RU2636018C2 - Heating and hot water supply system - Google Patents
Heating and hot water supply system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636018C2 RU2636018C2 RU2016104802A RU2016104802A RU2636018C2 RU 2636018 C2 RU2636018 C2 RU 2636018C2 RU 2016104802 A RU2016104802 A RU 2016104802A RU 2016104802 A RU2016104802 A RU 2016104802A RU 2636018 C2 RU2636018 C2 RU 2636018C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hot water
- heat
- heating
- water supply
- external circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам отопления с тепловыми насосами, использующими тепло низкотемпературных источников естественного или искусственного происхождения для получения воды, пригодной для автономного отопления и горячего водоснабжения в жилых домах, промышленных зданиях, а также предприятиях ЖКХ и быта.The invention relates to heating systems with heat pumps using the heat of low-temperature sources of natural or artificial origin to produce water suitable for autonomous heating and hot water supply in residential buildings, industrial buildings, as well as housing and public utilities enterprises.
Как известно, в средней полосе грунт на глубинах 5-30 м имеет температуру порядка +5°С, которая очень мало меняется в течение всего года. В более южных районах эта температура может достигать +10°С и выше. Однако постоянный отбор тепла из грунта первичным контуром теплового насоса значительно снижает температуру грунта вокруг теплообменника первичного контура. Это приводит к ухудшению рабочих характеристик теплового насоса при его длительной эксплуатации, причем период стабилизации температуры грунта на необходимом уровне может занять несколько лет, в течение которых условия извлечения тепла будут ухудшаться, и, следовательно, будет снижаться энергоэффективность теплового насоса и системы отопления и горячего водоснабжения в целом.As you know, in the middle lane, the soil at a depth of 5-30 m has a temperature of the order of + 5 ° C, which changes very little throughout the year. In more southern areas, this temperature can reach + 10 ° C and higher. However, the constant extraction of heat from the ground by the primary circuit of the heat pump significantly reduces the temperature of the soil around the primary circuit heat exchanger. This leads to a deterioration in the performance of the heat pump during its long-term operation, and the period of stabilization of the soil temperature at the required level can take several years, during which the conditions for heat extraction will deteriorate, and, therefore, the energy efficiency of the heat pump and the heating and hot water supply system will decrease generally.
В связи с этим непрерывно ведутся работы по повышению энергоэффективности системы отопления и горячего водоснабжения, например, за счет рациональной конструкции первичного контура теплового насоса и условий его размещения в грунте, или за счет совершенствования системы управления насосом, или поиском путей восстановления теплового баланса в зоне размещения первичного контура теплового насоса.In this regard, work is ongoing to improve the energy efficiency of the heating system and hot water supply, for example, due to the rational design of the primary circuit of the heat pump and the conditions for its placement in the ground, or by improving the pump control system, or by looking for ways to restore the heat balance in the placement zone primary circuit of the heat pump.
Известна система отопления помещений (патент RU №2121114) [1]. Система отопления помещений включает магистральные трубопроводы централизованного обогрева, дополнительно содержит тепловой насос, причем он установлен с возможностью подключения как к магистральному трубопроводу с подогретой водой, так и к магистральному трубопроводу с холодной водой, в зависимости от времени года. В замкнутой цепи теплового насоса установлены два воздушных теплообменника с вентиляторами как для охлаждения воздуха в помещении в летнее время, так и для отбора тепла от наружного воздуха в демисезонный период. Данная система отопления не может быть использована для автономного отопления большей части домов частного сектора и дачного строительства, т.к. эффективность системы достигается путем частичного использования тепловой энергии магистрального трубопровода.Known heating system of premises (patent RU No. 2111114) [1]. The room heating system includes central heating pipelines, additionally contains a heat pump, and it is installed with the ability to connect both to the main pipeline with heated water and to the main pipeline with cold water, depending on the time of year. In the closed circuit of the heat pump, two air heat exchangers with fans are installed both for cooling the indoor air in the summer and for taking heat from the outside air during the demi-season. This heating system cannot be used for autonomous heating of most of the private sector homes and summer cottage construction, as system efficiency is achieved by partial use of thermal energy of the main pipeline.
