Холодильник компрессионный бифункциональный Российский патент 2020 года по МПК F25D1/00 F25D11/00 

Изобретение относится к холодильной технике, технике кондиционирования и вентиляционной технике, и может быть использовано для улучшения микроклимата в помещении.

Известен компрессионный холодильник установленный в помещении (Вейнберг Б.С., Вайн Л.Н. Бытовые компрессионные холодильники, М.: Пищевая промышленность, 1974, с. 25-30), состоящий из теплоизолированного шкафа с испарителем, фильтра-осушителя, капиллярной трубки, а также из мотор-компрессора и конденсатора с воздушным охлаждением, установленными на теплоизолированном шкафе холодильника. Функционирование холодильника сопровождается различными физическими процессами при осуществлении парокомпрессорного цикла в его холодильном контуре, в частности, происходит выделение тепла в конденсаторе и распространение этого тепла в помещении. В холодное время года это тепловыделение улучшает микроклимат в помещении.

Однако, в теплое время года и особенно в жарком климате, излишнее тепло ухудшает микроклимат в помещении, а при наличии системы кондиционирования воздуха в помещении создает для нее дополнительную нагрузку, возрастает потребление электроэнергии.

Известен холодильник, установленный в помещении здания и обладающий двойной функцией (патент CN 2264347 Y), в котором сочетаются функции холодильника и кондиционера. В этом устройстве объединены два функциональных модуля, модуль холодильника и модуль кондиционера, установленные внутри помещения здания. Модули имеют общий мотор-компрессор и конденсатор, но отдельные испарители. Мотор-компрессор и конденсатор с принудительным воздушным охлаждением расположены снаружи помещения здания, что не всегда допустимо по архитектурным и административным ограничениям здания. Кроме того, двойная функция устройства достигается механическим объединением двух функционально самостоятельных модулей: модуля холодильника и модуля кондиционера. При этом каждый из этих модулей сохраняет свои функции без их расширения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является бытовой холодильник (патент RU 2342609), предназначенный для использования в холодном климате и состоящий из внутреннего и наружного блоков. Внутренний блок расположен в помещении здания и состоит из теплоизолированного шкафа с испарителем, датчика температуры и регулятора температуры. Мотор-компрессор и конденсатор вынесены во внешний блок, установлены на внешней стороне здания и соединены с внутренним блоком посредством прямой и обратной магистралей холодильного контура. При этом в холодильник введен дополнительный тепловой контур с жидким теплоносителем, включающий теплообменник во внутреннем блоке и радиатор во внешнем блоке. Теплообменник и радиатор также соединены между собой посредством прямой и обратной магистралей. Жидкий теплоноситель в дополнительном тепловом контуре прокачивается при помощи насоса. При этом и конденсатор холодильника и радиатор охлаждаются наружным воздухом.

Размещение внешнего блока на внешней стороне здания, как и в предыдущем примере, также не всегда допустимо ввиду архитектурных и административных ограничений здания. Кроме того, наличие длинных магистралей, соединяющих наружный и внутренний блоки, увеличивает их сопротивление при прокачке хладагента в холодильном контуре. При этом увеличивается нагрузка на мотор-компрессор и возрастает потребление электроэнергии холодильником.

В холодное время года мотор-компрессор холодильника отключают и охлаждение теплоизолированного шкафа происходит за счет естественного наружного холода путем прокачки жидкого теплоносителя в дополнительном тепловом контуре, связывающем наружный и внутренний блоки. В таком процессе тепло, проникающее из помещения здания внутрь теплоизолированного шкафа холодильника, выносится теплоносителем наружу. В результате понижается температура в помещении здания с соответствующим ухудшением микроклимата, возникает дополнительная нагрузка на систему отопления и кондиционирования воздуха при ее наличии. Соответственно, увеличивается потребление электроэнергии, необходимой для поддержания комфортного микроклимата.

В теплое время года дополнительный тепловой контур отключается, включается мотор-компрессор и холодильный контур устройства работает как в обычном холодильнике. При этом тепло, проникающее из помещения здания внутрь теплоизолированного шкафа холодильника, также выносится хладагентом наружу при осуществлении парокомпрессорного цикла. В результате, также как и в холодное время года, понижается температура в помещении здания. Но даже в теплое время года не всегда необходимо понижение температуры, например в прохладную погоду, когда возникает необходимость подогрева помещения здания с включением системы отопления или системы кондиционирования воздуха с соответствующим увеличением потребления электроэнергии, необходимой для поддержания комфортного микроклимата.

Таким образом, независимо от состояния микроклимата в помещении здания, в прототипе постоянно реализуется единственный режим охлаждения помещения здания. В результате устройство не обеспечивает круглогодичное поддержание комфортного микроклимата в помещении здания, увеличивается потребление электроэнергии, необходимой для поддержания комфортного микроклимата за счет дополнительного потребления электроэнергии системой кондиционирования воздуха. Отсутствуют режимы улучшения микроклимата в отношении состава воздуха в помещении здания.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей холодильника с приданием устройству свойств кондиционера.

Техническим результатом изобретения является улучшение микроклимата в помещении здания и уменьшение потребления электроэнергии.

