Устройство и способ воздушного отопления помещений

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области экономии энергии при отоплении помещений и обеспечения помещений чистым воздухом. Технический результат: обеспечение экологически чистым теплом помещений с экономией при этом электроэнергии. Устройство воздушного отопления помещений состоит из аммиачного компрессора, теплообменников, радиаторов, управляемого редукционного клапана, электродвигателя воздушного отопления, реверсивного электродвигателя управления редукционным клапаном, тепловых реле, воздуходувок. Выход аммиака из аммиачного компрессора аммиачного теплового насоса связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров, выход из которого связан с входом в управляемый редукционный клапан, выход из которого связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор кипения, выход из которого связан с входом в аммиачный компрессор аммиачного теплового насоса. Заборник чистого атмосферного воздуха связан с воздушно-воздушным радиатором, выход из которого связан с воздуходувкой чистого атмосферного воздуха, выход из которого связан с воздухоаммиачным теплообменником, выход из которого связан с выходным соплом подогретого воздуха. Заборник воздуха помещений связан с воздуходувкой воздуха помещений, выход из которой связан с воздухо-воздушным теплообменником, выход из которого связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник, выход из которого связан с выходным соплом охлажденного воздуха. Тепловое реле, установленное в атмосферном воздухе, связано с реверсивным электродвигателем управления редукционным клапаном. Тепловое реле, установленное в воздухе помещений, связано с электродвигателем воздушного отопления. Электродвигатель воздушного отопления, аммиачный компрессор, воздуходувка чистого атмосферного воздуха, воздуходувка воздуха помещений - все установлены на одном валу. Также описан способ воздушного отопления помещений. 2 н.з. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области экономии энергии при отоплении помещений и обеспечения помещений чистым воздухом.

Известны отопительные системы: жидкостные, в которых тепло от котельных поступает в помещения при помощи воды, или других незамерзающих жидкостей (антифриз, спирто-глицериновые смеси и др.), воздушные системы отопления, в которых воздух помещений нагревается при помощи электрического тока.

Наиболее близким аналогом изобретения могут быть различные электронагревательные приборы воздушного отопления помещений, находящиеся в продаже.

Общим недостатком таких приборов является расход энергии и трудности, особенно в больших городах, с вентиляцией помещений чистым воздухом.

Электронагревательные приборы воздушного отопления помещений расходуют электроэнергию с потерями, которые вызваны потерями тепла при производстве самой электроэнергии на электростанциях, передачей ее потребителю и преобразованием электроэнергии обратно в тепло.

Сущность изобретения состоит в том, что электродвигатель системы отопления свою энергию расходует на привод аммиачного теплового насоса (АТН), пары конденсации аммиака АТН, нагревают чистый атмосферный воздух с одной стороны, с другой стороны пары кипения аммиака АТН, отнимают тепло охлажденного воздуха помещений, при этом автоматика, регулирующая работу электродвигателя и давление жидкого аммиака в контуре АТН после управляемого редукционного клапана (5, см. фиг.1), обеспечивает температуру воздуха на выходе (см. фиг.1 Т'н), меньшую температуры атмосферного воздуха на входе в заборник чистого атмосферного воздуха (см. фиг.1, 7, Т'н), то есть Т'нн.

При этих условиях и с использованием воздушно-воздушного радиатора (см. фиг.1, 9) и воздушно-воздушного теплообменника (см. фиг.1,15) нагрева атмосферного воздуха за счет тепла конденсации NH3 не происходит. Нагрев атмосферного воздуха от температуры Тн до температуры Tmin - 10°С производится за счет тепла помещений при любой отрицательной температуре наружного воздуха. Экономия энергии при такой системе воздушного отопления определяется величиной коэффициента теплопроизводительности АТН (β).