Известна также система отопления жилого дома (патент RU №2412401) [2]. Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для автономного отопления зданий индивидуального пользования - коттеджей, отдельно стоящих жилых домов. Система содержит расположенный в подвале дома бассейн, в котором находится система вода-лед-вода, тепловой насос, расположенный с возможностью охлаждения воздуха в воздушном слое, расположенном над верхним слоем воды, и нагревом воздуха в отапливаемом помещении. Кроме того, система содержит водяной насос, установленный с возможностью перекачивания воды из нижнего слоя в верхний слой, и вентилятор, установленный с возможностью откачивания воздуха через вытяжную трубу из указанного воздушного слоя в атмосферу вне дома, при этом указанный воздушный слой дополнительно сообщен с атмосферой. Возможная эффективность отопительной системы перечеркивается тем, что под жилым домом располагается водный бассейн, что неприемлемо с точки зрения комфорта и санитарных норм.Also known is a heating system for a residential building (patent RU No. 2412401) [2]. The invention relates to the field of heat engineering and can be used for autonomous heating of buildings for individual use - cottages, detached houses. The system contains a pool located in the basement of the house, in which there is a water-ice-water system, a heat pump located with the possibility of cooling the air in the air layer located above the upper layer of water, and heating the air in a heated room. In addition, the system includes a water pump installed with the possibility of pumping water from the lower layer to the upper layer, and a fan installed with the possibility of pumping air through an exhaust pipe from the specified air layer into the atmosphere outside the house, while the specified air layer is additionally connected with the atmosphere. The possible effectiveness of the heating system is crossed out by the fact that under the apartment building there is a water pool, which is unacceptable in terms of comfort and sanitary standards.
Известна также система отопления (патент RU №2382281) [3], где используется комбинация системы теплоносителей типа вода-вода; грунт-вода; воздух-воздух и солнечная энергия для восстановления теплового баланса грунта в зоне теплообменника. Комбинированное использование различных теплоносителей расширяет возможности системы отопления, однако объем теплоносителя в системе грунт-вода весьма ограничен, что не позволит восстановить тепловой потенциал грунта за летний период.A heating system is also known (patent RU No. 2382281) [3], where a combination of a water-water type heat transfer system is used; ground water; air-air and solar energy to restore the heat balance of the soil in the heat exchanger zone. The combined use of various coolants expands the capabilities of the heating system, however, the amount of coolant in the soil-water system is very limited, which will not allow to restore the thermal potential of the soil over the summer period.
Известна также комбинированная система теплоснабжения (патент RU №85989)[4], содержащая солнечную и теплонасосную водонагревательные установки с циркуляционными контурами теплоносителя, оборудованными средствами автоматического управления и замкнутыми на общий бак-аккумулятор тепла, который совмещен с подогревателем и подключен к контуру системы отопления и горячего водоснабжения, при этом контур одной из водонагревательных установок соединен с баком-аккумулятором тепла, а контур теплонасосной установки соединен с контуром источника тепловой энергии Земли. Кроме того, контур солнечной водонагревательной установки соединен через теплообменник с контуром теплонасосной установки и контуром источника тепловой энергии Земли, причем контур теплонасосной установки дополнительно оборудован гидробуферной емкостью для смешивания низкотемпературного теплоносителя, поступающего из контура солнечной водонагревательной установки и/или контура источника тепловой энергии Земли. Недостатком системы является то, что малый объем низкотемпературного теплоносителя теплообменников в скважинах и низкая теплопроводность грунта не позволяет восстановить тепловой потенциал окружающего грунта за летний период.Also known is a combined heat supply system (patent RU No. 85989) [4], which contains a solar and heat pump water heater with circulating coolant circuits equipped with automatic controls and closed to a common heat storage tank, which is combined with a heater and connected to the heating system circuit and hot water supply, while the circuit of one of the water heating plants is connected to the heat storage tank, and the circuit of the heat pump installation is connected to the source circuit Earth’s thermal energy. In addition, the circuit of the solar water heating system is connected through the heat exchanger to the circuit of the heat pump installation and the circuit of the Earth’s heat energy source, and the circuit of the heat pump installation is additionally equipped with a hydrobuffer tank for mixing the low-temperature coolant coming from the circuit of the solar water heating plant and / or the circuit of the Earth’s thermal energy source. The disadvantage of the system is that the small volume of the low-temperature coolant heat exchangers in the wells and the low thermal conductivity of the soil does not allow to restore the thermal potential of the surrounding soil over the summer period.
Известна также система отопления, включающая два теплообменника в грунте с возможностью раздельного подключения их к тепловому насосу (патент RU №140455) [5]. Наличие двух теплообменников в грунте повышает отдачу тепловой энергии на вход теплового насоса, но при поочередной работе теплообменников тепловой энергии будет не хватать для нормальной работы системы отопления. Со временем надо будет восстанавливать тепловой потенциал грунта, что не предусмотрено в предложенной системе.A heating system is also known, including two heat exchangers in the ground with the possibility of separately connecting them to a heat pump (patent RU No. 140455) [5]. The presence of two heat exchangers in the soil increases the transfer of thermal energy to the input of the heat pump, but with the alternate operation of the heat exchangers, the thermal energy will not be enough for the normal operation of the heating system. Over time, it will be necessary to restore the thermal potential of the soil, which is not provided for in the proposed system.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является система автономного теплоснабжения потребителей на основе установок с использованием низкопотенциальных геотермальных источников (патент RU №2350847)[6]. Система включает компрессионный тепловой насос типа грунт-вода, внутренний контур теплового насоса с высокотемпературным теплоносителем, внешний контур теплового насоса с теплообменником с низкотемпературным теплоносителем, а также солнечный коллектор, емкость для горячего водоснабжения, блок управления тепловыми потоками системы, жидкостные насосы для перекачивания теплоносителей и воды горячего водоснабжения.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a system of autonomous heat supply to consumers based on installations using low-potential geothermal sources (patent RU No. 2350847) [6]. The system includes a ground-water compression heat pump, an internal circuit of a heat pump with a high temperature coolant, an external circuit of a heat pump with a heat exchanger with a low temperature coolant, as well as a solar collector, a tank for hot water supply, a system for controlling heat fluxes of the system, liquid pumps for pumping coolants and hot water supply.