Указанный технический результат достигается тем, что в холодильнике компрессионном бифункциональном, расположенном в помещении здания, включающем теплоизолированный шкаф с испарителем, конденсатор, мотор-компрессор, регулятор температуры и первый датчик температуры, введены следующие изменения. В холодильник введен вентиляционный модуль, состоящий из кожуха, входного вентиляционного патрубка, выходного вентиляционного патрубка и вентилятора. Входной вентиляционный патрубок и выходной вентиляционный патрубок установлены на противоположных сторонах кожуха, вентилятор размещен внутри кожуха между входным вентиляционным патрубком и выходным вентиляционным патрубком. Конденсатор размещен внутри кожуха, кожух выполнен с возможностью сообщения с воздухом извне помещения здания. Конденсатор охлаждается воздухом, проходящим через кожух.

В конкретных случаях применения предлагаемого устройства, сообщение кожуха с наружным воздухом может производиться различными методами. При наличии приточно-вытяжной вентиляции в помещении здания с расположенным в нем холодильником, сообщение кожуха с наружным воздухом производится путем подсоединения входного вентиляционного патрубка к приточной решетке приточно-вытяжной вентиляции и подсоединения выходного вентиляционного патрубка к вытяжной решетке приточно-вытяжной вентиляции. При отсутствии приточно-вытяжной вентиляции в помещении здания, в наружной стене здания, в котором расположено помещение, или в его окне выполняются приточная решетка и вытяжная решетка для подсоединения к ним входного вентиляционного патрубка и выходного вентиляционного патрубка.

При работе холодильника компрессионного бифункционального, в процессе осуществления парокомпрессорного цикла в его холодильном контуре, в конденсаторе выделяется тепло, проникающее из помещения здания внутрь теплоизолированного шкафа и тепло, производимое работой мотор-компрессора. Возможность сообщения кожуха с наружным воздухом извне помещения здания приводит к тому, что это тепло отбирается от конденсатора потоком наружного воздуха и выносится с наружным воздухом, приводя к охлаждению помещения здания в жаркий период. В холодный период, при сообщении кожуха с внутренним воздухом помещения здания, тепло остается в помещении здания в процессе рециркуляции через кожух внутреннего воздуха, приводя к повышению температуры в помещении здания. Реализованы также режимы улучшения микроклимата в помещении здания в отношении состава воздуха путем вытяжной и приточной вентиляции. Функционирование устройства как холодильника происходит обычным образом по показаниям первого датчика температуры и одновременно способствует поддержанию теплового баланса и улучшению микроклимата в помещении здания, не требуя дополнительного расхода электроэнергии.

Переключение воздушных потоков, проходящих через кожух, реализует различные режимы дополнительных функций холодильника.

В основном исполнении устройства сообщение кожуха и с внутренним воздухом и с наружным воздухом происходит через входной вентиляционный патрубок и выходной вентиляционный патрубок. Переключение воздушных потоков, проходящих через кожух, производится вручную подсоединением или отсоединением воздуховодов, подсоединяющих входной вентиляционный патрубок к приточной решетке и выходной вентиляционный патрубок к вытяжной решетке.

В частном исполнении устройства, для прямого сообщения с внутренним воздухом, в кожухе выполнено входное вентиляционное отверстие, геометрически сопряженное с входным вентиляционным патрубком и выходное вентиляционное отверстие, геометрически сопряженное с выходным вентиляционным патрубком. Между входным вентиляционным отверстием и входным вентиляционным патрубком установлен первый переключающий узел с возможностью открытия входного вентиляционного отверстия и закрытия входного вентиляционного патрубка, а также с возможностью закрытия входного вентиляционного отверстия и открытия входного вентиляционного патрубка. Между выходным вентиляционным отверстием и выходным вентиляционным патрубком установлен второй переключающий узел с возможностью открытия выходного вентиляционного отверстия и закрытия выходного вентиляционного патрубка, а также с возможностью закрытия выходного вентиляционного отверстия и открытия выходного вентиляционного патрубка. На теплоизолированный шкаф установлен второй датчик температуры и блок управления, при этом блок управления объединен с регулятором температуры.

Предпочтительно применение переключающих узлов с электроприводом и управление ими от блока управления, введенного в холодильник. Соответственно, переключение воздушных потоков в частном исполнении устройства производится автоматически от блока управления посредством первого переключающего узла и второго переключающего узла.

Существует также вариант, в котором мотор-компрессор установлен на теплоизолированном шкафе.

Существует также вариант, котором мотор-компрессор размещен внутри кожуха.

Существует также вариант, в котором во входном вентиляционном патрубке установлен первый воздушный фильтр.

Существует также вариант, в котором во входном вентиляционном патрубке установлен первый воздушный фильтр, а во входном вентиляционном отверстии установлен второй воздушный фильтр.

Существует также вариант, в котором кожух выполнен теплоизолированным.

Теплоизоляция локализует внутри кожуха процесс теплообмена между конденсатором и охлаждающим конденсатор воздухом, отсекая непосредственный перенос тепла между воздухом помещения здания и охлаждающим конденсатор воздухом. Кроме того, теплоизоляция способствует подавлению шума от вентилятора и мотор-компрессора при размещении его внутри кожуха.

