Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки Российский патент 2025 года по МПК F24D15/04 F24D3/18 F25B15/00 

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплохладоснабжению и кондиционированию зданий.

В настоящее время известно несколько различных систем кондиционирования, в частности, на основе абсорбционной холодильной машины (АБХМ), которая, как правило, участвует в системе централизованного кондиционирования для нескольких пользователей (потребителей).

Но все данные системы не предусматривают возможности отключения от данной системы отдельных потребителей, а также обеспечение регулирования параметров кондиционирования непосредственно у каждого потребителя. Также данные системы достаточно сложны и энергоемки, и требуют больших площадей для их размещения.

Так известна «Система снабжения здания теплом и холодной водой» по патенту РФ №2287743, содержащая подведенные к зданию магистральные трубопроводы тепло- и холодного водоснабжения, соединенные через запорные задвижки и соответственно через теплосчетчик и водомер с разводящими по зданию трубопроводами холодного водоснабжения и подающими и обратными трубопроводами теплоснабжения, соединенными с потребителями посредством стояков соответственно со смесителями холодного водоснабжения, подключенными к циркуляционному трубопроводу горячего водоснабжения, и индивидуальными системами отопления, при этом система у каждого потребителя дополнительно оборудована установленными в местах присоединения потребителей к стоякам термотрансформирующими агрегатами, которые подключены с одной стороны к подающим и обратным стоякам теплоснабжения и стояку холодного водоснабжения, а с другой стороны - к индивидуальной системе отопления и смесителю с циркуляционным трубопроводом горячего водоснабжения, на последнем смонтирован циркуляционный насос и расширительный бак; причем термотрансформирующий агрегат включает в себя по меньшей мере два теплообменника, один из которых одной полостью включен в циркуляционный трубопровод горячего водоснабжения, другой полостью подключен на входе и выходе к подающему стояку теплоснабжения, а второй теплообменник одной полостью подключен к смесителю и стояку холодного водоснабжения, а другой полостью - на входе соответственно к подающему стояку и обратному трубопроводу индивидуальной системы отопления, а на выходе - к обратному стояку теплоснабжения.

Недостатком данной системы является отсутствие возможности снабжения потребителя холодом в какой-либо из периодов года.

Наиболее близкой по своей технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является «Система теплохладоснабжения» по патенту РФ №2609266, включающая участки подающего и обратного трубопроводов тепловой сети, к которым подключено теплообменное оборудование горячего водоснабжения, аккумулятор теплоты, абсорбционную холодильную машину (АБХМ), испаритель которой подключен к подающему и обратному трубопроводу холодоснабжения, при этом конденсатор и абсорбер АБХМ расположены на трубопроводе холодной воды и дополнительном контуре охлаждения с градирней, а к подающему и обратному трубопроводу холодоснабжения подключен аккумулятор холода.

Данная система выбрана в качестве прототипа.

Основным недостатком данной системы являются ее централизованное снабжение теплом и холодом здания, что не позволяет управлять подачей тепла и холода непосредственно каждому потребителю, то есть отключить, например, его подачу конкретному потребителю, не отключая остальных, а также осуществлять учет подачи тепла и холода конкретному потребителю по счетчику, установленному конкретно у данного потребителя.

Кроме того, данная система является достаточно сложной в исполнении, обладает высокой металлоемкостью, так как требует прокладки дополнительно большого количества труб.

Задачей предложенного изобретения является расширение функциональных возможностей данной системы за счет ее децентрализованного построения, позволяющего децентрализованное снабжение теплом и холодом отдельных потребителей в здании, что позволяет управлять подачей тепла и холода, а также их учетом непосредственно каждому потребителю, при одновременном упрощении системы и снижении ее энергоемкости.

Техническим результатом данного изобретения является расширение функциональных возможностей данной системы, при одновременном обеспечении ее упрощения и снижении ее энергоемкости.

