Система солнечного теплоснабжения

 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к системам горячего водоснабжения. Изобретение позволяет упростить систему за счет выполнения одними ее элементами функций ряда других элементов и повысить надежность работы за счет исключения попадания теплоносителя в систему горячего водоснабжения. Система содержит контур (К) 15 с солнечным коллектором (СК) 1, нагревателем (Н) 4 емкостного теплообменника (ТО) 26, включающего напорный бак 3, и циркуляционным насосом (ЦН) 12, К 16 с испарителем 7 теплового насоса (ТН) 6, грунтовым ТО 9 и ЦН 13, К 17 с отопительными приборами 10, конденсатором 8 ТН 6 и ЦН 14, К 24 с конденсатором 8 ТН 6, Н 4 и ЦН 14 и К, включающий СК 1, грунтовый ТО 9 и ЦН 12. Приборы 10 получают тепло от ТН 6, Н 4, выборочно от СК 1 или ТН 6. Грунтовый ТО 9 аккумулирует избыток тепла на выходе СК 1. Предусмотрено автоматическое отключение К 15 при достижении в баке 3 заданной температуры (Т) или снижении Т в СК 1, а в последнем случае - также автоматическая гидравлическая изоляция СК 1 от грунтового ТО 9. При достижении в отапливаемом помещении заданной Т К 17 отключается. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4424079/24-06 (22) 12.05.88 (46) 07.07.90. Бюл. № 25 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт инженерного оборудования городов, жилых и общественных зданий (72) С. Б. Анисимов, М. М. Атаев, Л. И. Вайсман, Л. Я. Васкер, А. В. Разумовский, В. М. Шильдкрет и И. П. Гохват (53) 662.997 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1137285, кл. F 24 J 2/42, !983. (54) СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к системам горячего водоснабжения. Изобретение позволяет упростить систему за счет выполнения одними ее элементами функций ряда других элементов и повысить надежность работы за счет исклю„„Я0„„1576804 А 1 (5l)5 F 24 2/42 чения попадания теплоносителя в систему горячего водоснабжения. Система содержt ": контур (К) 15 с солнечным коллектором (СК) 1, нагревателем (Н) 4 емкостного теплообменника (TO) 26, включающего напорный бак 3, и циркуляционным насосом (ЦН) 12, К 16 с испарителем 7 теп,:;,þro насоса (ТН) 6, грунтовым ТО 9 и ЦН 13, К 17 с отопительными приборами !О, конденсатором 8 ТН 6 и ЦH 14, К 24 с конденсатором 8 ТН6, Н4 и ЦН!4 и К, включающий СК 1, грунтовый ТО 9 н ЦН 12.

Приборы 10 получают тепло от TH 6, Н4,,выборочно от СК 1 или TH 6. Грунтовый

ТО 9 аккумулирует избыток тепла на выходе СК I. Предусмотрено автоматическое отключение К 15 при достижении в баке 3 заданной температуры (Т) или снижении Т в СК !, а в последнем случае -- также автоматическая гидравлическая изоляция

СК 1 от грунтового ТО 9. При достижении в ота пл и вае7мом ломе ще ни и зада иной Т К 17 отключается. 2 з. и. ф-ль;. ил.

1576804 з

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к бытовым системам солнечного теплоснабжения.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности.

На чертеже изображена схема системы солнечного теплоснабжения.

Система содержит солнечный коллектор 1 с датчиком 2 температуры, емкость горячего водоснабжения в виде напорного бака 3 с нагревателем 4 и датчиком 5 температуры, тепловой насос 6 с испарителем 7 и конденсатором 8, грунтовый теплообменник 9, отопительные приборы 10, установленные в помещении (не показано) с датчиком 11 температуры, и три циркуляционных насоса 12— l4. Коллектор 1, нагреватель 4 и насос 12 последовательно соединены с образованием замкнутого контура 15 нагревателя 4, испаритель 7, теплообменник 9 и циркуляционный насос 13 — с образованием замкнутого контура 16 испарителя 7, а конденсатор 8, циркуляционный насос 14 и приборы 10 — с образованием замкнутого контура 17 конденсатора 8. Контуры 15 и 16 нагревателя 4 и испарителя 7 связаны трубопроводом 18 с установленным на нем двух. позиционным клапаном 19, один конец 20трубопровода 18 подключен к контуру 15 нагревателя за коллектором 1.