На фиг. 1 представлено устройство в основном исполнении в разрезе, вид сверху, с расположением мотор-компрессора на теплоизолированном шкафе, с подсоединенными входным и выходным воздуховодами.

На фиг. 2 изображена структурная схема регулирования температуры в теплоизолированном шкафе.

На фиг. 3 представлено устройство в частном исполнении с входным и выходным вентиляционными отверстиями в кожухе, с переключающими узлами, с размещением мотор-компрессора на теплоизолированном шкафе, с подсоединенными входным и выходным воздуховодами.

На фиг. 4 изображена структурная схема блока управления, объединенного с регулятором температуры.

На фиг. 5 представлено размещение мотор-компрессора внутри кожуха в основном исполнении устройства, с установкой воздушного фильтра во входном вентиляционном патрубке.

На фиг. 6 представлено размещение мотор-компрессора внутри кожуха в частном исполнении устройства, с установкой воздушного фильтра во входном вентиляционном патрубке и во входном вентиляционном отверстии.

На фиг. 7 представлено устройство в основном исполнении с подсоединенным выходным, но отсоединенным входным воздуховодами.

На фиг. 8 представлено устройство в основном исполнении с подсоединенным входным, но отсоединенным выходным воздуховодами.

На фиг 9 представлено устройство в основном исполнении без подсоединенных входного и выходного воздуховодов.

В основном исполнении (фиг. 1, фиг. 2) устройство состоит из теплоизолированного шкафа 1, а также холодильного контура 2, состоящего из испарителя 3, мотор-компрессора 4, конденсатора 5, фильтра-осушителя 6, капиллярной трубки 7, линии всасывания 8 и линии нагнетания 9. При этом на теплоизолированном шкафе 1 установлен регулятор температуры 10 и первый датчик температуры 11. В качестве отличительных признаков, в холодильник введен вентиляционный модуль 12, состоящий из кожуха 13, входного вентиляционного патрубка 14 и выходного вентиляционного патрубка 15, установленных на противоположных сторонах кожуха 13. Вентилятор 16, размещен внутри кожуха 13 между входным вентиляционным патрубком 14 и выходным вентиляционным патрубком 15. Кожух 13 предпочтительно выполнять теплоизолированным путем покрытия его корпуса вспененным полиэтиленом или путем изготовления теплоизоляции кожуха из пенополистирола. Конденсатор 5 размещен внутри кожуха 13. Входной вентиляционный патрубок 14 подсоединен с помощью входного воздуховода 17 к приточной решетке 18, выполненной наружной стене здания 19, а выходной вентиляционный патрубок 15 подсоединен с помощью выходного воздуховода 20 к вытяжной решетке 21, выполненной в наружной стене здания 19 (первый режим работы устройства). В качестве входного воздуховода 17 и выходного воздуховода 20 предпочтительно использовать гибкие теплоизолированные воздуховоды. Гибкость воздуховодов позволяет перемещать устройство относительно приточной решетки 18 и вытяжной решетки 21, выполненными в наружной стене здания 19, а теплоизоляция воздуховодов уменьшает неконтролируемый непосредственный теплообмен между воздухом помещения здания, в котором установлен холодильник, и воздухом, проходящим через воздуховоды. В одном из вариантов мотор-компрессор 4 установлен на теплоизолированном шкафе 1, возможна также установка мотор-компрессора 4 внутри кожуха 5 (на фиг. 1 не показана). Регулятор температуры 10 электрически соединен с первым датчиком температуры 11, мотор-компрессором 4 и вентилятором 16 (фиг. 2).

В частном исполнении устройства (фиг. 3, фиг. 4) в кожухе 13 выполнено входное вентиляционное отверстие 22, геометрически сопряженное с входным вентиляционным патрубком 14 и выходное вентиляционное отверстие 23, геометрически сопряженное с выходным вентиляционным патрубком 15. Между входным вентиляционным отверстием 22 и входным вентиляционным патрубком 14 установлен первый переключающий узел 24 с возможностью открытия входного вентиляционного отверстия 22 и закрытия входного вентиляционного патрубка 14, а также с возможностью закрытия входного вентиляционного отверстия 22 и открытия входного вентиляционного патрубка 14. Между выходным вентиляционным отверстием 23 и выходным вентиляционным патрубком 15 установлен второй переключающий узел 25 с возможностью открытия выходного вентиляционного отверстия 23 и закрытия выходного вентиляционного патрубка 15 а также с возможностью закрытия выходного вентиляционного отверстия 23 и открытия выходного вентиляционного патрубка 15. В качестве первого переключающего узла 24 и второго переключающего узла 25 можно использовать, например, перекидные воздушные клапаны с электроприводом или установить на входное вентиляционное отверстие 22, входной вентиляционный патрубок 14, выходное вентиляционное отверстие 23 и выходной вентиляционный патрубок 15 воздушные заслонки с электроприводами. На теплоизолированном шкафе 1 установлен второй датчик температуры 26 и блок управления 27, предназначенный для управления первым переключающим узлом 24 и вторым переключающим узлом 25. Блок управления 27 объединен с регулятором температуры 10 и электрически соединен с вторым датчиком температуры 26, первым переключающим узлом 24 и вторым переключающим узлом 25, при этом регулятор температуры 10 электрически соединен с первым датчиком температуры 11, мотор-компрессором 4 и вентилятором 16 (фиг. 4).

