Теплонасосная установка воздушного отопления, охлаждения и горячего водоснабжения с рекуперацией и аккумуляцией теплоты

ВСООЗ СОВЕТСНИХРЕСПУБЛИК 5 В 13/ 5 ОЗО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЯМПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ ДЕТЕЛЬСТВ У(54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ВОЗДУШЕНГО ОТОПЛЕНИЯ, ОХЛАЩЦЕНИЯ И ГОРЯЧЕГОВОДОСНАБВЕНИЯ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ И АККУМУЛЯЦИЕЙ ТЕПЛОТЫ едователький и техтротермичес(57) Изобретение относится к ной технике, а более конкрет компрессионньм установкам ко ванного получения холода и т изобретения - уменьшение эне ления И,повышение надежности ып 82,ГОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ(21) 4249991/23"06 (22) 26.05.87 (46) О 7,03.90.Вал. В 9 (71) Всесоюзный научно-и ский, проектно-. конструкт нологический институт зл кого оборудования (72) ИЮ.Лолгов и В,А.Ко "(53) 621.57(088,8) (56) Заявка Японии В 54- кл. Р 25 В 13/00, 1979. холодил ьо к паробиниропла.Цельгоаотребпри ав1548624 4 тономной работе устанбвки. Для этого теплонасосная установка содержит грунтовой коллектор 1 и (или) теплообменник жидкость-воздух 5 с теплоносите5 лем в виде жидкости с низкой температурой замерзания, который с помощью циркуляционных насосов 2 и 6 подается 9 бак-теплоаккумулятор 12, к которому подсоединены шесть циркуляционных контуров теплоносителя, три иэ которых передают теплоту, воспринятую кол,лектором и темплообменником жидкостьоэдух и аккумулированную в бане-тепщоаккумуляторе 12, к как минимум двум 15 холодильным контурам 17 и 18 теплоГ Изобретение относится к холодиль-. иой техйике, а именно к установкамохлаждения (кондиционирования) воздуха помещения и к комбинированным теппонасосным установкам комплексногОполучения тепла и холода.Целью изобретения является уменьпение энергопотребления и повышения 36,йадежности при автономной работе ус,тановки,На чертеже изображена принципиальная схема теплонасосной устайовки,С помощью, установки осуществляют З 5"воздушное охлаждение, отопление, горячее водоснабжение помещений с трансформацией для этих целей теплотыгрунта, солнечного излучения, тепло-ты воздуха, удаляемого иэ помещения, 40по гигиеническим требованиям вытяжнойвентиляцией,и использование для целейотопления и горячего водоснабжениятеплотц топлива, сжигаемого втопке ври отсутствии электроснабжения теплонасосной установкиили.аварий в Коллекторах, в тепло-,насосных блоках отопления и водона-греза.Теплонасосная установка содержитгрунтовой коллектор 1.с циркуляционным насосом 2 теплоносителя и запор:,ными вентилями Э и 4, теплообменникжидкость - воздух 5 с циркуляционнымнасосом 6 и эапорными вентилями 7 и 8топку 9 с теплообменником нагрева жид 55кости за счет теплоты сжигания твер,дого, жидкого или газообразного топлива с запорнымн вентилями 10 и 11,насосных блоков воздушного отопленияи охлаждения. пбмещения и одному холодильному циклу 35, а два других контура подводят к баку-теплоаккумулятору 12 рекуперированную теплообменником воздух-жидкость 1 Э теплоту воздуха, удаляемого из помещения по гигиеническим требованиям, и теплоту топлива, сжигаемогов топке 9 для целей.отопления и горячего водоснабжения приавариях холодильных контуров 17 и 18теплонасосных блоков, или в грунтовомколлекторе 1, или,в теплообменникежидкость-воздух 5. 1 ил. гбак-теплоаккумулятор 12, теплообменник воздух - жидкость 13 с вентиля-,. тором, утилиэирующий теплоту воздуха, удаляемого из помещения по гигиеническим требованиям вытяжной вентиля-, цией с дополнительным циркуляционным насосом 14 и запорными вентилями 15 и 1 б, холодильные контуры теплонасосных блоков 17 и 18 воздушного отопления и охлаждения помещения, включаемые в сеть теплоносителя соответственно запорными вентилями 19,20 и 21,22, каждый;иэ которых содержит тепло-.