного клапана, воздуходувок и тепловых реле. Выход из аммиачного компрессора связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров аммиака, выход из которого связан с управляемым редукционным клапаном, выход из которого связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор кипения аммиака, выход из которого связан с входом в аммиачный компрессор. Тепловое реле включения и выключения реверсивного электродвигателя управления редукционным клапаном, установленное в атмосферном воздухе с внешней стороны помещения, связано с реверсивным электродвигателем, который связан с управляемым редукционным клапаном. Заборник атмосферного воздуха связан с входом в центробежную воздуходувку, выход из которой связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник, выход из которого связан с выходным соплом охлажденного атмосферного воздуха. Заборник воздуха обогреваемого помещения связан с входом в центробежную воздуходувку воздуха обогреваемого помещения, выход из которой связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник подогрева воздуха помещения, выход из которого связан с выходным соплом подогретого воздуха. Тепловое реле включения и выключения электродвигателя связано с электродвигателем. Электродвигатель, аммиачный компрессор, центробежная воздуходувка атмосферного воздуха, центробежная воздуходувка воздуха обогреваемого помещения - все установлены на одном валу. Также описан способ работы вышеописанной системы. 2 ил.

Изобретение - система воздушного отопления помещений - относится к области энергетики и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для обогрева помещений.

Известны различные системы отопления помещений: водяное отопление, воздушное отопление с использованием углеводородных топлив. Известны системы отопления помещений с использованием электроэнергии. Известны системы отопления помещений с использованием тепловых насосов.

Тепловые насосы используют для своей работы положительное тепло, то есть тепло выше 0°С (273К).

В изобретении аммиачный тепловой насос для целей отопления помещений использует тепло ниже 0°С (253К) (-15°С).

На фиг.1 изображена кинематическая схема воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха, где:

1 - электродвигатель;

2 - аммиачный компрессор (осевой);

3 - аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров аммиака;

4 - ресивер (сборник) жидкого аммиака;

5 - управляемый редукционный клапан (дроссель);

6 - аммиачно-воздушный радиатор кипения аммиака;

7 - заборник атмосферного воздуха;

8 - центробежная воздуходувка атмосферного воздуха;

9 - воздушно-аммиачный теплообменник атмосферного воздуха;

10 - выходное сопло охлажденного атмосферного воздуха;

11 - заборник воздуха обогреваемого помещения;

12 - центробежная воздуходувка воздуха обогреваемого помещения;

13 - воздушно-аммиачный теплообменник подогрева воздуха помещения;

14 - выходное сопло подогретого воздуха;

15 - тепловое реле включения и выключения электродвигателя;

16 - тепловое реле включения и выключения реверсивного электродвигателя управления редукционным клапаном;

17 - реверсивный электродвигатель;

18 - подогреваемое помещение.

На фиг.2 изображен термодинамический цикл работы аммиачного компрессора в координатах абсолютная температура в функции энтропии, где:

линия 0 - Т°к - линия ординат;

линия - линия абсцисс;

линия а-к - линия начала кипения NH₃;

точка «к» - точка критических параметров NH₃;

линия к-6 - линия конца кипения NH₃;

линия 1-2 - адиабата сжатия паров NH₃;

линия 2-3 - изотерма (изобара) конденсации паров NH₃;

линия 3-4 - изобара охлаждения NH₃;

линия 4-5 - адиабата расширения NH₃;

линия 5-1 - изотерма (изобара) кипения NH₃.

Система воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха состоит из аммиачного теплового насоса, в контуре которого циркулирует аммиак, контур состоит из аммиачного компрессора (2), выход из которого связан с аммиачно-воздушным радиатором конденсации паров аммиака (3), выход из которого связан с ресивером (сборником) жидкого аммиака (4), выход из которого связан с управляемым редукционным клапаном (5), выход из которого связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор кипения аммиака (6), выход из которого связан с входом в аммиачный компрессор (2).

Система воздушного отопления помещений состоит из открытого канала прокачки атмосферного воздуха, состоящего из заборника атмосферного воздуха (7), выход из которого связан с входом в центробежную воздуходувку атмосферного воздуха (8), выход из которой связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник атмосферного воздуха (9), выход из которого связан с выходным соплом охлажденного атмосферного воздуха (10).

Система воздушного отопления помещений состоит из открытого канала прокачки воздуха, находящегося в помещении и состоящего из заборника воздуха обогреваемого помещения (11), выход из которого связан с центробежной воздуходувкой воздуха обогреваемого помещения (12), выход из которой связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник подогрева воздуха помещения (13), выход из которого связан с выходным соплом подогретого воздуха (14). Аммиачный компрессор (2) воздуходувки (8) (12) обеспечивается энергией от электродвигателя (1).

