RU126894U1 - INSTALLATION FOR THERMAL PREPARATION OF WATER FOR THE CONTENT AND GROWING OF HYDROBIONTS - Google Patents

Abstract

Установка по термоподготовке воды для содержания и выращивания гидробионтов, содержащая фотобатареи, ветрогенератор, аккумулятор электрической энергии, логический блок управления температурными параметрами воды и работой теплового насоса, водяной циркуляционный контур, холодильный контур, содержащий последовательно подключенные через соленоидные вентили испаритель, компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и дополнительно подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором через соленоидные и терморегулирующие вентили, а другой к компрессору через соленоидные вентили к всасывающей линии гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии и биогенератор, а также дополнительно подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором через соленоидный и терморегулирующий вентили одной стороной, а другой стороной через барорегулирущий вентиль «после себя» и соленоидный вентиль к всасывающей линии компрессора, гелиоэнергетический термотрансформатор, в водяной циркуляционный контур через электромеханические задвижки введено термоизолирующее устройство, биофильтр, льдонакопительная и нагревательная часть абсорбционного гелиоэнергетического термотрансформатора, устройство для обработки воды кварцевой лампой, аэраторы, гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии и биогенератор, отличающаяся тем, что дополнительно в холодильном контуре на нагнетательной линии за компрессором установлен соленоидный вентиль, соединяющий испаритель с компрессором, а на всасывающей линии перед компрессором - соленоидный вентиль, соединяющий конденсатор с компрессором, �A thermal water treatment plant for keeping and growing hydrobionts, containing photo batteries, a wind generator, an electric energy accumulator, a logic unit for controlling the temperature parameters of the water and the operation of the heat pump, a water circulation circuit, a refrigeration circuit containing an evaporator, compressor, and a condenser that are connected in series through solenoid valves a valve and additionally connected on one side to the evaporator-condenser communication line through the solenoid and thermal control valves, and the other to the compressor through the solenoid valves to the suction line, a solar energy thermal energy accumulator and a biogenerator, as well as additionally connected on one side to the evaporator and condenser communication line through the solenoid and thermostatic valves on one side and the other side through the “after-itself” pressure control valve and a solenoid valve to the suction line of the compressor, a solar energy thermotransformer, those rmoisolating device, biofilter, ice storage and heating part of the absorption solar energy thermotransformer, water treatment device with a quartz lamp, aerators, solar energy storage of thermal energy and a biogenerator, characterized in that in addition to the refrigeration circuit on the discharge line there is a solenoid valve connected to the compressor connecting the compressor to the compressor and on the suction line in front of the compressor there is a solenoid valve connecting the condenser to the compressor,

Description

Полезная модель относится к рыбоводству, в частности к установкам для нагрева и охлаждения воды, создания контролируемой, биологически активной водной среды при разведении и содержании водных организмов в термоизолирующих искусственных устройствах.The utility model relates to fish farming, in particular, to installations for heating and cooling water, creating a controlled, biologically active aquatic environment when breeding and keeping aquatic organisms in thermally insulating artificial devices.

Известно устройство для содержания и/или разведения водных гидробионтов (Патент РФ №2031331, 1995), содержащее логический блок управления температурными параметрами воды и работой теплового насоса, два водяных циркуляционных контура и холодильный контур, с последовательно подключенными через соленоидные вентили испарителем, компрессором, конденсатором, ресивером, регулирующим вентилем, а также дополнительно подключенный аккумулятор тепловой энергии к линии связи испарителя с ресивером через соленоидные и терморегулирующие вентили, а другой - к компрессору через соленоидный вентиль к всасывающей линии, и льдогенератор, подключенный с одной стороны к линии связи испарителя с ресивером либо через соленоидный вентиль, либо через соленоидный и терморегулирующий вентиля, а с другой стороны к компрессору через два соленоидных вентиля, установленных на всасывающей и нагнетательной линиях последовательно, либо через соленоидный вентиль и барорегулирующий вентиль «после себя» на всасывающей линии компрессора, а в водяные циркуляционные контуры дополнительно введены тепловые колпаки и через электромеханические задвижки льдогенератор, выход воды из которого подведен к накопительной емкости и насосу, и аккумулятор тепловой энергии.A device for the maintenance and / or dilution of aquatic aquatic organisms (RF Patent No. 2031331, 1995) containing a logic unit for controlling the temperature parameters of the water and the operation of the heat pump, two water circulation circuits and a refrigeration circuit, with an evaporator, compressor, condenser connected in series through the solenoid valves , receiver, control valve, as well as an additionally connected thermal energy accumulator to the communication line of the evaporator with the receiver through the solenoid and thermostatic valves, and goy - to the compressor through a solenoid valve to the suction line, and an ice maker connected on one side to the communication line of the evaporator with the receiver either through the solenoid valve or through the solenoid and thermostatic valves, and on the other hand to the compressor through two solenoid valves installed on the suction and discharge lines sequentially, or through a solenoid valve and a pressure control valve "after itself" on the compressor suction line, and thermal circuits are additionally introduced into the water circulation circuits caps and, through electromechanical valves, an ice generator, the water output from which is connected to the storage tank and the pump, and the heat energy accumulator.

