Электрохимическая реверсивная теплонасосная установка для обогрева и охлаждения здания

(54)СИЗ НОБО содери и снару жащ охимические теплопровод жи п ячей полости низй, отделенныеэлектродами кого одна с ио ымиол тическои ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) 1, ЭЛЕКТРОХИМИЧАЯ ТЕПЛОНАСОСНАЯ УГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯя установленные вноследнего две элекки в виде сосудовстенками, имеющихч высокого давленот другой пористнообменной электр(54 Р 25 В 29/00 21/00 27/00 мембраной между ними, причем сосуды соединены между собой посредством трубопроводов низкого и высокого давлений и один из них, установленный снаружи здания, снабжен концентратором солнечной энергии, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности тепло- и хладоснабжения, сосуды выполнены цилиндрическими, а трубопроводы низкого и высокого давлений - в виде теплообменника типа "труба в трубе" расположенного по оси сосудов и подсоединенного к их днищам со стороны полостей низкого давления, причем концы трубопровода высокого давления проведены через полости низкого давления и центральную часть электродов к полостям высокого давления.2, Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что концентрато солнечной энергии выполнен параболическим и состоит из двух элементов, укрепленных на сосуде шарнирно.1 1179Изобретение относится к холодильной технике, в частности к комбинированным тепловым насосам для обогрева и охлаждения зданий и другихпомещений, в которых необходимо поддерживать температуру в заданныхпределах.Цель изобретения - повышение экономичности тепло- и хладоснабжения.На чертеже схематично представ Олена предлагаемая электрохимическаяреверсивная теплонасосная установкадля обогрева и охлаждения здания,разрез.Установка содержит расположенную 15вне здания цилиндрическую электрохимическую ячейку 1, расположеннуювнутри помещения цилиндрическую электрохимическую ячейку 2, регенеративныйтеплообменник 3 типа труба в трубе", 20проходящий через стену здания.Ячейка 1 содержит круглую ионообменную электролитную мембрану 4,круглые пористые электроды 5 и 6 высокого и низкого давлений рабочего . 25тела, полости 7 и 8 высокого и низкого давлений рабочего тела в видеплоских цилиндров, сетки 9 и 10, заполняющие полости 7 и 8, цилиндрическую керамическую рамку 11, круглые З 0наружные стенки 12 и 13, ограничиваю"щие полости 7 и 8, металлическое оребрение 14 на стенке 13, шарнирнозакрепленные верхнюю 15 и нижнюю 16половинки параболического концентратора солнечной энергии. Ячейка 2 содержит круглую ионнообменную электролитную мембрану 17,круглые пористые электроды 18 и 19высокого и низкого давлении рабочегоч 40тела, полости 20 и 21 высокого и низкого давлений рабочего тела в видеплоских цилиндров,.сетки 22 и 23,заполняющие полости 20 и 21, цилиндрическую керамическую рамку 24,45круглые наружные стенки 25 и 26, ограничивающие полости 20 и 21,металлическое оребрение 27 и 28 на стенках25 и 26. 50Теплообменник 3 содержит внешнюю трубу 29 и внутреннюю оребренную с внешней стороны трубу 30,Электроды 6 и 19 имеют электрическое соединение 3 1. Реостат 32 служит 55 для плавного регулирования параметров устройства. Переключатель 33 полярности постоянного напряжения 048 2 служит для переключения режимов работы устройства.В качестве рабочего тела в предлагаемом устройстве может быть использована смесь газов, например аммиака с водородом в нестихиометрическом составе: 1 моль раб. тела = - 1 моль БН, + 0,5 моля Н,. В качестве электролитной мембраны может быть использован пористый диэлектрический сухарь, пропитанный водным раствором соли аммония с проводимостьюпо комплексному иону %14, типа (МН 4), 804+МН 4 С 1%14 ИОзУстановка работает следующим образом.В режиме теплового насоса половинки 15 и 16 концентратора солнечной энергии сомкнуты. Тепловая энергия сконцентрированного солнечного излучения попадает на стенку 12 и через сетку 9 передается электродному блоку, включающему электроды 5 и 7 и электролит 4, поднимая его темпераотуру, например до 5-10 С. Поскольку общая толщина электродного блока мала (1-3 мм), то тепло от электрода 5 за счет теплопроводности электродов и электролита равномерно нагревается этот электродный блок до той же температуры. За счет конвективного нагрева рабочего тела высокого давления вблизи электрода 5 в полости 7 оно будет иметь такую же температуру.Рабочий процесс образования потока рабочего тела (его расширения) в ячейке 1 идет с поглощением солнечного тепла и состоит в ионнзации рабочего тела высокого давления в полости 7 по реакции ИН + Н - е -. зМН на границе электрод 5 - мембра+ на 5, перетоке ионов ЯН 4 через слой электролита под действием градиента электростатического поля, рекомбинации ионов МН на границе мембрана 4 - электрод 6 по реакции ЖН 1 + е-+ МН + НЬ полости 8. Рабочий процесс образования потока рабочего тела в ячейке 2 (его сжатие) сопровождается выделением тепла в электродном блоке, включающем электроды 18 и 19 и мембрану 17, и сбросом его через сетки 22 и 23, стенки 25 и 26, и ребра 2/ и 28 в отапливаемое помещение. Процесс .сжатия рабочего тела в ячейке 2 состоит в ионизации рабочего тела1179048 оставитель В,Добротворцевехред А,Бабинец Корректор М.Де дактор И.Касар аз 5643/3 Тираж 509 ВНИИПИ Государственно по делам иэобрете 3035, Москва, Ж, РаушПодписноео комитета СССРний и открытийская наб.,: д. 4/5 ППП "Патент", г. Ужгор ил роектная,3низкого давления в полости 21 по реакции ИН + Н - е - УИНна грани це электрод 19 - мембрана 17, пере+токе ионов %14 через слой электролита под действием градиента электростатического поля, рекомбинации ионов ИН на границе . мембрайа 17 -Фэлектрод 18 по реакции БН 4 + е - ВН + Н в полости 20,Для уменьшения потерь тепла в цикле изобарические процессы охлаждения и нагрева рабочего тела осуществляют в теплообменнике 3. 4В режиме охлаждения помещениянеобходимо изменить полярйость подводимого напряжения (переключательнапряжения вместо положения 1-1занимает положение 2-2) и развестиполовинки 15 и 16 концентратора.При этом функции ячеек 1 и 2 меняются местами. Ячейка 2 будет выполнять функцию, электрохимического 10 детандера и устройства для заборатепла из помещения, а ячейка - функцию электрохимического компрессораи устройства для сброса тепла в окружающую среду.