Система горячего водоснабжения

Авторы патента:

F24D11/02 - с использованием тепловых насосов

Владельцы патента RU 2386901:

Харитонов Борис Петрович (RU)
Харитонов Алексей Борисович (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для повышения эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом, утилизирующим тепло наружного воздуха. Технический результат: повышение эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом на основе кондиционера. Система горячего водоснабжения включает контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха. Испаритель теплового насоса размещен в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала, при этом входное и выходное окна кожуха снабжены регулируемыми заслонками. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Из уровня техники известна система горячего водоснабжения, включающая контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель соединен с источником низкопотенциального тепла (SU 207379 A1, F24D 11/02, 1967; SU 1562611 A1, F24D 11/02, 1990; RU 2315914 C1, F24D 11/02, 2007; RU 2338968 С1, F24D 4/00, 2008; SU 2336466 C1, F24D 3/02, 2008). При этом в качестве источника низкопотенциального тепла используют грунтовые, геотермальные воды, воды открытых водоемов, воды очистных сооружений, сточные воды, тепло грунтового массива и др., что, как правило, усложняет систему.

Известна также система горячего водоснабжения, включающая контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха (SU 2121114 C1, F24D 15/04, 2008). К недостатку данной системы при ее реализации на основе работающего в режиме теплового насоса кондиционера (паровой компрессионной холодильной машины), например, типа «Сплит» или мультизональной системы кондиционирования типа VRF (Variable Refrigerant Flow) или, например, системы «ALTERMA» фирмы DAIKIN, можно отнести резкое снижение надежности и эффективности работы при температуре наружного воздуха выше некоторого предела, как правило, равного 15÷16°С.

Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом на основе кондиционера - паровой компрессионной холодильной машины, работающей в режиме теплового насоса, которая утилизирует тепло наружного воздуха в широком диапазоне температур, в том числе и при температуре выше 15°С.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в системе горячего водоснабжения, включающей контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха, согласно изобретению испаритель теплового насоса размещен в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала, при этом входное и выходное окна кожуха снабжены регулируемыми заслонками.

При этом система содержит регулятор температуры воздуха, к входу которого подключен датчик температуры воздуха, установленный во входной камере кожуха, а выход регулятора температуры воздуха связан с исполнительными механизмами регулируемыми заслонками.

Кроме того, в перепускном канале кожуха установлена шиберная заслонка, исполнительный механизм которой связан с выходом регулятора температуры.

Заявленное размещение испарителя теплового насоса в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала и наличие во входном и выходном окнах кожуха регулируемых поворотных жалюзийных заслонок обеспечивает байпасный перепуск из выходной камеры во входную камеру по перепускному каналу части отработанного охлажденного воздуха, выходящего из теплообменника испарителя, что снижает температуру поступающего на вход в испаритель воздуха ниже заданного предела, например, равного 15°С, и, соответственно, обеспечивает эффективную и надежную работу системы горячего водоснабжения с тепловым насосом на основе промышленного кондиционера в виде паровой компрессионной холодильной машины, работающей по обратному циклу, которая утилизирует тепло наружного воздуха в широком диапазоне температур, в том числе и при температуре выше 15°С.

На чертеже схематично представлен общий вид системы горячего водоснабжения.

Система горячего водоснабжения содержит контур водоподогревателя 1 с потребителями горячей воды (не показано) и контур компрессионного теплового насоса 2, преимущественно, в виде промышленного кондиционера - паровой компрессионной холодильной машины, работающей по обратному теплонасосному циклу, например на низкокипящем хладагенте, конденсатор 3 которого включен в контур водоподогревателя 1, а испаритель 4 выполнен в виде снабженного вентилятором воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха, и размещен в кожухе 5 с образованием входной и выходной камер 6 и 7 и перепускного канала 8, при этом входное и выходное окна 9 и 10 кожуха 5 снабжены регулируемыми заслонками 11 (например, поворотными жалюзийными), а в перепускном канале 8 установлена шиберная заслонка 12. Во входной камере 6 кожуха 5 установлен датчик 13 температуры воздуха, который подключен к входу регулятора 14 температуры воздуха, выход которого связан с исполнительными механизмами 15 регулируемых заслонок 11 и шиберной заслонки 12.

Система горячего водоснабжения работает следующим образом.

В летний период при температуре наружного воздуха ниже заданного предела, например, равного 15°С, шиберная заслонка 12 может перекрывать перепускной канал 8, а регулируемые заслонки 11 входного и выходного окон 9 и 10 кожуха 5 должны быть полностью открыты, при этом наружный воздух через входное окно 9 поступает в кожух 5, проходит через теплообменные поверхности воздушного теплообменника испарителя 4 теплового насоса 2, поступает в выходную камеру 7 и через выходное окно 10 выбрасывается наружу в окружающую среду. В конденсаторе 3 теплового насоса 2 тепло, отобранное в воздушном теплообменнике испарителя 4 от низкопотенциального источника - наружного воздуха, передается с повышенным температурным уровнем в контур водоподогревателя 1 и идет к потребителям на подогрев горячей воды.

