Тепловой насос

Авторы патента:

Пташкина-Гирина Ольга Степановна (RU)

Старших Владимир Васильевич (RU)

Максимов Евгений Александрович (RU)

Низамутдинов Ринат Жаудатович (RU)

F25B49/02 - для компрессионных машин, устройств и систем

F25B30/02 - компрессионного типа

Владельцы патента RU 2495338:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" (RU)

Изобретение относится к устройствам, использующим тепло низкотемпературных источников естественного или искусственного происхождения для получения воды, пригодной для отопления и горячего водоснабжения до температуры 50-70°С, в жилых домах, промышленных зданий, а также предприятий АПК. Тепловой насос содержит компрессор, конденсатор, испаритель, дросселирующее устройство, трубопроводы горячей и теплой воды, холодильного агента, механизм перемещения поршня компрессора и систему управления. Система управления включает датчик фактической температуры в трубопроводе горячей воды, задатчик минимальной температуры горячей воды, блок вычитания, усилитель, ограничительный блок, задатчик допустимого перемещения поршня компрессора, масштабный преобразователь. Первый вход блока вычитания соединен с датчиком фактической температуры, расположенным в трубопроводе горячей воды, второй вход блока вычитания соединен с задатчиком номинальной температуры горячей воды, выход блока вычитания через усилитель соединен с первым входом ограничительного блока, второй вход которого соединен с выходом задатчика допустимого перемещения поршня компрессора, выход ограничительного блока через масштабный преобразователь соединен с механизмом перемещения поршня компрессора. Технический результат заключается в поддержании постоянства температуры в трубопроводе горячей воды, используемой для обогрева жилых домов, промышленных зданий. 1 ил.

Изобретение относится к тепловым насосам, то есть к устройствам, использующим тепло низкотемпературных источников естественного или искусственного происхождения для получения воды, пригодной для отопления и горячего водоснабжения (с температурой 50-70°С), в жилых домах, промышленных зданиях, а также предприятий АПК.

Известен тепловой насос, содержащий основной контур с компрессором, контур подачи воды, отстойник с трубой для подачи теплой воды (патент RU 2044236 С1, МПК F25B 30/00, опубл. 20.09.1995 г.)

Известен тепловой насос, содержащий цилиндры сжатия, цилиндр смежного сосуда с индивидуальным теплообменником, запорные вентили, гидравлический насос, включенный в замкнутый контур (патент RU 2301382 С1, МПК F25B 30\02, опубл. 20.06 2007 г.).

Недостатком указанных аналогов является невозможность поддержания постоянства температуры в трубопроводе горячей воды, используемой для обогрева жилых домов, промышленных зданий.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, принятым за прототип, является тепловой насос (патент RU 2238488 С1, МПК F25B 30\02, опубл. 20.06.2004 г.), который состоит из компрессора, дросселирующего устройства, а также конденсатора и испарителя, каждый из которых выполнен в виде теплообменника типа труба в трубе. Внешний и внутренний трубопроводы теплообменника выполнены в виде спиралей, патрубок ввода нагреваемой жидкости расположен со стороны выхода теплоносителя, а патрубок вывода нагреваемой жидкости расположен со стороны входа теплоносителя. Данный тепловой насос также не может обеспечивать поддержание температуры в трубопроводе горячей воды на заданном уровне.

Задача заявленного изобретения заключается в поддержании постоянства температуры в трубопроводе горячей воды, используемой для обогрева жилых домов, промышленных зданий.

Технический результат достигается благодаря тому, что тепловой насос, содержащий компрессор, конденсатор, испаритель, дросселирующее устройство, трубопроводы горячей и теплой воды, холодильного агента, в отличие от прототипа, дополнительно установлен механизм перемещения поршня компрессора и система управления для поддержания постоянной величины температуры горячей воды, включающая датчик фактической температуры в трубопроводе горячей воды, задатчик минимальной температуры горячей воды, блок вычитания, усилитель, ограничительный блок, задатчик допустимого перемещения поршня компрессора, масштабный преобразователь, причем первый вход блока вычитания соединен с датчиком фактической температуры расположенным в трубопроводе горячей воды, второй вход блока вычитания соединен с задатчиком номинальной температуры горячей воды, выход блока вычитания через усилитель соединен с первым входом ограничительного блока, второй вход которого соединен с выходом задатчика допустимого перемещения поршня компрессора, выход ограничительного блока через масштабный преобразователь соединен с механизмом перемещения поршня компрессора.