Недостатком известного устройства является следующее: при автономной работе установки в естественных условиях на водоемах при нагреве и охлаждении воды требуются значительные энерго- и теплозатраты.A disadvantage of the known device is the following: when the unit operates autonomously in natural conditions on water bodies when heating and cooling water, significant energy and heat consumption are required.

Наиболее близкой по технической сути к заявляемому устройству является установка для термоподготовки воды в водоемах автономного действия (Патент РФ №80543, 2009), содержащая фотобатареи, ветрогенератор, аккумулятор электрической энергии, логический блок управления температурными параметрами воды и работой теплового насоса, водяные циркуляционные контуры и холодильный контур, имеющий последовательно подключенные через соленоидные вентили испаритель, компрессор, конденсатор, ресивер, терморегулирующий вентиль и дополнительно подключенный одной стороной к линии связи испарителя с ресивером через соленоидные и терморегулирующие вентили, а другой к компрессору через соленоидные вентили к всасывающей линии гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии и биогенератор, а также дополнительно подключенная одной стороной к линии связи испарителя с ресивером через соленоидный и терморегулирующий вентили, а с другой стороны к компрессору через соленоидный и барорегулирующий вентиль «до себя» к всасывающей линии компрессора, льдонакопительная часть гелиоэнергетического термотрансформатора, в охлаждаемый водяной циркуляционный контур дополнительно введено тепловое термоизолирующее устройство и через электромеханические задвижки льдонакопительная часть гелиоэнергетического термотрансформатора, а в водяной циркуляционный контур подогреваемой воды дополнительно введено тепловое термоизолирующее устройство, гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии и биогенератор, соединенный параллельно через электромеханические задвижки, и водяная подогреваемая линия гелиоэнергетического термотрансформатора сорбционного типа циклического действия, соединенная через электомеханические задвижки с его нагревательной частью и абсорберами.The closest in technical essence to the claimed device is a unit for heat treatment of water in autonomous reservoirs (RF Patent No. 80543, 2009), containing photo batteries, a wind generator, an electric energy accumulator, a logical unit for controlling the temperature parameters of water and the operation of the heat pump, water circulation circuits and a refrigeration circuit having an evaporator, compressor, condenser, receiver, temperature control valve connected in series through solenoid valves and is additionally connected one side to the communication line of the evaporator with the receiver through the solenoid and thermostatic valves, and the other to the compressor through the solenoid valves to the suction line, a solar energy accumulator and a biogenerator, as well as additionally connected on one side to the communication line of the evaporator and the receiver through the solenoid and thermostatic valves, and, on the other hand, to the compressor through the solenoid and baroregulatory valve “to oneself” to the compressor suction line, the ice-accumulating part of the solar energy About the thermotransformer, a thermally insulating device is additionally introduced into the cooled water circulation circuit and an ice-accumulating part of the solar energy thermotransformer through electromechanical valves, and a thermally insulating device, a solar energy thermal energy accumulator and a biomechanical water generator connected in parallel are introduced into the water circulation circuit of the heated water heated solar thermal line sformatora sorption type cyclic action of electromechanical latches coupled through its heating portion and absorbers.

Недостатком известного устройства является следующее:A disadvantage of the known device is the following:

- трудность создания охлажденной или нагретой водной среды в теплоизолирующем устройстве без удаления гидробионтов;- the difficulty of creating a cooled or heated aqueous medium in a heat insulating device without removing hydrobionts;

- сложность регулирования температурных градиентов и тепловых потоков водной среды;- the difficulty of regulating temperature gradients and heat fluxes of the aquatic environment;

- технические неудобства при обслуживании, эксплуатации и ремонте плавающего в акватории пруда или бассейна, термоизолирующего устройства, в котором находятся гидробионты (необходимо подплывать на лодке, вскрывать верхний купол теплоизолирующего устройства или подныривать под него);- technical inconvenience in the maintenance, operation and repair of a pond or pool floating in the water area, a thermally insulating device in which hydrobionts are located (it is necessary to swim on a boat, open the upper dome of a thermally insulating device or dive under it);

- трудность удаления остатков содержания корма или гумуса;- difficulty removing residual feed or humus content;

- сложность создания и эксплуатации систем большого объема для выращивания гидробионтов при полном цикле воспроизводства;- the complexity of creating and operating large-scale systems for growing aquatic organisms with a full reproduction cycle;

- недостаточное количество природных микроэлементов и микрофлоры в контролируемой среде содержания гидробионтов (отсюда медленный рост, развитие и малые размеры выпускаемой продукции).- insufficient amount of natural trace elements and microflora in a controlled environment of the content of hydrobionts (hence the slow growth, development and small size of products).