При температуре наружного воздуха выше заданного предела, например, равного 15°C, по сигналу от датчика 13 температуры воздуха регулятор температуры выдает управляющий импульс исполнительным механизмам 15, которые открывают шиберную заслонку 12 перепускного канала 8 и прикрывают с различной степенью регулируемые поворотные жалюзийные заслонки 11 входного и выходного окон 9 и 10 кожуха 5, при этом из выходной камеры 7 во входную камеру 6 по перепускному каналу 8 перетекает часть отработанного охлажденного воздуха, выходящего из воздушного теплообменника испарителя 4, и смешивается с наружным воздухом, поступающим во входную камеру 6 через входное окно 9, что снижает общую температуру воздуха, поступающего на вход в испаритель, ниже 15°C и, соответственно, обеспечивает эффективную и надежную работу компрессионного теплового насоса 2 на основе промышленного кондиционера - холодильной машины, работающей по обратному теплонасосному циклу, и всей системы горячего водоснабжения в целом в широком диапазоне температур.

1. Система горячего водоснабжения, включающая контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха, отличающаяся тем, что испаритель теплового насоса размещен в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала, при этом входное и выходное окна кожуха снабжены регулируемыми заслонками.

2. Система горячего водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что содержит регулятор температуры воздуха, к входу которого подключен датчик температуры воздуха, установленный во входной камере кожуха, а выход которого связан с исполнительными механизмами регулируемых заслонок.

3. Система горячего водоснабжения по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в перепускном канале кожуха установлена шиберная заслонка, исполнительный механизм которой связан с выходом регулятора температуры.

Изобретение относится к области работы систем отопления. .

Теплонасосная система теплохладоснабжения // 2351850

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетического и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.

Способ утилизации низкопотенциального тепла // 2347145

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам отопления и горячего водоснабжения небольших производственных помещений, индивидуальных жилых домов, отдельных сооружений при использовании низкопотенциальных природных источников тепла, хозбытовых стоков и других тепловых отходов.

Система однотрубного теплоснабжения // 2320930

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к централизованному теплоснабжению на основе использования отработавшей теплоты турбин КЭС и АЭС с помощью теплонасосных установок.

Система теплоснабжения // 2315914

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в комбинированных системах теплоэлектроснабжения для повышения эффективности утилизации тепловых отходов и источников низкопотенциального тепла.

Установка для подогрева сетевой воды и способ ее эксплуатации // 2310137

Изобретение относится к установке для подогрева сетевой воды с устройством для нагрева воды под воздействием энергии окружающей среды, причем вода может накапливаться в резервуаре, например в цистерне для дождевой воды и т.п.

Система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения // 2306489

Изобретение относится к области теплоэнергетики и водоснабжения городов и может быть использовано при снабжении потребителей теплотой для отопления, горячей и холодной водой питьевого качества.

Способ теплоснабжения // 2084768

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при теплоснабжении. .

Способ использования теплоты водяной системы централизованного теплоснабжения // 1800235

Система отопления // 1787242

Способ использования теплоаккумуляционных свойств грунта // 2416761

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения

Система централизованного тепло- и водоснабжения // 2416762

Изобретение относится к энергетике, а именно к централизованному теплоснабжению на основе использования низкопотенциальной теплоты отработавшей воды турбин ГЭС с помощью теплонасосных установок (ТНУ)

Устройство с полезным использованием результатов работы теплового насоса // 2456512

Способ посезонного использования низкопотенциального тепла приповерхностного грунта и скважинные теплообменники для осуществления вариантов способа // 2483255

Изобретение относится к технологиям и средствам автономного отопления объектов различного назначения с комплексным использованием, на основе скважинных циркуляционных систем закрытого типа и тепловых насосов, низкопотенциальных возобновляемых тепловых источников из окружающей среды

Теплоаккумуляционная система // 2520003

Изобретение относится к теплоаккумуляционной системе. Теплоаккумуляционная система содержит, по меньшей мере, один тепловой резервуар и, по меньшей мере, одно устройство передачи тепловой энергии, выполненное с возможностью, по меньшей мере, время от времени передавать тепловую энергию, по меньшей мере, от одной первой секции теплового резервуара к по меньшей мере, одной второй секции теплового резервуара. По меньшей мере, одно из указанных устройств передачи тепловой энергии представляет собой активное устройство передачи тепловой энергии. Тепловой резервуар имеет выпускное отверстие с разделением на две подающие линии, из которых одна подающая линия присоединена к низкотемпературной части, а другая подающая линия присоединена к высокотемпературной части активного устройства передачи тепловой энергии. Изобретение относится также к способу изменения распределения энергии теплового резервуара, при котором тепловую энергию передают, по меньшей мере, от одной первой секции теплового резервуара, по меньшей мере, к одной второй секции теплового резервуара. 3 н., 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ аккумулирования энергии абсорбционным тепловым насосом // 2533527