Повышение эффективности системы теплоснабжения здесь достигается за счет использования солнечной энергии для догрева теплоносителя в контуре циркуляции низкопотенциального теплоносителя в отопительный период, при низкой интенсивности солнечной радиации, и восстановления температурного режима скважин в межотопительный период с одновременной выработкой тепла на горячее водоснабжение с помощью солнечных коллекторов и использованием потенциала охлажденных скважин на охлаждение помещений, а также обеспечение независимости системы отопления от централизованной системы электроснабжения.An increase in the efficiency of the heat supply system here is achieved through the use of solar energy to heat the coolant in the low-potential coolant circulation circuit during the heating period, at low solar radiation intensity, and to restore the temperature regime of the wells during the heating season with the simultaneous generation of heat for hot water supply using solar collectors and using the potential of chilled wells to cool rooms, as well as ensuring system independence heating from a centralized power supply system.
Недостатком данной системы является невозможность полного восстановления теплового потенциала окружающего грунта за летний период вследствие малого объема низкотемпературного теплоносителя теплообменников в скважинах.The disadvantage of this system is the inability to completely restore the thermal potential of the surrounding soil during the summer period due to the small volume of the low-temperature coolant heat exchangers in the wells.
Задачей предложенного изобретения является повышение эффективности автономной системы отопления и горячего водоснабжения помещений с тепловым насосом компрессионного типа, работающим по схеме грунт-вода, за счет более полного восстановления теплового потенциала грунта в зоне расположения наружного контура теплового насоса.The objective of the proposed invention is to increase the efficiency of an autonomous heating system and hot water supply to rooms with a compression type heat pump operating on the ground-water scheme, due to a more complete restoration of the thermal potential of the soil in the area of the external circuit of the heat pump.
Поставленная задача решается за счет того, что система отопления и горячего водоснабжения включает компрессионный тепловой насос типа грунт-вода, внутренний контур теплового насоса с высокотемпературным теплоносителем, внешний контур теплового насоса с теплообменником с низкотемпературным теплоносителем, а также солнечный коллектор, емкость для горячего водоснабжения, блок управления тепловыми потоками системы, жидкостные насосы для перекачивания теплоносителей и воды горячего водоснабжения, а в грунте в непосредственной близости от теплообменника внешнего контура расположен постоянно действующий аккумулятор тепловой энергии, связанный трубопроводами с внешним контуром теплового насоса и с солнечным коллектором.The problem is solved due to the fact that the heating and hot water supply system includes a soil-water compression heat pump, an internal heat pump circuit with a high-temperature coolant, an external heat pump circuit with a heat exchanger with a low-temperature coolant, as well as a solar collector, a tank for hot water supply, heat flow control system, liquid pumps for pumping coolants and hot water, and in the ground in the immediate vicinity from the heat exchanger of the external circuit there is a permanent battery of thermal energy connected by pipelines to the external circuit of the heat pump and to the solar collector.
Причем аккумулятор тепловой энергии может быть выполнен, в одном случае, в виде единой или составной полимерной плоской емкости высотой 50-100 мм и расположен в грунте поверх теплообменника внешнего контура на расстоянии 100-150 мм, а сам теплообменник представляет собой систему горизонтально расположенных соединенных трубопроводов, а размеры аккумулятора тепловой энергии в поперечном и продольном направлениях равны соответствующим размерам теплообменника внешнего контура.Moreover, the heat energy accumulator can be made, in one case, in the form of a single or composite polymer flat tank with a height of 50-100 mm and located in the ground on top of the external circuit heat exchanger at a distance of 100-150 mm, and the heat exchanger itself is a system of horizontally connected pipelines , and the dimensions of the thermal energy accumulator in the transverse and longitudinal directions are equal to the corresponding dimensions of the external circuit heat exchanger.