Поставленная задача достигается за счет того, что система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки, содержащая магистральные трубопроводы тепловой сети, соединенные с внутренними трубопроводами здания со счетчиками тепла посредством запорной арматуры, абсорбционную холодильную машину (АБХМ) с конденсатором, генератором, испарителем и абсорбером, а также первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком, который подключен к АБХМ, имеет несколько АБХМ, каждая из которых установлена децентрализованно, непосредственно у конкретного потребителя, через запорные вентили, счетчики тепла и фильтры, установленные на двух стояках с теплоносителем, соединенных с внутренними трубопроводами здания, при этом у каждого потребителя также установлен первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком, а также второй контур охлаждения с воздушным охладителем, который установлен с наружной стороны здания, при этом конденсатор и абсорбер каждой АБХМ подключены ко второму контуру охлаждения соответствующей АБХМ, испаритель каждой АБХМ подключен к первому контуру охлаждения соответствующей АБХМ, а генератор каждой АБХМ подключен к стоякам с теплоносителем, при этом первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком каждой АБХМ содержит первый циркуляционный насос, первый расширительный бак, двухходовой кран и комнатный термостат, а второй контур охлаждения с воздушным охладителем каждой АБХМ содержит второй циркуляционный насос и второй расширительный бак, при этом конденсатор соединен с испарителем через растворный теплообменник и первый гидравлический затвор, а с абсорбером через растворный теплообменник и насос, при этом испаритель соединен с конденсатором через второй гидравлический затвор.

В предпочтительном варианте выполнения система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки содержит пластинчатый теплообменник, установленный на входе в каждую АБХМ, с контуром из третьего циркуляционного насоса и третьего расширительного бака, при этом пластинчатый теплообменник выполнен для обеспечения снижения перепадов давления сети теплоснабжения.

Целесообразно, чтобы система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки содержала электрический тэн, установленный в генераторе, и выполненный для возможности увеличения производительности системы.

Желательно, чтобы в системе теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки, в контуре с первым циркуляционным насосом и первым расширительным баком был размещен незамерзающий теплоноситель.

Целесообразно, чтобы в системе теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки, каждая АБХМ содержала хладагент в виде бромистого лития.

Для более подробного раскрытия изобретения далее приводится описание конкретных возможных вариантов его исполнения с соответствующими чертежами.

Фиг. 1 - структурная схема системы теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки АБХМ.

Фиг. 2 - структурная схема фрагмента системы конкретного потребителя с АБХМ.

Фиг. 3 - структурная схема фрагмента системы конкретного потребителя с АБХМ и пластинчатым теплообменником.

Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки, в предпочтительном варианте ее выполнения, содержит на ее входе магистральные трубопроводы 1 тепловой сети, соединенные с внутренними трубопроводами 2 системы теплохладоснабжения здания со счетчиками тепла 3 посредством запорной арматуры 4. Система содержит также, по меньшей мере, одну абсорбционную холодильную машину (АБХМ) 5 (для одного потребителя) с конденсатором 6, генератором 7, испарителем 8 и абсорбером 9, а также первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком 10, который подключен к АБХМ 5 (Фиг. 1-2).

Как правило, потребителей в системе теплохладоснабжения бывает несколько, например, на каждом этаже трехэтажного здания по два потребителя, поэтому система теплохладоснабжения, в данном случае имеет шесть потребителей и шесть АБХМ 5, каждая из которых установлена децентрализованно, то есть непосредственно у конкретного потребителя (Фиг. 1), через запорные вентили 12, счетчики тепла 11 и фильтры 13, установленные на двух стояках 14 и 15 с теплоносителем, соединенных с внутренними трубопроводами 2 здания (Фиг. 1-2). При этом у каждого потребителя также установлен первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком 10, а также второй контур охлаждения с воздушным охладителем 16, который установлен с наружной стороны здания.

