Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения

(51) 25 29/00 (2006.01) 25 30/06 (2006.01) 24 17/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ последнего использована вода оборотных систем технического водоснабжения промышленных предприятий, поступающая на охлаждение в градирни или пруды-охладители. При этом система сбора и утилизации теплоты выполнена в виде теплоизолированного трубопроводного контура циркуляции воды упомянутых систем водоснабжения, непосредственно связанного с испарителем теплонасосной установки, а воду оборотных систем используют с температурой не менее 20 С. Изобретение позволяет повысить надежность работы установки и обеспечивает возможность ее использования практически на любых промышленных предприятиях различных отраслей хозяйства. Кроме того, повышается теплопроизводительность станций за счет дополнительного вовлечения в систему отопления и горячего водоснабжения низкопотенциального источника теплоты, ранее теряемой в градирнях или прудах-охладителях, с помощью теплонасосной установки. Повышается также экономичность производства электроэнергии, благодаря снижению потерь в оборотной системе охлаждения, главным образом, в отопительный период. Коэффициент преобразования в данной установке составляет 5 - 7 единиц.(76) Алимгазин Алтай Шурумбаевич , Тян Руслан Николаевич, Алимгазинов Дулат Шурамбаевич , Бахтиярова Сауле Гафезовна(56) Алимгазин А.Ш., Грунина Д.А., Техникоэкономическое обоснование применения альтернативных источников в Республике Казахстан, Вестник ПГУ им. С. Торайгырова, серия Энергетика,4, 2005 г., с. 17-27(54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам теплоснабжения предприятий и городов, использующих теплоту, генерируемую на ТЭЦ, ГРЭС, а также для получения холода при утилизации сбросных низкопотенциальных источников теплоты. Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержит компрессор,испаритель и конденсатор, соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента,сетевой воды, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,в качестве 22306 Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам теплоснабжения предприятий и городов, использующих теплоту, генерируемую на ТЭЦ, ГРЭС, а также для получения холода при утилизации сбросных низкопотенциальных источников теплоты. Известна теплонасосная установка холодоснабжения, обеспечивающая как получение холода,так и теплоснабжение помещений, использующая в качестве низкопотенциального источника теплоты воду (см. а.с. СССР 395677, кл. 2513/02, опубл. 1973 г.). Установка содержит компрессор,испарительный и конденсаторный блоки,нагнетательные и всасывающие магистрали, причем испарительный и конденсаторный блоки выполнены из ряда воздухоохладителей и конденсаторов,первые из которых смонтированы на ответвлениях всасывающей магистрали, а другие присоединены к ответвлениям нагнетательной магистрали,подающей рабочую среду к потребителям. Недостатком установки является низкий КПД, а использование сетевой воды в качестве низкопотенциального источника теплоты экономически нецелесообразно. Известен также гидроимпульсный тепловой насос для снабжения потребителя теплом и холодом(см. ПП РК 14571, кл. 2529/00, опубл. 2004 г.),содержащий компрессор и связанные с ним конденсатор и испаритель, при этом насос снабжен трубой с входным и выходным торцами. Труба установлена с возможностью перемещения в водоеме и снабжена воздушным колпаком, с которым связан поршень компрессора. При этом на выходном торце трубы установлен ударный клапан. Между трубой и воздушным колпаком размещен нагнетательный клапан. На входном торце трубы закреплено улавливающее устройство в виде усеченного конуса. 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, озер и т.п. Наиболее близким техническим решением,принятым за прототип, является теплонасосная установка для автономного теплоснабжения зданий с использованием скважинных теплообменников, в которой в качестве низкопотенциального источника теплоты используют теплоту грунтовых вод (см. статью Алимгазин А.Ш., Грунина Д.А. Техникоэкономическое обоснование применения альтернативных источников в Республике Казахстан, Вестник ПГУ им. С Торайгырова, серия Энергетика 4, г. Павлодар, 2005 г., с. 17-27). Установка содержит испаритель, конденсатор,компрессор, соединенные контурами циркуляции хладагента,теплоносителя,сетевой воды. Испаритель и конденсатор выполнены в виде кожухотрубных теплообменников. Контуры циркуляции снабжены вентилями. Установка снабжена также системой сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника 2(грунтовых вод), а в контур циркуляции сетевой воды встроен водоаккумулятор с пиковым догревателем. К недостаткам этой установки следует отнести то, что для надежной и бесперебойной работы теплообменников необходимым условием является наличие постоянного (заданного паспортом) объема грунтовых вод, что для многих климатических регионов весьма проблематично. Кроме того, для работы установки необходимо соблюдение качества грунтовых вод и, соответственно, установка фильтров грубой и тонкой очистки, периодическая очистка и замена последних, что снижает надежность работы установки. Задачей настоящего изобретения является расширение области используемых