Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения

Номер инновационного патента: 22377

Опубликовано: 15.03.2010

Автор: Алимгазин Алтай Шурумбаевич

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам автономного отопления и горячего водоснабжения жилых зданий и отдельных сооружений различного типа, а также для получения холода при использовании 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. При этом система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника, в качестве которого использованы хозбытовые и промышленные сточные воды предприятий после их полной механической и биологической очистки, выполнена в виде трубопроводного контура циркуляции упомянутых сточных вод, непосредственно связанного с испарителем теплонасосной установки. Причем в качестве низкопотенциального источника теплоты используют очищенные сточные воды с температурой не менее 10°С.
Изобретение позволяет повысить надежность работы установки и обеспечивает возможность ее использования в любых климатических условиях различных регионов. Коэффициент преобразования в данной установке составляет 4-5 единиц.

Текст

Смотреть все

(51) 25 29/00 (2009.01) 25 30/06 (2009.01) 24 17/02 (9) (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ испаритель и конденсатор,соединенные трубопроводными контурами циркуляции хладагента, сетевой воды, систему сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника. При этом система сбора и утилизации теплоты низкопотенциального источника, в качестве которого использованы хозбытовые и промышленные сточные воды предприятий после их полной механической и биологической очистки,выполнена в виде трубопроводного контура циркуляции упомянутых сточных вод,непосредственно связанного с испарителем теплонасосной установки. Причем в качестве низкопотенциального источника теплоты используют очищенные сточные воды с температурой не менее 10 С. Изобретение позволяет повысить надежность работы установки и обеспечивает возможность ее использования в любых климатических условиях различных регионов. Коэффициент преобразования в данной установке составляет 4-5 единиц.(76) Алимгазин Алтай Шурумбаевич Тян Руслан Николаевич Алимгазинов Дулат Шурамбаевич Бахтиярова Сауле Гафезовна(56) Алимгазин А.Ш., Грунина Д.А. Техникоэкономические обоснование применения альтернативных источников в Республике Казахстан, Вестник ПГУ им. С. Торайгырова, серия Энергетика,4, г. Павлодар, 2005 г., с. 17-27(54) ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам автономного отопления и горячего водоснабжения жилых зданий и отдельных сооружений различного типа, а также для получения холода при использовании низкопотенциальных источников теплоты. Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения, содержит компрессор, 22377 Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам автономного отопления и горячего водоснабжения жилых зданий и отдельных сооружений различного типа, а также для получения холода при использовании 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 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 очищенных сточных вод канализационно-очистных сооружений городов и промышленных предприятий. Технический результат заключается в повышении надежности работы теплонасосных установок и возможности их использования в любых климатических условиях различных регионов. 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 подачи теплоты низкопотенциального источника теплоты, в качестве низкопотенциального источника теплоты использованы хозбытовые и промышленные сточные воды предприятий после их полной механической и биологической очистки с температурой не менее 10 С, причем система сбора и подачи теплоты низкопотенциального источника выполнена в виде трубопроводного контура циркуляции упомянутых сточных вод,непосредственно связанного с испарителем теплонасосной установки. 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 источника,выполненным в виде контура циркуляции очищенных сточных вод, включающем теплоизолированный трубопровод 5 и трубопровод 6, соединенные с накопителем-испарителем 7 канализационно-очистных сооружений города посредством канализационно-насосной станции 8,циркуляцию в этом контуре обеспечивают насосы 9,10. Конденсатор 3 включен в контур циркуляции сетевой воды(отопления и горячего водоснабжения), циркуляцию в нем обеспечивают насосы 11. Контур циркуляции сетевой воды 22377 выполнен в виде подающего и обратного трубопроводов 12, 13 и снабжен запорными вентилями 14. Компрессор 1 имеет электропривод реверсного исполнения, таким образом установка может работать в режиме холодильной машины. Теплонасосная установка отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом. Как известно,основной функцией канализационно-очистных сооружений является механическая и биологическая очистка хозбытовых и промышленных стоков предприятий. Неочищенные сточные воды города канализационно-насосными станциями подают в приемную камеру сооружения (гашения напора). Далее вода поступает в распределительные камеры песколовок, где происходит улавливание из стоков,в основном, минеральных веществ, песка, шлака. После песколовок сточные воды попадают в распределительные чаши первичных отстойников. В первичных отстойниках идет накопление и удаление сырого осадка и всплывающих веществ (жировых примесей), с последующим их удалением на термообработку в метантенках. После первичных отстойников осветленные воды поступают в аэротенки для биологической очистки, где используют активный ил-микроорганизмы,извлекающие загрязнения. Смесь очищенных стоков и активного ила поступает во вторичные отстойники, где ил оседает. Очищенные сточные воды отводят в накопители - испарители 7 канализационно - очистных сооружений. Очищенные сточные воды, прошедшие полную механическую и биологическую очистку, имеющие температуру 10-25 С соответственно в зимнее и летнее время года, из накопителя-испарителя 7 канализационно-очистных сооружени подают насосом 9 но теплоизолированному трубопроводу 5 на вход испарителя 2 теплонасосной установки. Отработанный теплоноситель (очищенные сточные воды) по трубопроводу 6 насосом 10 возвращают в накопитель-испаритель 7 канализационно очистных сооружений. В испарителе 2 происходит теплосъем за счет взаимодействия очищенных сточных вод с циркулирующим в контуре 4 хладагентом. Нагретый хладагент кипит с испарением и образованием паров, одновременно охлаждая теплоноситель (очищенные сточные воды) 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,поступающей по трубопроводу 12, температура последней повышается. Нагретая сетевая вода по трубопроводу 13 поступает в систему отопления и горячего водоснабжения. На работу компрессора затрачивают электроэнергию. Максимально возможная температура, определяемая условиями экономичной работы теплонасосной установки с использованием очищенных сточных вод в качестве низкопотенциального источника теплоты,составляет 70 С, что соответствует, например,расчетной температуре горячего водоснабжения. В летнее время установку можно использовать для получения холода. Коэффициент преобразования данной теплонасосной установки составляет 4-5 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 теплоты,отличающаяся тем,что в качестве низкопотенциального источника теплоты использованы хозбытовые и промышленные сточные воды предприятий после их полной механической и биологической очистки, причем система сбора и подачи теплоты низкопотенциального источника выполнена в виде трубопроводного контура циркуляции упомянутых сточных вод, непосредственно связанного с испарителем теплонасосной установки. 2. Теплонасосная установка по п.1,отличающаяся тем, что в качестве низкопотенциального источника теплоты используют очищенные сточные воды с температурой не менее 10 С.

МПК / Метки

МПК: F24D 17/02, F25B 29/00, F25B 30/06

Метки: водоснабжения, теплонасосная, установка, отопления, горячего

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-ip22377-teplonasosnaya-ustanovka-dlya-otopleniya-i-goryachego-vodosnabzheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Теплонасосная установка для отопления и горячего водоснабжения</a>

Похожие патенты