В контуре 15 на входе 21 нагревателя 4 установлен двухпозиционный клапан 22, а приводы (не показаны) клапанов 19 и 22 связаны с датчиками 2 и 5. Нагреватель 4 на входе 21 и выходе 23 подключен к контуру 17 конденсатора 8 соответственно за насосом 14 и приборами 10 с образованием замкнутого контура 24. В контуре 24 перед нагревателем 4 установлен двухпозиционный клапан 25 с приводом (не показан), связанным с датчиками 2 и 5, нагреватель 4 и бак 3 конструктивно объединены в емкостной теплообменник 26. Трубопровод 18, подключенный концом 20 к контуру 15, другим концом 27 подключен к контуру 16 испарителя 7 перед грунтовым теплообменником 9, а упомянутые контуры 15 и 16 на входах 28 насосов 12 и 13 соединены дополнительным трубопроводом 29 с установленным на нем двухпозиционным клапаном 30, привод которого связан с датчиками 2 и 5.

В контуре 16 на выходе испарителя 7 установлен обратный клапан 31. В контуре 17 конденсатора 8 перед отопительными приборами 10 установлен двухпозиционный клапан 32 с приводом (не показан), связанным с датчиком 11 температуры помешения. Контур 15 включает бак ЗЗ для слива теплоносителя, подключенный параллельно насосу 12 с помошью трубопровода 34 с вентилями 35 и 36 и вентиля 37. В контуре 15 имеется байпасный трубопровод 38 с клапаном 39 и клапан 40. Напорный бак 3 подключен к водопроводной сети 41 и водо5

1О

55 разборным приборам системы 42 горячего водоснабжения. Тепловой насос 6, кроме того, содержит компрессор 43 и дроссельный вентиль 44. Для управления клапанами 19, 22, 25, 30, 32, 39 и 40, насосами 12 — 14 и компрессором 43 предусмотрены терморегуляторы 45 — 47, связанные на входах соответственно с датчиками 2, 5 и 11.

Система солнечного теплоснабжения работает следуюшим образом.

В солнечном коллекторе 1 происходит преобразование солнечной радиации в тепловую энергию и повышение вследствие этого температуры теплоносителя. Датчик 5 температуры, размещенный в напорном баке 3 емкостного теплообменника 26, с помошью терморегулятора 46 определяет необходимость нагрева воды, подаваемой к приборам системы 42 горячего водоснабжения под давлением водопроводной сети 41. Выбор источника тепла для системы горячего водоснабжения осушествляется по сигналу датчика 2 температуры с помощью терморегулятора 45. Таким образом, управление двухпозиционными клапанами 22, 25, 30, 39 и 40, циркуляционными насосами 2 — 14, компрессором 43 теплового насоса 6 осуществляется с помощью сигналов от терморегуляторов 45 и 46 датчиков 2 и 5.

При снижении температуры горячей воды в напорном баке 3 емкостного теплообменника 26 ниже определенной величины необходим ее нагрев, который в зависимости от интенсивности солнечной радиации осуществляется либо от солнечного коллектора 1, либо от теплового насоса 6. При повышении температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1 выше определенной величи ны, что свидетельствует о наличии интенсивной солнечной радиации, в качестве источника тепла используется солнечный коллектор 1. В этом случае сигнал от датчика 5 температуры горячей воды поступает на включение циркуляционных насосов 13 и 14 в контурах компрессора 43 теплового насоса 6, на открытие клапанов 22 и 40 в контуре 15, соединяющем солнечный коллектор 1 с нагревателем 4 емкостного теплообменника 26, на открытие клапана 25 в контуре 24, соединяющем конденсатор 8 с нагревателем 4, на открытие клапана 39 в байпасном трубопроводе 38 и на закрытие клапанов 19 .и 30 в трубопроводах 18 и 29, соединяюших контур !5 с контуром 16 испарителя 7. В то же время сигнал от датчика 2 температуры теплоносителя блокирует включение насосов 14 и 3, компрессора 43, открытие клапанов 25 и 39, закрытие клапанов 22 и 40.