Техническая задача - создание установки для термоподготовки воды в водоеме при содержании и выращивании гидробионтов в контролируемых параметрах, улучшение ее эксплуатационных характеристик, независимости работы от подводимых электрических источников, создание охлаждения и подогрева в одном стационарном теплоизолирующем устройстве без внешнего потребления электроэнергии, поддержание полезной микрофлоры и природных микроэлементов в водной среде.The technical task is to create an installation for heat treatment of water in a pond when keeping and growing hydrobionts in controlled parameters, improving its operational characteristics, independence of work from supplied electrical sources, creating cooling and heating in one stationary heat-insulating device without external energy consumption, maintaining useful microflora and natural trace elements in the aquatic environment.

Технический результат - повышение автономности, надежности, работоспособности установки.EFFECT: increased autonomy, reliability, and operability of the installation.

Он достигается тем, что дополнительно в холодильном контуре на нагнетательной линии за компрессором установлен соленоидный вентиль, соединяющий испаритель с компрессором, а на всасывающей линии перед компрессором - соленоидный вентиль, соединяющий конденсатор с компрессором, между конденсатором и испарителем установлен терморегулирующий вентиль, а термоизолирующее устройство с гидробионтами вынесено за акваторию водоема и имеет линию подпитки, содержащую биологические и физические устройства очистки и обеззараживания воды, дополнительно введена линия частичного сброса воды, соединенная с линией подпитки через смесители, электромеханическую задвижку, испаритель и водяным циркуляционным контуром через электромеханическую задвижку.It is achieved by the fact that, in addition, in the refrigeration circuit, on the discharge line behind the compressor, a solenoid valve is installed that connects the evaporator to the compressor, and on the suction line in front of the compressor there is a solenoid valve that connects the condenser to the compressor, a thermostatic valve is installed between the condenser and the evaporator, and a thermally insulating device with hydrobionts taken out of the reservoir and has a recharge line containing biological and physical devices for cleaning and disinfecting water, Tel'nykh introduced partial discharge water line connected to the feeding line through the mixers, an electromechanical valve, an evaporator and a water circulation circuit via an electromechanical valve.

Установка имеет водяной циркуляционный контур, линию подпитки свежей очищенной в отстойниках и аэротенках, подогретой в гелиоэнергетическом аккумуляторе тепловой энергии и биогенераторе, обеззараженной кварцевыми лампами воды, подаваемой насосами из акватории водоема и линию частичного сброса отработанной воды.The installation has a water circulation circuit, a fresh water line purified in sedimentation tanks and aeration tanks, heated in a solar energy storage battery and a biogenerator, disinfected with quartz lamps, water supplied by pumps from the water body of the reservoir, and a line for partial discharge of waste water.

Установка имеет логический блок управления и распределения энергетических потоков от фотопанелей, ветрогенератора, гелиоэнергетических аккумуляторов тепловой энергии, гелиоэнергетического термотрансформатора и биогенераторов, а также управляет температурными параметрами воды через датчиками.The installation has a logic unit for controlling and distributing energy flows from photo panels, a wind generator, solar energy heat storage batteries, a solar energy thermal transformer and bio-generators, and also controls the temperature parameters of water through sensors.

Изотермическое устройство накапливает и удерживает внутри себя теплую или холодную воду.An isothermal device accumulates and retains warm or cold water inside.

В предлагаемой установке включение гелиоэнергетических аккумуляторов тепловой энергии и биогенераторов позволяет экономить электрическую энергию и сглаживать пиковые нагрузки электроэнергии за счет частичного накопления тепловой энергии аппаратами днем (например, энергия солнечной радиации - в тепловом аккумуляторе, накапливание газа в биогенераторе - днем), а ночью, когда потребление тепла в емкости возрастает за счет введения аккумулятора тепла и биогенератора (сжигание газа) без существенного повышения электроэнергии, добавляется дополнительная тепловая нагрузка, как в режимах теплового подогрева воды, так и в режимах охлаждения воды.In the proposed installation, the inclusion of solar energy accumulators of thermal energy and biogenerators allows you to save electric energy and smooth out peak loads of electricity due to the partial accumulation of thermal energy by devices during the day (for example, solar radiation energy in a heat accumulator, gas accumulation in a biogenerator - during the day), and at night, when heat consumption in the tank increases due to the introduction of a heat accumulator and a biogenerator (gas burning) without a significant increase in electricity, adds I additional thermal load in a thermal water heating mode and in the water cooling modes.

