АДАПТИВНАЯ ГИБРИДНАЯ ТЕПЛОНАСОСНАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F24D15/04 F24D19/10 

Изобретение относится к области теплоснабжения, в том числе, с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Известно устройство для энергообеспечения помещений с использованием низкопотенциальных энергоносителей по патенту РФ №2292000, содержащее тепловые насосы и водоаккумуляторы с пиковыми догревателями, расположенными последовательно по потоку теплоносителя.

Известна также гибридная теплонасосная система теплохладоснабжения по патенту РФ №2436016, характерная тем, что содержит теплонасосное оборудование, систему теплового аккумулирования, систему холодоснабжения или кондиционирования, а также систему сбора низкопотенциальной теплоты, причем тепловые насосы подключены к традиционной системе теплоснабжения, используемой в качестве дополнительного источника тепловой энергии или догревателя.

Недостатком приведенных выше технических решений является то, что при работе системы теплоснабжения на систему отопления, при максимальной нагрузке, когда включается расположенный после тепловых насосов пиковый догреватель (доводчик), температура обратного потока, поступающего на вход в конденсатор, может достигать недопустимо высокого значения. При этом автоматика теплового насоса парокомпрессионного типа будет стремиться соответственно повысить температуру на выходе из конденсатора до тех пор, пока не сработает защита по максимальному давлению в парокомпрессионном контуре и тепловой насос не выключится.

Кроме того, система сбора низкопотенциальной теплоты содержит лишь один источник - грунтовой массив, что требует устройства, с учетом истощения теплового ресурса грунтового массива в течение отопительного периода, достаточно развитого грунтового теплообменника и, следовательно, значительных капитальных вложений.

Предлагаемое техническое решение позволяет исключить остановку теплового насоса по защите путем перепуска обратного потока мимо конденсатора теплового насоса непосредственно к пиковому подогревателю. Достигается это тем, что вокруг конденсатора предусмотрен обводной трубопровод, а перед конденсатором устанавливается электроуправляемый трехходовой клапан, срабатываемый по показаниям датчика температуры обратного потока системы отопления.

Кроме того, в системе сбора низкопотенциальной теплоты предусмотрено несколько источников, подключенных определенным образом, исходя из особенностей каждого из них. При этом нагрузка на грунтовый массив снижается, и грунтовый теплообменник - наиболее капиталоемкая часть системы сбора низкопотенциальной теплоты, существенно упрощается.

Изобретение поясняется рисунком на фигуре 1.

Тепловой насос 1 конденсатором К подключен к системе отопления и вентиляции через установленный следом пиковый догреватель 2, например электрический или газовый котел. Вокруг конденсатора К предусмотрен обводной трубопровод 3, а перед конденсатором К в трубопроводе обратного потока установлены последовательно по потоку датчик температуры 4 и электроуправляемый трехходовой клапан 5, подключенные к контроллеру 6, к которому также подключен циркуляционный насос 7 системы сбора низкопотенциальной теплоты, содержащей грунтовый теплообменник 8 и утилизатор теплоты атмосферного воздуха 9, включенные параллельно через электроуправляемый трехходовой клапан 10, а также утилизаторы вторичных энергетических ресурсов, например утилизатор теплоты вентиляционных выбросов 11 и утилизатор теплоты сточных вод 12, установленные последовательно по мере нарастания температуры низкопотенциального источника, например, вентиляционные выбросы - +20°С, а сточные воды - +30°С. Устройство работает следующим образом. При превышении температуры обратного потока сверх допустимой по сигналу датчика температуры 4 по команде контроллера 6 происходит переключение трехходового клапана 5 на обводной трубопровод 3 вокруг конденсатора К, и обратный поток поступает непосредственно в догреватель 2. Одновременно подается команда на выключение теплового насоса 1. При снижении температуры обратного потока происходит обратный процесс: по датчику температуры 4 трехходовой клапан 5 переключается на проток через конденсатор К и подается команда на включение теплового насоса 1.

С целью экономии электрической энергии после выключения теплового насоса 1 контроллером 6 с некоторой задержкой, например, не менее 3-х минут, подается команда на выключение циркуляционного насоса 7 системы сбора низкопотенциальной теплоты. Перед подачей контроллером 6 команды на включение теплового насоса, контроллером 6 с опережением подается команда на включение циркуляционного насоса 7.

При температуре атмосферного воздуха, превышающего температуру грунтового массива, трехходовым клапаном 10 подключается соответствующий утилизатор 9, а при температуре атмосферного воздуха ниже температуры грунтового массива или при обледенении теплообменных поверхностей утилизатора 9 происходит, с помощью электроуправляемого трехходового клапана 10, переключение на грунтовый теплообменник 8.

Изобретение относится к области теплоснабжения, в том числе с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии, и представляет собой адаптивную теплонасосную систему теплохладоснабжения, содержащую тепловой насос с системой сбора низкопотенциальной теплоты, включающей циркуляционный насос и установленный следом по потоку нагреваемой среды догреватель и подключенной к системам отопления. Вокруг конденсатора теплового насоса предусмотрен обводной трубопровод, а перед конденсатором в трубопроводе обратного потока установлены последовательно по потоку датчик температуры и электроуправляемый трехходовой клапан, подключенные к контроллеру. Техническое решение позволяет, в случае превышения температуры обратного потока из систем отопления и вентиляции сверх допустимой, исключить остановку теплового насоса по защите от превышения давления хладагента в парокомпрессионном контуре путем перепуска обратного потока мимо конденсатора теплового насоса непосредственно к пиковому догревателю по сигналу датчика температуры обратного потока. Для экономии электроэнергии предусматривается, при остановке теплового насоса, выключение циркуляционных насосов. Кроме того, в системе сбора низкопотенциальной теплоты предусмотрено несколько источников, подключенных определенным образом, исходя из особенностей каждого из них. При этом нагрузка на грунтовый массив снижается, и грунтовый теплообменник - наиболее капиталоемкая часть системы сбора низкопотенциальной теплоты, существенно упрощается. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения, содержащая тепловой насос с системой сбора низкопотенциальной теплоты, включающей циркуляционный насос и установленный следом по потоку нагреваемой среды догреватель и подключенной к системам отопления и вентиляции, отличающаяся тем, что вокруг конденсатора теплового насоса предусмотрен обводной трубопровод, а перед конденсатором в трубопроводе обратного потока из систем отопления и вентиляции установлены последовательно по потоку датчик температуры и электроуправляемый трехходовой клапан, подключенные к контроллеру, а система сбора низкопотенциальной теплоты содержит несколько источников, например грунтовый теплообменник, утилизатор теплоты окружающего воздуха и утилизаторы вторичных энергетических ресурсов.

2. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что к контроллеру дополнительно подключен циркуляционный насос системы сбора низкопотенциальной теплоты, отключаемый через 3 минуты после выключения теплового насоса.

3. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что в контур испарителя теплового насоса включены параллельно грунтовый теплообменник и утилизатор теплоты окружающего воздуха, а после них по потоку теплоносителя последовательно включены утилизаторы вторичных энергетических ресурсов, причем их последовательность выбрана по мере нарастания температурного потенциала источника.

4. Адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что при температурах атмосферного воздуха, превышающих температуру извлекаемого из грунта тепла, в качестве источника тепловой энергии низкого потенциала используется атмосферный воздух, при этом при низких температурах атмосферного воздуха с целью дефростации (оттаивания) поверхностей воздушных теплообменников адаптивная теплонасосная система теплохладоснабжения переключается на режим, использующий грунт в качестве источника тепловой энергии низкого потенциала.