Теплонасосная каскадная установка Советский патент 1989 года по МПК F25B29/00 F25B7/00 

I

(21)4305956/23-06

(22)15.09.87

(46) 07.09.89. Бюл. № 33

(71)Конструкторское бюро Шторм при Киевском политехническом институте им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции

(72)Л.Н.Стронский и А.В.Супрун

(53)621.56(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 1263976, кл. F 25 В 7/00, 1984.

(54)ТЕШЮНАСОСНАЯ КАСКАДНАЯ УСТАНОВКА

(57)Изобретение м.б. использовано при отоплении и кондиционировании зданий. Цель изобретения - повышение экономичности работы установки. Камера

9 барометрического вскипания имеет

.26 J

паровой объем и подключена к линии подачи исходной воды. Отопительный контур соединен с нагревателями 20 и 25 нижнего и верхнего каскада соответственно. В объеме камеры 9 размещен конденсатор 8, подключенный к выходу компрессора 10 через трехходовый двухпозиционный кран, через который выход компрессора 10 соединен с нагревателем 25 верхнего каскада. Нагреватель 25 выполнен барботажного смешивающего типа, В линии подачи исходной воды устано влен двухпозиционный кран н через него выход отопительного контура подключен к входу камеры 9. Конструкция установки позволяет снизить энергоупотребление за счет регулирования вырабатываемой для отопления тепловой мощности. I ил.

СЛ

йиститАОт Atcraf

31506243

Изобретение относится к холодильной технике, -в частности к теплонасосным установкам, предназначенным для отопления и кондиционирования зданий.

Целью изобретения является повыте- ние экономичности работы установки путем снижения энергопотребления.

На чертеже представлена принципиальная схема теплонасосной каскадной 10 установки.

Теплонасосная каскадная установка содержит нижний каскад с испарителем 1, компрессором 2, конденсатором 3 и дросселем 4. Через испаритель 1 проходит линия 5 подвода воды от низкопотенциального источника тепла. Конденсатор 3 снабжен обводной ли}шей, содержащей теплообменник 6 и запорны вентиль 7. Теплообменник 6 и конденсатор 8 расположены в паровом объеме камеры 9 барометрического вскипания верхнего каскада. Паровой выход камеры 9 соединен с компрессором 10. Жидкостный выход камеры 9 барометрического вскипания связан с линией 11 слива рассола, снабженной насосом 12 и вентилем 13. Конденсатор 8 гидравлически соединен с линией 14 ели- ва дистиллята, причем линии 11 и 14 проходят через регенеративный теплообменник 15, установленный на линии 16 подачи соленой (исходной воды). Компрессор 10 верхнего каскада пред- ставляет собой винтовой компрессор, работающий на парах воды. Вход камеры 9 барометрического вскипания через трехходовой двухпозиционный кран 17 связан с линией 16 подачи соленой воды и одной из ветвей, соединяющих отопительный контур с верхним каскадом. Линия 11 слива рассола и линия 16 подачи соленой воды соединены на выходе насоса 12 перепуск- ной линией с вентилем 18. Отопительный контур, содержащий радиаторы 19 отопления, соединен с нижним каскадом нагревателем 20, встроенным в конденсатор 3, с возможностью пере- кгпочения отопительного контура на верхний каскад при помощи трехходовых двухпозиционных кранов 21 и 22. Отопительный контур связан с верх- ним каскадом двумя параллельными ли- киями с соответствующими регулирующими вентилями 23 и 24. На одной из ливни установлен барботажный нагреватель 25, представляющий собой контактный теплообменник смешивающего типа. Другая линия через трехходовой двухпозиционный кран 17 соединена с входом камеры 9 барометрического вскипания. Через конденсатор 3 нижнего каскада проходит подающая линия 26 системы горячего водоснабжения, имеющая в нем подогреватель 27. Выход компрессора 10 верхнего каскада через трехходовой двухпозиционный кран 28 соединен с конденсатором 8 камеры 9 барометрического вскипания и паровым входом нагревателя 25 с возможностью их поочередного подключения.

