Теплонасосна установка повітряного опалювання, охолодження та гарячого водопостачання

Теплонасосна установка повітряного опалювання, охолодження та гарячого водопостачання, що включає послідовно сполучені теплообмінник холодоагент-рідина, з'єднаний з циркуляційним 3 рідині в конденсаторі теплового насоса, потім рідина догрівається в теплообміннику продукти згорання-рідина. У теплий період року, коли потрібне охолодження, випарник теплового насосу за допомогою трьохходових вентилів підключається до системи охолодження та здійснюється відведення низькопотенційної теплоти від споживачів холоду; теплота відводиться від охолоджувача теплового приводу компресора і конденсатора теплового насоса в систему гарячого водопостачання теплообмінником рідина-рідина. Аналог не забезпечує зменшення енергоспоживання у зв'язку з тим, що в цій теплолонасосній установці відсутня можливість регулювання теплової потужності відповідно до теплових навантажень. Найбільш близьким аналогом є конструкція теплонасосної установки повітряного опалювання, охолодження та гарячого водопостачання з рекуперацією й акумуляцією теплоти (а. с. СССР № 1548624 кл. F25В 13/00, опубл. 07.03.1990, бюл. № 9), яка містить ґрунтовий колектор і теплообмінники рідина-повітря з теплоносієм у вигляді рідини з низькою температурою замерзання, який за допомогою циркуляційних насосів подається в бакакумулятор, до якого приєднано шість циркуляційних контурів теплоносія, три з яких передають теплоту, сприйняту колектором і теплообмінником рідина-повітря та закумульовану в бацітеплоакумуляторі, до як мінімум, двох холодильних контурів теплонасосних блоків повітряного опалювання й охолодження приміщення та одного холодильного циклу, а два інші контури підводять до бака-теплоакумулятора рекуперовану теплообмінником повітря-рідину теплоту повітря, що видаляється з приміщення по гігієнічних вимогах, і теплоту палива, що спалюється в топці для цілей опалювання і гарячого водопостачання при аваріях холодильних контурів теплонасосних блоків, або в ґрунтовому колекторі, або в теплообміннику рідина-повітря. Робота цієї установки здійснюється таким чином. У режимі повітряного опалювання теплоносій ґрунтового колектора та бака-теплоакумулятора циркуляційними насосами подається в теплообмінники холодогент-рідина, де реалізується кипіння холодогенту при низькій температурі, далі пари холодогенту через компресор поступають в теплообмінник холодогент-повітря, де здійснюється нагрів повітря приміщення. Теплота повітря, що видаляється з приміщення з гігієнічних вимог, використовується в теплообміннику повітрярідина, теплоносій з теплообмінника повітрярідина подається в бак-теплоакумулятор, що сприйняв теплоту ґрунту або сонячного колектора. У режимі повітряного охолодження в теплообміннику холодогент-рідина відбувається нагрів холодогенту за рахунок конденсації стислої компресором пари холодогенту. При нагріві теплоносія в баці-теплоакумуляторі включається циркуляційний насос, та подається в теплоакумулятор теплоносій, що сприйняв теплоту ґрунту або сонячного випромінювання. У режимі водонагріву холодильний цикл трансформує теплоту теплоносія теплоакумулятора 61147 4 шляхом її поглинання в теплообміннику рідинахолодогент, що здійснюється при низькотемпературному кипінні холодогенту, пари якого потім стискуються компресором і подаються в теплообмінник холодогент-вода, конденсуючись в ньому й віддаючи теплоту воді, що нагрівається в теплоізольованому баку-водонагрівачі. Найбільш близький аналог не забезпечує зменшення енергоспоживання через велику кількість елементів, що взаємодіють і дублюють функції один одного, та із-за низького коефіцієнта використання встановленої потужності. Ознаками найбільш близького аналога, що збігаються з ознаками корисної моделі, що заявляється, є: 1. Теплообмінники холодогент-рідина. 2. Циркуляційні насоси. 3. Теплоізольовані трубопроводи, котрі підводять та відводять. 4. Пристрій, що дроселює. 5. Компресор. 6. Теплоізольований бак-теплоакумулятор. 7. Теплообмінник рідина-повітря. 8. Блок автоматичного управління. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення теплонасосної установки повітряного опалювання, охолодження та гарячого водопостачання за рахунок введення додаткових конструктивних елементів і їх сполучення, чим забезпечується досягнення технічного результату - зменшення енергоспоживання за рахунок накопичення холоду в нічний час доби в режимі кондиціонування та накопичення тепла в денний час доби в режимі опалювання з одночасним виконанням навантаження гарячого водопостачання. Поставлена задача вирішується тим, що в теплонасосній установці повітряного опалювання, охолодження та гарячого водопостачання, що включає послідовно сполучені теплообмінник холодогент-рідина, з'єднаний з циркуляційним контуром теплоносія, який містить теплоізольовані трубопроводи, котрі підводять та відводять, пристрій, що дроселює, теплообмінник холодогент-рідина, компресор, теплоізольований бактеплоакумулятор, теплообмінник рідина-повітря, три циркуляційні насоси і блок автоматичного управління, згідно корисної моделі встановлений газовий водогрійний котел, розташований після бака-теплоакумулятора гарячої води, допоміжний бак-акумулятор, який складається з п'яти теплоізольованих секцій, сполучений з бакомтеплоакумулятором гарячої води через теплообмінник рідина-рідина та циркуляційний насос з одного боку, та з мідним теплообмінником рідинаповітря з іншого, який у свою чергу з'єднаний з газовим водогрійним котлом. Вказані ознаки складають суть корисної моделі, тому що є необхідними та достатніми для досягнення технічного результату. Причиннонаслідковий зв'язок ознак, що складають суть корисної моделі з їх технічним результатом, що досягається, пояснює наступне. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. надана схема загального вигляду 5 теплонасосної установки повітряного опалювання, охолодження та гарячого водопостачання. Теплонасосна установка містить теплообмінник рідина-повітря 1 з теплоносієм - водою в літній період, і рідиною з низькою температурою замерзання (антифризом) у зимовий, який через запірні вентилі 2 і 3 за допомогою циркуляційного насоса 4 подається в теплообмінник холодогент-рідина 5, потім через пристрій, що дроселює, 6 холодогент потрапляє в теплообмінник холодогент-рідина 7, де, через запірні вентилі 8 і 9 відводить тепло у приміщення, випаровується і поступає через компресор 10 в теплообмінник холодогент-рідина 5, який з одного боку пов'язаний через запірні вентилі 11 і 12 з теплообмінником рідина-повітря 1, а з іншого - з баком-теплоакумулятором 13 за допомогою запірних вентилів 14 і 15, сполучених з теплообмінником теплового насоса холодогент-рідина 7 через запірні вентилі 16 і 17 і з допоміжним баком-акумулятором 18 - за допомогою мідного теплообмінника рідина-рідина 19 через циркуляційний насос 20 і запірні вентилі 21 і 22, пов'язаний через запірні вентилі 23, 24, 25 і 26 і циркуляційний насос 27 з теплообмінником рідина-повітря 1 і через запірні вентилі 28 і 29 - з теплообмінником холодогент-рідина 7, газовий водогрійний котел 30, розташований після бака-теплоакумулятора 13 та з'єднай з теплообмінником рідина-повітря 1, блок автоматичного управління 31. Працює установка таким чином. У літній період при розборі гарячої води з бака-теплоакумулятора 13, в який вода поступає з водопроводу, включається підживлення через відкриті запірні вентилі 21 і 22 з допоміжного бакаакумулятора 18, який, у свою чергу, підживлюється холодною водою з водопроводу, через теплообмінник рідина-рідина 19 за допомогою циркуляційного насоса 20. Одночасно вода з бакаакумулятора 13 починає циркулювати через теплообмінник холодогент-рідина теплового насоса 5 через відкриті запірні вентилі 14 і 15 за допомогою циркуляційного насоса 4 до тих пір, поки температура в баці-теплоакумуляторі 13 не досягне 45°С. Після теплообмінника холодогент-рідина 5, де відбувається конденсація холодогенту, хладоносій спрямовується через пристрій, що дроселює 6, в теплообмінник холодогент-рідина 7, де випаровується, охолоджуючи приміщення через відкриті запірні вентилі 8 і 9, і через компресор 10 подається в теплообмінник