Теплонасосная система автономного теплоснабжения

(51) 24 2/04 (2006.01) 24 11/02 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ эффективности и надежности работы теплонасосной системы для автономного теплоснабжения с тепловыми насосами воздух-вода. Теплонасосная система автономного теплоснабжения (фиг.1) состоит из отапливаемого помещения 1,снабженных отопительными приборами 2, трубопровода 3, теплого пола 4,соединенных внутренним блоком теплового насоса воздух-вода 5. Наружный блок теплового насоса 6, размещенный в воздушной камере 7, сообщен с наружным воздухом вертикальным 8,горизонтальным 9 солнечными коллекторами,теплоаккумулирующей емкостью 13 и грунтовым теплообменником 16 через каналы воздушного солнечного коллектора 10, 11 и отработавшего воздуха 12 и 15. Наружный блок 6 теплового насоса воздух-вода (фиг.2), снабжен воздуховодом 20, с тремя отводами, которые снабжены регулируемыми заслонками 23. Отводы 21, 24 соединены,соответственно, с солнечными коллекторами 8, 9, и грунтовым теплообменником 16, а отвод 22 соединен с внешней средой.(72) Сыдыков Шурат Курбанович Умбеткулов Ертуган Кожагулович Алибек Нисипбек Бакбергенович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный аграрный университет Министерства образования и науки Республики Казахстан Сыдыков Шурат Курбанович(54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ(57) Полезная модель относится к технологиям и средствам автономного отопления объектов различного назначения с комплексным использованием солнечного коллектора, теплового аккумулятора,грунтового теплообменника,тепловых насосов и низкотемпературных возобновляемых тепловых источников из окружающей среды. Технический результат, достигаемой полезной модели, заключается в повышении энергетической Предлагаемая полезная модель относится к технологиям и средствам автономного отопления объектов различного назначения с комплексным использованием солнечного коллектора, теплового аккумулятора,грунтового теплообменника,тепловых насосов и низкотемпературных возобновляемых тепловых источников из окружающей среды. Известно теплонасосная система, используемой для отопления или охлаждения зданий (Патент 2433359 24 2/04), содержащей тепловой насос,выполненный с возможностью взятия тепловой энергии от наружного воздуха и отдачи ее другой среде и внешнее пространство, выполненное с возможностью нагревания наружного воздуха за счет солнечного излучения причем система выполнена с возможностью подачи наружного воздуха в тепловой насос через внешнее пространство средства регулирования потока наружного воздуха и датчики для определения температуры наружного воздуха и потока воздуха контактировавшегося с тепловым насосом. Недостатком этого устройства является не эффективное воздействие на температуру теплоносителя,подаваемого через внешнее пространство в тепловой насос. Это обусловлено тем, что воздух удаляемый системой вентиляции,имеет низкое удельное теплосодержание и требует больших объемов подачи, что вызывает повышение кратности воздухообмена приводящим значительным теплопотерям помещения. Кроме того, конструкция устройства не позволяет в полной мере использовать различные независимые источники низкопотенциального тепла, в том числе,солнечной энергии и теплоты грунта. Известен также система отопления здания(А.с.1663342 А 1 24 2/04, 24 11/2), принятое нами за прототип, содержит бак-аккумулятор с водоводяным теплообменником, подключенный к трубопроводам теплоснабжения тепловой насос,конденсатор которого размещен в бакеаккумуляторе,а испаритель в камере,установленной в грунте воздуховодом, имеющий участки нагнетания и всасывания с установленным вентилятором и поворотными заслонками солнечный коллектор связанный одним концом с атмосферой, а другим с камерой тепловые трубы,оребренные концы которых размещены в грунте и,сообщенные с камерой. Недостатком этого устройства является низкая эффективность рекуперации при разности температур наружного и внутреннего воздуха и невозможность утилизации отработанного воздуха в качестве теплоносителя. Недостатком также является усложненная конструкция теплового насоса, связанного с расположением испарителя в воздушной камере и компрессора в баке-аккумуляторе высокая стоимость грунтового теплообменника, имеющих участки нагнетания и всасывания с вентилятором,тепловых труб с оребренными концами и множество заслонок. К недостатку данной системы при ее реализации на основе работающего в режиме теплового насоса,например, типа система сплит можно отнести также резкое снижение надежности и эффективности работы при температуре наружного воздуха выше некоторого предела, как правило,равного минус 1015 С. Задачей предлагаемой полезной модели является усовершенствование теплонасосоной системы автономного теплоснабжения за счет использования потенциала низкопотенциальных источников энергии. Технический результат, достигаемой полезной модели заключается в повышении энергетической эффективности и надежности работы теплонасосной системы для автономного теплоснабжения с тепловыми насосами воздух-вода. Указанный технический результат обеспечивается путем расширение технических возможностей теплонасосной системы. Для этого в теплонасосную систему теплоснабжения,содержащую воздушную камеру соединенную каналами с источниками низкопотенциального тепла солнечным коллектором,грунтовым теплообменником бак-аккумулятор и нагревательные приборы,соединенные трубопроводами тепловой насос конденсатор,которого размещен в баке-аккумуляторе, а испаритель в грунте воздушной камеры, имеющий воздуховод с участками нагнетания и всасывания с установленным вентилятором,внесением следующие изменения. Новым в системе является то, что тепловой насос скомпонован по схеме сплит, состоящий из внутреннего и наружного блоков,теплоаккумулирующей емкостью,а также оснащением наружного блока теплового насоса воздуховодом с отводами регулирующие утилизации отработавшего воздуха на нагрев и удаление из системы во внешнее пространство. Регулирование потока отработавшего воздуха,контактировавшегося с испарителем теплового насоса воздух-вода, и подогрев его в грунтовом теплообменнике и солнечным коллекторе,позволяют более полного использования потенциала низкопотенциальных источников энергии - теплоты грунта и солнечной энергии. Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображена схема теплонасосной системы автономного теплоснабжения жилого дома или здания. На фиг.1 изображена структурная схема теплоснабжения, общий вид на фиг.2 - конструкция воздуховода встроенного в наружный блок теплового насоса для распределения отработавшего воздуха. Приведенная на фиг.1 теплонасосная система автономного теплоснабжения состоит из отапливаемого помещения 1,снабженных отопительными приборами 2, трубопровода 3,теплого пола 4, соединенных внутренним блоком теплового насоса воздух-вода 5. Наружный блок теплового насоса 6, размещенный в воздушной камере 7, сообщен с наружным воздухом вертикальным 8, горизонтальным 9 солнечными коллекторами, теплоаккумулирующей емкостью 13 и грунтовым теплообменником 16 через каналы воздушного солнечного коллектора 10, 11 и отработавшего воздуха 12 и 15. Наружный блок 6 теплового насоса воздух-вода (фиг.2), снабжен воздуховодом 20, с тремя отводами, которые снабжены регулируемыми заслонками 23. Отводы 21, 24 соединены, соответственно, с солнечными коллекторами 8, 9, и грунтовым теплообменником 16, а отвод 22 соединен с внешней средой. Работа системы осуществляют следующим образом. В отопительный период наружный воздух,поступающий в воздушную камеру 7, нагревается,проходя через вертикальный 8 и горизонтальный 9 солнечные коллекторы. Нагретый воздух 17 накапливается в воздушной камере и подается в испаритель 18 наружного блока 6 теплового насоса воздух-вода. Далее теплота от испарителя 18 передается хладагенту и по трубопроводу 25 во внутренний блок теплового насоса 5. Пары хладагента сжатые в компрессоре теплового насоса,передает теплоту циркулирующей через конденсатор воде системы отопления и с помощью циркуляционного насоса и трубопроводы 3 подается в систему отопления в теплый пол 4 и/или нагревательные приборы 2. Возврат хладагента в испаритель осуществляется по трубопроводу 26. Отработанный и охлажденный теплоноситель вытягивается вентилятором 19, подается в воздуховод 20, и утилизируется по источникам низкопотенциальной теплоты. Утилизация может осуществляться по разным схемам. В первом случае,когда температура отработавшего воздуха больше температуры наружного воздуха, открывается заслонка 23 отводов 21 и 24 воздуховода 20,сообщенные через каналы 12 и 15 с вертикальным солнечным коллектором 8 и грунтовым теплообменником 16. В другом случае, когда температура отработавшего воздуха ниже температуры наружного воздуха, осуществляется переключение отвода 22 воздуховода 20,сообщенной с внешним пространством. В третьем случае, когда температура отработавшего воздуха равно температуры наружного воздуха отводы 21,22 и 24 воздуховода 20 переключается на все три положение сообщенные с солнечными коллекторами, грунтовым теплообменником и внешним пространством. Регулирование потока воздуха осуществляется посредством заслонок 23. Работа теплонасосной системы теплоснабжения в ночное время. Для этого система снабжается теплоаккумулирующей емкостью 13, накопление теплоты которое осуществляется в дневное время от солнечных коллекторов 9. В теплоаккумулирующей емкости теплота отдается теплоаккумулирующей массе. В качестве теплоаккумулирующей массы могут применяться незамерзающие жидкости или твердые материалы,обладающие высокой теплоемкостью. В ночное время, когда получаемого снаружи тепла недостаточно,теплота,аккумулированная в теплоаккумулирующей емкости, передается на догрев воздуха перед подачей ее в испаритель 18 наружного блока 6 теплового насоса. Далее по контуру внутреннего блока 5 теплота хладагента передается воде,циркулирующей через конденсатор теплового насос и систему отопления через трубопроводы 3 в нагревательные приборы 2 и теплый пол 4. Использование предлагаемой теплонасосной системы позволит повысить эффективность автономного теплоснабжения децентрализованных и отдаленных жилых и производственных объектов,предприятий сервиса и услуг. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Теплонасосная система теплоснабжения,содержащая воздушную камеру, соединенную каналами с источниками низкопотенциального тепла солнечным коллектором,грунтовым теплообменником бак-аккумулятор и нагревательные приборы,соединенные трубопроводами тепловой насос, конденсатор которого размещен в баке-аккумуляторе, а испаритель - в грунте воздушной камеры, имеющий воздуховод с участками нагнетания и всасывания с установленным вентилятором, отличающаяся тем,что тепловой насос скомпонован по схеме сплит и состоит из наружных и внутренних блоков, а наружный блок теплового насоса оснащен воздуховодом с тремя отводами, для утилизации отработавшего воздуха на нагрев и удаление из системы во внешнее пространство. 2. Теплонасосная система теплоснабжения по п.1,отличающаяся тем,что снабжена теплоаккумулирующей емкостью, установленной в воздушной камере и сообщенной с солнечными коллекторами.