Во втором же случае, аккумулятор тепловой энергии может быть выполнен в виде составной полимерной цилиндрической емкости диаметром 750-800 мм и общей высотой не менее 9500 мм и расположен в центральной части находящегося в грунте вертикального колодца диаметром 900-1000 мм и глубиной не менее 10000 мм, а в зазоре между стенками колодца и аккумулятора тепловой энергии расположен теплообменник внешнего контура, представляющий собой соприкасающуюся с внутренней стенкой колодца полимерную трубу диаметром 50-75 мм, свернутую по винтовой линии на всю глубину колодца. Причем вертикальный колодец может быть выполнен из составных бетонных колец, а аккумулятор тепловой энергии в виде полимерной составной цилиндрической емкости может монтироваться на жестком металлическом каркасе для снятия давления на нижние части составной емкости от выше расположенных частей.In the second case, the thermal energy accumulator can be made in the form of a composite polymer cylindrical tank with a diameter of 750-800 mm and a total height of at least 9500 mm and located in the central part of a vertical well located in the ground with a diameter of 900-1000 mm and a depth of at least 10,000 mm and in the gap between the walls of the well and the thermal energy accumulator there is an external circuit heat exchanger, which is a polymer pipe 50-75 mm in diameter in contact with the inner wall of the well, rolled up to the entire depth along a helical line inu well. Moreover, the vertical well can be made of composite concrete rings, and the thermal energy accumulator in the form of a polymer composite cylindrical tank can be mounted on a rigid metal frame to relieve pressure on the lower parts of the composite tanks from the above located parts.
Для улучшения теплообмена с грунтом и для предотвращения повреждений теплообменника внешнего контура и аккумулятора тепловой энергии, в первом случае, между трубами теплообменника и аккумулятором тепловой энергии может размещаться слой грунта толщиной не менее 100 мм, а аккумулятор тепловой энергии сверху может быть защищен бетонными плитами и присыпан грунтом до уровня окружающей земли, а во втором случае, для предотвращения утечки тепловой энергии из зоны внешнего теплообменника, бетонный колодец сверху может быть закрыт крышкой и присыпан грунтом до уровня окружающей земли.To improve heat exchange with the ground and to prevent damage to the external circuit heat exchanger and the heat energy accumulator, in the first case, a soil layer with a thickness of at least 100 mm can be placed between the heat exchanger tubes and the heat energy accumulator, and the heat energy accumulator can be protected from above with concrete slabs and sprinkled soil to the level of the surrounding earth, and in the second case, to prevent leakage of thermal energy from the zone of the external heat exchanger, the concrete well from above can be covered with a lid, etc. strewn with soil to the level of the surrounding earth.
Система отопления и горячего водоснабжения имеет также жидкостные насосы для перекачивания теплоносителей и воды горячего водоснабжения, компрессор теплового насоса и блок управления тепловыми потоками, которые могут работать как от центральной электросети, так и от электрического аккумулятора, а зарядка электрического аккумулятора может производиться от альтернативных источников электроэнергии через адаптер.The heating and hot water supply system also has liquid pumps for pumping coolants and hot water, a heat pump compressor and a heat flow control unit that can operate both from the central mains and from an electric battery, and the electric battery can be charged from alternative sources of electricity through the adapter.
В качестве альтернативных источников электроэнергии в системе могут использоваться солнечные батареи, ветрогенератор и многослойные пленочные термопары. В системе может использоваться солнечный коллектор с плоским абсорбером, причем с обратной его стороны в зоне утеплителя размещаются многослойные пленочные термопары.As alternative sources of electricity in the system, solar panels, a wind generator and multilayer film thermocouples can be used. A solar collector with a flat absorber can be used in the system, with multilayer film thermocouples placed on its reverse side in the insulation zone.
Блок управления тепловыми потоками системы может включать в себя программируемые логические контроллеры.The heat flow control unit of the system may include programmable logic controllers.
Техническим результатом, обеспечиваемым совокупностью приведенных признаков, является повышение эффективности автономной системы отопления и горячего водоснабжения.The technical result provided by the combination of the above features is to increase the efficiency of the autonomous heating system and hot water supply.
Содержание заявленного изобретения иллюстрируется нижеприведенными фигурами: фиг. 1 - принципиальная схема общего вида системы отопления и горячего водоснабжения с горизонтальным теплообменником внешнего контура; фиг. 2 - принципиальная схема общего вида системы отопления и горячего водоснабжения с вертикальным теплообменником внешнего контура; фиг. 3 - фрагмент вида горизонтального теплообменника внешнего контура с аккумулятором тепловой энергии; фиг. 4 - фрагмент вида вертикального (в колодце) теплообменника внешнего контура с аккумулятором тепловой энергии.The content of the claimed invention is illustrated by the following figures: FIG. 1 is a schematic diagram of a general view of a heating system and hot water supply with a horizontal external circuit heat exchanger; FIG. 2 is a schematic diagram of a general view of a heating system and hot water supply with a vertical external circuit heat exchanger; FIG. 3 is a fragment of a horizontal heat exchanger of an external circuit with a thermal energy accumulator; FIG. 4 is a fragment of a view of a vertical (in a well) external circuit heat exchanger with a thermal energy accumulator.
