СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХОЛОДА ЕСТЕСТВЕННОГО ИСТОЧНИКА Российский патент 2022 года по МПК F24F3/00 F24F5/00 

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для холодоснабжения кондиционеров в бытовых, административных и производственных помещениях.

Предпосылкой для создания изобретения является то, что эксплуатация систем инженерного оборудования существенно влияет на экологическую обстановку особенно в крупных городах. Кроме того, стоимость энергоресурсов регулярно увеличивается. В последнее время постоянно ведется поиск наиболее эффективных путей сокращения потребления энергоресурсов. Одним из них является использование возобновляемых источников энергии, в том числе, воды рек, для кондиционирования микроклимата зданий, расположенных на берегах рек, с целью сокращения потребления электроэнергии на систему холодоснабжения. Перспективность использования холодной воды в качестве источника холодоснабжения зданий, построенных на побережьях крупных рек, очевидна. В связи с этим техническое решение, основанное на использовании воды "холодных" рек в качестве нетрадиционного возобновляемого источника холода для систем кондиционирования, приведет к существенному повышению энергоэффективности и снижению затрат на кондиционирование. Особенности уникального температурного режима, например, реки Енисей позволяют подойти к решению задачи получения холодоносителя гораздо проще и с меньшими затратами, чем традиционное использование холодильной техники.

Из уровня техники известен, например, кондиционер, работающий по принципу компрессионной холодильной машины, содержащий корпус с двумя отсеками, испаритель, капиллярную трубку, конденсатор, заполненные хладоном, компрессор и вентиляторы, причем конденсатор и испаритель расположены в разных отсеках, снабженных автономными вентиляторами (Патент РФ №2170886 С1, дата приоритета 05.01.2000, дата публикации 20.07.2001, авторы: Левкин В.В. и др., RU).

Недостатком известного кондиционера являются большие энергозатраты, снижающие его энергоэффективность, в связи с необходимостью использования электроэнергии для работы компрессора, обеспечивающего сжатие фреона и поддержание его движения по холодильному контуру, а также для работы вентиляторов.

Известен также естественный кондиционер, использующий холод вечномерзлых грунтов, включающий змеевик, помещенный в вечномерзлый грунт и присоединенный к трубопроводу замкнутого цикла воздухообмена, снабженному впускной заслонкой и размещаемому по периметру охлаждаемых помещений, при этом циркулирование охлажденного воздуха по трубопроводу осуществляется при помощи насоса с автоматическим контроллером включения-выключения по температуре окружающей среды, вмонтированного в общую систему охлаждения, что способствует эффективному кондиционированию воздуха в помещениях в летнее время при незначительных энергозатратах на выработку холода (Патент РФ №2538520 С1, дата приоритета 15.07.2013, дата публикации 10.01.2015, авторы: Пахомов Н.И. и др., RU).

Недостатками естественного кондиционера являются: область использования -летнее время, ограничение холодопроизводительности габаритными размерами змеевика, а также трудозатраты при установке змеевика в мерзлый грунт.

В качестве прототипа принята известная система кондиционирования с использованием естественного холода, содержащая емкость, выполняющую функцию аккумулятора ночного холода, воздухоохладитель, камеру орошения, вентилятор, трехходовой клапан, центробежные насосы, задвижку, воздушные заслонки и камеру смешения (Патент РФ №2291355, дата приоритета 05.04.2005, дата публикации 10.01.2007, авторы: Кочетов О.С. и др., RU, прототип).

Недостатками прототипа являются:

- низкая энергоэффективность, обусловленная затратами электроэнергии на работу вентилятора и для накопления холода;

- ограничение периода работы и холодопроизводительности габаритными размерами бака аккумулятора;

- низкая эффективность работы в летний период, обусловленная тем, что использование циркуляционной воды в камере орошения способствует образованию микрофлоры (бактерий), что ограничивает возможность использования системы для обслуживания жилых зданий.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание системы кондиционирования с использованием холода естественного источника путем реализации экологичного способа холодоснабжения для ее круглогодичного функционирования без холодильных машин при использовании в качестве холодоносителя воды «холодных» рек.