Работа системы воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха

При понижении температуры в помещении до T₄=290K тепловое реле (15) включает электродвигатель (1). В зависимости от наружной температуры атмосферного воздуха (Тн) тепловое реле (16) обеспечивает расчетную работу аммиачного теплового насоса, состоящего из: аммиачного компрессора (2), аммиачно-воздушного радиатора конденсации паров аммиака (3), управляемого редукционного клапана (5), аммиачно-воздушного радиатора кипения аммиака (6). Электродвигатель (1) будет работать до тех пор, пока в помещении не установится температура (Т₅=296К), при которой тепловое реле (15) отключает электродвигатель (1).

Возможность изготовления и использования отопления предлагаемого в изобретении подтверждается реально действующими: электродвигателями, аммиачным тепловым насосом, воздуходувками, теплообменниками, а также элементарным термодинамическим расчетом воздушного отопления.

Расчет аммиачного компрессора

Расчет производим в удельных параметрах по энтальпиям (теплосодержаниям) с учетом изменения теплосодержания при постоянном давлении с изменением температуры.

Принимаем из термодинамических таблиц (см. фиг.1, фиг.2).

T₁=248К(-25°С) Р₂=Р₃=P₄

T₂=310K(+37°C)

Т₄=290К(+17°С) P₄=Р₃=P₂

Q₃₁₀ - тепло конденсации паров NH₃.

Q₃₁₀≈266,384 кк.

Q°248 - тепло кипения аммиака при T₁=T₄=248К

S₂ - энтропия точки (2)=

S₃ - энтропия точки (3)=

S₄ - энтропия точки (4)=

Тогда рассчитываем тепло охлаждения жидкого аммиака от Т₃=310К до Т₄=290К.

ΣQ₂ - суммарное тепло конденсации и охлаждения NH₃

ΔQ₂=Q₃₁₀+ΔQ=266,387=22,7858=289,1698 ккал.

Q_an - тепло, эквивалентное мощности, потребной для привода аммиачного компрессора (2).

Q_an=ΣQ₂-Q°₂₄₈=289,1698-231,9595=57,2103 ккал.

β_ATH - коэффициент теплопроизводительности аммиачного теплового насоса (АТН)

Расчет воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха

Принимаем (см. фиг.1) Тн=258°К(-15°С).

Т'н=253°К(-20°С).

Рассчитываем количество G_B m/сек прокачиваемого воздуха воздуходувкой (8).

GвСр_нΔt₁=Q°248 (1)

Уравнение согласуется с законом сохранения энергии.

Принимаем Δt₁=258-253=5°C.

Принимаем секундный расход воздуха через воздуходувку (8), равный расходу воздуха через воздуходувку (12).

Тогда подогрев воздуха в помещении составит Δt₂

Принимаем Т₄=290К(+17°n), тогда Т₅=Т₄+Δt₂.

Т₅=296К(+26К), при этой температуре тепловое реле (15) отключает электродвигатель (1).

Tn - средняя температура воздуха в помещении

Экономия топлива при таком способе отопления составляет более 70%.

1. Система воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха, состоящая из электродвигателя, аммиачного компрессора, радиаторов, теплообменников редукционного клапана, воздуходувок и тепловых реле, отличающаяся тем, что выход из аммиачного компрессора (2) связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров аммиака (3), выход из которого связан с управляемым редукционным клапаном (5), выход из которого связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор кипения аммиака (6), выход из которого связан с входом в аммиачный компрессор (2), далее тепловое реле включения и выключения реверсивного электродвигателя управления редукционным клапаном (16), установленное в атмосферном воздухе с внешней стороны помещения, связано с реверсивным электродвигателем (17), который связан с управляемым редукционным клапаном (5), далее заборник атмосферного воздуха (7) связан с входом в центробежную воздуходувку (8), выход из которой связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник (9), выход из которого связан с выходным соплом охлажденного атмосферного воздуха (10), далее заборник воздуха обогреваемого помещения (11) связан с входом в центробежную воздуходувку воздуха обогреваемого помещения (12), выход из которой связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник подогрева воздуха помещения (13), выход из которого связан с выходным соплом подогретого воздуха (14), далее тепловое реле включения и выключения электродвигателя (15) связано с электродвигателем (1), далее электродвигатель (1), аммиачный компрессор (2), центробежная воздуходувка атмосферного воздуха (8), центробежная воздуходувка воздуха обогреваемого помещения (12) - все установлены на одном валу.