Как в основном исполнении устройства, так и в частном исполнении устройства (фиг. 1, фиг. 3) существуют варианты размещения мотор-компрессора 4 внутри кожуха 13 (фиг. 5, фиг. 6). Кроме того, существуют варианты с установкой первого воздушного фильтра 28 во входном вентиляционном патрубке 14 (фиг. 5) и второго воздушного фильтра 29 во входном вентиляционном отверстии 22 (фиг. 6).

В основном исполнении устройства, при его работе в режиме охлаждения помещения здания с одновременной вытяжной вентиляцией, выходной воздуховод 20 подсоединен к выходному вентиляционному патрубку 15, при этом входной воздуховод 17 отсоединен от входного вентиляционного патрубка 14 (фиг. 7), (второй режим работы устройства).

В основном исполнении устройства, при его работе в режиме приточной вентиляции с подогревом воздуха, входной воздуховод 17 подсоединен к входному вентиляционному патрубку 14, при этом выходной воздуховод 20 отсоединен от выходного вентиляционного патрубка 15 (фиг. 8), (третий режим работы устройства).

В основном исполнении устройства, в режиме подогрева помещения здания, входной воздуховод 17 отсоединен от входного вентиляционного патрубка 14, выходной воздуховод 20 отсоединен от выходного вентиляционного патрубка 15 (фиг. 9), (четвертый режим работы устройства).

Мотор-компрессор 4 устанавливается или на теплоизолированном шкафе 1 (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 7 - фиг. 9) или размещается внутри кожуха 13 (фиг. 5, фиг. 6).

Установка мотор-компрессора 4 на теплоизолированном шкафе 1 (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 7 - фиг. 9) приводит к уменьшению длины холодильного контура 2 по сравнению с прототипом и, соответственно, к уменьшению сопротивления прохождению хладагента по контуру 2 при осуществлении парокомпрессионного цикла. В результате уменьшается нагрузка на мотор-компрессор 4, сокращается потребление электроэнергии.

Размещение мотор-компрессора 4 внутри кожуха 13 (фиг. 5, фиг. 6) приводит к тому, что тепло, выделяемое за счет теплопотерь в мотор-компрессоре 4, также выносится наружу, способствуя охлаждению помещения здания в соответствующих режимах работы устройства. Кроме того, снижаются шумы, производимые работающим мотор-компрессором 4.

На фиг. 1, фиг. 3, фиг. 5, - фиг. 9 показано взаимное расположение вентилятора 16 и конденсатора 5 в кожухе 13 последовательно один за другим между входным вентиляционным патрубком 14 и выходным вентиляционным патрубком 15. Кроме того, возможно конструктивно объединять вентилятор 16 и конденсатор 5 едином блоке (на фиг. 1, фиг. 3, фиг. 5 - фиг. 9 не показано).

При установке мотор-компрессора 4 внутри кожуха 13, представленных на фиг. 5 и фиг. 6, показано взаимное расположение мотор-компрессора 4, вентилятора 16 и конденсатора 5 в кожухе 13, последовательно один за другим между входным вентиляционным патрубком 14 и выходным вентиляционным патрубком 15. Такое исполнение является преимущественным, поскольку мотор-компрессор при этом охлаждается наиболее холодным воздухом, поступающим в кожух 13, еще не нагретым от конденсатора 4.

В основном исполнении устройства возможна установка первого воздушного фильтра 28 во входном вентиляционном патрубке 14 (фиг. 5), а в частном исполнении устройства возможна установка первого воздушного фильтра во входном вентиляционном патрубке 14 и второго воздушного фильтра во входном вентиляционном отверстии 22 (фиг. 6) для предотвращения загрязнения конденсатора 5. Загрязнение конденсатора 5 может привести к снижению эффективности функционирования холодильного контура 2 и к перерасходу электроэнергии при работе мотор-компрессора 4.

Устройство работает следующим образом:

При повышении внутренней температуры внутри теплоизолированного шкафа 1 (фиг. 1) за счет проникновения в него тепла из помещения здания, и достижении контрольного значения Т₁, измеряемого первым температурным датчиком температуры 11 и задаваемого регулятором температуры 10, регулятор температуры 10 включает мотор-компрессор 4 и соединенный параллельно с ним вентилятор 16. Мотор-компрессор 4 приводит в движение хладагент по холодильному контуру 2. В результате осуществления парокомпрессорного холодильного цикла происходит охлаждение испарителя 3 и нагрев конденсатора 5 теплом Q₁, проникающим из помещения здания внутрь теплоизолированного шкафа 1 и перенесенного далее хладагентом от испарителя 3 в конденсатор 5. Кроме того, в конденсаторе 5 выделяется также тепло Q₂, равное количеству работы, произведенной мотор-компрессором 4 при осуществлении им парокомпрессорного холодильного цикла. В таком процессе холодильный контур 2 холодильника работает как тепловой насос, перекачивающий тепло из помещения здания в тепло, выделяемое на конденсаторе 5. Наглядной демонстрацией такого процесса является тот факт, что температура наружной поверхности теплоизолированного шкафа 1 на 1-2 градуса ниже температуры в помещении здания. Несмотря на такую незначительную разницу температур, благодаря большой площади наружной поверхности теплоизолированного шкафа 1 (около 5 м²), из помещения здания в конденсатор 5 переносится значительное количество тепла. Установлено контрольное значение температуры Т₁=+5 град внутри теплоизолированного шкафа 1 и комфортное значение температуры воздуха Т₂=+25 град внутри помещения здания. Теплоизоляция теплоизолированного шкафа 1 выполнена из пенополистирола с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/м*град и толщиной стенки 0,05 м. Мощность теплопереноса из помещения здания внутрь теплоизолированного шкафа 1 в таких условиях составляет 100 Вт. Такая мощность теплопереноса действует в течение суток постоянно, пока внутри теплоизолированного шкафа 1 поддерживается температура Т₁. Количество энергии, Q₁ проникшей из помещения здания в теплоизолированный шкаф 1 в течение суток составляет Q₁=100 Вт*24 часа=2,4 кВт*час. Далее эта энергия Q₁ переносится в конденсатор 5, в котором выделяется также энергия Q₂, равная работе, выполняемой мотор-компрессором 4 при осуществлении парокомпрессорного цикла в холодильном контуре 2. Потребление электроэнергии Е устройством составляет 0,8 кВт*час в сутки, при этом практически вся эта электроэнергия расходуется на осуществление парокомпрессорного цикла, следовательно Q₂=Е=0,8 кВт*час в сутки. Общее количество тепла, Q=Q₁+Q₂ выделившееся на конденсаторе 5, отводится от него воздухом при обдуве конденсатора 5 вентилятором 16. Результирующий эффект на состояние микроклимата в помещении здания зависит от путей прохождения воздуха через кожух 13, а именно от источника воздушного потока (внутренний воздух помещения здания или наружный воздух), поступающего в кожух 13 и охлаждающего конденсатор 5, и от направления его выхода из кожуха 13 (внутрь помещения здания или наружу).

Различные пути прохождения воздуха через кожух 13 реализуются в основном исполнении устройства путем комбинации возможных подключений входного воздуховода 17 к входному вентиляционному патрубку 14 и выходного воздуховода 20 к выходному вентиляционному патрубку 15 (фиг. 1, фиг. 6, фиг. 7 - фиг. 9), производимых вручную. В частном исполнении устройства (фиг. 3 и фиг. 5), различные пути прохождения воздуха через кожух 13 реализуются при постоянно подключенных входном воздуховоде 17 к входному вентиляционному патрубку 14 и выходном воздуховоде 20 к выходному вентиляционному патрубку 15 посредством переключения положений первого переключающего узла 24 и второго переключающего узла 25. Эти переключения производятся по показаниям второго датчика температуры 26, путем подачи команды от блока управления 27 на переключающие узлы 24 и 25. На блоке управления 27 выставляется контрольное значение комфортной температуры Т₂ в помещении здания, измеряемое вторым температурным датчиком 26. На блоке управления 27 имеются также дополнительные установки режимов работы устройства по управлению микроклиматом помещения здания, а именно режима охлаждения помещения здания, режима охлаждения помещения здания с одновременной вытяжной вентиляцией, режима подогрева помещения здания и режим приточной вентиляции с подогревом воздуха. При превышении текущего значения температуры в помещении здания величины Т₂, включается один из режимов охлаждения помещения здания (см. ниже, первый режим и второй режим). При снижении текущего значения температуры в помещении здания ниже величины Т₂, включается один из режимов нагрева помещения здания (см. ниже, третий режим и четвертый режим).

В устройстве возможны четыре пути прохождения воздуха через кожух 13 и, соответственно, четыре режима дополнительной функции холодильника. Каждый из этих четырех режимов устанавливается в зависимости от необходимости поддержания того или иного состояния микроклимата в помещении здания.

Первый режим реализует охлаждение помещения здания. Наружный воздух поступает через приточную решетку 18, входной воздуховод 17, входной вентиляционный патрубок 14 и при прохождении кожуха 13 отбирает тепло от конденсатора 5 и выходит наружу через выходной вентиляционный патрубок 15, выходной воздуховод 20 и вытяжную решетку 21. В основном исполнении устройства этот режим реализуется при подсоединенных входном воздуховоде 17 к входному вентиляционному патрубку 14 и выходном воздуховоде 20 к выходному вентиляционному патрубку 15 (фиг. 1, фиг. 5). В частном исполнении устройства (фиг. 3 и фиг. 6) этот режим реализуется при подаче команды с блока управления 27 на первый переключающий узел 24 с последующим открытием входного вентиляционного патрубка 14 и закрытием входного вентиляционного отверстия 22 и при подаче команды на второй переключающий узел 25 с последующим открытием выходного вентиляционного патрубка 15 и закрытием выходного вентиляционного отверстия 23. В этом режиме наружу с воздухом выносится суммарное количество тепла Q, равное количеству тепла Q₁, поступившего внутрь теплоизолированного шкафа 1 из помещения здания, плюс тепла Q₂, приблизительного равного работе, произведенной мотор-компрессором 4. При этом помещение здания охлаждается за счет выноса тепла Q₁, а вынос тепла Q₂ не позволяет этому теплу распространяться в помещении здания, как это происходит в обычном холодильнике.