Система отопления и горячего водоснабжения включает (фиг. 1 и 2) тепловой насос 1 компрессионного типа, работающий по схеме грунт-вода; теплообменник 2 внешнего контура теплового насоса с низкотемпературным теплоносителем; теплообменник 3 или 22 контура отопления и горячего водоснабжения с высокотемпературным теплоносителем, емкость 4 для горячего водоснабжения; солнечный коллектор 5; блок управления 6 тепловыми потоками системы; аккумулятор тепловой энергии 7 или 23, помещенный в грунт в зоне расположения теплообменника 2 внешнего контура теплового насоса и связанный с внешним контуром теплового насоса 1 и с солнечным коллектором 5 трубопроводами 8 и 27; жидкостные насосы 9, 10, 11 и 12 системы отопления и горячего водоснабжения; электрический аккумулятор 13; адаптер 14; пленочные термопары 15; солнечные батареи 16; ветрогенератор 17. Электрический аккумулятор 13 соединен электропроводами 18 с пленочными термопарами 15, солнечными батареями 16 и ветрогенератором 17, а также с центральной электросетью.The heating system and hot water supply includes (Fig. 1 and 2) a
В системе отопления и горячего водоснабжения может быть использован грунтовый теплообменник внешнего контура горизонтального типа (фиг. 1 и 3). Горизонтальный теплообменник 2 (фиг. 3) внешнего контура представляет собой полимерную трубу 19, образующую петли, уложенные в грунт и присыпанные слоем грунта толщиной 100-150 мм. Сверху над горизонтальным теплообменником 2 расположен аккумулятор тепловой энергии 7, представляющий собой единую или составную плоскую полимерную емкость высотой 50-100 мм. Для предотвращения механических повреждений и утечки тепловой энергии аккумулятор тепловой энергии 7 сверху накрыт бетонными плитами 20 и присыпан грунтом до уровня окружающей земли. Бетонные плиты 20 опираются на бетонные опоры 21, закрепленные в грунте.In the heating system and hot water supply can be used soil heat exchanger external circuit horizontal type (Fig. 1 and 3). The horizontal heat exchanger 2 (Fig. 3) of the external circuit is a
В системе отопления и горячего водоснабжения может быть также использован грунтовый теплообменник внешнего контура вертикального типа (фиг. 2 и 4). Вертикальный теплообменник 22 внешнего контура (фиг. 4) располагается в вертикальном колодце 24 и представляет собой полимерную трубу 25 диаметром 50-75 мм, прилегающую к внутренней стенке колодца и свернутую по винтовой линии на всю глубину колодца. Вертикальный колодец 24 погружен в грунт и устраивается из составных бетонных колец диаметром 900-1000 мм и общей высотой не менее 10000 мм. В центральной части колодца устанавливается аккумулятор тепловой энергии 23 в виде полимерной составной цилиндрической емкости диаметром 750-800 мм и общей высотой не менее 9500 мм. Аккумулятор тепловой энергии 23 смонтирован на жестком металлическом каркасе в виде кронштейнов 26 под каждую емкость, кроме нижней, для снятия давления на нижние части составной емкости от выше расположенных частей. Для предотвращения утечки тепловой энергии из зоны внешнего теплообменника, бетонный колодец 24 сверху закрыт крышкой и присыпан грунтом до уровня окружающей земли.In a heating system and hot water supply, a vertical-type soil heat exchanger of an external circuit can also be used (Figs. 2 and 4). The
В качестве солнечного коллектора 5 (фиг. 1 и 2) может быть использован плоский солнечный коллектор типа ЯSolar, наиболее подходящий по параметрам к данной системе. Для преобразования тепловой энергии солнечного коллектора 5 в электрическую могут использоваться многослойные пленочные термопары, например, выполненные по патенту RU №2131156 [7]. Многослойные пленочные термопары (на фигуре не показано) могут крепиться к поверхности плоского абсорбера солнечного коллектора 5 с помощью фольговой пластины, или же фольговая пластина может являться подложкой, на которой изготовлены многослойные пленочные термопары методом напыления тонких термопарных пленок [8].As a solar collector 5 (Figs. 1 and 2), a flat solar collector of the Solar type, most suitable for the parameters of this system, can be used. To convert the thermal energy of the
Система отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом. Теплообменник 2 внешнего контура теплового насоса 1, аккумулятор тепловой энергии и солнечный коллектор 5 связаны в единый контур, по которому, с помощью жидкостных насосов 9 и 12, осуществляется циркуляция низкотемпературного теплоносителя (антифриза). Низкотемпературный теплоноситель передает энергию во внутренний контур теплового насоса (не показано), хладагенту (фреону), который через конденсатор (не показано) нагревает до требуемой температуры (50-70°С) высокотемпературный теплоноситель (воду), который подается в теплообменник 3 (батареи отопления) с помощью жидкостного насоса 10 и в емкость 4 для горячего водоснабжения с помощью жидкостного насоса 11.The heating system and hot water works as follows. The
Управление работой жидкостных насосов 10 и 11 производится с помощью программируемых логических контроллеров (не показано), входящих в состав блока управления 6 (фиг. 1 и 2) тепловыми потоками системы по сигналам от датчиков (не показано), установленных в контуре отопления и горячего водоснабжения. Программируемый логический контроллер также управляет работой теплового насоса 9 для подачи низкотемпературного теплоносителя от теплообменника внешнего контура к тепловому насосу 1. Использование программируемых логических контроллеров позволяет более точно регулировать значения температур теплоносителя в элементах системы, обеспечивая комфортность в помещениях потребителя тепла.The operation of the
