Кондиционер с теплообменом в грунтах и водной среде Российский патент 2021 года по МПК F24D3/18 F25B30/02 F25B30/06 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к установкам, преобразующим низкопотенциальный тепловой ресурс окружающей среды для обеспечения заданных температурных условий внутри помещений. Оно может быть использовано для кондиционирования воздуха в жилых домах, дачных помещениях, туристических базах и прочих объектах, а также для подогрева воды.

Проблема кондиционирования воздуха в помещениях, особенно - удаленных от систем центрального теплоснабжения - актуальна всегда и повсюду. Для ее решения имеется множество всевозможных разработок. Одним из наиболее перспективных направлений является использование теплового ресурса грунтов и водной среды. Этому наиболее стабильному источнику энергии уделено особое внимание авторов проектов и изобретений.

Известны, например, УСТАНОВКА АВТОНОМНОГО ТЕПЛО- И ХОЛОДО-СНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (RU №2455574 МПК В82В 1/00 (2006.01), F24D 3/18 (2006.01), 2012 г.), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ (RU №2292000 МПК F24D 3/08 (2006.01), 2007 г.), СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (RU №2382281 С1 МПК F24D 3/18 (2006.01) 2010 г.).

При рассмотрении этих изобретений с их техническим результатом становится очевидным их главный отрицательный показатель: чрезвычайная сложность этих систем, а следовательно, высокие затраты на их создание, монтаж и обслуживание. Все это резко снижает их доступность для населения и надлежащее использование подобных устройств.

Поскольку в самой основе заявляемого изобретения заложен тепловой насос, то в этом плане наиболее близким аналогом является улучшенный ТЕПЛОВОЙ НАСОС (патент RU №2382295 МПК F25B 30/02 (2006.01), 2010 г.).

Этот аналог отличается простотой конструкции и высокой энергетической эффективностью, достигнутой путем замены обычного компрессора вакуумным насосом (по патенту РФ №2237824, F04D 19/04, 2004 г.). Такое техническое решение создает возможность в качестве хладагентов использовать вместо фреонов другие жидкости с повышенной температурой кипения, например, этанол.

Такие тепловые насосы предназначены для децентрализованного отопления жилья и общественных помещений.

Однако наряду с их преимуществами они имеют и существенные ограничения: они не могут кондиционировать (охлаждать) воздух в летнее время, используя его потенциал для поддержания теплового ресурса грунтового теплоаккумулятора.

Главной задачей в разработке заявляемого устройства стало предельное упрощение его конструкции и обеспечение возможности кондиционирования воздуха с использованием его теплового ресурса для поддержания температурного потенциала теплоаккумулятора.

И такая задача решена созданием конструкции кондиционера с теплообменом в грунтах и водной среде, содержащего тепловой насос с теплообменниками во внешней среде и системе кондиционирования помещений, выполненного - согласно изобретению - в виде единого блока с возможностью переключения режима работы с отопления на охлаждение путем именения переходов между испарителем и конденсатором в канале циркуляции хладагента.

Описание заявляемого кондиционера поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показан его общий вид (в продольном разрезе) в режиме отопления, на фиг. 2 - дроссельный переход (выноска А), на фиг. 3 - продольный разрез кондиционера в режиме охлаждения.

Заявляемый кондиционер имеет общий корпус 1, внутри которого соосно с ним закреплен теплоизолированный цилиндр 2, на его верхнем конце подвижно установлена секция 3 с диафрагмой 4 и кольцевым якорем 5. Диафрагма 4 на своей кромке сверху имеет рифление с радиальными канавками.

Верхняя часть корпуса 1 оснащена теплообменником 6, соединенным с системой кондиционирования, его наружная поверхность теплоизолирована, а за внутренней стенкой находится конденсатор 7. На верхнем торце корпуса 1 размещены кольцевой электромагнит 8, осевой либо радиальный вентилятор 9 и компрессор 10 (показан условно).

