АККУМУЛЯТОР ХОЛОДА Российский патент 2009 года по МПК F25D1/00 F25D3/02 F25C1/00 

Область техники

Техническое решение относится к системам охлаждения, которые применяют вещества, аккумулирующие холод. Оно пригодно к использованию в коттеджах, многоэтажных зданиях, а также в хранилищах, сельскохозяйственных и промышленных объектах, которые расположены в регионах со сменой времен года, преимущественно для районов, характеризуемых ярко выраженной зимой. При этом реализуется эффект поглощения и выделения энергии при фазовом переходе вещества из твердого состояния в жидкое и наоборот.

Уровень техники

В способе использования льда для охлаждения [1] происходит передача холода от ледогенератора воде, которая циркулирует между охлаждающими приборами и льдом в ледогенераторе. Лед в ледогенераторе заготавливается в зимнее время.

В ледосоляной установке [2] аккумулятором холода является хранилище льда, которое состоит из теплоизолированной емкости со съемной крышей. В емкости имеется решетка, обеспечивающая зазор между дном и монолитом льда. Система трубопроводов соединяет внутреннюю полость емкости и потребителя холода. Хранилище имеет систему поддержания постоянного уровня жидкости. Лишняя жидкость сливается наружу.

Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатком этого технического решения является загрязнение окружающей среды.

Сущность изобретения

Задачей, решаемой предложенным устройством, является защита окружающей среды.

В аккумуляторе холода имеется хранилище замороженной жидкости, состоящее из теплоизолированной емкости и съемной теплоизолированной крыши. В хранилище существует система поддержания заданного уровня жидкости в емкости и решетка, обеспечивающая зазор между замороженной жидкостью и дном емкости. Совокупность трубопроводов соединяет потребителя холода с внутренней полостью емкости.

По изобретению замороженная жидкость расположена в стакане, который установлен в емкости с зазором относительно ее боковых стенок. Внутренняя полость стакана сообщается с внутренней полостью емкости. Совокупность трубопроводов присоединена к потребителю холода через средство для передачи тепла между потоками и снабжена насосом. Система поддержания заданного уровня жидкости состоит из сливного клапана с управляемым приводом, установленного на выходе средства для передачи тепла между потоками, и датчика уровня жидкости в емкости. Датчик подключен к контроллеру, который преобразует его сигнал в сигнал, управляющий приводом сливного клапана.

Боковые стенки стакана могут быть покрыты теплоизоляцией.

Средство для передачи тепла между потоками может быть выполнено в виде теплообменника.

Средство для передачи тепла между потоками жидкости может быть выполнено в виде теплового насоса.

Емкость может быть снабжена вентиляционными отверстиями с крышками.

Насос может иметь в своем составе средство для изменения расхода жидкости, которое через управляющий контроллер соединено с датчиком температуры жидкости на выходе из средства для передачи тепла.

Средство для изменения расхода жидкости может быть реализовано в виде привода насоса с изменяемой скоростью вращения.

Аккумулятор может быть снабжен датчиком температуры окружающей среды, который подключен к контроллеру.

Для заготовки охлаждающей жидкости хранилище может быть снабжено распылителем, который подключен к источнику жидкости. Распылитель установлен сверху.

Распылитель может быть снабжен воздушным вентилятором. Выход вентилятора через кожух, в который помещен распылитель, направлен в стакан.

Распылитель может быть помещен в вертикальную обечайку.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение будет подробно рассмотрено на примерах со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает схему аккумулятора, который отдает холод потребителю;

- фиг.2 изображает схему отдающего холод потребителю аккумулятора, предназначенного для выработки холода с температурой носителя, которая ниже температуры плавления замороженной жидкости;

- фиг.3 изображает емкость в ситуации загрузки ее замороженной жидкостью;

- фиг.4 изображает вариант емкости в ситуации загрузки ее замороженной жидкостью;

- фиг.5 изображает вариант емкости в ситуации загрузки ее замороженной жидкостью.

Способ осуществления изобретения

На фиг.1-5 представлены лучшие варианты осуществления изобретения.

Аккумулятор холода (фиг.1) содержит хранилище замороженной жидкости, состоящее из емкости 1, которая снабжена теплоизоляционным слоем 2. Теплоизолированная крыша 3 выполнена съемной. Во внутренней полости 4 емкости 1 имеется решетка 5, которая установлена с зазором 5а относительно дна емкости. Стакан 6 установлен с зазором 6а относительно боковых стенок емкости. Отверстия 7 обеспечивают сообщение между внутренними полостями стакана 6 и емкости 1. Стакан 6 снабжен слоем теплоизоляции 8. В стакане 6 расположен заготовленный зимой снег 9. Теплоизоляционная крышка 11 установлена в стакане с возможностью перемещения по вертикали. В нижней части емкости 1 выполнен штуцер 12, к которому присоединен подающий трубопровод 13. Далее находятся насос 14, теплообменник 15 и обратный трубопровод 16, который соединен с полостью 4 через штуцер 17. На трубопроводе16 установлен управляемый клапан 18, выход которого сообщается с окружающей средой. Клапаны 21, 22 установлены на трубопроводах 16,13. Клапан 23 соединяет трубопровод 13 с окружающей средой. Емкость снабжена датчиком уровня жидкости 25, который кабелем 26 соединен с контроллером 27. Выход из контроллера 27 кабелем 28 соединен с управляемым приводом клапана 18. В емкости выполнены вентиляционные отверстия, закрытые крышками 29. Теплообменник 15 посредством подающего 33 и обратного 34 трубопроводов, а также вентилятора 35, подключен к потребителю холода (не показан).

