Патент на изобретение №2386901

(54) СИСТЕМА ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для повышения эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом, утилизирующим тепло наружного воздуха. Технический результат: повышение эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом на основе кондиционера. Система горячего водоснабжения включает контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха. Испаритель теплового насоса размещен в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала, при этом входное и выходное окна кожуха снабжены регулируемыми заслонками. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для повышения эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом, утилизирующим тепло наружного воздуха.

Из уровня техники известна система горячего водоснабжения, включающая контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель соединен с источником низкопотенциального тепла (SU 207379 A1, F24D 11/02, 1967; SU 1562611 A1, F24D 11/02, 1990; RU 2315914 C1, F24D 11/02, 2007; RU 2338968 С1, F24D 4/00, 2008; SU 2336466 C1, F24D 3/02, 2008). При этом в качестве источника низкопотенциального тепла используют грунтовые, геотермальные воды, воды открытых водоемов, воды очистных сооружений, сточные воды, тепло грунтового массива и др., что, как правило, усложняет систему.

Известна также система горячего водоснабжения, включающая контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха (SU 2121114 C1, F24D 15/04, 2008). К недостатку данной системы при ее реализации на основе работающего в режиме теплового насоса кондиционера (паровой компрессионной холодильной машины), например, типа «Сплит» или мультизональной системы кондиционирования типа VRF (Variable Refrigerant Flow) или, например, системы «ALTERMA» фирмы DAIKIN, можно отнести резкое снижение надежности и эффективности работы при температуре наружного воздуха выше некоторого предела, как правило, равного 15÷16°С.

Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности работы системы горячего водоснабжения с тепловым насосом на основе кондиционера – паровой компрессионной холодильной машины, работающей в режиме теплового насоса, которая утилизирует тепло наружного воздуха в широком диапазоне температур, в том числе и при температуре выше 15°С.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в системе горячего водоснабжения, включающей контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха, согласно изобретению испаритель теплового насоса размещен в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала, при этом входное и выходное окна кожуха снабжены регулируемыми заслонками.

При этом система содержит регулятор температуры воздуха, к входу которого подключен датчик температуры воздуха, установленный во входной камере кожуха, а выход регулятора температуры воздуха связан с исполнительными механизмами регулируемыми заслонками.

Кроме того, в перепускном канале кожуха установлена шиберная заслонка, исполнительный механизм которой связан с выходом регулятора температуры.

Заявленное размещение испарителя теплового насоса в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала и наличие во входном и выходном окнах кожуха регулируемых поворотных жалюзийных заслонок обеспечивает байпасный перепуск из выходной камеры во входную камеру по перепускному каналу части отработанного охлажденного воздуха, выходящего из теплообменника испарителя, что снижает температуру поступающего на вход в испаритель воздуха ниже заданного предела, например, равного 15°С, и, соответственно, обеспечивает эффективную и надежную работу системы горячего водоснабжения с тепловым насосом на основе промышленного кондиционера в виде паровой компрессионной холодильной машины, работающей по обратному циклу, которая утилизирует тепло наружного воздуха в широком диапазоне температур, в том числе и при температуре выше 15°С.

На чертеже схематично представлен общий вид системы горячего водоснабжения.

Система горячего водоснабжения содержит контур водоподогревателя 1 с потребителями горячей воды (не показано) и контур компрессионного теплового насоса 2, преимущественно, в виде промышленного кондиционера – паровой компрессионной холодильной машины, работающей по обратному теплонасосному циклу, например на низкокипящем хладагенте, конденсатор 3 которого включен в контур водоподогревателя 1, а испаритель 4 выполнен в виде снабженного вентилятором воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха, и размещен в кожухе 5 с образованием входной и выходной камер 6 и 7 и перепускного канала 8, при этом входное и выходное окна 9 и 10 кожуха 5 снабжены регулируемыми заслонками 11 (например, поворотными жалюзийными), а в перепускном канале 8 установлена шиберная заслонка 12. Во входной камере 6 кожуха 5 установлен датчик 13 температуры воздуха, который подключен к входу регулятора 14 температуры воздуха, выход которого связан с исполнительными механизмами 15 регулируемых заслонок 11 и шиберной заслонки 12.

Система горячего водоснабжения работает следующим образом.

В летний период при температуре наружного воздуха ниже заданного предела, например, равного 15°С, шиберная заслонка 12 может перекрывать перепускной канал 8, а регулируемые заслонки 11 входного и выходного окон 9 и 10 кожуха 5 должны быть полностью открыты, при этом наружный воздух через входное окно 9 поступает в кожух 5, проходит через теплообменные поверхности воздушного теплообменника испарителя 4 теплового насоса 2, поступает в выходную камеру 7 и через выходное окно 10 выбрасывается наружу в окружающую среду. В конденсаторе 3 теплового насоса 2 тепло, отобранное в воздушном теплообменнике испарителя 4 от низкопотенциального источника – наружного воздуха, передается с повышенным температурным уровнем в контур водоподогревателя 1 и идет к потребителям на подогрев горячей воды.

При температуре наружного воздуха выше заданного предела, например, равного 15°C, по сигналу от датчика 13 температуры воздуха регулятор температуры выдает управляющий импульс исполнительным механизмам 15, которые открывают шиберную заслонку 12 перепускного канала 8 и прикрывают с различной степенью регулируемые поворотные жалюзийные заслонки 11 входного и выходного окон 9 и 10 кожуха 5, при этом из выходной камеры 7 во входную камеру 6 по перепускному каналу 8 перетекает часть отработанного охлажденного воздуха, выходящего из воздушного теплообменника испарителя 4, и смешивается с наружным воздухом, поступающим во входную камеру 6 через входное окно 9, что снижает общую температуру воздуха, поступающего на вход в испаритель, ниже 15°C и, соответственно, обеспечивает эффективную и надежную работу компрессионного теплового насоса 2 на основе промышленного кондиционера – холодильной машины, работающей по обратному теплонасосному циклу, и всей системы горячего водоснабжения в целом в широком диапазоне температур.

Формула изобретения

1. Система горячего водоснабжения, включающая контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха, отличающаяся тем, что испаритель теплового насоса размещен в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала, при этом входное и выходное окна кожуха снабжены регулируемыми заслонками.

2. Система горячего водоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что содержит регулятор температуры воздуха, к входу которого подключен датчик температуры воздуха, установленный во входной камере кожуха, а выход которого связан с исполнительными механизмами регулируемых заслонок.

3. Система горячего водоснабжения по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в перепускном канале кожуха установлена шиберная заслонка, исполнительный механизм которой связан с выходом регулятора температуры.

РИСУНКИ