Отличительной особенностью данной установки является наличие одного основного водяного циркуляционного контура, имеющего линию подпитки свежей водой термоизолирующего устройства и линию частичного сброса отработанной воды, и в зависимости от необходимости, за счет переключения соответствующих вентилей можно регулировать работу холодильного контура. При охлаждении воды можно переключать его на работу холодильной машины, меняя функции работы своих основных аппаратов испарителя на конденсатор, а конденсатора на испаритель, а при нагреве воды переключать его работу на тепловой насос, меняя функции работы своих основных аппаратов конденсатора на испаритель, а испарителя на конденсатор. Слив охлажденной воды через испаритель повышает эффективность работы конденсатора в режиме работы холодильной машины, а слив подогретой воды через испаритель в режиме работы теплового насоса повышает эффективность работы также конденсатора. Подпитка свежей водой замкнутого циркуляционного водяного контура, улучшает биологическую активность водной среды, обогащает среду кислородом, вносит необходимые микроэлементы и природную микрофлору, сброс воды улучшает очистку от ненужных отходов в водяном циркуляционном контуре.A distinctive feature of this installation is the presence of one main water circulation circuit having a fresh water recharge line of a thermally insulating device and a line for partial discharge of waste water, and depending on the need, the operation of the refrigeration circuit can be regulated by switching the corresponding valves. When cooling water, you can switch it to the operation of the chiller, changing the functions of your main evaporator devices to the condenser, and the condenser to the evaporator, and when heating the water, switch its work to the heat pump, changing the functions of your main condenser devices to the evaporator, and the evaporator to capacitor. Draining chilled water through the evaporator increases the efficiency of the condenser in the operating mode of the chiller, and draining heated water through the evaporator in the operating mode of the heat pump increases the efficiency of the condenser as well. Replenishment of a closed circulating water circuit with fresh water improves the biological activity of the aquatic environment, enriches the environment with oxygen, introduces the necessary trace elements and natural microflora, discharging water improves the cleaning of unnecessary waste in the water circulation circuit.

Включение в схему установки гелиоэнергетического термотрансформатора позволяет днем охлаждать воду за счет накопления льда в льдонакопителе, включаясь по воде через задвижки параллельно с испарителем, а ночью через электрозадвижки или подогревать воду теплотой абсорбции в тепловом контуре, или через соленоидные вентиля использовать тепло абсорбции для тепловой нагрузки хладагента в холодильном контуре.The inclusion of a solar energy thermotransformer in the installation circuit allows cooling water during the day by accumulating ice in an ice collector, turning on through water through valves in parallel with the evaporator, and at night through electric valves or heating water with the heat of absorption in the heat circuit, or through solenoid valves to use the heat of absorption for the thermal load of the refrigerant in the refrigeration circuit.

На чертеже представлена схема установки.The drawing shows the installation diagram.

Установка содержит холодильный контур с последовательно соединенными элементами: компрессор 1, соленоидный вентиль 2, конденсатор 3, соленоидные вентили 4 и 5, терморегулирующий вентиль 6, вентиль 7, испаритель 8, вентиль 9, компрессор 1. К холодильному контуру через вентили 10 и 11, терморегулирующий вентиль 12 подключен гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии 13, через вентили 14 и 15, терморегулирующий вентиль 16 биогенератор 17, а через вентили 18 и 19, терморегулирующий вентиль 20 подключен гелиоэнергетический термотрансформатор 22 и барорегулирующий вентиль «после себя» 21. Для осуществления реверсации работы установки (из режима работы холодильной машины в режим работы теплового насоса, как туда так и обратно) в холодильный контур дополнительно введена линия: компрессор 1, соленоидный вентиль 23, испаритель 8, соленоидные вентили 24 и 25, терморегулирующий вентиль 26, вентиль 27, конденсатор 3, и вентиль 28.The installation contains a refrigeration circuit with series-connected elements: compressor 1, solenoid valve 2, condenser 3, solenoid valves 4 and 5, thermostatic valve 6, valve 7, evaporator 8, valve 9, compressor 1. To the refrigeration circuit through valves 10 and 11, a thermostatic valve 12 is connected to a solar energy accumulator of thermal energy 13, through valves 14 and 15, a thermostatic valve 16 is a biogenerator 17, and through valves 18 and 19, a thermostatic valve 20 is connected to a solar energy thermal transformer 22 and a bar “after-yourself” damaging valve 21. To reverse the operation of the installation (from the operation of the chiller to the operation of the heat pump, both there and back) an additional line is introduced into the refrigeration circuit: compressor 1, solenoid valve 23, evaporator 8, solenoid valves 24 and 25, thermostatic valve 26, valve 27, capacitor 3, and valve 28.

Водяной циркуляционный контур содержит последовательно соединенные элементы: термоизолирующее устройство 29, биофильтр 30, фильтр-заборник 31, насос 32, электромеханическую задвижку 33, конденсатор 3, задвижку 34, устройство для обработки воды кварцевой лампой 35, через задвижку 36, на аэраторы 37-39, а через задвижку 40 на смеситель 41.The water circulation circuit contains serially connected elements: a thermally insulating device 29, a biofilter 30, a filter intake 31, a pump 32, an electromechanical valve 33, a condenser 3, a valve 34, a device for treating water with a quartz lamp 35, through a valve 36, to aerators 37-39 and through the valve 40 to the mixer 41.

Термоизолирующее устройство 29 - это изолированная конструкция типа теплицы, продолговатой формы, имеющей трапециевидное сечение водного русла. Это позволяет создавать лучший проток воды, а скорость воды при трапециевидном сечении канала не оказывает сильного разрушающего влияния на стенки канала. Прозрачная полиэтиленовая оболочка термоизолирующего устройства снаружи обогреваться гелиостатами за счет отражаемой энергии солнечной радиации.The thermally insulating device 29 is an insulated structure of the type of a greenhouse, oblong in shape, having a trapezoidal section of the water channel. This allows you to create a better water flow, and the speed of the water with a trapezoidal section of the channel does not have a strong destructive effect on the walls of the channel. The transparent polyethylene sheath of the thermally insulating device is heated from the outside by heliostats due to the reflected energy of solar radiation.