Таким образом, наложение сигналов от датчиков 2 и 5 приводит к тому, что насосы 14 и 13 и компрессор 43 теплового насоса 6 отключены, клапаны 19, 25, 30 и 39 закрыты, а клапаны 22 и 40 открыты, при

1576804

55 этом теплоноситель от солнечного коллектора 1 с помощью включенного насоса 12 подается в нагреватель 4. Если интенсивность солнечной радиации недостаточна для эффективного нагрева воды в емкостном теплообменнике 26 и температура теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1 снижается ниже определенной величины, сигнал от датчика 2 перестает блокировать включение насосов 13 и 14, компрессора 43, открытие клапанов 25 и 39, закрытие клапанов 22 и 40. Таким образом, наложение сигналов от датчиков 2 и 5 приводит к тому, что насосы 13 и 14 и компрессор 43 включены, клапаны 25 и 39 открыты, клапаны 19, 22, 30 и 40 закрыты, при этом теплоноситель от конденсатора 8 с помощью насоса 14 подается в нагреватель 4, а насос 12 осуществляет циркуляцию теплоносителя по контуру солнечного коллектора 1, включающему байпасный трубопровод 38.

При повышении температуры горячей воды в напорном баке 3 выше определенной величины необходимость в ее нагреве отпадает. В этом случае сигнал от датчика 5 поступает на отключение насосов

13 и 14 и компрессора 43, на закрытие клапанов 25 и открытие клапанов 19 и 30, при этом теплоноситель с помощью насоса 12 подается от солнечного коллектора 1 в грунтовый теплообменник 9 для компенсации теплопотерь грунта.

Установленный в контуре 16 испарителя 7 теплового насоса б обратный клапан 31 препятствует протеканию теплоносителя по контуру 16 испарителя 7 и обеспечивает подачу теплоносителя от солнечного коллектора 1 в грунтовый теплообменник 9 при отключенном насосе 13 в контуре 16 испарителя 7.

При отсутствии солнечной радиации возможно снижение температуры наружного воздуха, а следовательно, и температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 1 ниже температуры грунта, что приводит к недопустимости подачи теплоносителя от солнечного коллектора 1 в грунтовый теплообменник 9. В этом случае при снижении температуры теплоносителя на выходе из солнечного коллектора .1 ниже определенной величины сигнал от датчика 2 поступает на отключение насоса 12 и на закрытие клапанов 19 и 30. При наличии солнечной радиации, что приводит к повышению температуры теплоносителя выше определенной величины, сигнал от датчика 2 поступает на включение насоса 12 и на открытие клапанов 19 и 30, при этом в зависимости от температуры подача теплоносителя от солнечного коллектора 1 осуществляется либо в нагреватель 4, либо в грунтовый теплообменник 9, либо по байпасному трубопроводуу 38 че рез кла па н 39.

Нагрев теплоносителя для системы отопления осуществляется в конденсаторе 8 теплового насоса 6. Г1ри снижении температуры воздуха в помещении ниже определенной величины сигнал от датчика 1! температуры воздуха в помещении с помощью терморегулятора 47 поступает на включение насосов 13 и 4 и компрессора 43 и на открытие двухпозиционного клапана 32. При этом теплоноситель от конденсатора 8 с помощью насоса 14 через клапан 32 подается непосредственно в отопительные приборы 10 системы отопления. При повышении температуры воздуха в помещениях выше определенной величины сигнал от датчика 11 поступает на отключение насосов 13 и 14 и компрессора 43, на закрытие клапана 32.

Включение и отключение компрессора 43 теплового насоса 6, а также насосов 13 и 14 осуществляется под действием сигналов либо датчиков 2 и 5, либо дат-:ика 1.