На фиг.1 изображена кинематическая схема изобретения «Устройство и способ воздушного отопления помещений», где:

1 - электродвигатель воздушного отопления

2 - аммиачный компрессор аммиачного теплового насоса (АТН)

3 - аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров NH3

4 - ресивер (сборник) жидкого NH3 в контуре АТН

5 - управляемый редукционный клапан

6 - аммиачно-воздушный радиатор кипения NH3

7 - заборник чистого атмосферного воздуха

8 - воздухопровод

9 - воздушно-воздушный радиатор

10 - воздуходувка чистого атмосферного воздуха

11 - аммиачно-воздушный теплообменник подогрева атмосферного воздуха

12 - выходное сопло подогретого воздуха

13 - заборник воздуха помещений

14 - воздуходувка воздуха помещений

15 - воздушно-воздушный теплообменник

16 - воздушно-аммиачный теплообменник

17 - выходное сопло охлажденного воздуха помещений

18 - реверсивный электродвигатель управления редукционным клапаном (5)

19 - тепловое реле, установленное в атмосферном воздухе и связанное с реверсивным электродвигателем (18)

20 - тепловое реле, установленное в воздухе помещений и связанное с электродвигателем воздушного отопления (1)

21 - помещения

На фиг.2 изображен термодинамический цикл работы АТН, где в координатах ТК=f(S) абсолютная температура в (К) функции энтропии

Линия а-к - линия начала кипения NH3

Точка «к'» - точка критических параметров NH3

(Tk=405,3К; Pk=115

Линия к-б - линия конца кипения NH3

Линия 1'-2' - адиабата сжатия паров NH3

Линия 2'-3' - изотерма (изобара) конденсации паров NH3

Линия 3'-4' - изобара охлаждения жидкого NH3

Линия 4'-5' - адиабата дросселирования жидкого NH3

Линия 5'-1' - изотерма (изобара) кипения аммиака.

Работа изобретения «Устройство и способ воздушного отопления помещений»

Принимаем условия отопления помещений:

Тmах=295К - максимальная температура помещений +22°С,

Тmin=290К - минимальная температура помещений +17°С.

Тепловое реле (20) при Tmах=295К отключает электродвигатель воздушного отопления (1), а при Тmin=290К включает электродвигатель воздушного отопления. Принимаем температуру атмосферного воздуха Тн=260К (-13°С), в этом случае тепловое реле (19), управляя реверсивным электродвигателем (18), устанавливает давление аммиака поcле управляемого редукционного клапана (5) что соответствует температуре кипения аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (6) Т'5=Т'1=250К (-23°С).

Принимаем температуру конденсации аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (3) Т'2=Т'3=305К (+32°С) и производим элементарный термодинамический расчет АТН в удельных параметрах с использованием экспериментальных таблиц по аммиаку, изложенных в таблице 29 стр.235 «Сборника задач по технической термодинамике», 1981 года, Энергоиздат, авторы: Т.Н.Андрианова, Б.В.Дзампов, В.Н.Зубарев, С.А.Ремизов под названием: «Свойства насыщенного пара аммиака».

Для воздуха принимаем удельную теплоемкость при постоянном давлении

Q305 - тепло конденсации паров NH3 в аммиачно-воздушном радиаторе (3).

См. фиг.2

T'4=290К;

S'2 - энтропия точки

S'3 - энтропия точки

S'4 - энтропия точки

ΔQ2 - тепло охлаждения NH3 от T'3=305К до T'4=290К.

ΣQ2 - суммарное тепло конденсации и охлаждения NH3

- тепло кипения аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (6).

Qак - тепло, эквивалентное мощности, потребной для привода аммиачного компрессора АТН

β - коэффициент теплопроизводительности АТН

Gв - секундный расход воздуха.

На основании закона сохранения энергии

GвCрв(Tmax-T1)=ΣQ2;

На основании закона сохранения массы

Атмосферный воздух входит в систему воздушного отопления с Тн=260К, а выходит из системы воздушного отопления с Т'н=257,67К.

То есть использование в системе воздушного отопления АТН позволяет для целей отопления использовать тепло атмосферного воздуха.

