Тепловой насос Российский патент 2023 года по МПК F25B30/02 

Изобретение относится к области холодильной техники и может использоваться для отопления жилых и производственных помещений.

Известен тепловой насос, представленный в п. РФ №40440 по кл. F24D 15/04, з. 19.05.204 г., оп. 10.09.2004 г.

Известный насос характеризуется следующей формулой.

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.

Недостатком известного насоса являются высокие энергозатраты за счет продолжительной оттайки испарителя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является тепловой насос, представленный в п. РФ №2285872 и характеризующийся следующей формулой:

Тепловой насос, включающий компрессор, конденсатор, расширитель, испаритель и теплообменник, первая полость которого на входе соединена с выходом испарителя, а на выходе - с компрессором, а вторая полость на входе соединена через трехходовой регулирующий вентиль с контуром между конденсатором и расширителем, а на выходе - с контуром между трехходовым регулирующим вентилем и расширителем, отличающийся тем, что расширитель выполнен в виде дросселя, а тепловой насос снабжен датчиком температуры, установленным между компрессором и первой полостью теплообменника и связанным через контроллер с трехходовым регулирующим вентилем.

Более конкретно можно описать следующее соединение в схеме.

Тепловой насос, содержащий последовательно связанные между собой соединительной линией испаритель и теплообменник, соединенный линией всасывания с компрессором, связанным с конденсатором, соединенным соединительной линей с регулирующим вентилем, связанным через дроссель с испарителем, при этом на выходе теплообменника включен датчик температуры, соединенный через контроллер с регулирующим вентилем, связанным с теплообменником, а через дроссель - с испарителем.

Недостатком известной конструкции является тот факт, что во время работы на поверхности испарителя образуется наледь, что ухудшает отбор тепла от источника, увеличивает затраты энергии, снижает его надежность и ухудшает стабильность и эффективность работы теплового насоса и ограничивает его работу при отрицательных температурах наружного воздуха. При этом конструкция насоса является весьма сложной.

Задачей является упрощение конструкции теплового насоса при сохранении достаточной надежности и стабильности его работы и экономного энегопотребления. Поставленная задача решается тем, что в тепловом насосе, включающем последовательно связанные между собой испаритель, компрессор, конденсатор и регулирующий вентиль, при этом также имеются термодатчик и сообщенный с ним контроллер, согласно изобретению компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и контроллер расположены в помещении, где дополнительно установлен электропривод, испаритель размещен в наружном блоке и снабжен встроенным в него нагревательным элементом, термодатчик установлен внутри наружного блока с испарителем, где также установлен вентилятор, в стенке наружного блока выполнены прорези, в которых встроены воздушные поворотные клапаны, связанные с установленным в помещении электроприводом, с которым связан введенный в наружный блок вентилятор, с контроллером также связаны электропривод воздушных поворотных клапанов и нагревательный элемент.

Расположение компрессора, конденсатора, регулирующего вентиля и контроллера в помещении, а испарителя в наружном блоке в совокупности с обеспечением его нагревательным элементом и расположением внутри наружного блока термодатчика, при наличии в этом блоке вентилятора и прорезей в наружной стенке наружного блока, в которых установлены воздушные поворотные клапаны, закрывающиеся при отрицательных температурах с помощью размещенного в помещении контроллера и электропривода, обеспечивает при отрицательных температурах, когда происходит образование наледи, за счет наличия нагревательного элемента в испарителе оттаивание, что в совокупности с работой вентилятора дает возможность получить равномерный воздухообмен по всей поверхности испарителя и надежную и стабильную работу теплового насоса в широком диапазоне температур, быструю оттайку при низких температурах без увеличения энергопотребления.

Технический результат - упрощение конструкции теплового насоса при сохранении достаточной надежности и стабильности его работы и экономного энегопотребления за счет оттайки.

Заявляемый тепловой насос обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как расположение компрессора, конденсатора, регулирующего вентиля и контроллера в помещении, дополнительная установка в помещении электропривода, размещение испарителя в наружном блоке и снабжение его встроенным в него нагревательным элементом, установка термодатчика внутри наружного блока с испарителем, установка внутри наружного блока вентилятора, выполнение в стенке наружного блока прорезей, в которых встроены воздушные поворотные клапаны, связь этих клапанов с установленным в помещении электроприводом, с которым связан введенный в наружный блок вентилятор, наличие связи с контроллером электропривода воздушных поворотных клапанов и нагревательного элемента наружного блока, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие вышеуказанными отличительными признаками, которые обеспечивали бы в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый тепловой насос соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый тепловой насос может быть применен для отопления жилых и производственных помещений и потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена функциональная схема теплового насоса.