В качестве источника низкопотенциального тепла может быть использована морская вода, вода из скважины или теплоноситель из системы кондиционирования зданий. В качестве рабочего вещества нижнего каскада используется хладон, а в верхнем каскаде - вода.

Теплонасосная каскадная установка работает следующим образом. I

Зимой, когда отопительные нагрузки максимальны, для нужд отопления работают оба каЙкада установки. Для этого вода от источника низкопотенциального тепла по линии 5 поступае к испарителю 1 нижнего каскада. Рабочее вещество в испарителе 1 нагревается, испаряется и поступает, в компрессор 2, где сжимается, по- вьгашя свой потенциал, и конденсируется затем в конденсаторе 3 и теплообменнике 6, после чего через дроссель 4 снова поступает в испаритель 1. В зимнее время вентили 7, 23 и 24 открыты, а вентили 13 и 18 закрыты. Краны 17, 21, 22, и 28 установлены в положение, указанное на чертеже стрелками. Вода системы горячего водоснабжения проходит по подающей линии 26 и поступает в подогреватель 27, где нагревается, отбирая тепло у части рабочего вещества нижнего каскада, проходящего чрез конденсатор 3. Циркулирующая в верхнем каскаде вода отбирает тепло от теплообменника 6. Вода при этом вскипает за счет разрежения, создаваемого в камере 9 компрессором 10 верхнего каскада. Вода из отопительного контура через кран 22 и вентил 23 и 24 поступает на вход камеры 9 барометрического вскипания и нагре-

вателя 25 верхнего каскада соответственно. Пары воды, вскипающей в камере 9, сжимаются в компрессоре 10, повышая свой потенциал, и через кран 28 поступают на паровой вход нагревателя 25. Пары воды путем барботиро- вания сквозь слой воды смешиваются с разделенным ранее потоком воды из отопительного контура, нагревая ее при этом. Образовавшаяся смесь через кран 21 проходит в прямую линию отопительного контура. Высокопотенциальное тепло поступает к потребителю через, радиаторы 19 отопления. Температуру на выходе из нагревателя 25 регулируют при помощи вентилей 23 и 24, изменяя соотношение пара и воды в нем.

В переходные отопительные периоды нагрузки снижаются вследствие повышения наружной температуры воздуха. В связи с этим необходимо регулировать вырабатываемую для отопления тепловую мощность. Это можно осуществлять снижением температуры воды в прямой линии отопительного контура до 50-70 С. Для этого достаточно использовать только нижний каскад установки. В этом случае краны 21, 22, 17 и 28 устанавливаются во второе положение, а вентиль 7 закрыт. Потребители тепла подключены непосредственно к нижнему каскаду через нагреватель 20, который в зимнее время не работает. Тепло нижнего каскада, отобранное от конденсатора 3 через подогреватель 27 и нагреватель 20 поступает к потребителям в системы отопления и горячего водоснабжения. Освободившийся верхний каскад теперь может работать в качестве опреснителя. Исходная вода, в качестве которой может использоваться морская, засоленная или загрязненная вода, предварительно Нагреваясь в регенеративном теплообменнике 15, по линии 16 проходит к крану 17 и далее - к входу камеры 9 барометрического вскипания, В камере 9 происходит выпаривание воды за счет уменьшения давления, создаваемого компрессором 10. Пары воды сжимаются в компрессоре 10 и через кран

кого вскипания. Образовавшийся после конденсации дистиллят по линии 14 направляется в регенеративный теплообменник 15, где охлаждается, нагревая исходную воду. Рассол через жидкостный выход камеры 9 откачивается насосом 12 в линию 11 слива рассола и затем подается в теплообменник

д 15 для предварительного подогрева исходной воды или на рециркуляцию для повышения концентрации раствора. Степень рециркуляции рассола регулируется с помощью вентилей 13 и 18.

