УСТРОЙСТВО С ПОЛЕЗНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА Российский патент 2012 года по МПК F24D11/02 

Изобретение можно использовать для отопления жилых и производственных помещений и для полезного использования тепла и полученной электроэнергии для освещения и других целей.

Известно техническое решение «Термоэлементы». Они работают, когда есть возможность мгновенно нагревать и охлаждать один конец проводника относительно другого. Но вследствие теплоемкости материала проводника этот процесс занимает некоторое время, и его практическая эффективность очень низкая. Или когда постоянно один конец проводника испытывает охлаждение, а другой - нагревание. Это, в свою очередь, вызывает нагрев полностью всего проводника вследствие теплопроводности вещества, что влечет за собой дополнительные затраты энергии на охлаждение одного из концов проводника. Вследствие чего опять-таки КПД термопары невелик.

Интернет. Постоянный адрес статьи: http://msevm.coni/oldradio/a7/.

Радиостанция А-7 была с частотной модуляцией вместо амплитудной - перехватывать ее немцам было невозможно. Нам удалось решить для партизан проблему зарядки аккумуляторов радиостанций: Иоффе помог оборудовать лабораторию по изготовлению термопар, и мы выпускали чайники и котлы, которые от костра при приготовлении пищи заряжали аккумуляторы.

Интернет: http://www.oifn.ru/notation/galvanotermomagnitnost/58/.

Первые варианты термогенераторов были изготовлены в конце прошлого века. Они использовались в основном для гальванотехники. Беккерель изготовил термобатарею с термопарами из сернистой меди и мельхиора. В термогенераторе Ноэ применены ветви из нейзильбера и сплавов сурьмы с цинком; тепло к горячим спаям подводилось по медным стержням, нагреваемым двумя газовыми горелками; охлаждение воздушное, с помощью медных цилиндров. Применялись две батареи по двадцать термопар.

Более мощные батареи с термоэлементами из сплава висмут - сурьма и железа предложил Кламон. Термобатареи из 60 блоков, по 50 элементов в каждом, изготовлялись заливкой висмута - сурьмы в форму и соединялись железной арматурой. Горячие спаи через слюду прижимались к чугунной трубе нагревателя; охлаждение воздушное с помощью медных пластин. Блоки располагались вертикально вдоль образующей трубы, обогревающейся горячими газами от сжигания кокса или угля. Лабораторные варианты генераторов разработали Меркус и Фермер. Генератор мощностью 6 Вт разработан в начале XX в. Гюльхером. В нем применены термопары из никеля и ZnSb. Батарея изготовлена из никелевых трубок, к концам которых присоединены ветви из ZnSb. Последовательное соединение осуществлено медными пластинками, ими же одновременно производилось воздушное охлаждение. Батареи монтировались на шиферных пластинах. Разогрев спаев производился сжиганием газа у горячих спаев термопар.

Генераторы (динафоры) Хейля с газовым источником тепла мощностью от 1 до 15 Вт выпускались в Германии.

В 1928 г. О.П.Чечик изготовил генератор из железо-никелевых термопар, работающий от тепла осветительной керосиновой лампы; в 1937 г. Н.Г.Ивахненко разработал конструкцию генератора с таким же источником тепла для питания накала радиоприемников; использовались термопары из медь - константана и железо - константана.

Недостатком является отсутствие неограниченного по объему источника энергии для работы устройства.

Известно техническое решение «ТЕПЛОВОЙ HACOC». RU. Патент №40440. U1. МПК7 F24D 15/04. Заявка: 2004114773/22, 19.05.2004. Опубликовано: 10.09.2004.

Тепловой насос, содержащий последовательно соединенные испаритель, компрессор с автоматическим переключателем режимов, конденсатор и регулирующее устройство, отличающийся тем, что он снабжен нагревательным элементом, встроенным в испаритель (аналог).

Недостатком является невозможность получения тепловой и электрической энергии одновременно, без потери КПД использования выработанной энергии.

Известно техническое устройство «ТЕПЛОВОЙ НАСОС». RU. Патент №51181. U1. МПК F25B 13/00 (2006.01). Заявка: 2005123465/22, 22.07.2005.

Тепловой насос, содержащий двухступенчатый компрессор с теплообменником, сообщенным со ступенями компрессора, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным проточным теплообменником, сообщенным на входе с атмосферой, а на выходе - со входом первой ступени компрессора, при этом радиатор проточного теплообменника своим входом соединен с выходом второй ступени компрессора, а выходом через регулируемые кран или клапан - с атмосферой (аналог).

