Устройство для получения тепла и холода Советский патент 1988 года по МПК F25B21/00 

-л-А

(Л

00 О5 О) 00

о

фие.2

В режиме охлаждения устройство работает следующим образом.

К клеммам 7 подводится напряжение от источника постоянного тока. От них электрическая энергия через регулятор 8 напряжения подводится к электродам 18 и 19 электрохимического компрессора 3. Пары рабочего тела, находящиеся в полости 17 низкого давления, ионизуются на трехфазной границе раздела электрод - электролит - рабочее тело, в виде ионов NH4 проходят через электролитную мембрану 20 и рекомбинируют на трехфазной границе раздела в полости высокого давления. На фиг.5 участок 23-24 соответствует процессу сжатия рабочего тела. Рабочий процесс сжатия в компрессоре 3 заключается в ионизации рабо10

1Г

чего тела низкого давления Рцсп лости 17 по реакции NH + EH - е- - NHj на границе электрод 19 - мембрана 20, перетоке ионов Ш через

комбинации ионов NH4 на границе мембрана 20 - электрод 18 по реакции

30

NH + е

NHj + Н в полости высокоИзобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для получения тепла и холода.

Цель изобретения - повьшение компактности и обеспечение регулирования температурного режима при использовании устройства для обогрева или охлаждения здания.

На фиг.1 изображена наружная панель ограждения здания, совмещенная с устройством и располагаемая на южном фасаде здания; на фиг.2 и 3 - разрез А-А на фиг.1 в режимах охлаждения и нагрева соответственно; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1;на фиг.5- термодинамический цикл работы устройства.

Устройство содержит испаритель 1, вторую полость 2 регенеративного теп- 20 лообменника, электрохимический компрессор 3, конденсатор 4, полость 5 регенаративного теплообменника, дроссель 6 на выходе из первой

полости регенеративного- теплообменни- 25 слой электролита под действием гра- ка, клеммы 7 для подключения источни- диента электростатического поля, река постоянного тока, регулятор 8 напряжения, оребрение 9, корпус 10 компрессора, корпус 11 испарителя и конденсатора, воздушную прослойку 12, второй дроссель 13 на входе в первз ю полость 5 регенеративного теплообменника, шестилинейный двухпозиционный вентиль 14 и .пластинчатьй зеркальный концентратор 15 солнечной энергии.

Электрохимический компрессор 3 содержит полость 16 высокого давления, полость 17 низкого давления, пористый электрод 18 высокого давления, пористый электрод 19 низкого давле- ; нияр электролитную мембрану 20, металлический сетчатый материал 21 и тоководы 22.

В качестве рабочего тела в предлагаемом устройстве может быть исполь- 45 са тепла пластинчатый зеркальньй кон- зована смесь газов, например аммиака центратор солнечной энергии трансфор- с водородом, в нестехиометрическом мируется в солнцезащитный жалюзиоб- составе: 1 моль раб.тела I моль Ш,+ разный экран. Из конденсатора 4 рабо- + 0,5 моль Hi, а в качестве электро- чёе тело поступает в полость 5 теп- литной мембраны 20 может быть исполь- gg лообменника, где охлаждается (учас- зован пористый диэлектрический су- ток 26-27) и через дроссель 6 посту- харь, пропитанный насьщенным водным пает в испаритель 1. Дроссель 13 при

. этом находится в нерабочем положении и не препятствует движению рабочего 55 тела. В испарителе 1 аммиак поглощает тепло из помещения, в результате чего происходит процесс испарения аммиака (участок 28-29 на фиг.5), после чего его пары смещиваются с газооб35

го давления при Рцонд Теплота, равная работе сжатия пара рабочего тела на заданном перепаде давлений, через сетку 21 и оребрение 9 отводится от электродного блока, включающего, электроды 18 и 19 и мембрану 20, в окружающую среду. Из полости 16 пары .рабочего тела поступают в конденсатор 4, где переохлаждаются (участок на фиг.5) при температуре 40 конденсации Т хонд и конденсируются (участок 25-26), при этом теплота конденсации через наружную поверхность конденсатора сбрасывается в окружающую среду. Для облегчения сброраствором соли аммония с проводимостью по комплексному иону Ш типа (, NH4C1, .

Устройство может работать в двух режимах: в режиме .охлаждения помещения и в режиме обогрева.

6816 ,2

В режиме охлаждения устройство работает следующим образом.

К клеммам 7 подводится напряжение от источника постоянного тока. От них электрическая энергия через регулятор 8 напряжения подводится к электродам 18 и 19 электрохимического компрессора 3. Пары рабочего тела, находящиеся в полости 17 низкого давления, ионизуются на трехфазной границе раздела электрод - электролит - рабочее тело, в виде ионов NH4 проходят через электролитную мембрану 20 и рекомбинируют на трехфазной границе раздела в полости высокого давления. На фиг.5 участок 23-24 соответствует процессу сжатия рабочего тела. Рабочий процесс сжатия в компрессоре 3 заключается в ионизации рабо10

1Г

20 чего тела низкого давления Рцсп лости 17 по реакции NH + EH - е- - NHj на границе электрод 19 - мембрана 20, перетоке ионов Ш через