Новая совокупность существенных признаков, а именно, механизм перемещения поршня компрессора и система управления, позволяют обеспечивать постоянство температуры в трубопроводе горячей воды, используемой для обогрева жилых домов и промышленных зданий.

Поскольку новая совокупность существенных признаков предлагаемого устройства не известна и не следует явным образом из уровня техники, установленного по патентной и научно-технической литературе, то можно говорить о его соответствии критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На чертеже представлен тепловой насос.

Тепловой насос содержит компрессор 1, конденсатор 2, испаритель 3, дросселирующее устройство 4, трубопровод горячей воды 5, трубопровод теплой воды 6, трубопровод холодильного агента 7, механизм перемещения поршня компрессора 8, датчик фактической температуры в трубопроводе горячей воды 9, задатчик минимальной температуры горячей воды 10, блок вычитания 11, усилитель 12, ограничительный блок 13, задатчик допустимого перемещения поршня компрессора 14, масштабный преобразователь 15.

На чертеже обозначены: t - сигнал, пропорциональный фактической температуре в трубопроводе горячей воды, t* - сигнал, пропорциональный номинальной температуре горячей воды, dt - сигнал, пропорциональный отклонению.

Сигнал отклонения рассчитывается по формуле: +dt=t-t*.

Механизм перемещения поршня компрессора выполнен в виде реечной передачи.

Тепловой насос работает следующим образом.

В испарителе 3 холодильный агент (жидкий фреон) за счет низкотемпературного источника теплой воды, поступающей по трубопроводу 6, испаряется с поглощением теплоты. Пары фреона по трубопроводу 7 поступают в компрессор 1. В камере компрессора 1 путем движения поршня фреон сжимается. При сжатии за счет адиабатического процесса фреон нагревается до температуры 80°С. Далее нагретый фреон по трубопроводу 7 поступает в конденсатор 2. В конденсаторе пары фреона конденсируются, отдавая теплоту трубопроводу горячей воды 5, в котором температура воды поднимается до 55°С. Жидкий фреон дросселируется в дросселирующем устройстве 4 и в состоянии влажного насыщения пара поступает обратно в испаритель.

Сигнал от датчика фактической температуры, расположенного в трубопроводе горячей воды 9, поступает в блок вычитания 11, где сравнивается с задатчиком минимальной температуры горячей воды 10. Сигнал отклонения усиливается по мощности в усилителе 12 и поступает на первый вход ограничительного блока 13, на второй вход которого поступает сигнал от задатчика допустимого перемещения поршня компрессора 14. При снижении температуры воды в трубопроводе 5 ниже минимальной, то есть, если результирующий сигнал становиться отрицательным по величине, то с ограничительного блока 13 снимается сигнал, который преобразуется в масштабном преобразователе 15, а затем поступает на вход механизма перемещения поршня компрессора 8. Механизм перемещения изменяет положение поршня таким образом, что происходит сжатие фреона в компрессоре, температура фреона повышается. Более нагретый фреон перетекает в конденсатор, в котором он конденсируется, отдавая большее количества тепла воде, находящейся в трубопроводе горячей воды 5. В трубопроводе 5 температура горячей воды поднимается до минимальной. При снижении температуры воды ниже минимальной в трубопроводе 5 цикл повторяется. Таким образом, в трубопроводе 5 поддерживается постоянная температура горячей воды.

Исследования показали, что при использовании теплового насоса для отопления теплиц, температура в них поддерживается постоянной на уровне 20-25°С.

Тепловой насос, содержащий компрессор, конденсатор, испаритель, дросселирующее устройство, трубопроводы теплой и горячей воды и холодильного агента, отличающийся тем, что дополнительно установлен механизм перемещения поршня компрессора и система управления для поддержания постоянной величины температуры горячей воды, включающая датчик фактической температуры в трубопроводе горячей воды, задатчик минимальной температуры горячей воды, блок вычитания, усилитель, ограничительный блок, задатчик допустимого перемещения поршня компрессора, масштабный преобразователь, причем первый вход блока вычитания соединен с датчиком фактической температуры, расположенным в трубопроводе горячей воды, второй вход блока вычитания соединен с задатчиком номинальной температуры горячей воды, выход блока вычитания через усилитель соединен с первым входом ограничительного блока, второй вход которого соединен с выходом задатчика допустимого перемещения поршня компрессора, выход ограничительного блока через масштабный преобразователь соединен с механизмом перемещения поршня компрессора.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для предотвращения попадания влагосодержащего пара в цилиндры компрессоров, применяемых для повышения давления в трубопроводах по транспортировке природного газа на газоперерабатывающих заводах.