Аккумулятор холода (фиг.2) включает в себя хранилище 41 для замороженной жидкости, которое через подающий трубопровод 42 и жидкостной насос 43 соединено с тепловым насосом 44. Насос 43 снабжен управляемым приводом 45. Обратный трубопровод 47 соединяет тепловой насос 44 с внутренней полостью 48 хранилища 41. На выходе из теплового насоса 44 установлены клапан 51 с управляемым приводом 52 и датчик температуры 53 жидкости на выходе из теплового насоса. Выход клапана 51 сообщается с окружающей средой. Хранилище 41 снабжено датчиком уровня жидкости 54. Датчики 53, 54 соединены с котроллером 55 с помощью кабелей 57, 58. Выход контроллера 55 соединен с управляемым приводом 52 клапана 51 и управляемым приводом 45 насоса 43 с помощью кабелей 59, 61. Скорость вращения привода 45 зависит от сигнала, поступающего по кабелю 61. Датчик температуры окружающего воздуха 66 через кабель 67 подключен к контроллеру 55. Тепловой насос 44 посредством подающего 63 и обратного 64 трубопроводов, а также насоса 65, подключен к потребителю холода.

Емкость 71 (фиг.3) для замороженной жидкости снабжена стаканом 72. Емкость 71 открыта, то есть ее крыша (на фиг.3, 4, 5 не показана), закрывающая торец 73, снята. Внутренняя полость 74 стакана 72 посредством отверстий 75 сообщается с внутренней полостью 76 емкости 71. Крышка (на фиг.3, 4, 5 не показана) стакана 72 снята. Стакан 72 частично заполнен снегом 77, который собран за пределами емкости 71. Распылитель воды 81 расположен сверху стакана 72 и с помощью трубопровода 82 подключен к источнику жидкости (на фиг.3, 4, 5 не показан). Вентиляционные отверстия 83 открыты.

В емкости 91 (фиг.4) для замороженной жидкости распылитель жидкости 92 помещен в кожух 93. Со стороны входного сечения 94 кожух 93 присоединен к выходу вентилятора 95. Выходное сечение 97 кожуха 93 параллельно входному торцу 98 стакана 99.

В емкости 111 (фиг.5) для замороженной жидкости распылитель жидкости 112 помещен в обечайку 113, которая открыта с обеих сторон и сужается кверху.

Работа устройства

В летнее время аккумулятор (фиг.1) через трубопроводы 33, 34 снабжает холодом потребителя. В результате естественного внешнего обогрева хранилища 1 снег 9 начинает таять. Возможно предварительное заполнение системы жидкостью, используя клапаны 21, 22, 23. Через штуцер 12 жидкость 36 из емкости 1 поступает в трубопровод 13 и далее через клапан 22 и насос 14 - в теплообменник 15. Нагревшись в теплообменнике 15, жидкость по трубопроводу 16 возвращается в емкость 1, где охлаждается за счет таяния снега 9. Крышка 11 опускается, а уровень 37 жидкости 36 в емкости 1 растет. Датчик 25 преобразует величину уровня 37 в электрический сигнал, который по кабелю 26 направляется в контроллер 27. В том случае, если уровень 37 превышает заданное значение, контроллер 27 вырабатывает управляющий сигнал, который по кабелю 28 поступает на привод клапана 18. Клапан 18 открывается, и нагретая жидкость сливается. Нагретый газ, поступающий от потребителя холода по трубопроводу 34, охлаждается в теплообменнике 15 и по трубопроводу 33 возвращается. Когда сезон охлаждения завершен или в стакане 6 кончился снег 9, насос 14 и вентилятор 35 останавливаются, остатки жидкости 36 сливаются из емкости 1, при этом используются клапаны 21, 22, 23.

Летняя работа аккумулятора (фиг.2) с тепловым насосом 44 отличается от ранее рассмотренного тем, что введено регулирование расхода жидкости 69 в зависимости от температуры окружающей среды. Учитывается также температура на выходе из теплового насоса 44 в трубопроводе 47. Сигналы, выработанные датчиками 53, 66, поступают в контроллер 55, где, в зависимости от заданной величины и поступающих сигналов, вырабатывается сигнал, который управляет приводом 45. При этом, чем выше температура окружающей среды и температура в трубопроводе 47, тем больше расход жидкости в трубопроводе 42.