Второй режим реализует охлаждение помещения здания с одновременной вытяжной вентиляцией. В этом режиме в кожух 13 поступает внутренний воздух из помещения здания, отбирает тепло от конденсатора 5 и выносит его наружу. В основном исполнении устройства этот режим реализуется при отсоединенном входном воздуховоде 17 от входного вентиляционного патрубка 14 и подсоединенном выходном воздуховоде 20 к выходному вентиляционному патрубку 15 (фиг. 7). В частном исполнении устройства (фиг. 3 и фиг. 6) этот режим реализуется при подаче команды с блока управления 27 на первый переключающий узел 24 с последующим закрытием входного вентиляционного патрубка 14 и открытием входного вентиляционного отверстия 22 и при подаче команды на второй переключающий узел 25 с последующим открытием выходного вентиляционного патрубка 15 и закрытием выходного вентиляционного отверстия 23. В этом втором режиме, так же как и в первом режиме, вместе с внутренним воздухом из помещения здания выносится такое же количество тепла, как и в первом режиме, и помещение здания охлаждается.

Теплоизоляция кожуха 13 наиболее существенна при работе устройства в первом и втором режиме, поскольку она отсекает перенос тепла изнутри кожуха 13 к внутреннему воздуху помещения здания, препятствующему снижению эффективности выноса этого тепла наружу. Необходимость охлаждения помещения здания возникает при жаркой погоде, когда температура наружного воздуха больше температуры в помещении здания. Отсутствие теплоизоляции кожуха 13 приведет к нежелательному нагреву внутреннего воздуха за счет теплопередачи от теплого наружного воздуха, проходящего через кожух 13.

Выбор между первым режимом и вторым режимом в частном исполнении устройства производится установкой на блоке 27 режима охлаждения или режим охлаждения с вытяжной вентиляцией.

Третий режим реализует приточную вентиляцию помещения здания с подогревом воздуха. В этом режиме в кожух 13 поступает наружный воздух, отбирает тепло от конденсатора 5 и поступает в помещение здания. В основном исполнении устройства этот режим реализуется при подсоединенном входном воздуховоде 17 к входному вентиляционному патрубку 14 и отсоединенном выходном воздуховоде 20 от выходного вентиляционного патрубка 15 (фиг. 8). В частном исполнении устройства (фиг. 3 и фиг. 6) этот режим реализуется при подаче команды с блока управления 27 на первый переключающий узел 24 с последующим открытием входного вентиляционного патрубка 14 и закрытием входного вентиляционного отверстия 22 и при подаче команды на второй переключающий узел с последующим закрытием выходного вентиляционного патрубка 15 и открытием выходного вентиляционного отверстия 23. В этом режиме поступающий в помещение здания воздух нагревается общим количеством тепла Q=Q₁+Q₂, выделившегося в конденсаторе 5, а помещение здания в итоге нагревается количеством тепла, равным количеству энергии, потребленной устройством и приблизительно равной работе Q₂ мотор-компрессора 4. Происходит этот результат за счет того, что тепло Q₁, поглощенное из помещения здания теплоизолированным шкафом 1, компенсируется тем же количеством тепла Q₁, поступившим от испарителя 3, выделившемся на конденсаторе 5 и вернувшимся с наружным воздухом обратно в помещение здания.

Четвертый режим реализует подогрев помещения здания. В этом режиме, при прохождении воздуха через кожух 13, происходит рециркуляция внутреннего воздуха, отбирается тепло от конденсатора 5 и тепло поступает в помещение здания. В основном исполнении устройства этот режим реализуется при отсоединенных входном воздуховоде 17 от входного вентиляционного патрубка 14 и отсоединенном выходном воздуховоде 20 от выходного вентиляционного патрубка 15 (фиг. 9). В частном исполнении устройства (фиг. 3 и фиг. 6) этот режим реализуется при подаче команды с блока управления 27 на первый переключающий узел 24 с последующим закрытием входного вентиляционного патрубка 14 открытием входного вентиляционного отверстия 22 и при подаче команды на второй переключающий узел последующим закрытием выходного вентиляционного патрубка 15 и открытием выходного вентиляционного отверстия 23. В этом режиме, аналогично третьему режиму, помещение здания нагревается количеством тепла Q₂, приблизительно равном работе мотор-компрессора 4.

Выбор между третьим режимом и четвертым режимом в частном исполнении устройства производится установкой режима приточной вентиляции с подогревом воздуха или режима подогрева помещения здания.