Горячее водоснабжение обеспечивается круглогодично за счет постоянной работы теплового насоса. Контроль за подачей, расходом и температурой горячей воды в емкости 4 (фиг. 1 и 2) горячего водоснабжения производится с помощью соответствующих датчиков (не показано), установленных в емкости 4 и на связанных с ней трубопроводах (не показано).Hot water is provided year-round due to the continuous operation of the heat pump. Control over the flow, flow rate and temperature of hot water in the tank 4 (Fig. 1 and 2) of hot water is carried out using appropriate sensors (not shown) installed in the
Отопление включается в холодную погоду путем подачи горячего теплоносителя в теплообменник 3 с требуемым расходом по сигналу от датчиков температуры воздуха (не показано) в отапливаемых помещениях. Для повышения комфортности в местах установки датчиков температуры могут устанавливаться также датчики изменения скорости температуры теплоносителя и окружающего воздуха в помещении (не показано). Логические контроллеры (не показано) блока управления 6 позволяют учитывать инерционность изменения параметров тепловых потоков в системе, обеспечивая необходимую комфортность и экономию энергии на отопление и горячее водоснабжение.Heating is turned on in cold weather by supplying a hot coolant to the
В солнечную погоду, когда температура теплоносителя в солнечном коллекторе 5 становится выше, чем температура теплоносителя в аккумуляторе тепловой энергии, включается жидкостной насос 12, и большая часть нагретого в солнечном коллекторе 5 теплоносителя поступает в аккумулятор тепловой энергии. Включение жидкостного насоса 12 производится с помощью программируемого логического контроллера (не показано), входящего в состав блока управления 6 (фиг. 1), по сигналу от датчиков температуры теплоносителя (не показано), расположенных на трубопроводах, идущих от солнечного коллектора 5 и от аккумулятора тепловой энергии 7 или 23. Благодаря значительному объему горячего теплоносителя, находящегося в аккумуляторе тепловой энергии, происходит разогрев грунта за счет теплообмена через стенки аккумулятора и восстановление энергетического потенциал грунта в зоне расположения теплообменника внешнего контура.In sunny weather, when the temperature of the coolant in the
В случае, когда теплообменник внешнего контура 19 (фиг. 1 и 3) выполнен в виде системы горизонтально расположенных соединенных между собой трубопроводов, плоский аккумулятор тепловой энергии 7 размещается в грунте на расстоянии 100-150 мм поверх теплообменника внешнего контура 19, и прогрев грунта происходит во всей области вблизи теплообменника внешнего контура благодаря тому, что размеры аккумулятора тепловой энергии в поперечном и продольном направлениях равны соответствующим размерам теплообменника внешнего контура.In the case when the heat exchanger of the external circuit 19 (Fig. 1 and 3) is made in the form of a system of horizontally located interconnected pipelines, a flat battery of
Если для размещения внешнего контура теплового насоса используется вертикальный колодец 24 (фиг. 2 и 4), то теплообменник внешнего контура 22 представляет собой прилегающую к внутренней стенке колодца свернутую по винтовой линии на всю глубину колодца полимерную трубу, а в центральной части колодца размещается аккумулятор тепловой энергии 23 в виде полимерной цилиндрической емкости. Происходит передача тепла по всей высоте колодца от аккумулятора тепловой энергии через стенки колодца грунту вокруг колодца и восстановление энергетического потенциала грунта.If a
Жидкостные насосы 9, 10, 11 и 12, компрессор теплового насоса 1 (не показано) и блок управления 6 тепловыми потоками могут работать как от центральной электросети, так и от электрического аккумулятора 13 (фиг. 1 и 2), заряжаемого через адаптер 14 от альтернативных источников электроэнергии, например от пленочных термопар 15, солнечных батарей 16 и ветрогенератора 17. Использование в качестве альтернативных источников электроэнергии постоянно работающих солнечных батарей, ветрогенератора и многослойных пленочных термопар повышает автономность системы.Liquid pumps 9, 10, 11 and 12, the heat pump compressor 1 (not shown) and the heat
Таким образом, обеспечивается повышение энергоэффективности системы отопления и горячего водоснабжения при различных вариантах конструктивного исполнения внешнего контура теплового насоса - как с вертикальным, так и горизонтальным грунтовыми теплообменниками. По сравнению с аналогами предлагаемая система также положительно отличается удобством доступа к элементам системы при техническом обслуживании и ремонте.Thus, an increase in the energy efficiency of the heating system and hot water supply is provided for various options for the design of the external circuit of the heat pump, both with vertical and horizontal ground heat exchangers. Compared with analogs, the proposed system also positively differs by the convenience of access to system elements during maintenance and repair.