В зимнее время (фиг.3) жидкость из емкости 71 слита. Крыша емкости 71 и крышки стакана 72 и вентиляционных отверстий 83 сняты (на фиг.3, 4, 5 эти элементы не показаны). Стакан 72 частично загружен снегом 77. Жидкость 84 подается по трубопроводу 82 и распыляется распылителем 81. Холодный воздух поступает через отверстия 83, охлаждает полость 74 стакана 72 и направляется противотоком распыленной жидкости 84. Жидкость 84 замерзает, и кусочки замороженной жидкости падают на снег 77. Когда уровень 78 замороженной жидкости в стакане 72 достигнет заданного значения, подачу жидкости в распылитель 81 прекращают. Емкость 71, стакан 72 и отверстия 83 закрываются, как это показано на фиг.1, 2. Аккумулятор заряжен и готов к работе.

При необходимости повысить производительность при зарядке аккумулятора холода используется вентилятор 95 (фиг.4), который подает холодный воздух 99 против потока распыленной жидкости 101. Замороженные капли жидкости направляются кожухом 93 в стакан 99, где смерзаются в монолит 102. Холодный воздух 103, поступающий через вентиляционные отверстия 104, дополнительно охлаждает всю конструкцию.

При зарядке аккумулятора (фиг.5) поток 114 охлаждающего воздуха формируется вертикально расположенной обечайкой 113. Поток 116 проходящего через вентиляционные отверстия 115 воздуха совместно с потоком 114 охлаждает распыленную жидкость 117, которая замерзает и падает в стакан 118. Нагретый воздух 119 поднимается вверх.

Список литературы

1. Авторское свидетельство СССР №98583, кл. F25D 3/00.

2. Авторское свидетельство СССР №47706, кл. F25D 3/04.

Аккумулятор холода содержит хранилище замороженной жидкости, систему поддержания постоянного уровня жидкости в хранилище и совокупность трубопроводов, которые соединяют потребителя холода с внутренней полостью хранилища, состоящего из теплоизолированной емкости со съемной крышей и содержащего решетку, которая обеспечивает зазор между замороженной жидкостью и дном емкости. Замороженная жидкость расположена в стакане, который установлен с зазором относительно боковых стенок ёмкости, внутренняя полость которой сообщена с внутренней полостью стакана. Совокупность трубопроводов присоединена к потребителю холода через средство для передачи тепла между потоками и снабжена насосом, а система поддержания постоянного уровня жидкости содержит сливной клапан с управляемым приводом, который установлен на выходе средства для передачи тепла между потоками, и датчик уровня жидкости в емкости, которые соединены через контроллер, управляющий приводом клапана. Использование данного изобретения позволит обеспечить защиту окружающей среды. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Аккумулятор холода, содержащий хранилище замороженной жидкости, систему поддержания постоянного уровня жидкости в хранилище и совокупность трубопроводов, которые соединяют потребителя холода с внутренней полостью хранилища, состоящего из теплоизолированной емкости со съемной крышей и содержащего решетку, обеспечивающую зазор между замороженной жидкостью и дном емкости, отличающийся тем, что замороженная жидкость расположена в стакане, который установлен в емкости с зазором относительно ее боковых стенок, внутренняя полость которой сообщена с внутренней полостью стакана, совокупность трубопроводов присоединена к потребителю холода через средство для передачи тепла между потоками и снабжена насосом, а система поддержания постоянного уровня жидкости содержит сливной клапан с управляемым приводом, установленный на выходе средства для передачи тепла между потоками, и датчик уровня жидкости в емкости, которые соединены через контроллер, управляющий приводом клапана.

2. Аккумулятор холода по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки стакана снабжены слоем теплоизоляции.

3. Аккумулятор холода по п.1, отличающийся тем, что средство для передачи тепла между потоками выполнено в виде теплообменника.

4. Аккумулятор холода по п.1, отличающийся тем, что средство для передачи тепла между потоками выполнено в виде теплового насоса.

5. Аккумулятор холода по п.1, отличающийся тем, что емкость снабжена вентиляционными отверстиями с крышками.

6. Аккумулятор холода по п.1, отличающийся тем, что насос имеет в своем составе средство для изменения расхода жидкости, которое через управляющий контроллер соединено с датчиком температуры жидкости на выходе из устройства для передачи тепла.

7. Аккумулятор холода по любому из пп.1, 6, отличающийся тем, что средство для изменения расхода жидкости реализовано в виде привода насоса с изменяемой скоростью вращения.

8. Аккумулятор холода по любому из пп.1, 6, отличающийся тем, что он имеет датчик температуры окружающей среды, который подключен к контроллеру.

9. Аккумулятор холода по п.1, отличающийся тем, что хранилище снабжено расположенным сверху распылителем, который подключен к источнику жидкости.

10. Аккумулятор холода по любому из пп.1, 9, отличающийся тем, что распылитель снабжен кожухом, который сообщается с выходом вентилятора.

11. Аккумулятор холода по любому из пп.1, 9, отличающийся, что распылитель помещен в вертикальную обечайку.