Теплонасосная система отопления
Владельцы патента RU 2262639:
Середин Михаил Валерьевич (RU)
Рахматулин Виктор Раисович (RU)
Гостюнин Юрий Викторович (RU)
Бирюлин Игорь Борисович (RU)
Шамсудинов Тахир Фасридинович (RU)
Теплонасосная система отопления содержит полупроводниковый отопительный агрегат, теплоаккумулирующую стену, размещенную между остеклением и агрегатом, и терморегулятор температуры. В стене в верхней части установлен канал, например, прямоугольного сечения с откидным клапаном, в средней части ее в горизонтальном положении вмонтированы тепловые трубки, а в вертикальном положении со стороны остекления вмонтированы теплоаккумулирующие капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур, причем в нижней части агрегата со стороны стены установлен откидной клапан, а терморегулятор, установленный в помещении, электрически через импульсные линии сообщен с датчиком температуры помещения и датчиком наружной температуры, а также с электродвигателями вентиляторов агрегата и термоэлектрической батареей. Техническим результатом является экономия электроэнергии, простота обслуживания и регулирования. 1 ил.
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам воздушного отопления, вентиляции и охлаждения.
Известен тепловой насос на полупроводниках, используемый в системе отопления помещения по схеме "воздух - воздух", содержащий вентиляторы для перемещения наружного и внутреннего воздуха и патрубок для выхода нагретого воздуха (Н.Б.Богословский, А.Н.Сканави. Отопление: Учебник для вузов. М. Стройиздат, 1991, стр.599, рис.14.14).
Известный тепловой насос работает без учета внешних теплопоступлений, например, солнечной энергии.
Известна автоматизированная система отопления, содержащая котлоагрегат, теплообменник, трубопроводы с отопительными приборами и терморегулятор с датчиками температуры помещения и наружной температуры (Ю.С.Давыдов, С.В.Нефедов. Новые системы автоматизации отопительных устройств. М. Стройиздат, 1980, стр.138, Рис.47).
Известная система отопления сложна по конструкции, металлоемка, для ее работы необходим природный газ и электроэнергия.
Известна тепловая труба, содержащая герметичный корпус с капиллярно-пористым наполнителем на его внутренней поверхности, причем корпус разделен поперечными перегородками на отсеки (А.С. 340852, кл. F 25 В 19/04 и А.С. 1712764, кл. F 28 В 15/02, БИ №18, 1972 г., СССР).
Тепловые трубки способны быстро передавать тепловую энергию от более нагретого тела к менее нагретому.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является пассивная солнечная система отопления здания, содержащая теплоаккумулирующую стену и остекление (Внутренние санитарно-технические устройства. В 3х ч.,ч.1. "Отопление". В.Н.Богословский и др. М., Стройиздат, 1990, стр.177, Рис.16.3).
В известной солнечной системе отсутствует дополнительный источник для обеспечения теплом здания на случай пасмурной погоды и ночное время.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение экономичности системы, простоты обслуживания и регулирования.
Технический результат достигается тем, что теплонасосная система отопления содержит полупроводниковый отопительный агрегат, теплоаккумулирующую стену, размещенную между остеклением и агрегатом, и терморегулятор температуры, в стене в верхней части установлен канал, например, прямоугольного сечения с откидным клапаном, в средней части ее в горизонтальном положении вмонтированы тепловые трубки, а в вертикальном положении со стороны остекления вмонтированы теплоаккумулирующие капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур, причем в нижней части агрегата со стороны стены установлен откидной клапан, а терморегулятор, установленный в помещении, электрически через импульсные линии сообщен с датчиком температуры помещения и датчиком наружной температуры, а также с электродвигателями вентиляторов агрегата и термоэлектрической батареей.
На чертеже представлена схема теплонасосной системы отопления.