обменник хладагент - жидкость 23,с циркуляционным насосом 24 теплоносителя, дросселирующее устройство 25,теплообменник хладагент - воздух 26с вентилятором, четырехходовый вен- .тиль 27 и компрессор 28,. батареи 29 и 30 отопления помещения, включаемыев сеть теплоносителя соответственноэапорными вентилями 31,32 и 33,34,холодильный цикл 35, включаемый в сетьтеплоносителя запорными вентилями36 и 37 - в режиме отопления и (или)водонагрева с использованием топки,запорными вентилями 38 и 39 в теплонасосном режиме, состоящий из теплообменника жидкость - хладагент 40 с циркуляционным насосом 4 1 теплоносителя дросселя 42, теплообменника хлад- агент - вода 43 и жидкость - вода 44 помещенных в теплоизолированный бакводонагреватель 45, компрессора 46, трубопрбвада подвода холодной воды 47 и .отвода горячей воды 48, блок 49 автомафгического управления.1548624 ьТеилонасосиал установка работает обесисчипает переключение четы 1 и ххоследующим образом, доных вентилей 27. теилонасосных блоВ режиме воздушного отопления,ког- кон 17 и 18 отопления и коидиционирода блок 49 автоматического управления нания в положение показанное иа дхе 5Уобеспечивает переключение четырехходо- ме штриховыми линиями, теплоносительных вентилей 27 теплоиасосных блоков грунтового коллектора 1 иэ бака-теплоотоплеиия и охлаждения н положение, аккумулятора 12 циркуляционными насопокаэанное на схеме сплошными линия- сами 24 через открытые эапорные нентими, теплоноситель грунтового коллектоо ли 19-22 подается в теплообменникира 1 из бака-теплоаккумулятора 12, хладагент - жидкость 23, где реализуциркуляционными насосами 24 через от- ется его нагрев эа счет конденсациикрытые запорные нентили 19-22 пода- сжатых компрессорами 28 паров хладется в теплообменники хладагент - жид- агента, воспринимающих при низкотемкость 23, где реализуется кипение пературном кипении в теплообменникаххладагента при низкой температуре,вос- хладагент - воздух 26 теплоту воздухапринимающего при этом теплоту теппоно- помещения, охлаждая его. При нагревесителя, Далее пары хладагента сжимаюг- теплоносителя в баке-теплоаккумулятося в компрессорах 28 с повышением ре 12 н процессе охлаждения помещетемпературы и подаются в теплообмен ния до температуры, контролируемойник хладагент - воздух 26, где, кон- блоком 41 автоматического управления,денсируясь, осуществляют нагрев воз- включается циркуляционный насос 2духа помещения, или 6, подавая в теплоаккумулятор тепТеплота воздуха, удадяемого из по- лоноситель, воспринявший теплоту грунмец 1 ения по гигиеническим требованиям, 25 та или солнечного излучения, в эавивоспринимается охлажденными теплоно- симости от того, какая температурасителем грунтового коллектора, пода- меньше, грунта или теплоносителя сол. ваемым в рекуператинный теплообменник нечного коллектора, При этом темперавоздух - жидкость 13, установленный тура теплоносителя н баке-теплоаккумув воздухопроводе вытяжной вентиля ляторе 12 понижается до величины, контции циркуляционными насосом 14 с дон- ролируемой блоком 49 автоматическогоной части бака-теплоаккумулятора 12. . управления, и по достижении которойНагретый в теплообменнике воздух - циркуляционные насосы 2 или 6 автомажидкость 13 теплоносителя подается тически отключаются. В процессе охлажв верхнюю часть бака теплоаккумуля- дения (кондиционирования) помещениятора 12, При охлаждении теплоноси- такие колебания температуры теплотеля в баке-теплоаккумуляторе 12 в носителя в теплоаккумуляторе периодипроцессе отопления помещения и нодо- чески повторяются.