Система отопления помещений

 

Изобретение относится к теплоснабжению от водогрейных установок в закрытой системе теплоснабжения. Система содержит двухходовой вентиль и трубопровод с подогретой водой, подключенный к тепловому насосу, состоящему из компрессора, использующего в качестве рабочего тела фреон, водяного и воздушного теплообменников и дроссельного вентиля, дополнительно содержит резервуар с водой, соединенный через дополнительный водяной теплообменник с выходом компрессора, и одноходовой вентиль, вход которого подсоединен к дроссельному клапану, а выход - к водяному или дополнительному воздушному теплообменнику, причем один вход дополнительного воздушного теплообменника, используемого для конденсации фреона, соединен с одноходовым вентилем, а второй - с двухходовым. Также в системе отопления помещений резервуар с водой соединен последовательно с нагревательным элементом. Техническим результатом является повышение эффективности использования тепловой энергии в системе центрального отопления помещений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоснабжению от водогрейных установок в закрытой системе теплоснабжения.

Известна система отопления помещений, содержащая двухходовой вентиль и трубопровод с подогретой водой, подключенный к тепловому насосу, состоящего из компрессора, использующего в качестве рабочего тела фреон, водяного и воздушного теплообменников и дроссельного вентиля (патент РФ N 2121114, МКИ⁷ F 24 D 3/08, БИ N 9, 1999).

Однако известное решение малоэффективно, поскольку сохраняет централизованную систему горячего водоснабжения.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования тепловой энергии в системе центрального отопления за счет снижения температуры воды в тепломагистралях и использования тепла центральной отопительной системы для нагрева воды в автономной системе горячего водоснабжения.

Поставленная цель достигается тем, что система отопления помещений, содержащая двухходовой вентиль и трубопровод с подогретой водой, подключенный к тепловому насосу, состоящему из компрессора, использующего в качестве рабочего тела фреон, водяного и воздушного теплообменников и дроссельного вентиля, дополнительно содержит резервуар с водой, соединенный через дополнительный водяной теплообменник с выходом компрессора, и одноходовой вентиль, вход которого подсоединен к дроссельному клапану, а выход - к водяному или воздушному теплообменникам.

Поставленная цель достигается также тем, что в системе отопления помещений резервуар с водой соединен с нагревательным элементом.

В патентной и научно-технической литературе неизвестны технические решения, аналогичные заявляемому, т. е. предлагаемое изобретение отвечает критерию "новизна".

Именно добавление резервуара с водой, соединенного через дополнительный водяной теплообменник с выходом компрессора, а также одноходового вентиля, вход которого подсоединен к дроссельному клапану, а выход - к водяному или воздушному теплообменникам, позволяет заявленному техническому решению повысить эффективность использования тепловой энергии в системе центрального отопления за счет снижения температуры воды в тепломагистралях и использования тепла центральной отопительной системы для нагрева воды в автономной системе горячего водоснабжения, т.е. предложение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение позволяет решить актуальную проблему отопления помещений при дефиците тепловой энергии в системе централизованного теплоснабжения, т.е. отвечает критерию "промышленная применимость".

Система отопления помещений содержит (см. чертеж) магистральный трубопровод 1 с подогретой водой, подключенный к водяному теплообменнику 2, который является элементом теплового насоса, состоящего из компрессора 3, двухходового вентиля 4, воздушного теплообменника 5, дроссельного вентиля 6 и системы подготовки воды для горячего водоснабжения (ГВС), состоящей из резервуара с горячей водой 7, запитываемого через автоматически регулируемый вентиль холодной воды 8, дополнительного теплообменника 9. Система включает дополнительный воздушный теплообменник 10, выходы которого подключены к одноходовому вентилю 11 и двухходовому вентилю 4. Догревание воды ГВС до требуемой температуры осуществляется в нагревателе 12, подключенном последовательно к резервуару с горячей водой.

Система отопления помещения работает следующим образом.