КПД производства электроэнергии ηэ=0,35. Затраты тепла на производство электроэнергии в этом случае составляют Экономия энергии при воздушном отоплении помещений с использованием энергии и аммиачного теплового насоса составляет:

что по отношению составляет экономию топлива 96%. Закон сохранения энергии выполняется.

1. Устройство воздушного отопления помещений, состоящее из аммиачного компрессора, теплообменников, радиаторов, управляемого редукционного клапана, электродвигателя воздушного отопления, реверсивного электродвигателя управления редукционным клапаном, тепловых реле, воздуходувок, отличающееся тем, что выход аммиака из аммиачного компрессора аммиачного теплового насоса (2) связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор конденсации паров NН3 (3), выход из которого связан с входом в управляемый редукционный клапан (5), выход из которого связан с входом в аммиачно-воздушный радиатор кипения NН3 (6), выход из которого связан с входом в аммиачный компрессор аммиачного теплового насоса (2); далее, заборник чистого атмосферного воздуха (7) связан с воздушно-воздушным радиатором (9), выход из которого связан с воздуходувкой чистого атмосферного воздуха (10), выход из которой связан с воздухоаммиачным теплообменником (11), выход из которого связан с выходным соплом подогретого воздуха (12), далее, заборник воздуха помещений (13) связан с воздуходувкой воздуха помещений (14), выход из которой связан с воздухо-воздушным теплообменником (15), выход из которого связан с входом в воздушно-аммиачный теплообменник (16), выход из которого связан с выходным соплом охлажденного воздуха (17), далее, тепловое реле (19), установленное в атмосферном воздухе, связано с реверсивным электродвигателем (18) управления редукционным клапаном (5), далее, тепловое реле (20), установленное в воздухе помещений, связано с электродвигателем воздушного отопления (1), электродвигатель воздушного отопления (1), аммиачный компрессор (2), воздуходувка чистого атмосферного воздуха (10), воздуходувка воздуха помещений (14) - все установлены на одном валу.

2. Способ воздушного отопления помещений, заключающийся в том, что для целей отопления используется электродвигатель воздушного отопления, который свою мощность расходует на привод аммиачного теплового насоса, который извлекает тепло из охлажденного воздуха при абсолютной температуре Т2H+10°C и при помощи аммиачного компрессора увеличивает температуру воздуха до Т'2=305К, что в случае когда Тн=260К (-13°С), коэффициент теплопроизводительности аммиачного теплового насоса в=5,6 и экономия топлива составляет 96%, тепловое реле (20), установленное в воздухе помещений, включает электродвигатель воздушного отопления при температуре помещений Tmin=290К (+17°C) и выключает электродвигатель отопления помещений при температуре помещений Tmax=295K (+22°С), а тепловое реле (19) всегда устанавливает (P'1=P'5) давление аммиака на выходе из управляемого редукционного клапана (5) P'1=F(T'1) такое, чтобы (Т'1H) температура кипения аммиака в аммиачно-воздушном радиаторе (6) T'1 всегда была меньше температуры атмосферного воздуха на 10°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для обогрева помещений. .

Изобретение относится к устройствам обогрева и вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений на базе «светлых» газовых ИК-горелок и может быть использовано в частности для процесса выращивания подсосных поросят, поросят на доращивании и молодняка птицы.

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления высоких и большепролетных помещений производственных и общественных объектов, например помещений цехов, ангаров, спортивных сооружений, а также для обогрева открытых обслуживаемых площадок.

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления производственных и общественных объектов. .

Изобретение относится к области отопительной техники и систем охлаждения помещений и может быть использовано для поддержания температурного режима в жилых и производственных помещениях как в зимний, так и в летний период.

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкции одного-трехэтажных зданий с металлическим каркасом и воздушным отоплением в несущем каркасе. .

Изобретение относится к системам воздушного отопления и вентиляции зданий. .
Изобретение относится к обработке опасных материалов, в частности составов, включающих взрывчатые вещества и/или химически токсичные материалы. .

