Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения

(51) 25 29/00 (2010.01) 25 30/06 (2010.01) 24 17/02 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ капитальных затрат,а также упрощение обслуживания при эксплуатации. Технический результат,получаемый от использования изобретения,состоит в расширении функциональных возможностей и синхронизации работы теплонасосной установки. Предложена теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения,содержащая компрессор,испаритель и конденсатор,соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента, теплоносителя, сетевой воды, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,водоаккумулятор с пиковым догревателем, встроенный в контур сетевой воды,отличающаяся тем,что она снабжена дополнительным контуром с теплоприемником,двумя трехходовыми кранами, и синхронизатором их работы, при этом система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника выполнена в виде змеевика, установленного в грунте.(72) Мутанов Галимкаир Мутанович Асангалиев Елибек Атрауович Дейнеко Павел Федорович Дейнеко Павел Павлович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д.Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 20835, кл. 25 29/00, 25 30/06, 24 17/02, 2009(54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автономного отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является снижение Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автономного отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений. Известен гидроимпульсный тепловой насос,содержащий компрессор и связанные с ним конденсатор и испаритель, при этом он снабжен трубой с входным и выходным торцами,установленной с возможностью перемещения в водоеме, и воздушным колпаком, прикрепленным к трубе, компрессор содержит поршень, соединенный с воздушным колпаком, при этом выходной торец трубы имеет ударный клапан, а между трубой и воздушным колпаком установлен нагнетательный клапан, и входной торец трубы снабжен улавливающим устройством в виде усеченного конуса, прикрепленным меньшим основанием к трубе (см. ПП РК 14571, 25 29/00). Недостатком данного устройства являются узкие технологические возможности, заключающиеся в том, что обеспечение потребителя теплом и холодом данное устройство осуществляет путем использования энергии водной волны, что ограничивает область его применения в системах автономного снабжения теплом и холодом объектов в регионах, удаленных от рек и озер и т.п. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является, теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержащая компрессор,испаритель и конденсатор,соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента, теплоносителя, сетевой воды, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника, водоаккумлятор с пиковым догревателем, встроенный в контур циркуляции сетевой воды, отличающаяся тем, что система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,в качестве которого использован грунт, представляет собой ряд установленных в грунтовых скважинах теплообменников, выполненных в виде -образных полиэтиленовых трубок, при этом в качестве теплоносителя использована вода с антифризными добавками (см. ИП 20835, 25 29/00, 25 30/06, 24 17/02). Недостатками данной теплонасосной установки для отопления и горячего водоснабжения являются высокие капитальные затраты, связанные с выполнением грунтовых скважин и установкой в них -образных полиэтиленовых трубок с обеспечением их контакта с грунтом и сложность эксплуатации из-за наличия несинхронизированных вентилей. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является снижение капитальных затрат, а также упрощение обслуживания при эксплуатации. Технический результат,получаемый от использования изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей и синхронизации работы теплонасосной установки. Сущность изобретения заключается в следующем. Предложена теплонасосная установка 2 для отопления и горячего водоснабжения,содержащая компрессор, испаритель и конденсатор,соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента, теплоносителя, сетевой воды, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника, водоаккумулятор с пиковым догревателем, встроенный в контур сетевой воды, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным контуром с теплоприемником,двумя трехходовыми кранами, и синхронизатором их работы, при этом система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника выполнена в виде змеевика, установленного в грунте. На чертеже схематически представлена предлагаемая теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения. Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержит компрессор 1,работающий от постороннего источника энергии, и связанные с ним испаритель 2 и конденсатор 3,последовательно включенные в контур циркуляции хладагента 4. Испаритель 2 также соединен с системой сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника тепла контуром циркуляции теплоносителя 5, снабженного насосом 6. Система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,в качестве которого используется грунт 7, представляет собой установленные в нем в горизонтальных выемках теплообменники 8, выполненные в виде змеевиков,например, из полиэтиленовых трубок. Конденсатор 3 включен в контур 9 циркуляции сетевой воды,используемой для отопления и горячего водоснабжения,в который встроен водоаккумулятор 10 с пиковым догревателем 11,работающим от постороннего источника энергии. Контур 9 циркуляции сетевой воды, снабжен технологическим вентилям 12 и 13. С насосом 6 связан дополнительный контур 14, содержащий вместе с контуром 5 трехходовые краны 15 и 16,между которыми, расположен насос 6. Контур 14 имеет теплоприемник 17 и связан трубопроводами 18 и 19 обратным клапаном 20 с водоаккумулятором 10. Обратный клапан 20 обеспечивает пропуск воды только от водоаккумулятора 10. Переходные краны 15 и 16 содержат синхронизатор их работы,выполненный например, из тяги 21, связанной шарнирно с рычагами 22 и 23, чем обеспечивается одновременное открытие каналов 24, 25 и 26 крана 15 с соответствующими каналами 27, 28 и 29 крана 16. Вместо трехходовых кранов 15 и 16 могут быть использованы трехходовые вентили, кинематически связанные друг с другом. Вход сетевой воды 30 снабжен вентилем 12, а выход 31 предназначен для установки предохранительных и счетных устройств(на чертеже не показаны) и для последовательного подключения других устройств,например,счетчиков воды. Теплонасосная установка отопления и водоснабжения работает следующим образом. На чертеже теплонасосная установка изображена в нерабочем состоянии. При этом все каналы трехходовых кранов 15 и 16 перекрыты. В начале отопительного сезона или с наступлением холода ночью, посредством тяги 21 поворачивают рычаги 22 и 23, например, в ближайшее горизонтальное положение. При этом включается в работу контур циркуляции теплоносителя 5, то есть открываются каналы 24 и 26 крана 15 и каналы 27 и 28 крана 16, и включают циркуляционный насос 6, который подает теплоноситель на вход испарителя 2, далее на вход теплообменника 8, выполненного в виде змеевика,уложенного в грунт 7, и снова возвращает через его выходы на вход испарителя 2, обеспечивая циркуляцию в замкнутом контуре 5. При циркуляции теплоносителя через теплообменник 8,происходит теплоперенос от грунта 7(низкопотенциального источника теплоты) к теплоносителю через стенки трубок теплообменника 8, выполненного в виде змеевика,уложенного в горизонтальную выемку в грунте. Нагретый таким образом теплоноситель подается в испаритель 2, где происходит теплосъем за счет взаимодействия теплоносителя с циркулирующим в контуре 4 хладагентом. Нагретый хладагент 4 кипит с образованием паров. Пары хладагента 4 поступают в компрессор 1, где сжимаются до повышенного давления,определяемого температурой конденсации и направляются в конденсатор 3, через который циркулирует сетевая вода,под воздействием последней происходит конденсация хладагента 4. Тепло, выделенное при конденсации,передается циркулирующей через конденсатор сетевой воде, температура повышается. Нагретая сетевая води по контуру 9 поступает в систему отопления, в данном случае в теплоприемник 17, а также в систему горячего водоснабжения через выход 31. Возвратиться в контур 5 вода не может,так как каналы 25 и 29 кранов 15 и 16 закрыты. На работу компрессора 1 затрачивают постороннюю энергию, например, электроэнергию. Максимум температуры может составлять 55,что соответствует, например, расчетной температуре горячего водоснабжения. Для повышения температуры отопительной воды в холодное время суток до 70 используют пиковый догреватель 11,например, в виде ТЭН-а, размещенного в водоаккумуляторе 10. В летнее время, а также при наступления дня в условиях жаркого климата установку используют для получения холода. Посредством тяги 21, поворачивают рычаги 22 и 23 далее вниз, при этом включается в работу контур циркуляции 14. При этом перекрываются каналы 24 и 28 и открываются каналы 25 и 29, и также запускают в работу циркуляционный насос 6. При этом вода в дополнительном контуре 14 перемещается от теплоприемника 17 на вход скважинных теплообменника 8, выполненного в виде змеевика, уложенного в горизонтальной выемке в грунте. Проходя по трубкам теплообменника 8, вода охлаждается, отдавая тепло в грунт 7, в направлении, противоположенном предыдущему направлению, и поступает в теплоприемник 17, охлаждая его и воздух здания. При этом тепло в грунте аккумулируется, повышая эффективность предстоящего цикла работы установки в режиме отопления, например, при низких температурах ночью, в условиях жаркого климата. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержащая компрессор,испаритель и конденсатор,соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента, теплоносителя, сетевой воды, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,водоаккумулятор с пиковым догревателем, встроенный в контур сетевой воды,отличающаяся тем,что она снабжена дополнительным контуром с теплоприемником,двумя трехходовыми кранами и синхронизатором их работы, при этом система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника выполнена в виде змеевика, установленного в грунте.