нагрева до температуры, контроли- В режиме воздушного отопления в од руемой блоком 49 автоматического уп О ном из помещений и охлаждения в друравления, включается циркуляционньтй гом помещении работа теплонасосныхнасос 2 или 6, подавая в бак-тепло- блоков происходит как описано, но боаккумулятор 12 теплоноситель, воспри- лее экономично и при меньших колебанинянший теплоту грунта или солнечно- ях температуры теплоносителя в теплого излучения, н зависимости от того, 45 аккумуляторе, так как при этом терлокакая температура больше грунта или насосный блок, работающий в режиметеплоносителя солнечного коллектора. воздушного отопления, охлаждает теплоПри этом температура теплоносителя носитель н теплоаккумуляторе, а теплов баке-теплоаккумуляторе 12 повышает- насосный блок, работающий в режимеся до величины, контролируемой бло О охлаждения помещения, нагревает теплоком 49 автоматического управления, и носитель в теплоаккумуляторе, повышаяпо достижении которой циркуляцион- его температуру, коэффициент преобные насосы 2 или 6 автоматически от- разонания теплонасосной установки,ключаются. В процессе отопления и во- и следовательно, снижает его энергодонагрева такие колебания температуры потребление,теплоносителя н баке-теплоаккумуляторе 12 периодически понторяются. В 1;е:юе одонагрева холодильныйВ режиме воздушного охлаждения,ког-. цикл 35 тр:информирует теплоту теплода блок 49 антс,матического управления . носител т илоаккумулятора 12 путемее поглощения в теплообменнике жидкость - хладагент 40, включенном по" следовательно с циркуляционным насосом 41 подающим в него теплоносиФ5 тель иэ бака-теплоаккумулятора 12 через открытые эапорные вентили 38 и 39. Поглощение теплоты теплоносителя в тепЛообменнике жидкость - хладагент 40 осуществляется при низкотемпературном 101кипении хладагента пары которого заЭтем сжимаются компрессором 46 с повы" шением температуры и подаются в теплообменник хладагент - вода 43, конденсируясь в нем и отдавая теплоту нагреваемой воде .в теплоизолированном баке-водонагревателе 45. Нагретая вода из бака-водонагревателя 45 по трубопроводу горячей воДы 48 подается к точке водозабора. Холодная вода подается в донную часть бака-водонагревателя 45 трубопроводом холодной воды 47, Стабилизация температур нагреваемой в баке-.водонагревателе 45 воды и обеспечение требуемого температур ного режима в помещениях осуществляется путем периодического включения - выключения в электросеть компрессо" ров 28 и 46 циркуляционных насосов 24 и 41 вентиляторов теплообменников 26 холодильных контуров 17 и 18 и холодильного цикла 35. В режимах отоплении и(или) водона" грева эа счет использованиятеплоты твердого, жидкого или газообразного топлива в топке 9, реализуемых при отсутствии электроснабжения тепдо- насосной установки,. авариях в контурах грунтового коллектора 1, тепло обмейиика жидкость - воздух авариях холодильных контуров 17 и 18, отопление помещения производится путем теплоотдачи в отопительных батареях 29 и 30, подключаемых к сети теплоносителя задорными вентилями 31,32 и 33, 34 тепловой энерг 1 ти теплоносителя нагреваемому воздуху помещения, водо- нагрев осуществляется путем теплопе".редачй нагреваемой воде теппообменником жидкость - вода 44 теплоты теплоносителя, подключаемого к сети теплоносителя эапорными вентилями 36 и 37, В режимах отопления и (иди) водонагрева эа счет использования теплоты твердого, жидкого или газообразного топлива, сжигаемого в топке 9, эапорные вентили 3, 4, 7, 8, 10, 11, 15, 16, 19-22, 38 и 39 закрыты .