Конденсатор 6 и абсорбер 9 каждой АБХМ 5 подключены ко второму контуру охлаждения соответствующей АБХМ 5, а испаритель 8 каждой АБХМ 5 подключен к первому контуру охлаждения соответствующей АБХМ с вентиляционным доводчиком 10. При этом генератор 7 каждой АБХМ 5 подключен к стоякам 14 и 15 с теплоносителем, а первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком 10 каждой АБХМ 5 содержит первый циркуляционный насос 18.1, первый расширительный бак 17.1, двухходовой кран 19 и комнатный термостат 20.

Второй контур охлаждения с воздушным охладителем каждой АБХМ 5 содержит второй циркуляционный насос 18.2 и второй расширительный бак 17.2, при этом конденсатор 6 соединен с испарителем 8 через растворный теплообменник 21 и первый гидравлический затвор 22, а с абсорбером 9 через растворный теплообменник 21 и насос 23, при этом испаритель 8 соединен с конденсатором 6 через второй гидравлический затвор .

В предпочтительном варианте выполнения система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки, может также содержать пластинчатый теплообменник 25, установленный на входе в каждую АБХМ 5, с контуром из третьего циркуляционного насоса 18.3 и третьего расширительного бака 17.3, при этом пластинчатый теплообменник 25 выполнен с возможностью обеспечения снижения перепадов давления сети теплоснабжения.

Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки, может также содержать электрический тэн 26 установленный в генераторе 7, и выполненный с возможностью увеличения производительности системы.

В контуре с первым циркуляционным насосом 18.1 и первым расширительным баком 17.1 может быть размещен незамерзающий теплоноситель, а в качестве хладагента в АБХМ 5 используют бромистый литий.

Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки функционирует следующим образом.

В испарителе 8 каждой АБХМ 5 системы, за счет подвода теплоты от вентиляционного доводчика 10 при работе первого циркуляционного насоса 18.1 кипит вода. При этом хладоноситель охлаждается до температуры требуемой для работы вентиляционного доводчика 10. Водяной пар, образовавшийся в испарителе 8, поступает в абсорбер 9, где он абсорбируется крепким раствором бромистого лития, стекающим из генератора 7 через растворный теплообменник 21 и гидравлический затвор 22 в абсорбер 9.

Вследствие абсорбции пара раствором бромистого лития концентрация последнего снижается. Теплота, выделяющаяся в процессе абсорбции, отводится к источнику окружающей среды посредством воздушного охладителя 16 и второго циркуляционного насоса 18.2. Слабый раствор из абсорбера 9 насосом 23 подается через растворный теплообменник 21 в генератор 8, где он кипит вследствие подвода теплоты от тепловой сети здания по стоякам 14 и 15 с опцией электрического тэна 26. Водяной пар, образовавшийся в генераторе 7, поступает в конденсатор 6, где конденсируется.

При этом теплота перегрева конденсации пара отводится посредством воздушного охладителя 16, при работе второго циркуляционного насоса 18.2 в контуре абсорбер 9 - конденсатор 6. Затем конденсат из конденсатора 6 стекает в испаритель 8 через гидравлический затвор 24. После чего описанные выше цикл повторяется.

Таким образом, за счет создания данной системы с децентрализованным снабжение теплом и холодом здания, в частности конкретно каждого потребителя данной системы, удалось обеспечить управляемость подачей тепла и холода непосредственно каждому потребителю, то есть отключить или включить, например, его подачу конкретному потребителю, не отключая остальных, а также осуществлять учет подачи тепла и холода конкретному потребителю по счетчику, установленному конкретно у данного потребителя, что значительно расширило функциональные возможности системы.

Также ввиду наличия у каждого потребителя своей АБХМ 5, а также первого и второго контуров охлаждения с воздушным охладителем 16 и вентиляционного доводчика 10, удалось значительно упростить всю систему теплохладоснабжения здания на базе нескольких АБХМ 5, и создать простую систему для компактного абсорбционного кондиционера для каждого потребителя системы, которая обеспечивает комфортные параметры внутренней среды в помещении непосредственно для каждого потребителя. Данная задача была достигнута за счет подключения генератора 7 каждой АБХМ 5 к тепловым сетям здания 14 и 15, при одновременном подключении абсорбера 9 и конденсатора 6 каждой АБХМ 5 к воздушному охладителю 16 каждого потребителя, подключенного снаружи здания.