Недостатком является невозможность получения тепловой и электрической энергии одновременно, без потери КПД использования выработанной энергии.

Известно техническое решение «Принцип работы грунтового геотермального теплового насоса. Теплонасосы грунтовые - Принцип работы грунтовых теплонасосов». (Интернет: http://www.teplonasos.com/ru/teplonasosy-gruntovye/princip-raboty-grantovyh-teplonasosov.html).

Тепловой насос может использовать накопленную в скалах, грунте, воде тепловую энергию для нагрева здания: отопления, подогрева горячей воды, бассейна, зимнего сада, полотенцесушителей, системы антиобледенения и т.д. Превращение накопленной в природе низкотемпературной тепловой энергии в тепло для нагрева происходит в трех контурах. В грунтовом контуре свободное тепло переходит от окружающей среды к незамерзающей жидкости и подается при температуре около нуля градусов к тепловому насосу. В контуре фреона теплонасос увеличивает температуру полученного тепла до 100 градусов. В контуре греющей стороны тепло от фреона передается в систему отопления и распространяется по зданию.

1. Грунтовый контур.

А. В трубах незамерзающая жидкость - рассол циркулирует от теплового насоса к источнику тепла (скала/грунт/озеро/вода). Накопленная энергия источника тепла нагревает рассол на несколько градусов, например от -3°C до 0°C.

В. Рассол по трубам возвращается к испарителю теплового насоса. Тут рассол отдает тепловую энергию, охлаждается на несколько градусов от 0°C до -3°C. Потом рассол возвращается к источнику тепла и получает энергию снова.

2. Контур фреона.

С. Фреон циркулирует в закрытом контуре теплового насоса и проходит через испаритель. Фреон имеет очень низкую температуру кипения. В испарителе фреон получает тепловую энергию от рассола, подогревается от -20°C до -2°C, начинает кипеть и превращается в пар.

D. Пар поступает в компрессор с электроприводом. Компрессор сжимает пар, давление повышается, и температура пара возрастает от -2°C до +100°C.

Е. От компрессора пар поступает в теплообменник-конденсатор, где он отдает тепло системе отопления, после чего пар охлаждается от +100°C до +70°C и конденсируется в жидкий фреон.

F. Давление фреона еще осталось высоким, и он проходит через расширительный кран. Давление фреона падает, и он возвращается к своей начальной температуре -20°C. Фреон прошел полный цикл. Он возвращается в испаритель, и процесс повторяется (прототип).

Недостатком является невозможность получения тепловой и электрической энергии одновременно, без потери КПД использования выработанной энергии.

Целью изобретения «Устройство с полезным использованием результатов работы теплового насоса» является обеспечение теплом жилых и производственных помещений и использование полученного тепла для выработки небольшого объема электроэнергии для освещения помещения и работы маломощных потребителей электрического тока.

Технический результат достигается тем, что устройство с полезным использованием результатов работы теплового насоса состоит из грунтового контура, в котором в наружной трубе с заглушенным нижним концом и внутренней трубе с открытым нижним концом принудительно от насоса циркулирует теплоноситель, поступающий в бойлер для теплообмена с испарительной частью теплового насоса, компрессора, теплообменника-конденсатора, а на теплообменнике-конденсаторе расположены «горячие» части батареи термогенераторов электрического тока, причем «холодная» часть термогенераторов расположена в приточной системе вентиляции, а тепло от теплообменника передается в систему «теплый пол» из тепловых труб.

На Фиг.1 изображено «Устройство с полезным использованием результатов работы теплового насоса».

Статика.

Устройство с полезным использованием результатов работы теплового насоса (Фиг.1), состоящее из грунтового контура (1) из наружной трубы (2) с заглушенным нижним концом (3) и внутренней трубы (4) с открытым нижним концом (5), по которым принудительно от насоса (6) циркулирует теплоноситель (7), поступающий в бойлер (8) для теплообмена с испарительной частью (9) теплового насоса (10) со вторичным теплоносителем (18), компрессором (11), теплообменником-конденсатором (12), отличается тем, что на теплообменнике-конденсаторе (12) расположены «горячие» части (13) батареи термогенераторов (14) электрического тока, причем «холодные» части (15) термогенераторов (14) расположены в приточной системе вентиляции (16), а тепло от теплообменника (12) передается в систему «теплый пол» (на чертеже не показана) из тепловых труб (19).