низкопотенциальных источников теплоты за счет утилизации теплоты воды оборотных систем технического водоснабжения промышленных предприятий,поступающих на охлаждение в градирни или прудыохладители. Технический результат заключается в возможности использования теплонасосных установок практически на любых промышленных предприятиях различных отраслей хозяйства и повышении надежности работы этих установок. Кроме того, повышается теплопроизводительность станций за счет дополнительного вовлечения в систему отопления и горячего водоснабжения низкопотенциального источника теплоты, ранее теряемой в градирнях или прудах-охладителях, с помощью теплонасосной установки. Повышается также экономичность производства электроэнергии,благодаря снижению потерь в оборотной системе охлаждения, главным образом, в отопительный период. Для этого в теплонасосной установке для отопления и горячего водоснабжения, содержащей компрессор,испаритель и конденсатор,соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента, сетевой воды, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника, в качестве последнего использована вода оборотных систем технического водоснабжения промышленных предприятий, поступающая на охлаждение в градирни или пруды-охладители. При этом система сбора и утилизации теплоты выполнена в виде теплоизолированного трубопроводного контура циркуляции воды упомянутых систем водоснабжения, непосредственно связанного с испарителем теплонасосной установки, а воду оборотных систем используют с температурой не менее 20 С. Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема теплонасосной установки в режиме подключения ее элементов для обеспечения функций отопления и горячего водоснабжения. Теплонасосная установка содержит компрессор 1 и связанные с ним испаритель 2 и конденсатор 3,последовательно включенные в контур циркуляции хладагента 4. Испаритель 2 соединен с системой сбора и утилизации теплоты низкопотенциального 22306 источника. Система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника,в качестве которого используют воду оборотной системы технического водоснабжения теплоэлектроцентрали, включает трубопроводный теплоизолированный контур 5 циркуляции охлаждаемой воды,поступающей из конденсатора 6 паровой турбины ТЭЦ (ГРЭС), циркуляционный насос 7, запорные вентили 8. Конденсатор 3 соединен с контуром циркуляции сетевой воды (отопления и горячего водоснабжения), выполненным в виде подающего и обратного трубопроводов 9, 10, снабженных запорными вентилями 11, циркуляцию в этом контуре обеспечивают насосы 12. Компрессор 1 имеет электропривод реверсного исполнения, таким образом установка может работать в режиме холодильной машины. Теплонасосная установка отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом. Вода, поступающая из системы оборотного водоснабжения ТЭЦ (ГРЭС) для охлаждения конденсатора 6 турбин ТЭЦ, после конденсатора 6 нагревается до температуры 20-35 С. Далее эту воду подают циркуляционным насосом 7 по теплоизолированному трубопроводному контуру 5 на вход испарителя 2 теплонасосной установки, где происходит теплосъем за счет взаимодействия теплоносителя с циркулирующим в контуре 4 хладагентом. Нагретый хладагент кипит с испарением и образованием паров, одновременно охлаждая промежуточный теплоноситель (воду системы оборотного водоснабжения) до температуры кипения хладагента. Пары хладагента 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. Тепло, выделенное при конденсации, передается циркулирующей через конденсатор сетевой воде, температура которой повышается. Нагретая сетевая вода по трубопроводу 10 поступает в систему отопления и горячего водоснабжения, отработанная вода по обратному трубопроводу 9 возвращается на теплонасосную установку. Охлажденная вода (теплоноситель) после испарителя 2 циркуляционным насосом 7 возвращают в конденсатор 6 турбин ТЭЦ. На работу компрессора затрачивают электроэнергию. Максимально возможная температура, определяемая условиями экономичной работы теплонасосной установки с использованием сбросной воды оборотной системы водоснабжения в качестве низкопотенциального источника теплоты, составляет 85 С, что соответствует, например, расчетной температуре горячего водоснабжения. В летнее время установку можно использовать для получения холода. Коэффициент преобразования данной теплонасосной установки составляет 5-7 единиц. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержащая компрессор,испаритель и конденсатор, соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента,сетевой воды, систему сбора и подачи теплоты низкопотенциального источника, отличающаяся тем, что в качестве низкопотенциального источника теплоты использована вода оборотных систем технического водоснабжения промышленных предприятий, поступающая на охлаждение в градирни или пруды охладителя, причем система сбора и подачи теплоты низкопотенциального источника выполнена в виде теплоизолированного трубопроводного контура циркуляции упомянутых систем водоснабжения, непосредственно связанного с испарителем теплонасосной установки. 2. Теплонасосная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве низкопотенциального источника теплоты используют воду упомянутых оборотных систем с температурой не менее 20 С.