Для решения технической проблемы предложена система кондиционирования с использованием холода естественного источника, содержащая водозаборное устройство, воздухоохладитель, теплообменники, систему трубопроводов с запорной арматурой и циркуляционными насосами. Новым является то, что система содержит два контура, объединенные расположенным между ними теплообменником, первый контур представляет собой систему холодоснабжения, предназначенную для циркуляции в ней воды холодных рек, второй контур представляет систему потребления холода, при этом первый контур содержит группу погружных насосов, русловой водоприемник с рыбозащитным устройством, фильтр самоочищающийся, теплообменник, манометры, термометры, запорную арматуру, перфорированную дренажную трубу и соединительный трубопровод, а второй контур, представляющий систему потребления холода, содержит теплообменник, воздухоохладитель, циркуляционные насосы с реле давления, фильтр, узел подпитки и защиты оборудования, включающий мембранный расширительный сосуд и предохранительный клапан, контур также содержит датчик температуры, связанный с контроллером, предназначенным для управления системой холодоснабжения, манометры, термометры и соединительный трубопровод, кроме того, оба контура содержат дренажную арматуру и автоматические воздухоотводчики, встроенные в соединительный трубопровод.

Согласно изобретению, воздухоохладитель входит в состав центрального кондиционера.

Согласно изобретению, система содержит пластинчатый разборный теплообменник.

На чертеже приведена принципиальная схема системы кондиционирования с использованием холода естественного источника, где указаны следующие обозначения.

1. Группа погружных насосов

2. Русловой водоприемник с рыбозащитным устройством

3. Трубопровод

4. Фильтр самоочищающийся

5. Пластинчатый разборный теплообменник

6. Датчик температуры

7. Группа циркуляционных насосов

8. Воздухоохладитель

9. Мембранный расширительный сосуд

10. Предохранительный клапан

11. Перфорированная дренажная труба

12. Контроллер

13. Запорная арматура

14. Манометр

15. Термометр

16. Воздухоотводчик автоматический

17. Фильтр сетчатый

18. Реле давления

19. Дренажная арматура.

Приведенная схема системы кондиционирования с использованием холода естественного источника содержит два контура. Первый контур представляет собой систему холодоснабжения, предназначенную для циркуляции в ней воды холодных рек, например реки «Енисей». Второй контур представляет систему потребления холода циркулирующей водопроводной водой. При этом контуры связаны между собой пластинчатым разборным теплообменником 5.

Система кондиционирования с использованием холода естественного источника функционирует следующим образом.

Вода из русла реки закачивается в систему холодоснабжения группой погружных насосов 1 через русловой водоприемник с рыбозащитным устройством 2. По трубопроводу 3 вода проходит через самоочищающийся фильтр 4 и поступает в пластинчатый разборный теплообменник 5, где передает холод во второй контур. Производительность насосов 1 регулируется контроллером 12 с помощью датчика температуры 6. Так при повышении температуры во втором контуре насосами 1 увеличивается расход в первом контуре.

Циркуляция холодоносителя во втором контуре обеспечивается группой циркуляционных насосов 7 с реле давления 18, предназначенным для защиты от сухого хода. Холодоноситель по трубопроводам 3 поступает в воздухоохладитель 8, который может находиться в составе центрального кондиционера. Возвращаясь от потребителя, холодоноситель проходит через сетчатый фильтр 17.

Для поддержания постоянного давления во втором контуре предусмотрена подпитка и мембранный расширительный сосуд 9, а для защиты оборудования от повышения давления предусмотрен предохранительный клапан 10.

Сброс воды в реку осуществляется через перфорированную дренажную трубу 11 для предотвращения размыва почвы.

Для удаления воздуха из системы предусмотрены автоматические воздухоотводчики 16, а для опорожнения системы установлена дренажная арматура 19.

Для отслеживания контроля работы системы на трубопроводе 3 установлены манометры 14 и термометры 15, а для обслуживания системы - запорная арматура 13.

Рекомендуемое использование в системе в качестве теплообменника разборного пластинчатого теплообменника обусловлено возможностью его прочистки в случае загрязнения.