Нижняя часть корпуса 1, подлежащая погружению в водную среду либо водонасыщенный грунт, имеет хорошую теплопроводность и коррозионно-стойкое покрытие.

Работа кондиционера:

1. В режиме обогрева (фиг. 1). При включенном электромагните 8 свободный проход от внутреннего канала секции 3 в конденсатор 7 перекрыт. Поток паров хладагента сжимается компрессором 10 и в нагретом состоянии движется завихренно в конденсаторе 7, отдавая свое тепло в теплообменник 6 и далее в систему обогрева. Остуженный хладагент под избыточным давлением конденсируется и через мелкие канавки плотно прилегающей к стенке конденсатора 7 рифленой кромки диафрагмы 4 (см. фиг. 2) подается в нижнюю часть корпуса 1, выполняющую в этом режиме функцию испарителя. При этом поток хладагента после такого дросселирования и в условиях резко сниженного давления испаряется за счет тепла внешней среды и по цилиндру 2 снова подается к компрессору.

2. В режиме охлаждения (фиг. 3). При отключенном электромагните 8 кольцевой якорь 5 вместе с секцией 3 и диафрагмой 4 опускается, открывая свободный проход парам хладагента, являющегося в данном случае просто теплоносителем, по всем каналам циркуляции. С включением вентилятора 9 завихренный поток теплоносителя, обтекая внутренюю стенку теплообменника 6, нагревается от него и далее в нижней части корпуса 1 отдает тепло окружающей среде. При этом, в случае использования грунтового теплоаккумулятора это тепло создает в нем за летний сезон дополнительный тепловой ресурс для отопления.

Итак, заявляемое устройство при его простейшей конструкции позволит поддерживать комфортный температурный режим в помещениях в любое время года.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к установкам, преобразующим низкопотенциальный тепловой ресурс окружающей среды в целях обеспечения заданных температурных условий внутри помещений. Кондиционер с теплообменом в грунтах и водной среде, содержащий тепловой насос с теплообменником во внешней среде и в системе кондиционирования помещения, выполнен с образованием единого блока, включающего корпус, внутри которого соосно с ним закреплен теплоизолированный цилиндр, на верхнем конце которого подвижно установлена секция с диафрагмой и кольцевым якорем, верхнюю и нижнюю части. Верхняя часть оснащена теплообменником, за внутренней стенкой которого расположен конденсатор, нижняя часть, погруженная в водную среду или в водонасыщенный грунт в режиме обогрева, исполняет функцию испарителя. На верхнем торце корпуса размещены кольцевой электромагнит, вентилятор и компрессор. Кондиционер выполнен с возможностью переключения режима работы с отопления на охлаждение изменением перехода между испарителем и конденсатором в канале циркуляции хладагента путем перекрытия или открывания свободного прохода внутреннего канала секции в конденсатор. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и обеспечение поддержания комфортного температурного режима в помещениях в любое время года. 3 ил.

Кондиционер с теплообменом в грунтах и водной среде, содержащий тепловой насос с теплообменником во внешней среде и в системе кондиционирования помещения, отличающийся тем, что он выполнен с образованием единого блока, включающего корпус, внутри которого соосно с ним закреплен теплоизолированный цилиндр, на верхнем конце которого подвижно установлена секция с диафрагмой и кольцевым якорем, верхнюю и нижнюю части, причем верхняя часть оснащена теплообменником, за внутренней стенкой которого расположен конденсатор, нижняя часть, погруженная в водную среду или в водонасыщенный грунт, в режиме обогрева выполняет функцию испарителя, а на верхнем торце корпуса размещены кольцевой электромагнит, вентилятор и компрессор, при этом кондиционер выполнен с возможностью переключения режима работы с отопления на охлаждение изменением перехода между испарителем и конденсатором в канале циркуляции хладагента путем перекрытия или открывания свободного прохода внутреннего канала секции в конденсатор.