Зимний режим. Положение двухходового вентиля 4 и одноходового вентиля 11 соответствует показанному на чертеже сплошной линией. По магистральному трубопроводу 1 подается подогретая ("обратная") вода (30-50^oC). В теплообменнике 2 при температуре 10-20^oC происходит испарение фреона с отбором тепла у воды. Пары фреона поступают в компрессор 3, где происходит их адиабатическое сжатие, в результате которого температура фреона возрастает до 50-60^oC. Далее пар проходит через дополнительный водяной теплообменник 9, где происходит его частичная конденсация (доля конденсата зависит от расхода воды в теплообменнике). Вода, имеющая на выходе из теплообменника температуру 40-50^oC, подпитывает резервуар с горячей водой 7 и забирается из него по мере надобности. Окончательная конденсация фреона происходит в воздушном теплообменнике 5. Тепло конденсации передается воздуху, который нагревается до заданной температуры в диапазоне 18-25^oC, и подается в обогреваемое помещение. Конденсат фреона подается на дроссельный вентиль 6, где происходит сброс давления и вскипаниe фреона, температура которого при этом возвращается к 10-20^oC. Таким образом, замыкается термодинамический цикл теплового насоса.

Летний режим. Положение двухходового вентиля 4 и одноходового вентиля 11 соответствует пунктирным линиям на ер чертеже. Воды в магистральном трубопроводе 1 нет. Пары фреона с температурой 50-60^oC после компрессора 3 поступают в дополнительный водяной теплообменник 9 и нагревают воду ГВС. Для окончательной конденсации фреона его влажный пар через двухходовой вентиль 4 подается в дополнительный теплообменник 10. Здесь фреон переходит в жидкую фазу, а воздух нагревается и по вентиляционным каналам выбрасывается наружу. Жидкий фреон через одноходовой вентиль 11 подается на дроссельный вентиль 6, где его температура снижается до 10-20^oC, после чего он подается на вход воздушного теплообменника 5. Здесь воздух охлаждается до заданной температуры (18-25^oC) и поступает в охлаждаемое помещение. Для замыкания цикла фреон после воздушного теплообменника 5 поступает на вход компрессора 3.

Система ГВС предусматривает догрев горячей воды в нагревателе 12, использующем (например) электрические нагревательные элементы.

Возможен вариант использования системы отопления помещений, при котором резервуар с водой для горячего водоснабжения 7 является агрегатом коллективного пользования, объединяющем несколько индивидуальных систем. Например, один резервуар на подъезд многоквартирного дома. В этом случае водяной теплообменник 9, греющий воду ГВС, может быть подключен либо к выходу компрессора 3 индивидуальной системы отопления, либо через дополнительный контур теплоносителя подключается к компрессору дополнительного теплового насоса, предназначенного для ГВС коллективной системы.

Наши расчеты показали, что использование заявляемой системы отопления помещений позволяет при массовом применении снизить температуру теплоносителя как в "прямой", так и в "обратной" магистралях, что за счет уменьшения тепловых потерь снижает расходы топлива на отопление на 50%. Исключение в предлагаемом техническом решении централизованной системы ГВС, на которую приходится до 30% тепловой энергии системы отопления, позволит снизить расходы топлива на ГВС на 15%.

Формула изобретения

1. Система отопления помещений, содержащая двухходовой вентиль и трубопровод с подогретой водой, подключенный к тепловому насосу, состоящему из компрессора, использующего в качестве рабочего тела фреон, водяного и воздушного теплообменников и дроссельного вентиля, отличающаяся тем, что дополнительно содержит резервуар с водой, соединенный через дополнительный водяной теплообменник с выходом компрессора, и одноходовой вентиль, вход которого подсоединен к дроссельному клапану, а выход - к водяному или дополнительному воздушному теплообменникам, причем один вход дополнительного воздушного теплообменника, используемого для конденсации фреона, соединен с одноходовым вентилем, а второй - с двухходовым.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что резервуар с водой соединен последовательно с нагревательным элементом.

РИСУНКИ

Рисунок 1