Холодильник с регулированием задаваемых установок // 2488750

Изобретение относится к холодильной технике. .

Кондиционер // 2488047

Кондиционер // 2484390

Изобретение относится к системам кондиционирования. .

Кондиционер // 2482402

Изобретение относится к системам кондиционирования. .

Способ определения технического состояния бытового холодильного прибора // 2480686

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к средствам и способам определения технического состояния бытовых холодильных приборов (БХП). .

Холодильные системы и способы производства холода // 2472078

Изобретение относится к холодильной системе и способу производства холода. .

Способ расширения температурного диапазона работы компрессионного холодильника // 2472077

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к компрессионным холодильникам с конденсаторами принудительного воздушного охлаждения, используемым на предприятиях химической, нефтегазовой, пищевой и других отраслей промышленности, а также в кондиционерах промышленного и бытового назначения.

Холодильный аппарат и способ управления холодильным аппаратом // 2465522

Изобретение относится к холодильному аппарату (1) с внутренним пространством, которое разделено, по меньшей мере, на две холодильные зоны (3, 4), причем каждая холодильная зона (3, 4) охлаждается с помощью испарителя (5, 6), и предусмотрено, по меньшей мере, два компрессора (7, 8) для снабжения испарителей (5, 6) хладагентом с управляющим устройством (2) для приведения в действие компрессоров (7, 8).

Способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника (варианты) // 2455586

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам охлаждения холодильного агрегата компрессионного холодильника, и может найти применение при совершенствовании бытовых холодильных приборов и холодильных машин компрессионного типа.

Энергосберегающий двухступенчатый воздушный тепловой насос // 2478885

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к системам кондиционирования воздуха. .

Теплообменная система, использующая тепловые насосы (варианты) // 2474770

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплосистемах, использующих тепловые насосы. .

Система кондиционирования воздуха с использованием теплового насоса и способ управления упомянутой системой // 2426956

Композиции, содержащие фторолефины, и их применение // 2419646

Композиции, содержащие фторзамещенные олефины // 2410404

Тепловой насос // 2382295

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к области теплонаносных устройств. .

Компрессионный тепловой насос // 2345295

Изобретение относится к оборудованию для отопления жилых и производственных зданий. .

Тепловой насос // 2301382

Изобретение относится к технике преобразования температуры рабочего вещества с низкого уровня на более высокий и может быть использовано при разработке и изготовлении тепловых насосов, холодильных машин и трансформаторов тепла.

Тепловой насос // 2285872

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к области теплонасосных установок, работающих в условиях широкого диапазона изменений температуры источника тепла.

Трехцелевой трансформатор тепла // 2266483

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, к трансформаторам тепла (тепловым насосам), используемым в системах отопления, кондиционирования и водоснабжения, и может быть использовано как в системах централизованного, так и автономного теплохладоснабжения.

Нагревательное устройство, работающее по необратимому термодинамическому циклу, для нагревательных установок с высокой температурой подачи // 2580914

Группа изобретений относится к нагревательному устройству с необратимым термодинамическим циклом. Устройство содержит низкотемпературный контур и высокотемпературный контур, в которых циркулируют первое и второе рабочие тела соответственно. Каждый контур содержит средство испарения, сжатия, конденсации и расширения соответствующего рабочего тела. Низкотемпературный контур поглощает теплоту от подаваемого потока воды для испарения первого рабочего тела. Теплоту, извлеченную при конденсации первого рабочего тела, используют для испарения второго рабочего тела. В то же время теплоту, извлеченную в процессе конденсации, используют для нагревания подаваемого потока воды. В соответствии с изобретением два рабочих контура содержат каждый средство охлаждения, размещенное между соответствующими средствами конденсации и расширения. Такое средство охлаждения находится в тепловом контакте с независимыми частичными потоками подаваемого потока воды для нагревания последнего в целом за счет теплоты, отведенной от рабочих тел, циркулирующих в двух контурах. Группа изобретений направлена на обеспечение одновременного получения высокой температуры подачи и высоких величин коэффициента преобразования нагревательной установки. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.