15 В- летний период потребителем тепла является только система горячего водоснабжения. В качестве низкопотенциального тепла в испарителе 1 нижнего каскада используется избыточ20 ное тепло системы кондиционирования здания. Остальное оборудование работает так же, как в переходной отопи- тельный период. Формула изобретения

25 Теплонасосная каскадная установка, содержащая нижний каскад с на- гревателем, верхний каскад с камерой барометрического вскштания, имеющей паровой oбъe, которая подключена к

30 линии подачи исходной воды,с компрессором, конденсатором и своим нагревателем, а также отопительный контур, соединенный с нагревателями обоих каскадов через трехходовые двухпо- зиционные краны с возможностью поочередного их подключения к потребителю тепла этого контура, и два допол- 1штельных трехходовых двухпозицион- ных крана, отличающаяся тем, что, с целью повьш ения экономичности работы путем снижения энергопотребления, конденсатор размещен в паровом объеме камеры барометрического вскипания и подключен к выходу

ij компрессора через один из дополнительных трёхходовых двухпозиционных кранов, через который выход компрессора дополнительно соединен с, нагревателем верхнего каскада, который вы5Q полней барботажного смешивающего типа, а второй дополнительный трехходо35

40

вой двухпозиционньгй кран установлен в линии подачи исходной воды на входе в камеру барометрического вскипания 28 поступают в конденсатор 8, где и него выход отопительного конденсируются, подогревая при этом зо- тура дополнительно подключен к вхо- ну испарения камеры 9 барометричес- ду в упомянутую камеру.

кого вскипания. Образовавшийся после конденсации дистиллят по линии 14 направляется в регенеративный теплообменник 15, где охлаждается, нагревая исходную воду. Рассол через жидкостный выход камеры 9 откачивается насосом 12 в линию 11 слива рассола и затем подается в теплообменник

д 15 для предварительного подогрева исходной воды или на рециркуляцию для повышения концентрации раствора. Степень рециркуляции рассола регулируется с помощью вентилей 13 и 18.

5 В- летний период потребителем тепла является только система горячего водоснабжения. В качестве низкопотенциального тепла в испарителе 1 нижнего каскада используется избыточ0 ное тепло системы кондиционирования здания. Остальное оборудование работает так же, как в переходной отопи- тельный период. Формула изобретения

5 Теплонасосная каскадная установка, содержащая нижний каскад с на- гревателем, верхний каскад с камерой барометрического вскштания, имеющей паровой oбъe, которая подключена к

0 линии подачи исходной воды,с компрессором, конденсатором и своим нагревателем, а также отопительный контур, соединенный с нагревателями обоих каскадов через трехходовые двухпо- зиционные краны с возможностью поочередного их подключения к потребителю тепла этого контура, и два допол- 1штельных трехходовых двухпозицион- ных крана, отличающаяся тем, что, с целью повьш ения экономичности работы путем снижения энергопотребления, конденсатор размещен в паровом объеме камеры барометрического вскипания и подключен к выходу

j компрессора через один из дополнительных трёхходовых двухпозиционных кранов, через который выход компрессора дополнительно соединен с, нагревателем верхнего каскада, который выQ полней барботажного смешивающего типа, а второй дополнительный трехходо5

0

Изобретение может быть использовано при отоплении и кондиционировании зданий. Цель изобретения - повышение экономичности работы установки. Камера 9 барометрического вскипания имеет паровой объем и подключена к линии подачи исходной воды. Отопительный контур соединен с нагревателями 20 и 25 нижнего и верхнего каскада соответственно. В объеме камеры 9 размещен конденсатор 8, подключенный к выходу компрессора 10 через трехходовый двухпозиционный кран, через который выход компрессора 10 соединен с нагревателем 25 верхнего каскада. Нагреватель 25 выполнен барботажного смешивающего типа. В линии подачи исходной воды установлен двухпозиционный кран и через него выход отопительного контура подключен к входу камеры 9. Конструкция установки позволяет снизить энергоупротребление за счет регулирования вырабатываемой для отопления тепловой мощности. 1 ил.