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU №2121114 на изобретение «Система отопления помещений» от 27.10.1998 г.1. Patent RU No. 2121114 for the invention "System of space heating" from 10.27.1998
2. Патент RU №2412401 на изобретение «Система отопления жилого дома» от 20.02.2011 г.2. Patent RU No. 2412401 for the invention "The heating system of a residential building" from 02.20.2011
3. Патент RU №2382281 на изобретение «Система автономного теплоснабжения и холодоснабжения зданий и сооружений» от 20.02.2010 г.3. Patent RU No. 2382281 for the invention "System of Autonomous Heat and Cold Supply of Buildings and Structures" dated 02.20.2010
4. Патент RU №85989 на полезную модель «Комбинированная система теплоснабжения» от 20.08.2009 г.4. Patent RU No. 85989 for utility model “Combined heat supply system” from 08.20.2009
5. Патент RU №140455 на полезную модель «Система автономного обогрева помещений» от 22.10.2013 г.5. Patent RU No. 140455 for utility model “System of Autonomous Heating of Premises” dated 10.22.2013.
6. Патент RU №2350847 на изобретение «Система автономного теплоснабжения потребителей на основе установок с использованием низкопотенциальных геотермальных источников и возобновляемых источников энергии» от 27.03.2009 г.6. Patent RU No. 2350847 for the invention “Autonomous heat supply system for consumers based on installations using low-potential geothermal sources and renewable energy sources” dated 03/27/2009
7. Патент RU №2131156 на изобретение "Термоэлектрический преобразователь" от 27.05.1999 г.7. Patent RU No. 2111156 for the invention "Thermoelectric Converter" dated 05/27/1999
8. Жерихин А.Н. Лазерное напыление тонких пленок. Итоги науки и техники. Серия: Современные проблемы лазерной физики. М.: ВИНИТИ, 1990, 107 с.8. Jerichin A.N. Laser spraying of thin films. Results of science and technology. Series: Modern Problems of Laser Physics. M .: VINITI, 1990, 107 pp.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104802A RU2636018C2 (en) | 2016-02-12 | 2016-02-12 | Heating and hot water supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104802A RU2636018C2 (en) | 2016-02-12 | 2016-02-12 | Heating and hot water supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016104802A RU2016104802A (en) | 2017-08-17 |
RU2636018C2 true RU2636018C2 (en) | 2017-11-17 |
Family
ID=59633081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016104802A RU2636018C2 (en) | 2016-02-12 | 2016-02-12 | Heating and hot water supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2636018C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2679484C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГБОУ ВО "РГУТИС") | Heat pump installation for heating and hot water supply |
RU2683059C1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-03-26 | Глеб Иванович Ажнов | Method of extraction and use of geothermal heat for cooling soils around subway tunnels |
RU2686717C1 (en) * | 2018-11-20 | 2019-04-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГБОУ ВО "РГУТИС") | Apartment heating system |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58117962A (en) * | 1982-01-06 | 1983-07-13 | Hitachi Ltd | Underground heat accumulator device |
JPS58120049A (en) * | 1982-01-13 | 1983-07-16 | Hitachi Ltd | Underground heat accumulating device |
SU1108303A1 (en) * | 1983-04-18 | 1984-08-15 | Особое Конструкторское Бюро N1 Государственного Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского | Solar heat supply system |
SU1576804A1 (en) * | 1988-05-12 | 1990-07-07 | Центральный Научно-Исследовательский И Проектно-Экспериментальный Институт Инженерного Оборудования Городов, Жилых И Общественных Зданий | Solar heat supply system |
JPH09196474A (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-31 | Keizo Sugiyama | Cooling and heating apparatus using thermal storage tank |
KR20020076425A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-11 | 주식회사 더 디앤에스 | A heating and cooling system utilizing an underground heat source using dewatering pipe |
RU35386U1 (en) * | 2003-09-24 | 2004-01-10 | Царев Виктор Владимирович | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL SPACES |
UA63454A (en) * | 2003-04-22 | 2004-01-15 | Prydniprovska State Acad Eng | Heating system for dwelling and municipal buildings |
CN201145345Y (en) * | 2007-12-26 | 2008-11-05 | 赵云峰 | Solar heat collection underground storage exchange device |
CN101358784A (en) * | 2008-09-24 | 2009-02-04 | 天津大学 | Solar thermal storage and geothermal heat pump group system |
RU2350847C1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-27 | Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | System for independent supply of heat to consumers relying on usage of low-potential heat source and powered from renewable electric energy sources |
CN201281403Y (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-29 | 单炜 | Combined thermal storage controllable multipath cycle solar heating system |
RU95808U1 (en) * | 2010-03-22 | 2010-07-10 | Виталий Никифорович Тимофеев | DEVICE FOR HEATING AND HOT WATER SUPPLY OF HOLIDAY SITES BY SOLAR ENERGY |
RU2445554C1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-03-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем геотермии Дагестанского научного центра РАН | System of heat supply and hot water supply based on renewable energy sources |