Бак 33 для слива теплоносителя из солнечного коллектора 1 работает при открытии вентиля 35 и закрытии вентилей 36 и 37. Кроме того. бак 33 может быть использован для заполнения всей системы путем включения насоса 12 при закрытом вентиле 35 и открытых клапанах !9, 22, 25, 30, 32, 39 и 40 н вентилях 36 и 37.

В качестве теплоносителя в системе солнечного теплоснабжения используют антифриз, что способствует предотвращению замерзания теплоносителя в солнечном коллекторе 1 и в грунтовом теплообменнике 9 в зимний период, позволяет круглоголично использовать энергию солнечной радиации на нужды теплоснабжения зданий и упрощасэксплуатацию системы.

Слив теплоносителя из солнечного ко,;лектора 1 необхсдим лишь нри нарушении его герметичности с целью прогедения ремонта или замены солнечного коллектора 1.

Снижение энергетических затрат е сисгеме и обеспечение ее технологичности достигается благодаря отказу оТ использования трех теплоаккумулируfoLljHx емкостей со строго определенным размещением их по высоте и шести теплообменников, снабжению системы емкостным теплообменником, непосредственной передаче тепла от конденс»тора 8 теплового насоса 6 к отопительным приборам 10, от солнечного коллектора 1 к грунтовому теплообменнику 9, отсутствию необходимости работы циркуляционного насос-. 13 в контуре 16 испарителя 7 теплового насоса 6 при перед"". че тепла от солнечного коллектора 1 в груп г, Исключению потерь телла от грунта к солнечному коллектору при отсутствии солнечной радиации и понижению температурь: наружного воздуха ниже температуры грунта, предотвращению возможности попадания хладагента из контура теплового насоса 6 при нарушении его герметичности в воду питьевого качества в системе го1576804

Формула изобретения

Составитель К. Заграничная

Редактор М. Бланар Техред Л. Кравчук Корректор О. Ципле

Заказ l842 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

П3035, Москва. Ж вЂ” 35, Раугоская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 рячего водоснабжения за счет применения водо-водяного нагревателя 4 в емкостном теплообменнике 26.

1. Система солнечного теплоснабжения, содержащая солнечный коллектор с датчиком температуры, емкость горячего водоснабжения с нагревателем и датчиком температуры, тепловой насос с испарителем и конденсатором, грунтовый теплообменник, отопительные приборы, установленные в помещении с датчиком температуры, и три циркуляционных насоса, причем коллектор, нагреватель и один из циркуляционных насосов последовательно соединены с образованием замкнутого контура нагревателя, испаритель, теплообменник и другой циркуляционный насос — — с образованием замкнутого контура испарителя, конденсатор, третий циркуляционный насос и приборы — 2О с образованием замкнутого контура конденсатора, контуры испарителя и нагревателя связаны трубопроводом с установленным на нем двухпозиционным клапаном, один конец трубопровода подключен к кон- о5 туру нагревателя за коллектором, при этом в контуре нагревателя на входе нагревателя установлен двухпозиционный клапан, а привод каждого из клапанов связан с датчиками температуры емкости и коллектора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, нагреватель на входе и выходе подключен к контуру конденсатора соответственно за насосом и приборами с образованием замкнутого контура, а в последнем перед нагревателем установлен двухпозиционный клапан с приводом, связанным с датчиками температуры коллектора и емкости, причем последняя выполнена в виде напорного бака, а нагреватель установлен в нем с образованием емкостного теплообменника.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что трубопровод, связывающий контуры испарителя и нагревателя, вторым концом подключен к контуру испарителя перед грунтовым теплообменником, а упомянутые контуры на входах насосов соединены дополнительным трубопроводом с установленным на нем двухпозиционным клапаном, привод которого связан с датчиками температуры коллектора и бака, причем в контуре испарителя на выходе испарителя установлен обратный клапан.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в контуре конденсатора перед приборами установлен двухпозиционный клапан с приводом, связанным с датчиком температуры помещения.