и пиркуляционные насосы 2, б, 14, 24 и 41выключены,Теплонасосная установка позволяетснизить потребление теплонасоснойустановкой электроэнергии эа счет рекуперации теплоты воздуха с высокимтемпературным потенциалом, удаляемогоиз помещения по гигиеническим требо-ваниям вытяжной вентиляцией, эа счетодновременного использования, еслиэто диктуется потребителем, различных режимов теплонасосных блоков воздушного отопления и охлаждения, когда один из них охлаждает теплоноситель в теплоаккумуляторе, а другойнагревает, препятствуя понижению еготемпературного потенциала, эа счетвыбора блоком автоматического управления грунтового или солнечного коллектора с наибольшей температурой теплоносителя, что в целом обеспечиваетпонижение разности температур помещения и теплоносителя, нагретой водыв водонагревателе и теплоносителя,пропорционально которой уменьшаетсявеличина мощности, потребляемой теплонасосной установкой из электросети,Использование теплонасосной установки.позволяет повысить надежностьотопления, охлаждения и водонагреваза счет параллельной работыкак минимум двух теплонасосных блоков воз"душного отопления и охлаждения,и одного блока водонагрева, установленныхв разных помещениях, а также повыситьнадежность отопления и водонагревапри авариях в контурах грунтового,солнечного коллекторов, авариях теплонасосных блоков воздушного отопле"ния и охлаждения, водонагрева, а также при отсутствии электроснабжениятеплонасосной установки за счет реализации режима отопления и водонагрева с использованием тепловой энергиитвердого, жидкого или газообразноготоплива, сжигаемого в топке,Формула изобретенияТеплонасосная установка воздушного отопления, охлаждения и горячего водоснабжения с рекуперацией и аккумуляцией теплоты, содержащая холодильный контур,теплонасосного блока отопления и охлаждения иэ последовательно соединенных теплообменника хладагент - жидкость с подключенным к нему циркуляционным контуром тепО548624 Составитель А,СимоненкоТехред Л. Сердюкова Корректор И,Иуска Редактор И. Бланар 4 еЗаказ 134 Тираж 455 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 лоносителя, содержащим грунтовый коллектор, циркуляционный насос, подво.дящий и отводящий теплоизолированные трубопроводы, дросселирующего устрой ства, теплообменника хладагент - воздух с вентилятором и четырехходового вентиля, компрессора, и блок автома- тического.управления, о т л и ч а.ю щ а я с я тем, что, с целью уменьще О ния энергопотребления и повышения надежности при автономной работе уста- нонки, она дополнительно снабжена теплоизолированными баком-теплоаккумулятором, баком-водонагренателем и шестью дополнительными циркуляционными контурами, грунтовый коллектор поднодящим и отнодящим трубопроводами подключен соответственно к верхней и донной частям бака-теплоаккумулятора, 2 О к которым, в свою очередь, подключены отнодящие и подводящие теплоизолиро, ванные трубопроводы дополнительных циркуляционных контуров,.первый иэ которых содержит теплообменник жидкостьвоздух, второй и третий - циркуляционный насос с последовательно включенным теплообменником хладагент - жидкость, включенным патрубками по хладагенту соответственно в один и другой холодильные контуры теплонасосныхблоков отопления, четвертый - дневключенные параллельно запорными нентилямициркуляционные ветви, одна изкоторых содержит теплообменник жид"кость - вода, размещенный в бакеводонагревателе, авторая - циркуляционный насос с последовательно вклю- .ченным.теплообменником жидкость-хладагент, включенным патрубками хладагента н холодильный цикл после дросселя, пятый - последовательно включенные запорными вентилями допопиительный циркуляционный насос и теплообменник воздух - жидкость, установленный в воэдуховоде вытяжной вентиляции,а шестой - размещенный в топке теплообменник нагрева жидкости.