Тепловой насос включает в себя последовательно связанные между собой испаритель 1, компрессор 2, конденсатор 3, регулирующий вентиль 4, а также имеются термодатчик 5 и сообщенный с ним контроллер 6. При этом испаритель 1, компрессор 2, конденсатор 3, регулирующий вентиль 4 и контроллер 6 расположены в помещении, где дополнительно установлен также электропривод 7. Испаритель 1 размещен в наружном блоке 8 и снабжен встроенным в него нагревательным элементом 9, причем термодатчик 5 установлен внутри наружного блока 8.

Внутри наружного блока 8 также установлен вентилятор 10, в стенке наружного блока 8 выполнены прорези 11, в которых встроены воздушные поворотные клапаны 12, связанные с установленным в помещении электроприводом 7. С электроприводом 7 связан введенный в наружный блок 8 вентилятор 10, а с контроллером 6 связаны электропривод 7 и нагревательный элемент 9. Термодатчик 5 служит для контроля режима оттайки.

Тепловой насос работает следующим образом.

Источником тепла является наружный воздух, поступающий в наружный блок 8 через открытые поворотные клапаны 12. Принудительное движение воздуха создается вентилятором 10, что создает равномерный воздухообмен. В испарителе 1 за счет отбора тепла у наружного воздуха происходит вскипание хладагента, его пары поступают в компрессор 2, где происходит сжатие хладагента, в результате чего давление и температура паров повышается. Затем пары хладагента поступают в конденсатор 3, в котором за счет теплообмена с воздухом отапливаемого помещения происходит конденсация хладагента и нагрев воздуха отапливаемого помещения. Жидкий хладагент из конденсатора 3 поступает на регулирующий вентиль 4, где происходит его дросселирование, в результате которого снижается давление и температура, после чего хладагент снова поступает в испаритель 1 и цикл повторяется.

Таким образом происходит трансформация тепла от источника низкопотенциального тепла (наружного воздуха).

В нормальном режиме работы теплового насоса воздушные поворотные клапаны 12 открыты, вентилятор 10 работает в номинальном режиме. При снижении температуры на поверхности испарителя 1 в момент покрытия снежной шубы от термодатчика 5 поступает сигнал в контроллер 6, который приводит в действие электропривод 7, в результате чего воздушные поворотные клапаны 12 закрываются и одновременно включается нагревательный элемент 9. Работа вентилятора 10 обеспечивает равномерный воздухообмен и тепломассоперенос теплого воздуха внутри наружного блока 8. В результате этого температура внутри наружного блока 8 повышается и время оттайки снеговой шубы уменьшается.

Такое конструктивно е выполнение теплового насоса обеспечивает его надежную и стабильную работу при весьма простой конструкции насоса.

В сравнении с прототипом заявляемый тепловой насос является более простым по конструкции при обеспечении его надежной и стабильной работы при его экономичности.

Изобретение относится к области холодильной техники и может использоваться для отопления жилых и производственных помещений. Тепловой насос включает в себя последовательно связанные между собой испаритель 1, компрессор 2, конденсатор 3, регулирующий вентиль 4, а также имеются термодатчик 5 и сообщенный с ним контроллер 6. При этом испаритель 1, компрессор 2, конденсатор 3, регулирующий вентиль 4 и контроллер 6 расположены в помещении, где дополнительно установлен также электропривод 7. Испаритель 1 размещен в наружном блоке 8 и снабжен встроенным в него нагревательным элементом 9, причем термодатчик 5 установлен внутри наружного блока 8. Внутри наружного блока 8 также установлен вентилятор 10, в стенке наружного блока 8 выполнены прорези 11, в которых встроены воздушные поворотные клапаны 12, связанные с установленным в помещении электроприводом 7. С электроприводом 7 связан введенный в наружный блок 8 вентилятор 10, а с контроллером 6 связаны электропривод 7 и нагревательный элемент 9. Термодатчик 5 служит для контроля режима оттайки. Технический результат - упрощение конструкции теплового насоса при сохранении достаточной надежности и стабильности его работы и экономного энегопотребления. 1 ил.

Тепловой насос, включающий последовательно связанные между собой испаритель, компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль, при этом также имеются термодатчик и сообщенный с ним контроллер, отличающийся тем, что компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и контроллер расположены в помещении, где дополнительно установлен электропривод, испаритель размещен в наружном блоке и снабжен встроенным в него нагревательным элементом, термодатчик установлен внутри наружного блока с испарителем, где также установлен вентилятор, в стенке наружного блока выполнены прорези, в которых встроены воздушные поворотные клапаны, связанные с установленным в помещении электроприводом, с которым связан введенный в наружный блок вентилятор, с контроллером также связаны электропривод воздушных поворотных клапанов и нагревательный элемент.