Автономная аккумуляционная гелиосистема энергоснабжения и кондиционирования воздуха

(51) 24 11/00 (2010.01) 24 11/02 (2010.01) 24 1/02 (2010.01) 24 4/04 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предложена экологически чистая автономная аккумуляционная гелиосистема энергоснабжения и кондиционирования воздуха, способная эффективно работать в интервале экстремальных температур наружного воздуха на основе использования энергии солнечной радиации, представляющая два жидкостных контура, первый из которых является фреоновым контуром сплит-системы кондиционирования, второй контур содержит энергетический коллектор, циркуляционный насос и параллельно включенные подогреватели горячей воды с тепловым насосом и двухфазный аккумулятор теплоты, два контура соединены между собой рекуперативным теплообменником внешнего контура сплит-системы кондиционирования.(72) Дюсебаев Марат Канафиевич Ем Татьяна Михайловна Пак Михаил Иванович(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи(54) АВТОНОМНАЯ АККУМУЛЯЦИОННАЯ ГЕЛИОСИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА(57) Изобретение относится к автономным системам теплои электроснабжения и кондиционирования воздуха отдельных помещений и зданий на основе использования энергии солнечной радиации и двухфазного теплового аккумулятора. Изобретение относится к автономным системам тепло- и электроснабжения и кондиционирования воздуха отдельных помещений и зданий на основе использования энергии солнечной радиации и двухфазного теплового аккумулятора. Известно устройство аккумуляционного обогрева Бастрон А. В. 2073173,10.12.199724 11/00 содержащее обогревающее устройство,два независимых контура теплоносителя,соединенные между собой теплообменником типа труба в трубе, внутренняя центральная полость которого подключена к первому контуру, снабженному последовательно установленными нагревательной установкой и аккумулятором, а наружная, кольцевая, ко второму,которое дополнительно снабжено пиковой нагревательной установкой, размещенной во втором контуре, а обогревающим устройством служит упомянутый теплообменник. Недостатком данного устройства является использование в нагревательных установках дорогостоящей электрической энергии, а также использование водяного аккумулятора,обладающего низкой тепловой аккумулирующей способностью. Известны кондиционеры сплит-систем (мультисплит-системы, а также многозональные системы),содержащие внешний блок(компрессорнокондесаторный агрегат с вентилятором),размещенный снаружи здания, и один или несколько внутренних блоков (испаритель с вентилятором), установленные в кондиционируемых помещениях, способные работать в режиме охлаждения или обогрева помещений Ананьев В. А. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика - М. Евроклимат, изд Арина, 2000-416 с Однако недостатком данных кондиционеров является повышенный расход электроэнергии на привод вентилятора внешнего блока, значительный тепловой выброс в окружающую среду в режиме охлаждения, неэффективная работа кондиционеров в режиме обогрева при низких температурах наружного воздуха. Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение качественного энергоснабжения отдельных помещений и зданий,покрытие всех видов энергопотребления за счет солнечной энергии одним агрегатом отопительной нагрузки, нагрузки горячего водоснабжения,кондиционирования воздуха и электрической нагрузки, снижение тепловых выбросов и расхода электроэнергии при работе системы в режиме кондиционирования. Технический результат достигается тем, что в автономной аккумуляционной гелиосистеме энергоснабжения и кондиционирования воздуха,содержащей два независимых контура теплоносителя,соединенных между собой теплообменником,нагревательную установку,аккумулятор теплоты, первый контур представляет собой фреоновый контур кондиционера сплитсистемы с внешним и внутренними блоками, а второй жидкостный контур,содержит циркуляционный насос, солнечный энергетический коллектор, который является нагревательной установкой и источником электроснабжения, и параллельно включенные контуры теплового аккумулятора и подогревателя горячей воды с тепловым насосом, первый и второй контуры соединены между собой рекуперативным теплообменником компрессорно-конденсаторного агрегата внешнего контура сплит-системы кондиционирования. На фиг. 1 приведена тепловая схема предлагаемой системы. Автономная гелиосистема содержит теплообменник внешнего контура 1,четырехходовой клапан 2,компрессор 3,теплообменники 4, и вентиляторы 5 внутреннего контура, солнечный энергетический коллектор 6,концентратор коллектора 7,внутренняя