Гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения
Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения. Технический результат: повышение энергетической эффективности. Гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения включает теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов. Теплонасосная система реализована по гибридной схеме и подключена к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, при этом гидравлический контур системы теплового аккумулирования, в которую включены баки-аккумуляторы, является замкнутым и его теплоноситель гидравлически не связан с теплоносителем системы отопления и водой в системе горячего водоснабжения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к энергетически и экологически эффективного теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения.
Известны различные системы теплохладоснабжения, например теплонасосная система теплоснабжения (горячего водоснабжения), использующая низкопотенциальное тепло грунта в комбинации со сбросным теплом вентиляционных выбросов здания. Теплонасосная система включает систему сбора низкопотенциального тепла грунта, систему утилизации вторичного тепла вентиляционных выбросов и систему аккумулирования горячей воды. Система обеспечивает здание горячей водой (Статья «Энергоэффективный жилой дом в Москве», журнал "Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика" (АВОК), 4 за 1999 год, стр.4).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является теплонасосная система теплохладоснабжения (патент РФ №2351850, F24D 11/02, 2007 г.), включающая теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта поверхностных слоев Земли и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов в виде тепла вентиляционных выбросов. Эффективность этой системы по сравнению с другими аналогами довольно высока, но, тем не менее, эффективность теплонасосной системы теплохладоснабжения может быть и выше.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу теплохладоснабжения зданий и сооружений различного назначения с как можно большей энергетической эффективностью.
Поставленная техническая задача решается тем, что гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения, включающая теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов, реализована по гибридной схеме и подключена к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, при этом гидравлический контур системы теплового аккумулирования, в которую включены баки-аккумуляторы, является замкнутым и его теплоноситель гидравлически не связан с теплоносителем системы отопления и водой в системе горячего водоснабжения. При этом первичный подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения до 15°С может быть осуществлен за счет утилизации тепла вентиляционных выбросов, а за счет теплонасосной системы теплоснабжения обеспечен дальнейший подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения. Кроме того, зарядка баков-аккумуляторов тепловой энергией в ночное время может быть организована от теплонасосного оборудования и за счет прямого электронагрева по ночному тарифу, при этом обеспечен нагрев до 95°С, а разрядка может быть организована в час наибольшего водоразбора, как правило, совпадающий с периодом пикового спроса на электроэнергию, а во время разрядки тепловых аккумуляторов теплонасосное оборудование отключено, а во время действия полупиковых тарифов на электроэнергию организован подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения теплонасосным оборудованием в проточном режиме. А также теплонасосная система теплохладоснабжения может быть включена в гидравлический циркуляционный контур системы горячего водоснабжения в обратную магистраль и организована подача подогретой подпиточной воды в точку с наименьшей температурой воды в системе горячего водоснабжения, дальнейший подогрев воды (третья ступень) осуществлен за счет традиционных источников энергии. За счет теплонасосной системы теплохладоснабжения могут быть обеспечены две ступени подогрева, при помощи первой из которых за счет низкопотенциального тепла грунта обеспечен подогрев теплоносителя до температуры 14-20°С, обеспечивающей невыпадение конденсата и отсутствие теплопотерь в трубопроводах внутренних инженерных систем объекта теплоснабжения, а за счет второй ступени с помощью реверсируемых мультизональных тепловых насосов или реверсируемых теплонасосных отопительных приборов, обеспечен нагрев помещений или горячей воды, при этом в зимнее время года конденсаторы теплонасосного оборудования первой ступени подогрева включены в один гидравлический контур с испарителями реверсируемого мультизонального теплонасосного оборудования второй ступени, а в летнее время года - в один гидравлический контур включены конденсаторы теплонасосного оборудования второй ступени с испарителями первой ступени, а конденсаторы первой ступени сбрасывают тепло в грунт. А при строительстве в районах вечномерзлых грунтов за счет теплонасосного оборудования обеспечены охлаждение фундамента здания и защита вечной мерзлоты в основании здания от деградации.