Изобретение относится к отоплению бытовых, складских, сельскохозяйственных помещений и др. .

Изобретение относится к области температурного состояния людей

Изобретение относится к средствам для создания благоприятных условий проживания, особенно в индивидуальных домах

Изобретение относится к отоплению и вентиляции помещений

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении вентилируемых стеновых ограждений и кровельных покрытий, позволяющих утилизировать тепло наружного воздуха и тепловые потери здания в летний и зимний периоды

Изобретение относится к устройству мало- и среднеэтажных зданий в зонах холодного климата и направлено на уменьшение сжигаемого для обогрева здания топлива и экологически вредных газовоздушных выбросов; повышение уровня комфортности помещений здания; повышение долговечности несущих частей ограждающих конструкций здания; поддержание необходимого технического и санитарного уровня влажности в ограждающих конструкциях и в теплоинерционном пространстве под зданием

Изобретение относится к нагревателю, содержащему солнечный коллектор. Нагреватель содержит солнечный коллектор, который передает полученную солнечную энергию в наружный воздух, проходящий через солнечный коллектор, средство для нагрева, предназначенное для использования тепла воздуха, идущего от солнечного коллектора, тепловой насос, теплообменник, соединенный с тепловым насосом, и средство аккумулирования тепла, где тепловой насос соединен со средством аккумулирования тепла. При этом солнечный коллектор содержит первую коллекторную панель и вторую коллекторную панель, причем воздух, идущий от первой коллекторной панели, подается через выпускной воздуховод в средство для нагрева, а воздух, идущий от второй коллекторной панели, подается через выпускной воздуховод в теплообменник, соединенный с тепловым насосом, причем тепловой насос передает тепло в средство аккумулирования энергии. При этом предусмотрены: дополнительный теплообменник, расположенный в выпускном воздуховоде, соединенном с первой коллекторной панелью; и средство управления для соединения и разъединения дополнительного теплообменника и средства аккумулирования тепла, причем средство управления и дополнительный теплообменник выполнены таким образом, чтобы добавлять тепло в воздух, идущий от первой коллекторной панели, или отбирать у него тепло. Таким образом можно достичь снижения затрат на другие средства отопления в течение всего дня. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам получения тепла путем подачи горячего теплоносителя в кольцевую полость между стенками двух герметичных труб при избыточном давлении и может быть использовано в жилищно-коммунальном секторе, в детских и школьных учреждениях, в административно-бытовых и промышленных зданиях. Технический результат - повышение КПД при нагреве прибора меньшим количеством теплоносителя и разогрева воздушных потоков, проходящих через внутренние цилиндрические полости. Отопительный прибор конвекционного типа содержит три соосные трубы, соединенные по торцам неразборным швом и штуцеры для подвода и отвода теплоносителя. Трубы образуют герметичную полость, причем торец наружной трубы выполнен с наклоном к центру под углом 40-70°, образуя диффузор, диаметр которого не должен быть меньше наружного диаметра внутренней трубы, при этом на кольцевой плоскости наклонного торца к центру содержится гидроупорная кольцевая канавка глубиной радиуса от 1 до 10 мм, а ответный торец внутренней трубы выполнен с наклоном от центра под углом 20-60°, которые образуют первый герметичный разъемный стык, другой конец внутренней трубы содержит резьбу для обеспечения герметичного соединения со второй частью развальцованной трубы и образования второго разъемного герметичного стыка, во внутренней полости прибора симметрично по центру токонепроводящими распорками закреплен уловитель тепловых лучей, в верхней своей части вывернутый в виде чулка вовнутрь с зазором относительно полого цилиндра секции и образующий открытую, по направлению вниз, кольцевую полость - накопитель, ниже которой выполнены шейки и конфузоры, верхний торец внутренней трубы образованного герметичного корпуса перед наклоном от центра и уловитель перед торцом соответственно содержат верхние горячие медные спаи с проводниками направленными к холодному нижнему медному спаю на сегментах уловителя, выполненных из стали. Штуцеры для подвода и отвода теплоносителя крепятся сваркой с внутренней стороны наружной трубы сплошным швом по кругу. Уловитель также может быть выполнен внутри с равномерно расположенными конфузорами, а верхняя часть выполнена в виде диффузора с удлиненной шейкой, на которой по кругу размещены медные спаи с проводниками и соединены с нижними спаями, расположенными на сегментах уловителя, причем раструб конфузора по кругу содержит перепускные отверстия, выполненные перпендикулярно окружности раструба. Также описан способ увеличения теплоотдачи отопительным прибором. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике. Газовая теплонасосная установка содержит компрессор, газожидкостной теплообменник, сообщенный на входе по охлаждаемому газу с выходом компрессора по газу, турбину, сообщенную на входе по газу с выходом газожидкостного теплообменника по газу, приводное устройство, промежуточный газоохладитель, при этом компрессор выполнен двухвальным, состоящим из компрессоров низкого и высокого давления, сообщенных друг с другом по ходу газа через тракт промежуточного газоохладителя по газу, газожидкостной теплообменник и промежуточный газоохладитель включены по тракту охлаждающего теплоносителя в схему подогрева теплоносителя потребителя тепла, компрессор низкого давления установлен на валу приводного устройства и сообщен на входе по газу с источником охлаждаемого газа, компрессор высокого давления установлен на одном валу с турбиной, оснащенной системой влагоудаления, при этом турбина 3 на выходе по газу сообщена либо с атмосферой или потребителем охлажденного газа, либо газовая теплонасосная установка содержит турбину низкого давления, установленную на одном валу с компрессором низкого давления 6, оснащенную системой влагоудаления и сообщенную на выходе по газу с атмосферой или (и) потребителем охлажденного газа, а турбина на выходе по газу сообщена с входом турбины низкого давления по газу. Это позволяет повысить КПД преобразования механической энергии в тепловую, а также снизить металлоемкость устройства. 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для тепло- и электроснабжения жилых домов. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности теплоэлектроснабжения небольших объектов и снижения уровня вредных выбросов в окружающую среду. Технический результат достигается тем, что система тепло- и электроснабжения содержит корпус, в котором размещены топочное устройство и труба для отвода отходящих газов в водяной бойлер, на котором размещен датчик температуры воды, подающий сигнал на блок управления для запуска микрогазотурбинной когенерационной установки, газораспределительное устройство, которое, в зависимости от внешней температуры, направляет отходящие газы или в атмосферу, или для отопления дома в каналы межкомнатной стены, которая снабжена датчиком температуры. Одновременно с этим электрогенератор вырабатывает электроэнергию, заряжая аккумуляторные батареи, при этом блок управления производит запуск микрогазотурбинной установки для их подзарядки. Подключенный к батареям инвертор питает всю электрическую нагрузку дома. 1 ил.

Изобретение относится к системе вентиляции блочных автоматизированных котельных. Способ вентиляции блочных автоматизированных котельных характеризуется тем, что холодный наружный воздух под действием разрежения, создаваемого дутьевым вентилятором горелки, поступает через жалюзийную решетку, утепленный клапан и утепленный приточный воздуховод, который устанавливается параллельно плоскости крыши котельной, а тепловентилятор с конфузором, располагаясь под утепленным приточным воздуховодом сонаправленно потоку наружного воздуха, поступающего из приточного воздуховода, забирает воздух из помещения котельной, подогревая его и направляя поток горячего воздуха через конфузор параллельно поступающему наружному потоку, отсекая поступление холодного воздуха в нижнюю зону помещения котельной и направляя его в зону с теплоизбытками. Технический результат: повышение качества подогрева воздуха для процесса сжигания топлива, повышение равномерности прогрева помещения, повышение энергоэффективности системы вентиляции, исключение образования «застойных» зон и снижение вероятности образования взрывоопасных смесей. 1 ил.
Наверх