Все дополнительные функции устройства по улучшению микроклимата в помещении здания реализуются параллельно с его работой как холодильника, в процессе функционирования его холодильного контура 2. В режиме охлаждения помещения здания устройство дополняет функцию кондиционера, потребляя электроэнергии 0,8 кВт*час в сутки. Коэффициенты энергетической эффективности холодильных контуров компрессорных холодильников и кондиционеров близки, поэтому приблизительно на такую же величину Е=0,8 кВт*час в сутки уменьшается потребление электроэнергии кондиционером для поддержания той же комфортной температуры Т₂ в помещении здания. Количество тепла Q₁ пропорционально разности температур Т₂ и T₁. При понижении температуры Т₁ до -15 град устройство работает в функции морозильного шкафа. При этом мощность теплопереноса из помещения здания внутрь теплоизолированного шкафа и далее наружу здания возрастает до 200 вт, величина Q₁ возрастает до 4,8 кВт*час, а экономия электроэнергии составляет 1,6 кВт*час в сутки. При работе устройства не требуется дополнительного расхода электроэнергии и в других режимах работы устройства, уменьшается потребление электроэнергии.

То, что в холодильник введен вентиляционный модуль 12, состоящий из кожуха 13, входного вентиляционного патрубка 14, выходного вентиляционного патрубка 15, вентилятора 16, входной вентиляционный патрубок 14 и выходной вентиляционный патрубок 15 установлены на противоположных сторонах кожуха 13, вентилятор размещен внутри кожуха 13 между входным вентиляционным патрубком 14 и выходным вентиляционным патрубком 15, кожух установлен на теплоизолированном шкафе 1, конденсатор размещен внутри кожуха 13, при этом кожух 13 выполнен с возможностью сообщения с воздухом извне помещения здания, приводит к передаче тепла от конденсаторе 5 или к наружному или к внутреннему воздуху, проходящему через кожух 13 под действием вентилятора 16. В зависимости от направления потоков воздуха, проходящих через кожух 13, это тепло или выносится с воздухом наружу и помещение здания охлаждается, или остается внутри, нагревая помещение здания. Происходит также улучшение микроклимата в помещении здания в отношении состава воздуха посредством вытяжной или приточной вентиляции в соответствующих режимах работы устройства. Улучшение микроклимата в помещении здания реализуется параллельно с выполнением устройством основной функции как холодильника и требует дополнительных затрат электроэнергии на кондиционирование воздуха или энергии на отопление помещения здания, уменьшается потребление электроэнергии.

То, что в кожухе 13 выполнены входное вентиляционное отверстие 22, геометрически сопряженное с входным вентиляционным патрубком 14 и выходное вентиляционное отверстие 23, геометрически сопряженное с выходным вентиляционным патрубком 15, между входным вентиляционным отверстием 22 и входным вентиляционным патрубком 14 установлен первый переключающий узел 24 с возможностью открытия входного вентиляционного отверстия 22 и закрытия входного вентиляционного патрубка 14 и с возможностью закрытия входного вентиляционного отверстия 22 и открытия входного вентиляционного патрубка 14, между выходным вентиляционным отверстием 23 и выходным вентиляционным патрубком 15 установлен второй переключающий узел 25 с возможностью открытия выходного вентиляционного отверстия 23 и закрытия выходного вентиляционного патрубка 15 и с возможностью закрытия выходного вентиляционного отверстия 23 и открытия выходного вентиляционного патрубка 15, на теплоизолированный шкаф 1 установлен второй датчик температуры 26 и блок управления 27, при этом блок управления 27 объединен с регулятором температуры 10, приводит к автоматическому функционированию устройства в различных режимах улучшения микроклимата.

То, что мотор-компрессор 4 установлен на теплоизолированном шкафе 1, приводит к уменьшению длины холодильного контура 2 по сравнению с прототипом и, соответственно, к уменьшению сопротивления прохождению хладагента по контуру 2 при осуществлении парокомпрессионного цикла. В результате уменьшается нагрузка на мотор-компрессор 4, уменьшается потребление электроэнергии.

То, что мотор-компрессор 4 размещен внутри кожуха 13, приводит в режиме охлаждения к выносу из помещения здания наружу тепла, выделяющегося за счет теплопотерь при работе мотор-компрессоре 4 в его корпусе. Такое решение способствует улучшению микроклимата в помещении здания и уменьшению потребления электроэнергии на его поддержание. Кроме того, размещение мотор- компрессора 4 внутри кожуха 13 в потоке воздуха, проходящего через кожух, способствует интенсивному охлаждению мотор-компрессора 4.

То, что в основном исполнении устройства во входном вентиляционном патрубке 14 установлен первый воздушный фильтр 28, приводит к предотвращению загрязнения конденсатора 5 при прохождении воздуха через кожух 13. Загрязнение конденсатора 5 может привести к уменьшению эффективности работы холодильного контура 2 и перерасходу электроэнергии при работе мотор-компрессора 4. Установка первого воздушного фильтра 28 позволяет сохранить эффективность работы устройства в процессе его эксплуатации.

То, что в частном исполнении устройства во входном вентиляционном патрубке 14 установлен первый воздушный фильтр 28, а во входном вентиляционном отверстии 22 установлен второй воздушный фильтр 29, приводит к предотвращению загрязнения конденсатора 5 при прохождении воздуха через кожух 13. Загрязнение конденсатора 5 может привести к уменьшению эффективности работы холодильного контура 2 и перерасходу электроэнергии при работе мотор компрессора 4. Установка первого воздушного фильтра 28 и второго воздушного фильтра 29 позволяет сохранить эффективность работы устройства в процессе его эксплуатации.