Предлагаемое устройство позволяет решить поставленную техническую задачу, потому что за счет подключения к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, а так же за счет определенного режима работы, учитывающего режимы потребления воды и электроэнергии в течение дня позволяет обеспечить более эффективную работу теплонасосная система теплохладоснабжения.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, представленной на чертеже. Теплонасосная система теплохладоснабжения состоит из утилизатора тепла вентиляционных выбросов 1, теплообменных аппаратов 2 и 3, теплонасосного оборудования 4 и системы теплового аккумулирования 5 и бака-аккумулятора системы кондиционирования 6.
Принцип работы предлагаемого изобретения состоит в следующем: холодная вода из системы водоснабжения, проходя через теплообменный аппарат 2, предварительно подогревается за счет тепла, собранного утилизатором тепла вентиляционных выбросов 1. Дальнейший подогрев воды происходит за счет тепла, выработанного теплонасосным оборудованием 4 за счет низкопотенциального тепла грунта, и тепла, выработанного системой кондиционирования и накопленного в системе теплового аккумулирования 5. После чего вода проходит через теплообменный аппарат 3, где при необходимости нагревается еще сильнее от традиционной системы теплоснабжения (например централизованной). После чего окончательно нагретая вода подается в систему горячего водоснабжения или отопления.
За счет подключения к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, а также за счет определенного режима работы, учитывающего режимы потребления воды и электроэнергии в течение дня, гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения выполняет свою функцию эффективнее прототипа.
1. Гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения, включающая теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, систему сбора низкопотенциальной тепловой энергии и систему утилизации вторичных тепловых ресурсов, отличающаяся тем, что теплонасосная система реализована по гибридной схеме и подключена к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или доводчика, при этом гидравлический контур системы теплового аккумулирования, в которую включены баки-аккумуляторы является замкнутым и его теплоноситель гидравлически не связан с теплоносителем системы отопления и водой в системе горячего водоснабжения.
2. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что первичный подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения до 15°С осуществлен за счет утилизации тепла вентиляционных выбросов, а за счет теплонасосной системы теплоснабжения обеспечен дальнейший подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения.
3. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.2, отличающаяся тем, что зарядка баков-аккумуляторов тепловой энергией в ночное время организована от теплонасосного оборудования и за счет прямого электронагрева по ночному тарифу при этом обеспечен нагрев до 95°С, а разрядка организована в час наибольшего водоразбора, как правило разрядка организована в час наибольшего водоразбора, как правило совпадающим с периодом пикового спроса на электроэнергию, а во время разрядки тепловых аккумуляторов теплонасосное оборудование отключено, а во время действия полупиковых тарифов на электроэнергию организован подогрев подпиточной воды системы горячего водоснабжения теплонасосным оборудованием в проточном режиме.
4. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.3, отличающаяся тем, что теплонасосная система теплохладоснабжения включена в гидравлический циркуляционный контур системы горячего водоснабжения в обратную магистраль и организована подача подогретой подпиточной воды в точку с наименьшей температурой воды в системе горячего водоснабжения, дальнейший подогрев воды (третья ступень) осуществлен за счет традиционных источников энергии.
5. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что за счет теплонасосной системы теплохладоснабжения обеспечены две ступени подогрева, при помощи первой из которых за счет низкопотенциального тепла грунта обеспечен подогрев теплоносителя до температуры 14-20°С, обеспечивающей невыпадение конденсата и отсутствие теплопотерь в трубопроводах внутренних инженерных систем объекта теплоснабжения, а за счет второй ступени с помощью реверсируемых мультизональных тепловых насосов, или реверсируемых теплонасосных отопительных приборов, обеспечен нагрев помещений, или горячей воды, при этом в зимнее время года конденсаторы теплонасосного оборудования первой ступени подогрева включены в один гидравлический контур с испарителями реверсируемого мультизонального теплонасосного оборудования второй ступени, а в летнее время года - в один гидравлический контур включены конденсаторы теплонасосного оборудования второй ступени с испарителями первой ступени, а конденсаторы первой ступени сбрасывают тепло в грунт.
6. Теплонасосная система теплохладоснабжения по п.4, отличающаяся тем, что при строительстве в районах вечномерзлых грунтов, за счет теплонасосного оборудования обеспечены охлаждение фундамента здания и защита вечной мерзлоты в основании здания от деградации.
