ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F25B29/00 F25B30/00 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для получения тепловой энергии для отопления зданий и сооружений. Известна теплонасосная установка, включающая насос с теплообменником, помещенным в емкость, заполненную хладагентом и образующую испаритель, компрессор и конденсатор, объединенные посредством трубопровода в замкнутый контур,/Е.И.Янтовский, Л. А. Левин "Промышленные тепловые насосы". Москва, Энергоатомиздат, 1989, стр. 120/.

В известной установке первичный теплоноситель, в качестве которого можно использовать воду или воздух, с помощью насоса подается в теплообменник, помещенный в емкость, заполненную хладагентом, и образующую испаритель.

Хладагент отбирает тепло от теплообменника, испаряется и поступает в компрессор, где подвергается сжатию. При этом в соответствии с циклом Карно его температура повышается. Горячий теплоноситель поступает в конденсатор, где охлаждается, передавая тепло сетевой воде, циркулирующей в системе отопления.

Недостатком известной установки является большие затраты энергии на сжатие хладагента в компрессоре, снижающие эффективность теплонасосной установки. При этом, чем ниже температура хладагента, тем больше затрачивают энергии на сжатие.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такой теплонасосной установки, применение которой позволило бы снизить затраты энергии на сжатие, и тем самым повысить эффективность ее работы.

Поставленная задача решается тем, что в теплонасосной установке, включающей насос, увязанный с теплообменником, помещенным в емкость, заполненную хладагентом и образующую испаритель, компрессор и конденсатор, объединенные посредством трубопровода в замкнутый к контур, согласно изобретению установка дополнительно содержит вихревую камеру, установленную между насосом и теплообменником.

Низкотемпературный теплоноситель /вода или воздух/ с помощью насоса с определенной скоростью и давлением тангенциально подают в вихревую камеру, где он проходит по спирали, приобретая характер вихревого потока. При этом, в соответствии с известными законами термодинамики, температура его повышается, повышая температуру хладагента, проходящего через теплообменник. Чем выше температура хладагента, тем меньше энергии затрачивают на сжатие его в компрессоре, тем выше эффективность работы тепловой установки.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием его исполнения со ссылками на чертеж.

Теплонасосная установка включает насос 1, связанный с теплообменником 2, помещенным в емкость 3, заполненную хладагентом и образующую испаритель, компрессор 4 и конденсатор 5, объединенные посредством трубопровода 6 в замкнутый контур. Между насосом 1 и теплообменником 2 установлена вихревая камера 7. В центре торцевой части вихревой камеры 7 установлен отводной патрубок 8, оснащенный диафрагменным клапаном /на чертеже не указан/.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Первичный теплоноситель /вода или воздух/ с помощью насоса 1 с определенной скоростью и давлением тангенциально подают в вихревую камеру 7, где он проходит по спирали, приобретая характер вихревого потока. В периферийной части вихревой камеры температура его повышается, а в осевой части температура потока снижается. Образовавшаяся холодная составляющая потока через отводной патрубок 8 удаляется из вихревой камеры, а горячая составляющая потока поступает на теплообменник 2. Температура горячего потока может регулироваться, для чего отводной патрубок 8 оснащен диафрагменным клапаном.

Хладагент, которым заполнена емкость 3, образующая вместе с теплообменником 2 испаритель, нагревается до температуры значительно большей, чем температура первичного теплоносителя /воды или воздуха/. А чем выше температура хладагента, поступившего в компрессор 4, тем меньше энергии нужно затратить на сжатие. Далее хладагент поступает в теплообменник конденсатора 5, где отдает тепло сетевой воде, циркулирующей в системе отопления, а остывший хладагент по трубопроводу 6 вновь поступает в теплообменник 2 испарителя, далее цикл повторяется.

Теплонасосная установка может работать в автоматическим режиме, при этом усилие сжатия в компрессоре 4, обеспечивающее требуемую для отопления температуру сетевой воды, значительно меньше, чем в известной тепловой установке, принятой за прототип.

Применение заявляемой установки позволит значительно повысить эффективность нагрева и снизить расход традиционных видов энергии.

Установка проста в изготовлении и техническом обслуживании, может быть изготовлена в условиях промышленного производства на стандартном оборудовании с применением стандартных узлов и комплектующих.

Теплонасосная установка может быть использована для создания автономной системы отопления зданий и сооружений.

Теплонасосная установка выполнена с вихревой камерой. Вход вихревой камеры соединен с насосом, а выход горячего потока соединен с теплообменником. Использование изобретения позволяет снизить затраты энергии на сжатие и повысить эффективность работы установки. 1 ил.

Теплонасосная установка, включающая насос, связанный с теплообменником, помещенным в емкость, заполненную хладагентом и образующую испаритель, компрессор и конденсатор, причем испаритель, компрессор и конденсатор объединены посредством трубопровода в замкнутый контур, отличающаяся тем, что установка содержит вихревую камеру, вход которой соединен с насосом, а выход горячего потока соединен с теплообменником.