Параллельно задвижке 34 через задвижеки 42 и 43 подключен гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии 44, а через задвижеки 45 и 46 - биогенератор 47. Параллельно задвижке 33 через задвижки 48 и 49 подключен гелиоэнергетический термотрансформатор 22 к нагревательной стороне абсорбера, а через задвижки 50 и 51 подключена охлаждающая часть гелиоэнергетического термотрансформатора 22, льдонакопитель 52 и водяной насос 53. Задвижки 54 и 55 переключают соответствующие линии с теплой воды на холодную.In parallel with the gate valve 34, a solar energy heat accumulator 44 is connected through the gate valves 42 and 43, and a biogenerator 47 is connected through the gate valves 45 and 46. A parallel solar valve through the valves 48 and 49 is connected to a heating side of the absorber 22 and a cooling side is connected through the valves 50 and 51 a portion of the solar energy transformer 22, an ice storage tank 52 and a water pump 53. Gate valves 54 and 55 switch the respective lines from warm water to cold.

Линия подпитки водяного циркуляционного контура содержит последовательно соединенные элементы: фильтр-заборник 56 с обратным клапаном 57, водяной насос 58, смеситель 59, отстойник 60, аэротенк 61, задвижки 62, устройство для обработки воды кварцевой лампой 63, смесителя 41. Охлаждение испарителя 8 водой осуществляется из смесителя 59, через задвижку 64 и смеситель 65, куда подается вода через задвижку 66, а затем направляется через испаритель 8 прямотоком в водоем. Параллельно задвижке 62 через задвижки 67-68 подключен гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии 69, а через задвижки 70-71 подключен биогенератор 72. Обогрев термоизолирующего устройства 29 осуществлятся при помощи гелиостатов 73-75.The feed line of the water circulation circuit contains series-connected elements: a filter intake 56 with a non-return valve 57, a water pump 58, a mixer 59, a sump 60, aeration tank 61, valves 62, a device for treating water with a quartz lamp 63, a mixer 41. Cooling the evaporator 8 with water is carried out from the mixer 59, through the valve 64 and the mixer 65, where water is supplied through the valve 66, and then sent through the evaporator 8 to the direct flow into the reservoir. In parallel with the gate valve 62, a solar energy accumulator of heat energy 69 is connected through the gate valves 67-68, and a biogenerator 72 is connected through the gate valves 70-71. The heat-insulating device 29 is heated using heliostats 73-75.

Линия частичного сброса воды содержит последовательно соединенные элементы: смеситель 59, электромеханическая задвижка 64, смеситель 65, испаритель 8. Через электромеханическую задвижку 66 смеситель 65 подсоединен к водяному циркуляционному контуру.The partial water discharge line contains series-connected elements: mixer 59, electromechanical valve 64, mixer 65, evaporator 8. Through the electromechanical valve 66, mixer 65 is connected to a water circulation circuit.

Энергетический блок установки содержит гелиоэнергетические аккумуляторы тепловой энергии 13, 44, 69 и гелиостататы 73-75, фотобатарею для выработки электричества 76, гелиоэнергетическим термотрансформатором 22 для выработки тепла, холода и водного льда, ветрогенератор 77 для выработки электрической энергии и накопления ее в аккумуляторе электрической энергии 78, биогенераторы 17, 47 и 72 для выработки теплоты.The power unit of the installation contains solar energy accumulators of thermal energy 13, 44, 69 and heliostats 73-75, a photovoltaic battery for generating electricity 76, a solar energy thermotransformer 22 for generating heat, cold and water ice, a wind generator 77 for generating electrical energy and storing it in the electric energy accumulator 78, biogenerators 17, 47, and 72 for generating heat.

Логический блок ЭВМ 79 управляет энергетическими потоками всей установки и поддерживает температурные параметры воды в изотермическом устройстве: теплая среда - 16-18°С (при температуре водоема - 8-10°С) и холодная среда - 18-20 (при температуре водоема - 27-32°С).The logic module of the computer 79 controls the energy flows of the entire installation and supports the temperature parameters of the water in the isothermal device: warm medium - 16-18 ° C (at the temperature of the reservoir - 8-10 ° C) and cold medium - 18-20 (at the temperature of the reservoir - 27 -32 ° C).

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Холодильный контур установки в режиме теплового насоса (подогрев воды) подключается и работает по следующей схеме: компрессор 1 нагнетает пары хладагента через вентиль 2 в конденсатор 3. При этом вентили 23 и 28 закрыты. Из конденсатора 3 жидкий хладагент через вентиль 4 (вентили 27 и 25 закрыты) и вентили 5, 10 и 14, терморегулирующие вентили 6, 12, 16 соответственно через вентиль 7 поступает в испаритель 8 (вентиль 24 закрыт), в гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии 13, и в биогенератор 17. Отсос паров хладагента компрессором 1 осуществляется через вентили 9, 11, 15.The refrigeration circuit of the installation in the heat pump mode (water heating) is connected and operates as follows: compressor 1 pumps refrigerant vapor through valve 2 into condenser 3. At the same time, valves 23 and 28 are closed. From the condenser 3, the liquid refrigerant through the valve 4 (valves 27 and 25 are closed) and valves 5, 10 and 14, thermostatic valves 6, 12, 16 respectively through the valve 7 enters the evaporator 8 (valve 24 is closed), into the solar energy storage battery 13 , and into the biogenerator 17. The suction of refrigerant vapor by the compressor 1 is carried out through valves 9, 11, 15.