Помещение (здание) 1 имеет с южного фасада теплоаккумулирующую стену 2 и остекление 3. Полупроводниковый отопительный агрегат 4 через воздушные каналы 5 и 6, размещенные в стене 2, сообщен с пространством между остеклением 3 и стеной 2. Патрубки 7 и 8 нагреваемого и нагретого воздуха, соответственно, пневматически сообщены с воздухом помещения 1. Терморегулятор 9, установленный в помещении 1, через импульсные линии 10 сообщен электрически с датчиком температуры помещения 11, датчиком наружной температуры 12 и электродвигателями 13 и 14 вентиляторов отопительного агрегата 4. В стене 2, в верхней части, установлен канал 15, например, прямоугольного сечения, с откидным клапаном 16. В средней части стены 2 в горизонтальном положении вмонтированы тепловые трубки 17, а в вертикальном положении со стороны остекления 3 вмонтированы теплоаккумулирующие капсулы 18, заполненные теплоаккумулирующим веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур. В нижней части отопительного агрегата 4, со стороны стены 2, установлен откидной клапан 19. Агрегат 4 установлен на фундаменте 20, размещенный на полу 21 помещения 1. Термоэлектрическая батарея 22 электрически сообщена с терморегулятором 9.
Теплонасосная система отопления работает следующим образом. В вечернее время, когда уже теплопоступления извне отсутствуют, терморегулятор 9 подает сигнал в зависимости от снижения температуры в помещении 1 на включение в работу электромоторов 13 и 14 и батареи 22 отопительного агрегата 4. При достижении в помещении 1, например, температуры +18°С, терморегулятор дает сигнал на отключение вентиляторов и батарей 22. При снижении температуры до +15°С, терморегулятор 9 вновь включает вентиляторы и батарею 22 агрегата 4. В дневное время в отопительный период при наличии солнечной радиации через остекление 3 тепло поступает к стене 2, нагревает ее и теплоаккумулирующие капсулы 18. Тепловые трубки 17 в это время будут производить трансформацию тепла с освещенной стороны стены 2 в помещение 1. При нагреве помещения 1 свыше 18°С за счет тепла, поступающего через канал 15 и откидной клапан 16, а также нагрева правой стороны стены 2 вентиляторы агрегата 4 остановятся. При наличии повышенного давления в пространстве между остеклением 3 и стеной 2 будет происходить естественная вентиляция воздуха и в самом помещении 1. Холодный воздух из помещения 1 через откидной клапан 19 и воздушный канал 5 будет поступать снизу к остеклению 3, а нагретый воздух будет подниматься вверх к каналу 15 и откроет клапан 16. Теплый воздух с верхней части помещения охладится от потолка, стен и охлажденным опустится к полу 21, через откидной клапан 19 опять поступит для нагрева в пространство между остеклением 3 и стеной 2. Капсулы 18 в течение дня будут поглощать тепло, а в вечернее и ночное время отдавать его воздуху, находящемуся слева от стены 2. В вечернее время, когда температура в помещении снизится до 15°С, терморегулятор 9 включит вентиляторы 13 и 14 агрегата 4 в работу. В этом случае откидные клапаны 16 и 19 закроются под давлением принудительно циркулирующего воздуха в помещении 1, вентиляция воздуха от естественной перейдет к искусственной (принудительной).
Наличие с южного фасада помещения 1 теплоаккумулирующей стены 2, вмонтированных в нее тепловых трубок 17 и теплоаккумулирующих капсул 18, позволит снизить работу отопительного агрегата 4 до 10 часов в сутки и менее и тем самым сэкономить электрическую энергию, используемую на привод его электромоторов и работы батареи 22. В летний межотопительный период теплонасосная система отопления может работать на охлаждение помещения 1 и поддерживать в нем комфортные условия.
Можно отметить, что отопительный коэффициент термоэлектрического теплового насоса при применяемых полупроводниковых материалах (висмут-теллур и висмут-селен) доходит до 2,5-3,0. Достоинство этого теплового насоса - отсутствие компрессоров, компактность, малошумность, долговечность, простота обслуживания и регулирования.
Предлагаемая теплонасосная система отопления может найти применение для тепло-холодоснабжения производственных и жилых помещений Юга России.
Теплонасосная система отопления, содержащая полупроводниковый отопительный агрегат, теплоаккумулирующую стену, размещенную между остеклением и агрегатом, и терморегулятор температуры, отличающаяся тем, что в стене в верхней части установлен канал, например, прямоугольного сечения с откидным клапаном, в средней части ее в горизонтальном положении вмонтированы тепловые трубки, а в вертикальном положении со стороны остекления вмонтированы теплоаккумулирующие капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур, причем в нижней части агрегата со стороны стены установлен откидной клапан, а терморегулятор, установленный в помещении, электрически через импульсные линии сообщен с датчиком температуры помещения и датчиком наружной температуры, а также с электродвигателями вентиляторов агрегата и термоэлектрической батареей.