2. Способ работы системы воздушного отопления помещений с использованием тепла атмосферного воздуха по п.1, заключающийся в том, что тепловое реле включения и выключения электродвигателя (15) включает электродвигатель при температуре в помещении Т₄=290К и выключает электродвигатель при Т₅=296К, причем тепловое реле включения и выключения реверсивного электродвигателя (17) управления редукционным клапаном (5) (16) устанавливает давление жидкого аммиака Р₁ в зависимости от температуры атмосферного воздуха

Изобретение относится к устройствам обогрева и вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений на базе «светлых» газовых ИК-горелок и может быть использовано в частности для процесса выращивания подсосных поросят, поросят на доращивании и молодняка птицы.

Система лучистого отопления // 2300710

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления высоких и большепролетных помещений производственных и общественных объектов, например помещений цехов, ангаров, спортивных сооружений, а также для обогрева открытых обслуживаемых площадок.

Трубный излучатель // 2299378

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления производственных и общественных объектов. .

Способ поддержания температурного режима в жилых и производственных помещениях и устройство для его реализации // 2298135

Изобретение относится к области отопительной техники и систем охлаждения помещений и может быть использовано для поддержания температурного режима в жилых и производственных помещениях как в зимний, так и в летний период.

Здание с воздушным отоплением // 2293823

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкции одного-трехэтажных зданий с металлическим каркасом и воздушным отоплением в несущем каркасе. .

Система воздушного отопления и вентиляции // 2293255

Изобретение относится к системам воздушного отопления и вентиляции зданий. .

Поквартирная система вентиляции, отопления и кондиционирования в многоэтажных жилых зданиях // 2282108

Способ обработки токсичных и энергоемких материалов // 2275952

Изобретение относится к обработке опасных материалов, в частности составов, включающих взрывчатые вещества и/или химически токсичные материалы. .

Система воздушно-лучистого отопления // 2239130

Изобретение относится к отоплению бытовых, складских, сельскохозяйственных помещений и др. .

Устройство для отопления и/или охлаждения помещения (варианты) // 2235251

Изобретение относится к системам отопления и/или охлаждения помещений, например жилых или служебных помещений. .

Устройство и способ воздушного отопления помещений // 2379592

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области экономии энергии при отоплении помещений и обеспечения помещений чистым воздухом

Уравнитель температуры воздуха с телом лежащего // 2409792

Изобретение относится к области температурного состояния людей

Способ воздушного отопления и система воздушного отопления для его реализации // 2439439

Изобретение относится к средствам для создания благоприятных условий проживания, особенно в индивидуальных домах

Способ отопления и вентиляции здания // 2458287

Изобретение относится к отоплению и вентиляции помещений

Ресурсосберегающая система энергоснабжения здания // 2462568

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении вентилируемых стеновых ограждений и кровельных покрытий, позволяющих утилизировать тепло наружного воздуха и тепловые потери здания в летний и зимний периоды

Энергоэффективное отапливаемое здание // 2487223

Изобретение относится к устройству мало- и среднеэтажных зданий в зонах холодного климата и направлено на уменьшение сжигаемого для обогрева здания топлива и экологически вредных газовоздушных выбросов; повышение уровня комфортности помещений здания; повышение долговечности несущих частей ограждающих конструкций здания; поддержание необходимого технического и санитарного уровня влажности в ограждающих конструкциях и в теплоинерционном пространстве под зданием

Нагреватель, работающий на солнечной энергии, и способ нагрева с использованием солнечной энергии // 2526675

Изобретение относится к нагревателю, содержащему солнечный коллектор. Нагреватель содержит солнечный коллектор, который передает полученную солнечную энергию в наружный воздух, проходящий через солнечный коллектор, средство для нагрева, предназначенное для использования тепла воздуха, идущего от солнечного коллектора, тепловой насос, теплообменник, соединенный с тепловым насосом, и средство аккумулирования тепла, где тепловой насос соединен со средством аккумулирования тепла. При этом солнечный коллектор содержит первую коллекторную панель и вторую коллекторную панель, причем воздух, идущий от первой коллекторной панели, подается через выпускной воздуховод в средство для нагрева, а воздух, идущий от второй коллекторной панели, подается через выпускной воздуховод в теплообменник, соединенный с тепловым насосом, причем тепловой насос передает тепло в средство аккумулирования энергии. При этом предусмотрены: дополнительный теплообменник, расположенный в выпускном воздуховоде, соединенном с первой коллекторной панелью; и средство управления для соединения и разъединения дополнительного теплообменника и средства аккумулирования тепла, причем средство управления и дополнительный теплообменник выполнены таким образом, чтобы добавлять тепло в воздух, идущий от первой коллекторной панели, или отбирать у него тепло. Таким образом можно достичь снижения затрат на другие средства отопления в течение всего дня. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ увеличения тепловой мощности и отопительный прибор конвекционного типа для его осуществления // 2536879