В режиме работы установки (тепловой насос) из термоизолирующего устройства 29, в котором находится подогреваемая вода через биофильтр 30, фильтр-заборник 31, отделяющий живые организмы, насосом 32 вода через задвижку 33 подается в конденсатор 3, а через электромеханическую задвижку 48, в нагревательную часть абсорбера гелиоэнергетического термотрансформатора 22, затем через задвижки 49 и 55 в конденсатор 3, где она нагревается теплом за счет конденсации холодильного агента, и затем через задвижку 34, устройство для обработки воды кварцевой лампой 35 и задвижку 36 проходит в аэраторы 37-39, где обогащается воздухом и подается обратно в термоизолирующее устройство 29. Через задвижку 40 теплая вода подается в смеситель 41, где смешивается со свежей водой из линии подпитки и попадает в термоизолирующее устройство 29. Охлаждение испарителя 8 при этом осуществляется холодной водой из смесителя 65, в который вода поступает из линии подпитки через смеситель 59 и задвижку 64 и водяного циркуляционного контура подогретой воды через задвижку 66, охлаждение с частично подогретой водой повышает работу конденсатора 3 в режиме работы теплового насоса.In the operating mode of the installation (heat pump) from the thermally insulating device 29, in which the heated water is located through the biofilter 30, the filter intake 31 separating living organisms, with the pump 32, water is supplied through the valve 33 to the condenser 3, and through the electromechanical valve 48 to the heating part of the absorber of the solar energy transformer 22, then through the valves 49 and 55 to the condenser 3, where it is heated by heat due to condensation of the refrigerant, and then through the valve 34, the water treatment device with a quartz lamp 35 and the valve 36 passes to the aerators 37-39, where it is enriched with air and fed back to the heat-insulating device 29. Through the valve 40, warm water is supplied to the mixer 41, where it is mixed with fresh water from the make-up line and enters the heat-insulating device 29. The evaporator 8 is cooled when this is done with cold water from mixer 65, into which water enters from the make-up line through mixer 59 and valve 64 and the water circulation circuit of heated water through valve 66, cooling with partially heated water increases the operation of the condenser nsator 3 in the heat pump operation mode.

Гелиоэнергетические аккумуляторы тепловой энергии 44 и 69 подключаются ночью через задвижки 42, 43 и 67, 68. Аналогичные функции выполняют биогенераторы 47 и 72, которые подключаются через задвижки 45, 46 и 70, 71, к водяному циркуляционному контуру подогретой воды и линии подпитки воды.Solar energy heat accumulators 44 and 69 are connected at night through valves 42, 43 and 67, 68. The same functions are performed by biogenerators 47 and 72, which are connected via valves 45, 46 and 70, 71, to the water circulating circuit of heated water and a water make-up line.

Холодильный контур установки в режиме холодильной машины (охлажденная вода) подключается и работает по следующей схеме: компрессор 1 нагнетает пары хладагента через вентиль 23 (вентиль 2 закрыт) в испаритель 8, где они конденсируются и через вентиль 24 (вентили 7 и 4 закрыты) вентиль 25, терморегулирующий вентиль 26 и вентиль 27 попадает в конденсатор 3, где кипит хладагент охлаждая воду, и затем через вентиль 28 пары хладагента отсасываются компрессором 1 (при этом вентиль 9 закрыт). Параллельной веткой жидкий хладагент из испарителя 8 через вентили 24 и 18 (вентили 5, 10, 11, 14 и 15 закрыты) и терморегулирующий вентиль 20 попадает в гелиоэнергетический термотрансформатор 22, где кипит, образуя лед, и пары отсасываются через барорегулирующий вентиль «до себя» 21 и вентиль 19 компрессором 1.The refrigeration circuit of the unit in chiller mode (chilled water) is connected and operates as follows: compressor 1 pumps refrigerant vapor through valve 23 (valve 2 closed) to evaporator 8, where they condense and through valve 24 (valves 7 and 4 are closed) valve 25, thermostatic valve 26 and valve 27 enter the condenser 3, where the refrigerant boils while cooling water, and then through the valve 28 the refrigerant vapor is sucked off by compressor 1 (while valve 9 is closed). In a parallel branch, the liquid refrigerant from the evaporator 8 through valves 24 and 18 (valves 5, 10, 11, 14 and 15 are closed) and the temperature control valve 20 enters the solar energy transformer 22, where it boils, forming ice, and the vapor is sucked out through the pressure control valve to itself »21 and valve 19 by compressor 1.