RU156857U1 (en) * | 2015-04-09 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | INSTALL HEAT SUPPLY |
-
2016
- 2016-02-12 RU RU2016104802A patent/RU2636018C2/en active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58117962A (en) * | 1982-01-06 | 1983-07-13 | Hitachi Ltd | Underground heat accumulator device |
JPS58120049A (en) * | 1982-01-13 | 1983-07-16 | Hitachi Ltd | Underground heat accumulating device |
SU1108303A1 (en) * | 1983-04-18 | 1984-08-15 | Особое Конструкторское Бюро N1 Государственного Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского | Solar heat supply system |
SU1576804A1 (en) * | 1988-05-12 | 1990-07-07 | Центральный Научно-Исследовательский И Проектно-Экспериментальный Институт Инженерного Оборудования Городов, Жилых И Общественных Зданий | Solar heat supply system |
JPH09196474A (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-31 | Keizo Sugiyama | Cooling and heating apparatus using thermal storage tank |
KR20020076425A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-11 | 주식회사 더 디앤에스 | A heating and cooling system utilizing an underground heat source using dewatering pipe |
UA63454A (en) * | 2003-04-22 | 2004-01-15 | Prydniprovska State Acad Eng | Heating system for dwelling and municipal buildings |
RU35386U1 (en) * | 2003-09-24 | 2004-01-10 | Царев Виктор Владимирович | SYSTEM OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL SPACES |
RU2350847C1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-27 | Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | System for independent supply of heat to consumers relying on usage of low-potential heat source and powered from renewable electric energy sources |
CN201145345Y (en) * | 2007-12-26 | 2008-11-05 | 赵云峰 | Solar heat collection underground storage exchange device |
CN201281403Y (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-29 | 单炜 | Combined thermal storage controllable multipath cycle solar heating system |
CN101358784A (en) * | 2008-09-24 | 2009-02-04 | 天津大学 | Solar thermal storage and geothermal heat pump group system |
RU95808U1 (en) * | 2010-03-22 | 2010-07-10 | Виталий Никифорович Тимофеев | DEVICE FOR HEATING AND HOT WATER SUPPLY OF HOLIDAY SITES BY SOLAR ENERGY |
RU2445554C1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-03-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем геотермии Дагестанского научного центра РАН | System of heat supply and hot water supply based on renewable energy sources |
RU156857U1 (en) * | 2015-04-09 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | INSTALL HEAT SUPPLY |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2679484C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГБОУ ВО "РГУТИС") | Heat pump installation for heating and hot water supply |
RU2683059C1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-03-26 | Глеб Иванович Ажнов | Method of extraction and use of geothermal heat for cooling soils around subway tunnels |
RU2686717C1 (en) * | 2018-11-20 | 2019-04-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГБОУ ВО "РГУТИС") | Apartment heating system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016104802A (en) | 2017-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kılkış | Development of a composite PVT panel with PCM embodiment, TEG modules, flat-plate solar collector, and thermally pulsing heat pipes | |
Mekhilef et al. | The application of solar technologies for sustainable development of agricultural sector | |
KR101761176B1 (en) | Energy Storage System | |
CA2890133C (en) | Method for operating an arrangement for storing thermal energy | |
US6244062B1 (en) | Solar collector system | |
US20130037236A1 (en) | Geothermal facility with thermal recharging of the subsoil | |
JP2011140827A (en) | Underground heat-storing house | |
JP2010038507A (en) | Heat pump utilizing underground heat reserve | |
RU2636018C2 (en) | Heating and hot water supply system | |
CN105650781A (en) | Cold and heat energy storage air conditioner system utilizing season transition | |
JP2011165927A (en) | Photovoltaic power generator | |
RU185808U1 (en) | Greenhouse complex with combined heat supply system | |
KR101829862B1 (en) | The system for cooling of solar cell and heating of city water by geothermal heat | |
KR101587495B1 (en) | Cooling and heating system using ground source | |
RU2645203C1 (en) | Microclimate automatic control system in the animals placement rooms | |
RU2675640C1 (en) | Combined solar collector installation | |
Shi et al. | Study on Thermal Behavior of an Experimental Low-energy Building in the Hot Summer and Cold Winter Zone of China | |
KR20150029109A (en) | Cooling-heating system by double pond | |
Hahne et al. | Experience with a solar heating ATES system for a university building | |
JP4972431B2 (en) | Water heater | |
NL2020743B1 (en) | Process to generate and store energy | |
EP4193094A1 (en) | System for emission-free year-round generation, storage and processing of thermal and electrical energy | |
RU27133U1 (en) | BUILDING "ECODOM" | |
Safarov et al. | Autonomous heat-cooling and power supply system based on renewable energy devices (trigeneration system) | |
JP2024527749A (en) | Solar System |