Комбинированная ветроустановка для производства тепла Советский патент 1984 года по МПК F24J3/02 

Изобретение относится к ветроэнергетике, гелиотехнике и может быть использовано для теплоснабжения, охлаждения и электроснабжения отдельных зданий, расположенных в местностях с интенсивными ветровым режимом и солнечной радиацией. Известна ветроустановка для производства тепла, содержащая ветродвигатель с вертикальным валом, в нижней части которого закреплен винт насоса, расположенный в баке с водой. Для циркуляции нагретой воды к баку подключена замкнутая система трубопроводов 1. Однако данная установка не обеспечивает потребителей электроэнергией и не использует энергию солнечного нагревателя. Наиболее близкой к предлагаемой является комбинированная ветроустановка для производства тепла, содержащаяветроколесо с генератором, электрически связанным с полупроводниковым тепловым насосом, в гидравлических камерах которого расположены холодные и горячие спаи, и солнечный нагреватель, причем вход гидравлической камеры с холодными спаями соединен с входом и выходом солнечного нагревателя, связанным с потребителем тепла 2. Однако указанная ветроустановка имеет большие потери тепла в трасмиссии ветродвигателя, ее тепловой насос работает не в оптимальном режиме с низким КПД, в летнее время ветроустановка не охлаждает воду, что снижает надежность обеспечения U петребителеи. Цель изобретения - повышение надежности теплоснабжения. Поставленная цель достигается тем, что комбинированная ветроустановка для производства тепла, содержащая ветроколесо с генератором, электрически связанным с по лупроводниковым тепловым насосом, в гидравлических камерах которого расположены холодные и горячие спаи, и солнечный нагреватель, причем вход гидравлической камеры с холодными спаями соединен с входом и выходом солнечного нагревателя, связанного с потребителем тепла, снабжена системой отопления, баком с размещенным в нем V-об разным трубопроводом, и установленными в трубопроводе насосом и турбиной, гидравлически связанными между собой, причем насос механически соединен с ветроколесом, а турбина - с генератором, а выход солнечного нагревателя соединен с потребителем тепла через бак, вход последнего связан с гидравлической камерой с горячими спаями, вход и выход которой связаны с сиетемой отопления. На чертеже изображена схема вестроуста новки. Комбинированная ветроустановка для производства тепла содержит ветроколесо 1 с генератором 2, электрически связанным с полупроводниковым тепловым насосом 3, в гидравлических камерах 4 и 5 которого расположены холодные и горячие спаи, и солнечный нагреватель 6, причем вход гидравлической камеры 4 с холодными спаями соединен с входом и выходом солнечного нагревателя 6, связанного с потребителем 7 тепла. Установка снабжена системой 8 отопления, баком 9 с размещенным в нем V-образным трубопроводом 10, и установленными в трубопроводе 10 насосом 11 и турбиной 12, гидравлически связанными между собой, причем насос 11 механически соединен с ветроколесом 1, а турбина 12 - с генератором 2, и выход солнечного нагревателя 6 соединен с потребителем 7 тепла через бак 9, вход последнего связан с гидравлической камерой 5 с горячими спаями, вход и выход которой связан с системой 8 отопления. Кроме того, генератор 2 соединен с насосом 3 электрокабелем 13, с дополнительным потребителем энергии (на чертеже не показан) - кабелем 14, а с подогревателем 15 воды - кабеле.м 16. Солнечный нагреватель 6 с баком 9 соединен трубопроводом 17. К насосу подсоединена скважина 18, водопровод Г9. Два циркуляционных насоса 20 и 21 подключены к гидравлическим камерам 4 и 5. Для хранения горячей воды служит бак 22, а холодной - бак 23. Все оборудование соединено трубопроводами с задвижками или вентилями. Насос 20 соединен с нагревателем б трубопроводом 24. Насосы 3 и 21 соединены с системой отопления 8 трубопроводами 25, 26 и 27. Трубопровод 25 соединен с трубопроводом 17 дополнительным трубопроводом 28. К баку 23 подключены трубопроводы 29, 30, 31 и 32. Потребитель тепла 7 сзязан трубопроводом 33 с поглощающим колодцем 34. Трубопроводы 32 и 33 дполнительно подключены к теплообменнику на бытовых стоках 35. Работа ветроустановки происходит следующим образом. При наличии ветра ветроколесо 1 вращает насос 11. По трубопроводу 10 начинает циркулировать вода и вращать турбину 12. Генератор 2, соединенный с турбиной 12, вырабатывает ток и подает его по кабелям 13, 14 и 16 потребителям. Вода в баке 9 нагревается до 60°С и подается в бак 22, а затем потребителям 7 (например, на бытовые нужды). Остатки горячей воды по трубопроводу 33 сбрасываются в колодец 34. При слабом ветре вода подогревается от генератора 2 подогревателем 15. В зимнее время тепловой насос 3 получает энергию от генератора 2 и подает теплую воду по -трубопроводу 25 в систему 8 отопления здания, а циркуляцию воды в этой систе.ме обеспечивает насос 21. При сильном ветре избыточное тепло по трубе 28 подается через бак 9 потребителю 7,