То, что кожух 13 выполнен теплоизолированным, приводит к уменьшению неконтролируемого непосредственного теплообмена между воздухом, проходящим через кожух 13 и воздухом помещения здания. Неконтролируемый теплообмен снижает эффективность распределения тепловых потоков при работе устройства в различных режимах улучшения микроклимата. Теплоизоляция кожуха 13 устраняет этот неконтролируемый теплообмен и способствует улучшению микроклимата и уменьшению потребления электроэнергии. Кроме того, теплоизоляция кожуха 13 способствует снижению шумов от вентилятора 16 и мотор-компрессора 4 при его размещении внутри кожуха 13.

Преимущественное применение устройства, в основном (фиг. 1) или в частном (фиг. 3) исполнении, и режим его работы зависят от климатической зоны, в которой предполагается его использование. В тропическом и экваториальном климате предпочтительно использование основного исполнения устройства в режиме охлаждения (фиг. 1 или фиг. 5) и в режиме охлаждения с вытяжной вентиляцией (фиг. 7). В умеренном климате предпочтительно использование устройства в частном исполнении (фиг. 3 или фиг. 6) в различных режимах с автоматическим перенаправлением воздушных потоков посредством переключающих узлов 24 и 25.

Выполнение устройством дополнительных функций улучшает микроклимат в помещении здания и не требует дополнительных затрат электроэнергии сверх того, что устройство потребляет при осуществлении функции обычного холодильника. Максимальное уменьшение потребления электроэнергии происходит при постоянной работе устройства в режиме охлаждения помещения здания, что особенно существенно в жарком климате. При этом практически вся электроэнергия, потребляемая устройством, расходуется на поддержание комфортного значения температуры Т₂ в помещении здания с одновременным поддержанием нужного уровня температуры Т₁ внутри теплоизолированного шкафа 1.

Холодильник компрессионный бифункциональный выполняет функцию холодильника и кондиционера. Технический результат состоит в улучшении микроклимата и уменьшении энергопотребления в помещении здания с установленным холодильником. В холодильник введен вентиляционный модуль, состоящий из кожуха с входным и выходным вентиляционными патрубками на противоположных сторонах кожуха, с возможностью сообщения кожуха с наружным воздухом извне помещения здания. Внутри кожуха размещены конденсатор, вентилятор принудительного охлаждения конденсатора и мотор-компрессор. Переключение воздушных потоков, проходящих через кожух, позволяет охлаждать конденсатор или наружным воздухом, или внутренним воздухом помещения. Тепло от конденсатора или выходит с воздухом наружу, помещение охлаждается, или нагревает помещение при рециркуляции внутреннего воздуха. Реализуются различные режимы улучшения микроклимата без дополнительного потребления электроэнергии сверх ее потребления устройством в функции обычного холодильника. Применение устройства наиболее эффективно в жарком климате. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Холодильник компрессионный бифункциональный, распложенный в помещении здания, включающий теплоизолированный шкаф с испарителем, конденсатор, мотор-компрессор, регулятор температуры, первый датчик температуры, отличающийся тем, что в холодильник введен вентиляционный модуль, состоящий из кожуха, входного вентиляционного патрубка, выходного вентиляционного патрубка и вентилятора, входной вентиляционный патрубок и выходной вентиляционный патрубок установлены на противоположных сторонах кожуха, вентилятор размещен внутри кожуха между входным вентиляционным патрубком и выходным вентиляционным патрубком, кожух установлен на теплоизолированном шкафу, конденсатор размещен внутри кожуха, при этом кожух выполнен с возможностью сообщения с наружным воздухом извне помещения здания.

2. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что в кожухе выполнены входное вентиляционное отверстие, геометрически сопряженное с входным вентиляционным патрубком, и выходное вентиляционное отверстие, геометрически сопряженное с выходным вентиляционным патрубком, между входным вентиляционным отверстием и входным вентиляционным патрубком установлен первый переключающий узел с возможностью открытия входного вентиляционного отверстия и закрытия входного вентиляционного патрубка и с возможностью закрытия входного вентиляционного отверстия и открытия входного вентиляционного патрубка, между выходным вентиляционным отверстием и выходным вентиляционным патрубком установлен второй переключающий узел с возможностью открытия выходного вентиляционного отверстия и закрытия выходного вентиляционного патрубка и с возможностью закрытия выходного вентиляционного отверстия и открытия выходного вентиляционного патрубка, на теплоизолированный шкаф установлены второй датчик температуры и блок управления, при этом блок управления объединен с регулятором температуры.

3. Холодильник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что мотор-компрессор установлен на теплоизолированном шкафу.

4. Холодильник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что мотор-компрессор размещен внутри кожуха.

5. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что во входном вентиляционном патрубке установлен первый воздушный фильтр.

6. Холодильник по п. 2, отличающийся тем, что во входном вентиляционном патрубке установлен первый воздушный фильтр, а во входном вентиляционном отверстии установлен второй воздушный фильтр.

7. Холодильник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кожух выполнен теплоизолированным.