Параметры среды в термоизолирующем устройстве 29 поддерживаются датчиками, работающими на единый логический блок ЭВМ 79 управления всеми терморегулирующими (6, 12, 16, 20, 26) и соленоидными (2, 4, 5, 7, 9, 10, 11, 14, 15, 18, 19, 23, 24, 25, 27, 28) вентилями, электромеханическими задвижками (33, 34, 36, 40, 42, 43, 45, 46, 48, 49, 50, 51, 54, 55, 62, 64, 66, 67, 68, 70, 71), аппаратами 3, 8, 13, 17, 22, компрессором 1 и водяным насосом 53.The environmental parameters in the thermally insulating device 29 are supported by sensors operating on a single logic computer block 79 to control all thermostatic (6, 12, 16, 20, 26) and solenoid (2, 4, 5, 7, 9, 10, 11, 14, 15 , 18, 19, 23, 24, 25, 27, 28) with valves, electromechanical valves (33, 34, 36, 40, 42, 43, 45, 46, 48, 49, 50, 51, 54, 55, 62, 64, 66, 67, 68, 70, 71), apparatuses 3, 8, 13, 17, 22, compressor 1 and water pump 53.

Энергетические потоки тоже управляются логическим блоком ЭВМ - 79. Днем идет накопление и расход электрической энергии через аккумулятор энергии 78 к электродвигателям механического компрессора 1 и водяным насосам 32, 53, 58 за счет работы панели с фотоэлементами 76 и ветрогенератора 77. Днем идет накопление и расход тепловой энергии за счет работы гелиоэнергетических аккумуляторов тепловой энергии 13, 44, 69 и гелиоэнергетического термотрансформатора 22. Подогрев воды в термоизолирующем устройстве 29 осуществляется дополнительно гелиостатами 73-75. Ночью накопленная энергия за счет работы ветрогенератора 77 и аккумулятора электрической энергии 78 осуществляет работу компрессора 1 и насосов 32, 53 и 58. Дополнительно тепловая энергия может вырабатываться за счет биогенераторов 17, 47 и 72, а накопление льда в льдонакапителе 52 за счет работы гелиоэнергетического термотрансформатора 22. Насосом 53 осуществляется охлаждение воды через лед в льдонаколителе 52 и возврат ее обратно в водяной циркуляционный контур.Energy flows are also controlled by a computer logic module - 79. During the day, the accumulation and consumption of electrical energy through the energy accumulator 78 to the electric motors of the mechanical compressor 1 and water pumps 32, 53, 58 occurs due to the operation of the panel with photocells 76 and the wind generator 77. During the day, there is accumulation and consumption thermal energy due to the operation of solar energy accumulators of thermal energy 13, 44, 69 and solar energy thermal transformer 22. Water is heated in a thermally insulating device 29 is additionally carried out by heliostats 73-75. At night, the accumulated energy due to the operation of the wind generator 77 and the accumulator of electric energy 78 carries out the operation of the compressor 1 and pumps 32, 53 and 58. Additionally, thermal energy can be generated through biogenerators 17, 47 and 72, and the accumulation of ice in the ice storage tank 52 due to the operation of the solar energy thermal transformer 22. Pump 53 is used to cool water through ice in an ice maker 52 and return it to the water circulation loop.

Смесители 41, 59, 65 регулируют гидродинамику жидкостных потоков, очистка которых осуществляется за счет отстойника 60, аэротенков 61, биологического фильтра 30, механических фильтров 31 и 56, обогащение воды кислородом в контролируемой зоне осуществляется аэраторами 37-39.Mixers 41, 59, 65 regulate the hydrodynamics of liquid flows, the cleaning of which is carried out by a sump 60, aeration tanks 61, a biological filter 30, mechanical filters 31 and 56, water is enriched with oxygen in the controlled zone by aerators 37-39.

Предлагаемая установка обеспечивает следующие преимущества:The proposed installation provides the following advantages:

Удобное обслуживание термоизолирующего устройства, в которых находятся гидробионты (простота удаления остатков корма, гумиса, осмотр и ремонт изолирующего контура, простота регулирования температурных градиентов и тепловых потоков водной среды);Convenient maintenance of the thermally insulating device in which hydrobionts are located (ease of removal of feed residues, humus, inspection and repair of the insulating circuit, ease of regulation of temperature gradients and heat fluxes of the aqueous medium);

- лучшая очистка воды от загрязнений, от биологических отходов, от болезнетворных микробов;- the best water purification from pollution, from biological waste, from pathogenic microbes;

- меньшие капитальные затраты (возможность применения тепличных комплексов, один циркуляционный контур, реверсивная система термотрансформации теплоты);- lower capital costs (the possibility of using greenhouse complexes, one circulation loop, a reversible heat thermal transformation system);

на основании расчетов энергетических тепловых балансов в контролируемой среде при нагреве или охлаждении возможно исключить потребление тепловой и электрической энергии из вне;based on calculations of energy thermal balances in a controlled environment during heating or cooling, it is possible to exclude the consumption of thermal and electric energy from outside;

- суточные колебания пиковых температурных параметров контролируемой среды на основании расчетов по среднестатистическим и экспериментальным данным в предполагаемых периодах эксплуатации системы незначительны;- daily fluctuations in the peak temperature parameters of the controlled environment based on calculations based on the average statistical and experimental data in the estimated periods of operation of the system are insignificant;

- установка может создавать биологически активную водную среду в изолированном объеме с наличием природных микроэлементов и микрофлоры.- the installation can create a biologically active aquatic environment in an isolated volume with the presence of natural trace elements and microflora.

