Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения

(51) 25 30/06 (2010.01) 24 17/02 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Жатканбаев Ерлан Ержанович Жунусов Данияр Мусаевич Башмаков Владимир Михайлович Кадочников Иван Александрович(56) Инновационный патент РК 21028, 25 30/06 24 17/02, 16.03.2009(54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, к теплонасосным установкам автономного отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений с использованием источников низкопотенциального тепла. Для повышения надежности и эффективности работы теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержащая тепловой насос с компрессором,испарителем и конденсатором, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,соединенную с теплообменниками, в качестве источника низкопотенциального тепла содержит растворы подземного выщелачивания урана, и снабжена модулем очистки растворов от механических примесей. Изобретение относится к теплоэнергетике, к теплонасосным установкам автономного отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений с использованием источников низкопотенциального тепла. Известна теплонасосная установка, в которой в качестве источника низкопотенциального тепла использована сточная хозбытовая вода баннопрачечного хозяйства угледобывающих шахт (пат.2243460, кл. 25 30/06, оп.27.12.2004 г.). Однако температурный режим источника тепла имеет достаточно большие пределы от 35 С до 5 С,что отрицательно влияет на стабильность работы. Известна теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержащая тепловой насос с компрессором, испарителем и конденсатором, систему сбора и утилизации источника низкопотенциального тепла,соединенную с кожухотрубными теплообменниками. В качестве источника низкопотенциальной теплоты используют сточные воды канализационно-насосной станции городских коммуникаций. Промежуточным теплоносителем является вода (инн. пат.21028, кл. 25 29/00,оп. 16.03.2009 г.). Недостатки указанной установки заключаются в отсутствии системы фильтрации, что может привести к засорению теплообменников и снижению надежности работы установки. Кроме того, недостатком является использование воды в качестве промежуточного теплоносителя, которая может замерзнуть и повредить как теплообменники,так и тепловой насос. При использовании установки на производстве, где количество канализационных вод невелико, эффективность работы может снижаться. Задачей предлагаемого изобретения является создание теплонасосной установки для отопления и горячего водоснабжения,обеспечивающей повышение надежности и эффективности работы. Для достижения указанного технического результата теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержащая тепловой насос с компрессором,испарителем и конденсатором, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,соединенную с теплообменниками, в соответствии с изобретением содержит в качестве источника низкопотенциального тепла растворы подземного выщелачивания урана, причем система сбора и утилизации теплоты снабжена модулем очистки растворов от механических примесей. Теплонасосная установка содержит теплообменники пластинчатого типа,с использованием в качестве теплоносителя тосола. Теплонасосная установка снабжена буферной емкостью тосола, установленной на входе в тепловой насос. Теплонасосная установка снабжена буферной емкостью горячей воды на выходе из теплового насоса. Теплонасосная установка содержит в качестве модуля очистки от механических примесей гидроциклон. В предложенном изобретении в качестве источника низкопотенциального тепла используется тепло производственных растворов подземного скважинного выщелачивания урана. Эффективность использования данного источника обеспечивается тем, что объемы растворов неограниченны,температура растворов чаще всего выше 15 С, на предприятиях осуществляется постоянный контроль над подачей и утилизацией растворов, что исключает возможность внеплановой остановки. Раствор подземного выщелачивания, поданный в продуктивный горизонт,благодаря высокой теплоемкости накапливает геотермальное тепло недр земли и через откачные скважины поднимается на поверхность. Пройдя ряд производственных процессов в цехе переработки продуктивных растворов, он подается в теплонасосную установку,а затем вновь поступает на подземное выщелачивание и процесс повторяется. Температура раствора колеблется в пределах 2025 С. Незначительные колебания температуры раствора положительно сказываются на работе теплонасосной установки. Для того,чтобы исключить наличие механических примесей в растворе установлен модуль очистки, например гидроциклон. В предлагаемой теплонасосной установке исключен контакт обогреваемой воды с раствором,содержащим механические и/или радиоактивные загрязнения. Теплоносителем в пластинчатом теплообменнике является тосол, а в тепловом насосе фреон. Наличие тосоловского контура обеспечивает безопасность работы установки. Буферная емкость тосола на входе в тепловой насос и буферная емкость горячей воды на выходе из теплового насоса обеспечивают стабильность работы предложенной установке. Предлагаемая теплонасосоная установка представлена на чертеже. Теплонасосная установка содержит тепловой насос 1 с компрессором, испарителем и конденсатором, систему сбора и утилизации источника низкопотенциального тепла,включающую подающие по трубопроводам растворы подземного выщелачивания урана и гидроциклон 2 теплообменник 3, буферную емкость тосола 4 на входе в тепловой насос 1,буферную емкость горячей воды 5 на выходе из теплового насоса 1. Теплонасосная установка работает следующим образом. Исходный раствор подземного выщелачивания урана после извлечения ценных компонентов поступает в гидроциклон 2,где очищается от механических примесей, далее раствор поступает в теплообменник 3, где отдает тепло промежуточному теплоносителю - тосолу. Из теплообменника 3 производственный раствор поступает обратно с технологический процесс. Нагретый тосол посредством циркуляционного насоса 6 поступает в испаритель теплового насоса 1. Между тепловым насосом 1 и теплообменником 3 имеется буферная емкость 4, которая аккумулирует теплый тосол для стабильной работы теплового насоса 1. В испарителе теплового насоса под действием тепла закипает фреон. Компрессор теплового насоса сжимает газообразный фреон, при этом внутренняя энергия фреона трансформируется в тепловую. Горячий фреон под давлением отдав избыточное тепло воде сжижается. Сжиженный фреон проходит через дроссель и его давление резко падает. Далее процесс повторяется, горячая вода также аккумулируется в буферной емкости горячей воды 5. Буферная емкость 5 способствует быстрому нагреву определенного количества волы и позволяет уменьшить коэффициент работы (потребления электрической энергии) теплового насоса. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержащая тепловой насос с компрессором,испарителем и конденсатором, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,соединенную с теплообменниками, отличающаяся тем,что она содержит в качестве низкопотенциального источника теплоты растворы подземного выщелачивания урана, причем система сбора и утилизации теплоты снабжена модулем очистки растворов от механических примесей. 2. Теплонасосная установка по п.1,отличающаяся тем,что она содержит теплообменники пластинчатого типа,с использованием в качестве теплоносителя тосола. 3. Теплонасосная установка по п.1,отличающаяся тем, что она снабжена буферной емкостью тосола, установленной на входе в тепловой насос. 4. Теплонасосная установка по п.1,отличающаяся тем, что она снабжена буферной емкостью горячей воды на выходе из теплового насоса. 5. Теплонасосная установка по п.1,отличающаяся тем, что она содержит в качестве модуля очистки от механических примесей гидроциклон.