Изобретение относится к способам получения тепла путем подачи горячего теплоносителя в кольцевую полость между стенками двух герметичных труб при избыточном давлении и может быть использовано в жилищно-коммунальном секторе, в детских и школьных учреждениях, в административно-бытовых и промышленных зданиях. Технический результат - повышение КПД при нагреве прибора меньшим количеством теплоносителя и разогрева воздушных потоков, проходящих через внутренние цилиндрические полости. Отопительный прибор конвекционного типа содержит три соосные трубы, соединенные по торцам неразборным швом и штуцеры для подвода и отвода теплоносителя. Трубы образуют герметичную полость, причем торец наружной трубы выполнен с наклоном к центру под углом 40-70°, образуя диффузор, диаметр которого не должен быть меньше наружного диаметра внутренней трубы, при этом на кольцевой плоскости наклонного торца к центру содержится гидроупорная кольцевая канавка глубиной радиуса от 1 до 10 мм, а ответный торец внутренней трубы выполнен с наклоном от центра под углом 20-60°, которые образуют первый герметичный разъемный стык, другой конец внутренней трубы содержит резьбу для обеспечения герметичного соединения со второй частью развальцованной трубы и образования второго разъемного герметичного стыка, во внутренней полости прибора симметрично по центру токонепроводящими распорками закреплен уловитель тепловых лучей, в верхней своей части вывернутый в виде чулка вовнутрь с зазором относительно полого цилиндра секции и образующий открытую, по направлению вниз, кольцевую полость - накопитель, ниже которой выполнены шейки и конфузоры, верхний торец внутренней трубы образованного герметичного корпуса перед наклоном от центра и уловитель перед торцом соответственно содержат верхние горячие медные спаи с проводниками направленными к холодному нижнему медному спаю на сегментах уловителя, выполненных из стали. Штуцеры для подвода и отвода теплоносителя крепятся сваркой с внутренней стороны наружной трубы сплошным швом по кругу. Уловитель также может быть выполнен внутри с равномерно расположенными конфузорами, а верхняя часть выполнена в виде диффузора с удлиненной шейкой, на которой по кругу размещены медные спаи с проводниками и соединены с нижними спаями, расположенными на сегментах уловителя, причем раструб конфузора по кругу содержит перепускные отверстия, выполненные перпендикулярно окружности раструба. Также описан способ увеличения теплоотдачи отопительным прибором. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Газовая теплонасосная установка // 2544825

Изобретение относится к теплоэнергетике. Газовая теплонасосная установка содержит компрессор, газожидкостной теплообменник, сообщенный на входе по охлаждаемому газу с выходом компрессора по газу, турбину, сообщенную на входе по газу с выходом газожидкостного теплообменника по газу, приводное устройство, промежуточный газоохладитель, при этом компрессор выполнен двухвальным, состоящим из компрессоров низкого и высокого давления, сообщенных друг с другом по ходу газа через тракт промежуточного газоохладителя по газу, газожидкостной теплообменник и промежуточный газоохладитель включены по тракту охлаждающего теплоносителя в схему подогрева теплоносителя потребителя тепла, компрессор низкого давления установлен на валу приводного устройства и сообщен на входе по газу с источником охлаждаемого газа, компрессор высокого давления установлен на одном валу с турбиной, оснащенной системой влагоудаления, при этом турбина 3 на выходе по газу сообщена либо с атмосферой или потребителем охлажденного газа, либо газовая теплонасосная установка содержит турбину низкого давления, установленную на одном валу с компрессором низкого давления 6, оснащенную системой влагоудаления и сообщенную на выходе по газу с атмосферой или (и) потребителем охлажденного газа, а турбина на выходе по газу сообщена с входом турбины низкого давления по газу. Это позволяет повысить КПД преобразования механической энергии в тепловую, а также снизить металлоемкость устройства. 3 ил.

Система тепло- и электроснабжения жилых домов // 2594279

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для тепло- и электроснабжения жилых домов. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности теплоэлектроснабжения небольших объектов и снижения уровня вредных выбросов в окружающую среду. Технический результат достигается тем, что система тепло- и электроснабжения содержит корпус, в котором размещены топочное устройство и труба для отвода отходящих газов в водяной бойлер, на котором размещен датчик температуры воды, подающий сигнал на блок управления для запуска микрогазотурбинной когенерационной установки, газораспределительное устройство, которое, в зависимости от внешней температуры, направляет отходящие газы или в атмосферу, или для отопления дома в каналы межкомнатной стены, которая снабжена датчиком температуры. Одновременно с этим электрогенератор вырабатывает электроэнергию, заряжая аккумуляторные батареи, при этом блок управления производит запуск микрогазотурбинной установки для их подзарядки. Подключенный к батареям инвертор питает всю электрическую нагрузку дома. 1 ил.