ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F25B1/00 F25B1/02 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к холодильным машинам и устройствам компрессорного типа.

Известна холодильная установка (авт.св. СССР N 947584, кл. F 25 B 1/00), содержащая замкнутый циркуляционный контур для хладагента и установленные в нем компрессор, конденсатор и испаритель. Испаритель снабжен рубашкой, расположенной по его периметру, а в установку введены датчик температуры наружного воздуха и контур циркуляции последнего с вентилятором и соленоидными вентилями, установленными на входе выходе из рубашки, причем соленоидные вентили и вентилятор связаны с датчиком температуры наружного воздуха. В установке в зимний период охлаждение камеры осуществляется за счет контура циркуляции наружного холодного воздуха. При больших тепловых нагрузках возможна работа циркуляционного контура хладагента и контура циркуляции наружного воздуха.

Недостатком холодильной установки является сложность конструкции и работа ее в любое время года с потреблением электроэнергии.

Наиболее близкой к изобретению является холодильная установка с конденсатором паров хладагента, дроссельным вентилем на линии жидкого хладагента и испарителем для производства холода. Для естественного перетекания в испаритель жидкого хладагента из конденсатора он размещен над испарителем. При этом паровое и жидкостное пространство конденсатора и испарителя соединены с помощью трубопроводов, снабженных запорными вентилями.

Однако в этой установке использование естественного холода для конденсации паров хладагента происходит только за счет температуры воздуха в помещении, в котором находится сама установка, что обеспечивает некоторую экономию электроэнергии по сравнению с выпускаемой в настоящее время промышленностью, например бытовыми холодильниками. В принципе такая холодильная установка с одним конденсатором может вырабатывать холод без потребления электроэнергии (компрессор не работает) за счет холодного уличного воздуха, если конденсатор установить на улице. Работа ее в этом случае в разное время года будет происходить так:
в холодное время года она будет вырабатывать холод без потребления электроэнергии (компрессор не работает), но при этом никак не будет использоваться для целей охлаждения паров хладагента температура воздуха в помещении, в котором установлена холодильная установка, так как конденсатор установлен на улице;
в теплое время года (температура уличного воздуха выше температуры воздуха в помещении, в котором установлена холодильная установка) конденсатор вместо того, чтобы выполнять свою прямую обязанность и охлаждать пары хладагента, будет их нагревать. Если отключить конденсатор, установленный на улице, с помощью вентиля от замкнутого циркуляционного контура, то холодильная установка перестает вырабатывать холод из-за отсутствия в контуре конденсатора для охлаждения паров. Как видим, холодильная установка с одним конденсатором, установленным на улице, будет неработоспособна при смене холодного времени года на теплое. Такая холодильная установка работает только в компрессорном режиме, повышение ее экономичности происходит за счет установки конденсатора над испарителем и с использованием для охлаждения паров хладагента только температуры воздуха помещения, в котором она установлена.

Целью изобретения является повышение экономичности путем использования температуры наружного (уличного) воздуха.

Цель достигается тем, что холодильная установка, содержащая замкнутый циркуляционный контур для хладагента и, установленные в нем последовательно компрессор, конденсатор и испаритель, снабжена вертикальным трубопроводом, установленным на наружном (уличном) воздухе выше испарителя, вход которого соединен с выходным трубопроводом трубной решетки в нижней части конденсатора и трубопроводом, соединенным с одним из входов трехходового вентиля, выход с вторым входом трехходового вентиля и через его выход с входным трубопроводом испарителя с дроссельным вентилем, выход испарителя соединен с входным трубопроводом компрессора и через трубопровод с запорным клапаном с выходным трубопроводом компрессора и входным трубопроводом трубной решетки в верхней части конденсатора, размещенной на уровне испарителя.

На чертеже схематично показана холодильная установка и расположение ее элементов.

Холодильная установка содержит замкнутый циркуляционный контур для хладагента и установленные в нем компрессор 1, конденсатор 2, испаритель 3, запорный клапан 4, дроссельный вентиль 5, трехходовой вентиль 6, соединенные трубопроводы: трубопровод 7, соединяющий испаритель 3 с компрессором 1, трубопровод 8, соединяющий испаритель 3 с трубопроводом 7 и запорный клапан 4 с конденсатором 2, трубопровод 7, соединяющий компрессор 1 через трубопровод 8 с конденсатором 2, трубопровод 10, соединяющий конденсатор 2 через трехходовой вентиль 6, трубопровод 12, дроссельный вентиль 5 с испарителем 3, трубопровод 11, соединяющий конденсатор 2 через трубопровод 10, трехходовой вентиль 6, дроссельный вентиль 5 с испарителем 3 и трубопровод 12, соединяющий трехходовой кран 6 через дроссельный вентиль 5 с испарителем 3.

Трубопровод 10 имеет вертикальный участок L, выполняющий роль второго конденсатора и установленный вне помещения, в котором установлена холодильная установка на улице, и точка А и Б, предназначенные для установки трубопровод-заглушки, применяемого для ее транспортировки для потребителя и работы без использования для производства холода уличного воздуха, например в южных районах страны с теплым климатом.