холодогент-рідина 5. Коли температура в баці-теплоакумуляторі 13 досягає 45°С, запірні вентилі 14 і 15 закриваються, і вода через відкриті запірні вентилі 23, 24, 11 і 23 починає циркулювати через допоміжний бакакумулятор 18, акумуляція тепла в секціях якого відбувається послідовно, піднімаючи температуру в нім до 45°С. При досягненні температури в допоміжному баці-акумуляторі 18 45°С вентилі 23 і 24 закриваються, а 12 і 2 відкриваються, при цьому охолодження теплоносія відбувається в теплообміннику рідина-повітря 1. За відсутності навантаження охолодження і необхідності підготовки гарячої води запірні вентилі 8 і 9 закриваються, а 28 і 29 відкриваються, 61147 6 підведення тепла в теплообмінник холодогентрідина 7 теплового насоса може відбуватися або за рахунок охолодження води в баку-акумуляторі 18 через відкриті запірні вентилі 23 і 24, або за рахунок охолодження повітря через відкриті запірні вентилі 12 і 2 в теплообміннику рідина-повітря 1. За відсутності навантаження охолодження та гарячого водопостачання, якщо температура в допоміжному баку-акумуляторі 18 вище 45°С, вода з допоміжного бака-акумулятора 18 може охолоджуватися в теплообміннику рідина-повітря 1 за рахунок роботи циркуляційного насоса 27 й відкритих запірних вентилів 23, 24, 12, 2, 25 і 26. У режимі опалювання тепловий насос працює в режимі реверсу і тепло забирається з довкілля через теплообмінник рідина-повітря 1 через відкриті запірні вентилі 11, 3, 12, 2 і циркуляційний насос 4, а гаряча вода з теплообмінника холодогент-рідина 7 через відкриті запірні вентилі 8 і 9 йде на виконання навантаження опалювання і через відкриті запірні вентилі 16 і 17 накопичується в баці-теплоакумуляторі 13, при переході на постійний режим опалювання в контур теплообмінника холодогент-рідина 5 заливається антифриз, подача в нього холодної води здійснюється безпосередньо з допоміжного бака-акумулятора 18 через відкриті запірні вентилі 23 і 24. У режимі опалювання, коли температура довкілля позитивна і є надлишок потужності теплового насоса, частина гарячої води з бакаакумулятора 13 за допомогою циркуляційного насоса 20 через відкриті запірні вентилі 21 і 22 та мідний теплообмінник 19 подається в допоміжний бак-акумулятор 18, де відбувається акумуляція тепла з метою використання його при зниженні температури довкілля, наприклад, в нічний час доби, в режимі зарядки допоміжного бакаакумулятора 18 запірні вентилі 23 і 24 закриті, а при розрядці допоміжного бака-акумулятора 18 запірні вентилі 21, 22, 12, 2 закриваються, а 23 і 24 - відкриваються, і теплоносій з бака-акумулятора 18 циркулює через теплообмінник теплового насоса 5 через відкриті запірні вентилі 11, 3 за допомогою циркуляційного насоса 4. При необхідності прогрівання теплообмінника рідина-повітря 1, наприклад, при намерзанні на ньому конденсату, використовується антифриз з допоміжного бака-акумулятора 18, в цьому режимі запірні вентилі 11, 3, 2, 28 і 28 - закриті, а 23, 24, 25 і 26 - відкриті, і циркуляція здійснюється через циркуляційний насос 27. В опалювальний період, коли неможливо експлуатувати тепловий насос при низьких температурах навколишнього повітря, газовий водогрійний котел 30 виконує навантаження теплопостачання. Димовий тракт газового водогрійного котла 30 пов'язаний з теплообмінником 1, який дозволяє утилізувати тепло газів, що відходять, дає додаткову економію палива та дозволяє експлуатувати теплонасосную установку при низьких температурах довкілля. Застосування запропонованої теплонасосної установки призводить до підвищення енергоефективності системи, зниження встановленої потужності теплового насоса і розширює температуру 7 61147 діапазону дії, дає можливість утилізації тепла димових газів від газового водогрійного котла за рахунок їх глибокого охолодження в теплообміннику рідина-повітря, досягнення багатофункціональнос Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 ті окремих елементів установки за рахунок керованих циркуляційних контурів, зниження вартості енергоустановки і поліпшення її керованості. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601