а из водопровода 19 поступает холодная вода при 2-5°С на покрытие потерь воды у потребителя 7.

При отсутствии ветра энергия в здание поступает из районной сети. Для обогрева холодных спаев теплового насоса 3 днем служит тепло, получаемое в солнечном нагревателе 6, а ночью и в пасмурную погоду служит тепло из скважины 18. При этом вода подается насосом 20 и остуженная до 2°С в камере 4 сбрасывается в поглощающий колодец 34.

Более холодная вода из водопровода 19 подогревается в теплообменнике 35 и накапливается в баке 23, откуда насосом 20 подается в нагреватель 6 по трубопроводу 24. При избытке тепла в системе 8 горячая вода по трубопроводу 28 подается в бак 9 и далее на бытовые нужды. В солнечную погоду избыток теплой воды может быть сброшен по трубопроводу 30 в бак 23.

В летнее время спаи теплового насоса 3 переключены для работы на охлаждение.

насос 20 подает, воду из скважины 18 в тепловой насос 3, а вода, нагретая до 2025°С, сбрасывается в поглощающий колодец 34. Насос 21 прогоняет воду через насое 3 и систему 8, по которой таким образом начинает циркулировать холодная вода, осуществляя охлаждение в жаркое время года. Вода для горячего водоснабжения потребителей 7 поступает из водопровода 19 через нагреватель 6 в бак 22.

Эффективность ветроустановки заключается в том, что потребитель в любое время года надежно обеспечен энергией, которую вырабатывает ветродвигатель, солнечный нагреватель, подает районная электс росеть, а тепловой насос служит для отопления и охлаждения, что существенно повышает КПД ветроустановки. Эффективность установки увеличивается ещ.е и в связи с те.м, что она использует четыре источника тепла низкого потенциала: солнечный нагреватель, скважину, водопровод и теплообменник на стоках.

КОМБИНИРОВАННАЯ ВЕТРО- УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛА, содержащая ветроколесо с генератором, электрически связанным с полупроводниковым тепловым насосом, в гидравлических камерах которого расположены холодные и горячие спаи, и солнечный нагреватель, причем вход гидравлической камеры с холодными спаями соединен с входом и выходом солнечного нагревателя, связанного с потребителем тепла, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности теплоснабжения, ветроустановка снабжена системой отопления, баком с размещенным в нем \Г-образным трубопроводом, и установленными в трубопроводе насосом и турбиной, гидравлически связанными между собой, причем насос механически соединен с ветроко- лесом, турбина — с генератором, а выход солнечного нагревателя соединен с потребителем тепла через бак, вход последнего подсоединен к гидравлической камере с горячими спаями, вход и выход которой связаны с системой отопления.(Л^CD СО Oi СП