Тепловой насос для обогрева или охлаждения зданий Советский патент 1986 года по МПК F25B27/00 F25B21/00 

Фиг.1 Изобретение относится к холодильной технике, в частности к тепловым насосам электрохимического действия, используемым для обогрева или охлаждения зданий. Цель изобретения - повьпнение компактности насоса. На фиг. 1 изображена наружная панель ограждения здания с тепловым насосом в плане; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - расположение секций зеркального концентратора в режиме охлаждения здания. Тепловой насос для обогрева или охлаждения зданий устанавливают в наружной панели ограждения 1, расположенной в южной стене здания 2. Внешний слой наружной панели ограждения содержит корпус 3 внешней электрохимической ячейки, электродный блок, состояший из пористых электродов 4 и 5 высокого и низкого давлений и заключенной между ними электролитной мембраны 6, полости 7 и 8 высокого и низкого давлений, на которые делит ячейку электродный блок, патрубки 9 и 10 подвода и отвода рабочего тела, металлическую зачерненную с наружной стороны стенку 11, металлическую сетку 12, заполняющую полость высокого давления, жесткий перфорированный лист 13 и тоководы 14 и 15. Внутренний слой наружной панели ограждения содержит корпус 16 внутренней электрохимической ячейки, электродный блок, состоящий из пористых электродов 17 и 18 высокого и низкого давлений и заключенной между ними электролитной мембраны 19, полости 20 и 21 высокого и низкого давлений, патрубки 22 и 23 подвода и отвода рабочего тела, металлическую стенку 24, металлическую сетку 25, заполняющую полость высокого давления, жесткий перфорированный лист 26 и тоководы 27 и 28. Патрубки закрыты цокольной заглушкой 29 коммуникаций. Регенеративный теплообменник 30 расположен в прослойке 31 между корпусами внешней и внутренней электрохимических ячеек. Полости высокого давления ячеек соединены с полостью высокого давления регенеративного теплообменника 30 трубопроводами 32 и 33. Полости низкого давления ячеек соединены с полостью низкого давления регенеративного теплообменника трубопроводами 34 и 35. Тоководы 14, 15, 27 и 28 соединены в электрическую цепь через реостат 36. С внешней стороны наружная панель ограждения 1 оборудована двухсекционным плоским концентратором 37 солнечной энергии, который выполнен с возможностью поворота его секций на 180° относительно наружной поверхности панели, при этом сами секции выполнены в виде пластин с возможностью поворота на 180° вокруг их продольных осей. Тепловой насос в режиме обогрева здания работает следующим образом. Наружную панель ограждения 1 подсоединяют к внешнему источнику напряжения так, как показано на фиг. 2. Солнечное излучение нагревает зачерненную металлическую внешнюю стенку 11. При этом изза небольшой толщины полости 7 высокого давления и наличия теплопроводной сетки 12 электродный блок также прогревается. При достижении минимальной температуры цикла в полости высокого давления происходит ионизация рабочего тела на трехфазной границе раздела электрод-электролит-рабочее тело. Под действием термодинамического потенциала начинается переток положительно заряженных ионов рабочего тела через электролитную мембрану 6 и последующая рекомбинация их на трехфазной границе раздела в полости 8 низкого давления. Таким образом, в режиме обогрева помещения электрохимическая ячейка внешнего слоя панели выполняет функцию детандера теплового насоса и в ней происходит изотермическое расширение рабочего тела. Этот процесс сопровождается поглощением электродным блоком некоторого количества тепла, равного работе расширения рабочего тела на заданном перепаде давлений. Электрохимическая ячейка внешнего слоя при этом выполняет функцию компрессора. В ней осуществляется изотермическое сжатие рабочего тела. Сжатие рабочего тела происходит за счет подвода к электродам 17 и 18 электрической энергии, выработанной детандером, и от внешней цепи и сопровождается выделением в электродном блоке тепла, равного работе сжатия рабочего тела на заданном перепаде давлений. От электродно|-о блока через теплопроводные сетку 25 и стенку 24 происходит выделение тепла в помещение здания. Для уменьшения потерь тепла в цикле изобарические процессы охлаждения и нагрева рабочего тела осуществляются в регенеративном теплообменнике 30. Тепловой насос в режиме охлаждения здания работает следующим образом. Изменяют полярность подключения внешнего источника тока. При этом электрохимическая ячейка внутреннего слоя панели начинает выполнять функцию детандера теплового насоса и отбирать тепло из помещения. Через электрохимическую ячейку внешнего слоя, которая в этом режиме является компрессором, происходит сброс тепла в окружающую среду. При этом концентратор 37 закрывается поворотом его секций, а их зеркальные пластины поворачиваются так, чтобы отражать солнечные лучи и обеспечивать циркуляцию воздуха у поверхности панели.

Изменяя реостатом 36 величину приложенного внешнего напряжения, можно регулировать количество выделяемого или отбираемого внутренней поверхностью панели тепла и тем самым создавать требуемые условия в помещении здания.

ТЕПЛОВОЙ НАСОС ДЛЯ ОБОГРЕВА ИЛИ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ, содержащий электрохимические ячейки с теплопередающими поверхностями, соединенные между собою через регенеративный теплообменник, причем одна из ячеек обращена внутрь здания, а другая - наружу, отличающийся тем, что, с целью повышения компактности, обе ячейки и регенеративный теплообменник встроены в стенку здания с повторением их теплопередающими поверхностями геометрии поверхностей стенки здания. 1(Л Ю о: со

hO

Л -А

Б- Б

HJ