Предложенная система кондиционирования с использованием холода естественного источника может успешно применяться круглогодично для зданий, расположенных вблизи холодных водоемов. При этом получение холода осуществляется без холодильных машин, при использовании естественного источника холода (холодной реки), который не ограничен по своему ресурсу, причем система, реализующая данный способ холодоснабжения, кроме указанных, имеет следующие преимущества:

- экономию ресурсов, в частности электроэнергии, необходимой только на работу насосов;

- низкие затраты на капитальные вложения, так как холодильное оборудование аналогичной мощности будет стоить дороже;

- уменьшение шума, что особенно важно в жилом строительстве;

- простоту и низкую стоимость обслуживания без потребности в высококлассных специалистах по криогенной технике;

- экологичность способа холодоснабжения, так как в качестве холодоносителя в системе используется вода, а не фреоны, хладоны.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в реализации экологичного способа холодоснабжения для круглогодичного функционирования системы кондиционирования без холодильных машин, при использовании в качестве холодоносителя воды «холодных» рек и в повышении энергоэффективности за счет снижения энергозатрат.

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и вентиляции и может быть использовано для холодоснабжения кондиционеров в бытовых, административных и производственных помещениях. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в реализации экологичного способа холодоснабжения для круглогодичного функционирования системы кондиционирования без холодильных машин, при использовании в качестве холодоносителя воды «холодных» рек и в повышении энергоэффективности за счет снижения энергозатрат. Для достижения технического результата предложена система кондиционирования с использованием холода естественного источника, содержащая водозаборное устройство, воздухоохладитель, теплообменники, систему трубопроводов с запорной арматурой и циркуляционными насосами. Новым является то, что система содержит два контура, объединенные расположенным между ними теплообменником (5). Первый контур представляет собой систему холодоснабжения, предназначенную для циркуляции в ней воды холодных рек. Второй контур представляет систему потребления холода. При этом первый контур содержит группу погружных насосов (1), русловой водоприемник с рыбозащитным устройством (2), фильтр самоочищающийся (4), теплообменник (5), манометры (14), термометры (15), запорную арматуру (13), перфорированную дренажную трубу (11) и соединительный трубопровод (3). Второй контур, представляющий систему потребления холода, содержит теплообменник (5), воздухоохладитель (8), циркуляционные насосы (7) с реле давления (18), фильтр (17), узел подпитки и защиты оборудования, включающий мембранный расширительный сосуд (9) и предохранительный клапан (10). Контур также содержит датчик температуры (6), связанный с контроллером (12), предназначенным для управления системой холодоснабжения, манометры (14), термометры (15) и соединительный трубопровод (3). Кроме того, оба контура содержат дренажную арматуру (19) и автоматические воздухоотводчики (16), встроенные в соединительный трубопровод. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система кондиционирования с использованием холода естественного источника, содержащая водозаборное устройство, воздухоохладитель, теплообменники, систему трубопроводов с запорной арматурой и циркуляционными насосами, отличающаяся тем, что содержит два контура, объединенные расположенным между ними теплообменником, первый контур представляет собой систему холодоснабжения, предназначенную для циркуляции в ней воды холодных рек, второй контур представляет систему потребления холода, при этом первый контур содержит группу погружных насосов, русловой водоприемник с рыбозащитным устройством, фильтр самоочищающийся, теплообменник, манометры, термометры, запорную арматуру, перфорированную дренажную трубу и соединительный трубопровод, а второй контур, представляющий систему потребления холода, содержит теплообменник, воздухоохладитель, циркуляционные насосы с реле давления, фильтр, узел подпитки и защиты оборудования, включающий мембранный расширительный сосуд и предохранительный клапан, контур также содержит датчик температуры, связанный с контроллером, предназначенным для управления системой холодоснабжения, манометры, термометры и соединительный трубопровод, кроме того, оба контура содержат дренажную арматуру и автоматические воздухоотводчики, встроенные в соединительный трубопровод.

2. Система кондиционирования с использованием холода естественного источника по п. 1, отличающаяся тем, что воздухоохладитель входит в состав центрального кондиционера.

3. Система кондиционирования с использованием холода естественного источника по п. 1, отличающаяся тем, что содержит пластинчатый разборный теплообменник.