Установка работает следующим образом.

С включением ее в электрическую сеть начинает работать компрессор 1. При этом запорный клапан 4 закрывает прохождение хладагента по трубопроводу 7, а вентиль 6 отключает вертикальный участок L от контура и обеспечивает прохождение хладагента в испаритель по трубопроводу 11. Компрессор 1 всасывает пары хладагента из испарителя 3 по трубопроводу 7 и нагнетает их по трубопроводу 9 в конденсатор 2, где они конденсируются. Жидкий хладагент из конденсатора 2 по трубопроводам 10 и 11, через трехходовой вентиль 6 дросселируется через вентиль 5 в испаритель 3, где и кипит. За счет значительной разницы температуры в помещении, где установлена холодильная установка, и температуры наружного (уличного) воздуха, примерно при минус 10-15^оС, по которому проходит вертикальный участок L трубопровода 10, установка будет работать без потребления электрической энергии. Электрическая энергия будет расходоваться только для освещения внутреннего помещения холодильной установки при открытой наружной двери. При более высоких температурах наружного воздуха, но ниже температуры в бытовом или промышленном помещении, где установлена холодильная установка, циркуляция хладагента в замкнутом контуре осуществляется за счет воздействия наружного холодного воздуха и работы компрессора. При этом количество включений компрессора в единицу времени по сравнению с прототипом уменьшается в зависимости от разницы температур наружного (уличного) воздуха и в бытовом или промышленном помещении, где установлена холодильная установка.

Суть циркуляции хладагента в замкнутом контуре установки при низкой температуре наружного воздуха состоит в следующем. В вертикальном участке L трубопровода 10 молекулы паров хладагента охлаждаются в жидкость и через вентиль 6 (трубопровод 11 перекрыт трехходовым вентилем 6), трубопровод 12 самотеком дросселируются через вентиль 5 в испаритель 3, где жидкость кипит, далее пары хладагента по трубопроводам 7 и 8 через запорный клапан 4 направляются в конденсатор 2, где конденсируются и в виде жидкости поступают в трубопровод 10. Более легкие молекулы жидкого хладагента в виде паров поднимаются вверх по трубопроводу 10 до вертикального участка L. Цикл повторяется и тем самым обеспечивается циркуляция хладагента в замкнутом контуре установки. При этом оптимальная длина L вертикального участка составляет 10-20 диаметров трубопровода. Трубки выбираются исходя только из технологической возможности гибочного оборудования и изготовления его с минимальной длиной.

Данная холодильная установка является универсальной и может работать в режимах:
одновременно без потребления электроэнергии и в компрессорном режиме с охлаждением паров хладагента в основном за счет холодного уличного воздуха, а также за счет температуры воздуха в помещении, в котором она установлена;
только в компрессорном с охлаждением паров хладагента за счет температуры воздуха в помещении, в котором установлена холодильная установка. В этом случае трехходовой вентиль 6 отключает вертикальный участок, расположенный на улице и циркуляция хладагента в замкнутом контуре происходит по трубопроводу 11. На схеме холодильной установки пунктирными линиями показан возможный вариант установки запорного клапана. При такой его установке в холодное время года циркуляция хладагента будет происходить по малому контуру вертикальный участок, трехходовой вентиль 6, трубопровод 12, дроссельный вентиль 5, испаритель 3, запорный клапан 4, трубопровод 7 и 10.

Использование такой холодильной установки в бытовых, промышленных и других холодильниках, холодильных машинах и установках позволит снизить стоимость производства холода за счет использования для его выработки низкой температуры наружного (уличного) воздуха. Период времени, когда установка будет работать без потребления электроэнергии, в среднем можно принять 90 дней в год, что при использовании изобретения обеспечит экономию примерно 25% потребляемой прототипом электроэнергии.

Использование: холодильная техника, в частности холодильные машины и установки компрессорного типа. Сущность изобретения: холодильная установка снабжена вертикальным трубопроводом, установленным на наружном воздухе на уровне выше испарителя 3, причем вход вертикального трубопровода соединен с выходным трубопроводом в нижней части конденсатора 2 и с трубопроводом, соединенным с трехходовым вентилем 6, а выход с другим входом трехходового вентиля и через дроссельный вентиль с входом в испаритель. 1 ил.

ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая замкнутый циркуляционный контур для хладагента и установленные в нем последовательно компрессор, конденсатор и испаритель, отличающаяся тем, что установка снабжена вертикальным трубопроводом, установленным на наружном воздухе на уровне выше испарителя, причем вход вертикального трубопровода соединен с выходным трубопроводом в нижней части конденсатора и с трубопроводом, соединенным с трехходовым вентилем, а выход с другим входом трехходового вентиля и через дроссельный вентиль с входом в испаритель, выход испарителя соединен через трубопровод с запорным клапаном, с выходным трубопроводом компрессора и входным трубопроводом в верхней части конденсатора, размещенным на уровне испарителя.