Енергоефективний будинок з комбінованою геліосистемою гарячого водопостачання та кондиціювання

Реферат: Енергоефективний будинок з комбінованою геліосистемою гарячого водопостачання та кондиціювання має теплоізольовані стіни, дах та систему гарячого водопостачання, що складається з щонайменше однієї стінової тепловідвідної панелі з променесприймаючою поверхнею, розміщеної на теплоізольованій стіні, бака-акумулятора, бойлера гарячої води, абсорбційної геліохолодильної установки (АГХУ), яка включає в себе генератор у вигляді сонячного колектора, розміщеного на схилі даху будинку, водоповітряний теплообмінник, вентилятор, зовнішній контур холодної води, вакуумований корпус та насос. Перед генератором АГХУ встановлений попередній теплообмінник, сполучений за допомогою трипозиційного крана з системою гарячого водопостачання. UA 111927 U (12) UA 111927 U UA 111927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до геліотехніки і може бути використана для сезонного гарячого водопостачання та кондиціювання повітря в житлових одно- та багатоповерхових будинках, різноманітних будівлях фермерських господарствах, дачах та ін. Відомі системи охолодження та кондиціювання житлових і господарських приміщень, в яких використовуються абсорбційні геліохолодильні установки (АГХУ). Як джерело енергії в подібних установках використовується сонячна енергія, яка перетворюється в генераторі у вигляді сонячного колектора, розміщеного на схилі покрівлі будинку [1,2]. В найбільш розповсюджених установках, які працюють на водному розчині броміду літію для досягнення мінімально необхідної температури біля 45 °C використовують генератори відкритого типу, які займають велику площу покрівлі. Недоліком такого генератора є ймовірність забруднення розчину броміду літію, а також змиву його дощем [1]. В засклених генераторах суттєво падає інтенсивність нагріву, що призводить до необхідності використовувати дорогі плоскі колектори з селективно-поглинальною плівкою або вакуумованих трубчастих з фокусуючими елементами. Відомі конструкції будівель, теплова ефективність яких досягається шляхом установки на зовнішніх поверхнях стін шару теплоізоляції та закріплення на ньому стінової тепловідвідної панелі з плоскою променесприймаючою поверхнею [3]. Влаштування стінової тепловідвідної панелі з використанням недорогих композитних матеріалів дозволяє з мінімальними витратами на виготовлення забезпечувати потреби будівлі гарячою водою. Але запропоновані заходи по збільшенню енергоефективності будівлі не враховують факт співпадання графіків надходження сонячної радіації та росту споживання електроенергії для охолодження (кондиціювання) приміщення в літній період. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такої конструкції енергоефективної будівлі, яка дозволила б поряд з високою тепловою ефективністю та наявністю геліосистеми гарячого водопостачання забезпечити ефективну роботу автономної системи сонячного охолодження з використанням АГХУ. Таке рішення сприяє зменшенню використання електроенергії охолоджуючими пристроями в літній період. Крім цього використання вказаної системи охолодження в конструкції енергоефективного будинку з гарячим водопостачанням дозволяє суттєво знизити витрати при його створенні, обслуговуванні та скоротити тим самим строки окупності. Поставлена задача вирішується тим, що в енергоефективному будинку з геліосистемою гарячого водопостачання та кондиціювання, який має теплоізольовані стіни, дах та систему гарячого водопостачання, що складається з щонайменше однієї стінової тепловідвідної панелі з променесприймаючою поверхнею, розміщеної на теплоізольованій стіні, бака-акумулятора, бойлера гарячої води, абсорбційної геліохолодильної установки (АГХУ), яка включає в себе генератор у вигляді сонячного колектора, розміщеного на схилі даху будинку, водоповітряний теплообмінник, вентилятор, зовнішній контур холодної води, вакуумований корпус та насос, який відрізняється тим, що з метою підвищення ефективності роботи та зменшення тим самим пікового навантаження використання електроенергії охолоджуючими пристроями в літній період перед генератором АГХУ встановлений попередній теплообмінник, сполучений за допомогою трипозиційного крана з системою гарячого водопостачання, основою якої є стінова тепловідвідна панель з плоскою променесприймаючою поверхнею. Коефіцієнт корисної дії АГХУ при постійних температурах навколишнього середовища залежить від температури, яка підтримується в генераторі та зростає з її підвищенням [4, cтop. 15]. Для холодильної установки, яка працює на водному розчині броміду літію номінальний режим роботи забезпечується при температурі розчину на виході з генератора в межах 80100 °C [5, 6]. Використання АГХУ генератора відкритого типу [1, стор. 50] або простішого сонячного колектора з односкельним покриттям [2] при нагріванні розчину бромистого літію до 45 С не дозволяє забезпечити роботу холодильної установки на повну потужність. При збільшенні навантаження на охолодження з допомогою байпасної лінії з трипозиційним краном підключається попередній теплообмінник від системи гарячого