Изобретение относится к способам аккумулирования энергии в когенерационных системах, работающих в цикле тригенерации, в системах извлечения геотермальной энергии абсорбционным тепловым насосом, в системах использования низкопотенциальной тепловой энергии с помощью абсорбционного теплового насоса. Согласно способу избыточно выработанная электрическая энергия переводится в тепловую энергию и с избыточно выработанной тепловой энергией используется для хемотермического аккумулирования энергии в абсорбционном тепловом насосе. При этом для получения тепла аккумулированный в конденсаторе жидкий хладагент направляется в абсорбер. Технический результат - возможность аккумулирования как тепловой, так и электрической энергии при суточном маневрировании отпуска энергии потребителю. 1 ил.

Система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения // 2571361

Изобретение относится к области теплоэнергетики и систем водоснабжения и может быть использовано при обеспечении потребителей теплотой, горячей и холодной водой. Система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, включающая ТЭЦ, соединенную трубопроводами сетевой воды с рядом удаленных тепловых пунктами, каждый из которых оборудован теплонасосной установкой системы отопления и теплонасосной установкой системы горячего водоснабжения, содержащей испаритель и конденсатор. Вход испарителя подключен к трубопроводу прямой сетевой воды, а указанный конденсатор своим входом подключен к трубопроводу прямой сетевой воды Выход испарителя подключен к трубопроводу обратный сетевой воды, а выход конденсатора подключен к тепловому потребителю. Таким образом обеспечивается снижение удельного расхода топлива на отпуск потребителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Геотермальная теплонасосная система // 2591362

Предлагается устройство, содержащее теплонасосное оборудование и систему сбора низкопотенциальной теплоты грунта, состоящую из двух и более зон, параллельно подключенных к теплонасосному оборудованию, каждая из которых, в свою очередь, включает один и более вертикальных герметичных грунтовых теплообменников коаксиального типа с внутренней трубой, покрытой теплоизолирующим слоем пористого материала с замкнутыми порами. Каждая из зон грунтового теплообменника имеет гидравлически обособленный циркуляционный контур, соединенный с содержащим запас теплоносителя баком через питательный насос с обратным клапаном и байпасной линией, содержащей электроуправляемый сбросной вентиль. В каждой зоне питательный насос и сбросной клапан для автоматического управления подключены к контроллеру, соединенному с датчиком температуры на выходе из соответствующей зоны термоскважин. Кроме того, для повышения эффективности термоскважин эластичный материал с замкнутыми порами имеет профилированную наружную поверхность с кольцевыми или спиральными выступами. Использование изобретения позволяет повысить эффективность грунтового теплообменника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ использования тепла приповерхностного грунта // 2615678

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения зданий и сооружений различного назначения с применением тепловых насосов, обеспечивающих отопление, подогрев приточного вентиляционного воздуха и производство бытовой горячей воды. Осуществляют дополнительный подогрев грунта путем подачи стороннего источника тепла, в качестве которого используют солнечную радиацию, внутрь массива грунта, поглощения сконцентрированной солнечной радиации в приемнике солнечной радиации и передачи тепла в объем галечно-водяного теплообменника-накопителя, находящегося в тепловом контакте с грунтом. В течение всего года отбор низкопотенциального тепла и преобразование его с помощью теплонасосного цикла до более высокого уровня, удовлетворяющего требованиям систем отопления и горячего водоснабжения, проводят путем передачи тепла через теплообменник, подключенный к контуру испарителя теплового насоса. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность процессов теплообмена, расширить области применения и снизить трудоемкость реализации способа. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Система аккумулирования тепловой энергии, содержащая комплексную холодильно-нагревательную установку, и способ использования такой системы // 2635737

Изобретение относится к системе аккумулирования тепловой энергии, содержащей аккумулятор (2) энергии, обладающий вертикальным температурным градиентом, и внутреннюю комбинированную холодильно-нагревательную машину (15). Данная машина адаптирована для выведения энергии, соответствующей первой температуре, из аккумулятора энергии с одновременным возвратом энергии, соответствующей, после подогрева, второй, более высокой температуре, и энергии, соответствующей, после охлаждения, третьей, более низкой температуре. Изобретение относится также к способу использования системы аккумулирования тепловой энергии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.