поверхность, которой снабжена фотоэлектрической панелью, циркуляционный насос 8, тепловой аккумулятор 9, подогреватель горячей воды 10,четырехходовой клапан на линии горячего водоснабжения 11, тепловой насос 12, компрессор теплового насоса 13, автоматические клапаны 14. Автономная система может работать в режиме охлаждения помещений (летний режим) и в режиме отопления помещений (зимний режим). В режиме охлаждения четырехходовой клапан 2,автоматические клапаны 14 обеспечивают работу холодильного цикла фреона таким образом, что теплообменник 1 по линии фреона является конденсатором, а теплообменники 4 испарителем. В этом режиме воздух в помещениях охлаждается на теплообменниках 4, воспринятое фреоном теплота, а также теплота работы компрессора 3 через теплообменник 1 передаются второму контуру. Теплоносителем второго контура является антифриз, рассчитанный на работу при расчетной температуре наружного воздуха в данной местности. Затем теплоноситель нагревается в солнечном энергетическом коллекторе 6 до температуры 70-80 С на выходе из коллектора. В летнем режиме тепловой насос 12 отключается,четырехходовой клапан 11 соединяет подогреватель горячи воды с выходом теплоприемника солнечного энергетического коллектора. Циркуляция теплоносителя во втором контуре происходит за счет работы циркуляционного насоса 8. К контуру подогревателя горячей воды параллельно включен контур теплового аккумулятора 9. Для увеличения теплоемкости аккумулятора в качестве теплоемкой массы используется глауберова соль 2410 Н 2 О,обладающей значительной величиной теплоты фазового перехода. При нагреве воды в баке подогревателе до 60 С подача воды в подогреватель автоматически отключается (на схеме не показано),второй контур работает только на зарядку аккумулятора. Поскольку внутренняя поверхность отражателя 7 является фотоэлектрической панелью,то здесь происходит выработка электрической энергии за счет солнечного излучения, которая может заряжать электрические аккумуляторы или 2 через преобразователи передавать выработанную электроэнергию в электрические сети ( на схеме не показано). В зимнем режиме за счет переключения четырехходового клапана 2, автоматических клапанов 14 холодильная машина фреонового контура работает в режиме теплового насоса, при этом теплообменник 1 является испарителем, а теплообменники внутреннего контура 4 являются конденсаторами в цикле теплового насоса. За счет работы вентиляторов 5 нагретый воздух подается в отапливаемые помещения. Теплоноситель второго контура в солнечные дни частично подогревается в солнечных коллекторах,но в основном подогревается в двухфазном аккумуляторе 9 за счет теплоты фазового перехода (при охлаждении раствора глауберовой соли кристаллизируется,выделяя теплоту). Подогретая вода используется для отопления в теплообменниках 4 и для горячего водоснабжения через тепловой насос 12, который в зимнем режиме включается в линию подогревателя горячей воды с помощью четырехходового клапана 1 1 и автоматического клапана 14, который закрывается и отключает компрессор 13 при заданной температуре горячей воды в баке 10. Таким образом, предлагаемая автономная аккумуляционная система является экологически безопасной,вырабатывает все виды теплопотребления здания или отдельных помещений, и электропотребление самой системы и обладает низким удельным значением потребляемой электрической мощности за счет исключения вентилятора внешнего контура системы кондиционирования,высоких значений холодильного и отопительных коэффициентов за счет уменьшения разности температур в цикле холодильной машины и теплового насоса, может эффективно работать при максимальных температурах наружного воздуха в летний период и при расчетных температурах наружного воздуха в отопительный период. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Автономная аккумуляционная гелиосистема энергоснабжения и кондиционирования воздуха,содержащая два независимых контура теплоносителя,соединенных между собой теплообменником,нагревательную установку,аккумулятор теплоты, отличающийся тем, что первый контур представляет собой фреоновый контур кондиционера сплит-системы с внешним и внутренними блоками, а второй жидкостный контур содержит циркуляционный насос, солнечный энергетический коллектор, который является нагревательной установкой и источником электроснабжения, и параллельно включенные контуры теплового аккумулятора и подогревателя горячей воды с тепловым насосом, первый и второй контуры соединены между собой рекуперативным теплообменником компрессорно-конденсаторного агрегата внешнего контура сплит-системы кондиционирования.