Работа.

Жидкий теплоноситель (7) насосом (6) перемещается по внутренней трубе (4) вниз. На дне (16) грунтового контура (1) теплоноситель (7) начинает по наружной трубе (2) подниматься вверх. При этом теплоноситель (7) нагревается от окружающего вещества (17) (грунта или воды). Нагретый теплоноситель (7) поступает в бойлер (8). В бойлере (8) расположен испаритель (9) теплового насоса (10). Вторичный теплоноситель (18) (например, фреон) в испарителе (9) охлаждается при испарении и отбирает тепло от первичного теплоносителя (7). Вторичный теплоноситель (18), пройдя через компрессор, при сжатии нагревается и попадает в теплообменник-конденсатор (12). При конденсации жидкости из газа выделяется тепло. На поверхности теплообменника (12) расположены «горячие» части (13) термогенераторов (14), а «холодные» части (15) расположены в приточной вентиляции (15). Таким образом, вся энергия, выделенная в теплообменнике-конденсаторе (12), остается в помещении. Температура в приточной вентиляции (16) равна окружающей внешней среде и зимой дает дополнительную разницу в температурах «горячих» и «холодных» частей термогенераторов (14) (термопар). Выработанной электроэнергии достаточно для подзарядки в буферном режиме аккумулятора (20) и работы светодиодных источников света (21), маломощной электронной аппаратуры. Тепло от теплообменника (12) передается с помощью расположенных в полах тепловых труб (19) во все помещения.

Технико-экономческие показатели относительно прототипа значительно выше, т.к. позволяют почти без потери тепловой энергии получать небольшое количество электроэнергии, достаточной для внутренних нужд в помещениях. Как известно, на 1 киловатт вложенной в работу теплового насоса электроэнергии получается до 5 киловатт тепла. Предложенное устройство позволяет вторично получать электроэнергию из уже полученного тепла, без уменьшения объемов получения тепла, т.к. при расходовании электроэнергии также будет выделяться тепло внутри помещения. А при незначительных перерывах в поставках электроэнергии компрессор сможет работать от заряженного аккумулятора.

Перечень позиций.

1 - грунтовый контур

2 - наружная труба

3 - заглушенный нижний конец

4 - внутренняя труба

5 - открытый нижний конец

6 - насос

7 - теплоноситель

8 - бойлер

9 - испарительная часть

10 - тепловой насос

11 - компрессор

12 - теплобменник-конденсатор

13 - «горячая» часть

14 - термогенератор

15 - «холодная» часть

16 - приточная система вентиляции

17 - окружающее вещество

18 - вторичный теплоноситель

19 - тепловая труба

20 - аккумулятор

21 - источник света

Изобретение можно использовать для обеспечения теплом жилых и производственных помещений и для использования полученного тепла для выработки небольшого объема электроэнергии для освещения помещения и работы маломощных потребителей электрического тока. Устройство с полезным использованием результатов работы теплового насоса, состоящее из грунтового контура, наружной трубы с заглушенным нижним концом и внутренней трубы с открытым нижним концом, по которым принудительно от насоса циркулирует теплоноситель, поступающий в бойлер для теплообмена с испарительной частью теплового насоса со вторичным теплоносителем, компрессором, теплообменником-конденсатором, отличается тем, что на теплообменнике-конденсаторе расположены «горячие» части батареи термогенераторов электрического тока, а «холодные» части термогенераторов расположены в приточной системе вентиляции, причем тепло от теплообменника передается в систему «теплый пол» из тепловых труб. 1 ил.

Устройство с полезным использованием результатов работы теплового насоса, состоящее из грунтового контура из наружной трубы с заглушенным нижним концом и внутренней трубы с открытым нижним концом, по которым принудительно от насоса циркулирует теплоноситель, поступающий в бойлер для теплообмена с испарительной частью теплового насоса, компрессора, теплообменника конденсатора, отличающееся тем, что на теплообменнике-конденсаторе расположены «горячие» части батареи термогенераторов электрического тока, причем «холодная» часть термогенераторов расположена в приточной системе вентиляции, а тепло от теплообменника передается в систему «теплый пол» из тепловых труб.