При этом, удалось избавиться от холодильных машин (чиллеров), занимающих значительные площади и являющимися энергоемкими, что значительно уменьшило энергоемкость всей системы.

Как очевидно специалистам в данной области техники, данное изобретение можно разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данного изобретения.

При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем изобретения представлен его формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данного изобретения.

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплохладоснабжению и кондиционированию зданий. Задачей предложенного изобретения является расширение функциональных возможностей данной системы за счет ее децентрализованного построения, позволяющего снабжение теплом и холодом отдельных потребителей, что позволяет управлять подачей тепла и холода, а также их учетом непосредственно каждому потребителю, при одновременном упрощении системы и снижении ее энергоемкости. Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки содержит магистральные трубопроводы, соединенные с внутренними трубопроводами здания, несколько абсорбционных холодильных машин (АБХМ), которые установлены децентрализованно, непосредственно у конкретного потребителя, а также первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком, подключенный к каждой АБХМ, при этом у каждого потребителя также установлен второй контур охлаждения с воздушным охладителем, который установлен с наружной стороны здания, конденсатор и абсорбер каждой АБХМ подключены ко второму контуру охлаждения соответствующей АБХМ, испаритель каждой АБХМ подключен к первому контуру охлаждения соответствующей АБХМ, а генератор каждой АБХМ подключен к стоякам с теплоносителем, при этом конденсатор соединен с испарителем через растворный теплообменник и первый гидравлический затвор, а с абсорбером через растворный теплообменник и насос, кроме этого испаритель соединен с конденсатором через второй гидравлический затвор. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки, содержащая магистральные трубопроводы тепловой сети, соединенные с внутренними трубопроводами здания со счетчиками тепла посредством запорной арматуры, абсорбционную холодильную машину (АБХМ) с конденсатором, генератором, испарителем и абсорбером, а также первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком, подключенный к АБХМ, отличающаяся тем, что система имеет несколько АБХМ, каждая из которых установлена децентрализованно, непосредственно у конкретного потребителя, через запорные вентили, счетчики тепла и фильтры, установленные на двух стояках с теплоносителем, соединенных с внутренними трубопроводами здания, при этом у каждого потребителя также установлен первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком, а также второй контур охлаждения с воздушным охладителем, который установлен с наружной стороны здания, при этом конденсатор и абсорбер каждой АБХМ подключены ко второму контуру охлаждения соответствующей АБХМ, испаритель каждой АБХМ подключен к первому контуру охлаждения соответствующей АБХМ, а генератор каждой АБХМ подключен к стоякам с теплоносителем, при этом первый контур охлаждения с вентиляционным доводчиком каждой АБХМ содержит первый циркуляционный насос, первый расширительный бак, двухходовой кран и комнатный термостат, а второй контур охлаждения с воздушным охладителем каждой АБХМ содержит второй циркуляционный насос и второй расширительный бак, при этом конденсатор соединен с испарителем через растворный теплообменник и первый гидравлический затвор, а с абсорбером через растворный теплообменник и насос, при этом испаритель соединен с конденсатором через второй гидравлический затвор.

2. Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки по п. 1, отличающаяся тем, что содержит пластинчатый теплообменник, установленный на входе в каждую АБХМ, с контуром из третьего циркуляционного насоса и третьего расширительного бака, при этом пластинчатый теплообменник выполнен с возможностью обеспечения снижения перепадов давления сети теплоснабжения.

3. Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки по п. 1, отличающаяся тем, что содержит электрический тэн, установленный в генераторе и выполненный с возможностью увеличения производительности системы.

4. Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки по п. 1, отличающаяся тем, что в контуре с первым циркуляционным насосом и первым расширительным баком размещен незамерзающий теплоноситель.

5. Система теплохладоснабжения здания на базе абсорбционной установки по п. 1, отличающаяся тем, что каждая АБХМ содержит хладагент в виде бромистого лития.