слой электролита под действием гра- диента электростатического поля, рекомбинации ионов NH4 на границе мембрана 20 - электрод 18 по реакции

30

NH + е

NHj + Н в полости высоко25 слой электролита под действием гра- диента электростатического поля, ре45 са тепла пластинчатый зеркальньй кон- центратор солнечной энергии трансфор- мируется в солнцезащитный жалюзиоб- разный экран. Из конденсатора 4 рабо- чёе тело поступает в полость 5 теп- gg лообменника, где охлаждается (учас- ток 26-27) и через дроссель 6 посту- пает в испаритель 1. Дроссель 13 при

35

го давления при Рцонд Теплота, равная работе сжатия пара рабочего тела на заданном перепаде давлений, через сетку 21 и оребрение 9 отводится от электродного блока, включающего, электроды 18 и 19 и мембрану 20, в окружающую среду. Из полости 16 пары .рабочего тела поступают в конденсатор 4, где переохлаждаются (участок на фиг.5) при температуре 40 конденсации Т хонд и конденсируются (участок 25-26), при этом теплота конденсации через наружную поверхность конденсатора сбрасывается в окружающую среду. Для облегчения сброразным водородом. Давление насьпцен- ного пара аммиака при „„„ TI. Из испарителя рабочее тело (смесь аммиака с водородом) поступает во вторую полость 2 регенеративного теплообменника, где нагревается (участок 29-23 на фиг.5) до максимальной температуры цикла Тд,дкс , и поступает в полость 17 низкого давления компрессора 3. В нем за счет внешней электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления РИСП ДО максимального РКОНД .Цикл работы устройства в режиме холодильника замкнут.

,В режиме обогрева помещения устройство работает следующим образом. Дроссель 6 переводится в нерабочее, а дроссель 13 - в рабочее положение. Шестилинейный двухпозиционный вентиль 14 переводится в положение, показанное на фиг.З. При таком положении дросселей 6 и 13 и вентиля 14 устройство работает как тепловой насос по циклу, изображенному на фиг.З При этом q, соответствует теплу, поглощаемому из окружающей среды полостью 4, а q кр„д - теплу, выделяемому полостью 1 в помещение. Таким образом, полость 4 вьтолняет функцию испарителя, а полость 1 - конденсатора. Сжатие рабочего тела в компрессоре (участок 23-24 на фиг.5) происходит, как и в режиме охлаждения помещения. Пары рабочего тела после сжатия поступают в полость I, вьтол- няющую функцию конденсатора, где переохлаждаются (участок 24-25) при температуре конденсации и конденсируются (участок 25-26) при этой же температуре. При этом теплота переохлаждения и конденсации сбрасывается в помещение. Из полости 1 рабочее тело поступает в полость 5 теплообменника, где охлаждается (участок 26-27) f и через дроссель 13 тупает в полость 4, где испаряется, забирая тепло из окружающей среды, а также солнечную энергию, сконцентрированную зеркальным концентрато.ром 15. Дроссель 6 при этом находится в нерабочем положении и не препятствует движению рабочего тела. В испарителе 4 аммиак поглощает тепло, в результате чего происходит процесс испарения аммиака (участок 28-29), после чего его пары смешиваются с газообразным водородом. Давление насыщенного пара аммиака при , Ту,, , Из полости 4 рабочее тело (смесь аммиака с водородом) поступает в первую полость 2 регенеративного теплообменника, где нагревается (участок

29-23) до максимальной температуры цикла Тцо,, , и поступает в полость 1 7 низкого давления компрессора. В нем за счет электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления РИСП ДО максимального РКОН . Цикл работы устройства в режиме теплового насоса замкнут.

Формула изобретения

Устройство для получения тепла и холода, содержащее парожидкостный циркуляционный контур, включающий электрохимический компрессор с полостями высокого и низкого давления,

конденсатор, регенеративный теплообменник с двумя полостями, дроссель и испаритель, причем дроссель расположен между первой полостью теплообменника и испарителем,-, отличающ е е с я тем, что, с целью првьше- ния компактности и обеспечения регулирования температурного режима при использовании устройства для обогрева или охлаждения здания, контур дополнительно содержит второй дроссель, размещенньй между конденсатором и первой полостью теплообменника, и шестилинейный двухпозиционный вентиль, связывающий компрессор с конденсатором и через теплообменник с соответствующим дросселем и испарителем, а конденсатор, испаритель и теплообменник встроены в стену здания с повторением теплопередающими

поверхностями испарителя и конденсатора формы стены здания.

Изобретение позволяет повысить . компактность и обеспечить регулирование т-рного режима при использовании устройства дпя обогрева и охлаждения здания. Дпя этого второй дроссель 13 размещен между конденсатором 4 и первой полостью 5 теплообменника. Шес- тилинейньй двухпозиционный вентиль 14 связывает компрессор 3 с конденсатором 4 и через теплообменник с дросселем и испарителем. Конденсатор, испаритель, теплообменник встроены в стену здания. В режиме обогрева устройство будет работать как тепловой насос. В режиме охлаждения помещения, как и в режиме обогрева, за счет электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления до максимального. 5 ил.

6

7

oput,l

(риг.З

ftUH l/Cn

фигЛ