водопостачання. В результаті на вході в генератор абсорбційної установки температура водного розчину броміду літію зростає на 40-45 °C (на виході біля 90 С) і тим самим забезпечується номінальний режим роботи АГХУ, достатній для покриття пікового навантаження. На кресленні зображена схема торцевої ділянки енергоефективного будинку з геліосистемою гарячого водопостачання та кондиціювання. Енергоефективний будинок з комбінованою геліосистемою гарячого водопостачання та кондиціювання має стіни 1 з зовнішньою теплоізоляцією 2, тепловідвідну панель 3 з променесприймаючою плоскою поверхнею. Крім цього геліосистема гарячого водопостачання має бак-акумулятор 4, накопичувальний теплообмінник 5, циркуляційні насоси 6, 7 системи гарячого водопостачання, бойлер 8, кран подачі гарячої води 9, регулюючий клапан 10, 1 UA 111927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 байпасну лінію з трипозиційпим краном 11, попередній теплообмінник 12, генератор абсорбційної холодильної установки 13, водоповітряний теплообмінник 14, вентилятор 15, зовнішній контур холодної води 16, вихід холодного повітря 17, вакуумований корпус абсорбційної геліохолодильної установки (АГХУ) 18, насос для абсорбованого розчину 19. Робота комбінованої геліосистеми гарячого водопостачання та кондиціювання може проводитися в декількох режимах, що залежать як від добової потреби в гарячій воді, так і навантаження на охолодження (кондиціювання) приміщення в літній період. Для ефективного використання сонячної енергії переважаючою є безперервна робоча АГХУ в режимі недовантаження [6, cтop. 354]. В цьому випадку потужність холодильної установки визначається в основному температурою гарячої рідини, яка потрапляє в генератор [7]. При наявності в системі гарячого водопостачання бака-акумулятора 4 при зменшенні навантаження на охолодження або виникненні потреби в гарячій воді з допомогою трипозиційного крана 11 система гарячого водопостачання може бути переведена в автономний режим роботи. Подача гарячої води здійснюється через накопичувальний теплообмінник 5, бойлер 8 та кран 9. При цьому циркуляційний контур, що включає в себе стінову променесприймаючу панель 3 та насоси 5, 7, служить для підтримки температури гарячої води або, в залежності від витрат, її підвищення в баку-акумуляторі 4. Абсорбційна геліохолодильна установка (АГХУ) в номінальному режим працює таким чином. Слабкий розчин броміду літію через попередній теплообмінник 12 подається в генератор 13, де нагрівається до 80-100 С. Потім концентрований розчин подається в вакуумований корпус абсорбера 18, де поглинає водяні пари, що виділяються в випаровувачі. При цьому вода в випаровувачі охолоджується до 5-15 °C і подається в зовнішній контур холодної води 16 водоповітряного теплообмінника 14. Далі холодне повітря 17 з допомогою вентилятора 15 подається в приміщення. Використання запропонованої конструкції енергоефективного будинку з комбінованою геліосистемою гарячого водопостачання та кондиціювання дозволяє поряд з високими теплотехнічними характеристиками будинку з геліосистемою гарячого водопостачання забезпечити зменшення пікового навантаження на використання електроенергії охолоджуючими пристроями в літній період. При цьому відпадає необхідність в великій площі сонячного колектора на даху, а також в застосуванні дорогих плоских колекторів з селективним покриттям або вакуумованих з фокусуючими елементами. Патент на корисну модель може бути реалізований в умовах промислового виробництва з використанням стандартного обладнання, доступних матеріалів і технологій. Джерела інформації: 1. Авезов P.P. Системы солнечного тепло-хладоснабжения. - М.: Стройиздат, 1990. - 228 с. (стр. 49) 2. Авторское свидетельство СССР, SU № 1064729 А1, кл. F24J 2/20, 1981 (Бюл. № 41-42, 1993). 3. Патент України на корисну модель, UA № 102482, кл. F24J 2/04, 2/24 (Бюл. № 20,2015). 4. Руденко М.Ф. и др. Проблемы развития гелиохолодильной техники, //Холодильная техника, 1986, № 10 (стр.15). 5. Танака С, Суда Р. Жилые дома с автономным солнечным теплохладоснабжением. - М.: Стройиздат, 1985. - 185 с. 6. Даффи Дж. А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. М.: Мир, 1977. - 420 с. 7. Там же, стор. 353, фіг. 13.5.1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Енергоефективний будинок з комбінованою геліосистемою гарячого водопостачання та кондиціювання, який має теплоізольовані стіни, дах та систему гарячого водопостачання, що складається з щонайменше однієї стінової тепловідвідної панелі з променесприймаючою поверхнею, розміщеної на теплоізольованій стіні, бака-акумулятора, бойлера гарячої води, абсорбційної геліохолодильної установки (АГХУ), яка включає в себе генератор у вигляді сонячного колектора, розміщеного на схилі даху будинку, водоповітряний теплообмінник, вентилятор, зовнішній контур холодної води, вакуумований корпус та насос, який відрізняється тим, що перед генератором АГХУ встановлений попередній теплообмінник, сполучений за допомогою трипозиційного крана з системою гарячого водопостачання. 2 UA 111927 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3