При расчетах автономной работы установки принимались среднестатистические данные солнечной радиации, скорости ветра по Астраханской области, в качестве биотоплива использовались данные по пиролизу кизяка скотины. При этом КПД гелиоустановок для преобразования солнечной энергии в тепло принимался 40%, в электричество - 15%, в энергию холода - 10%, абсорбционное тепло - 15%. Средняя скорость ветра принималась 8 м/с.When calculating the autonomous operation of the installation, the average statistical data of solar radiation and wind speed in the Astrakhan region were taken; data on the pyrolysis of cattle dung were used as biofuel. At the same time, the efficiency of solar plants for converting solar energy to heat was taken as 40%, in electricity - 15%, in cold energy - 10%, absorption heat - 15%. The average wind speed was 8 m / s.

Барорегулирующий вентиль «после себя» позволяет компрессору теплового насоса работать в одноступенчатом цикле на две температуры кипения.The “after itself” pressure control valve allows the heat pump compressor to operate in a single-stage cycle at two boiling points.

Отдельные элементы установки были изготовлены и испытаны в условиях Астраханского климата на прудах Волжского экспериментального рыбзавода (п.Икряное), Александровском рыбоводном заводе (п.Труд-Фронт), КаспНИИРХ (лаборатория аквариумных рыб), открытый испытательный полигон ФГОУ ВПО АГТУ.Separate elements of the installation were manufactured and tested in the Astrakhan climate at the ponds of the Volga experimental fish factory (Ikryanoye settlement), the Aleksandrovsky fish factory (Trud-Front settlement), KaspNIIIRKh (aquarium fish laboratory), and the open testing ground of FSEI HPE ASTU.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2031331, 1995.1. RF patent No. 2031331, 1995.

2. Патент РФ №80543, 2009 (прототип).2. RF patent No. 80543, 2009 (prototype).

Claims (1)

Установка по термоподготовке воды для содержания и выращивания гидробионтов, содержащая фотобатареи, ветрогенератор, аккумулятор электрической энергии, логический блок управления температурными параметрами воды и работой теплового насоса, водяной циркуляционный контур, холодильный контур, содержащий последовательно подключенные через соленоидные вентили испаритель, компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и дополнительно подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором через соленоидные и терморегулирующие вентили, а другой к компрессору через соленоидные вентили к всасывающей линии гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии и биогенератор, а также дополнительно подключенный одной стороной к линии связи испарителя с конденсатором через соленоидный и терморегулирующий вентили одной стороной, а другой стороной через барорегулирущий вентиль «после себя» и соленоидный вентиль к всасывающей линии компрессора, гелиоэнергетический термотрансформатор, в водяной циркуляционный контур через электромеханические задвижки введено термоизолирующее устройство, биофильтр, льдонакопительная и нагревательная часть абсорбционного гелиоэнергетического термотрансформатора, устройство для обработки воды кварцевой лампой, аэраторы, гелиоэнергетический аккумулятор тепловой энергии и биогенератор, отличающаяся тем, что дополнительно в холодильном контуре на нагнетательной линии за компрессором установлен соленоидный вентиль, соединяющий испаритель с компрессором, а на всасывающей линии перед компрессором - соленоидный вентиль, соединяющий конденсатор с компрессором, между конденсатором и испарителем установлен терморегулирующий вентиль, а термоизолирующее устройство с гидробионтами вынесено за акваторию водоема и имеет линию подпитки, содержащую биологические и физические устройства очистки и обеззараживания воды, дополнительно введена линия частичного сброса воды, соединенная с линией подпитки через смесители, электромеханическую задвижку, испаритель, и с водяным циркуляционным контуром через электромеханическую задвижку.

A thermal water treatment plant for keeping and growing hydrobionts, containing photo batteries, a wind generator, an electric energy accumulator, a logic unit for controlling the temperature parameters of the water and the operation of the heat pump, a water circulation circuit, a refrigeration circuit containing an evaporator, compressor, and a condenser that are connected in series through solenoid valves a valve and additionally connected on one side to the evaporator-condenser communication line through the solenoid and thermal control valves, and the other to the compressor through the solenoid valves to the suction line, a solar energy thermal energy accumulator and a biogenerator, as well as additionally connected on one side to the evaporator and condenser communication line through the solenoid and thermostatic valves on one side and the other side through the “after-itself” pressure control valve and a solenoid valve to the suction line of the compressor, a solar energy thermotransformer, in the water circulation circuit through the electromechanical valves introduced rmoisolating device, biofilter, ice storage and heating part of the absorption solar energy thermotransformer, water treatment device with a quartz lamp, aerators, solar energy thermal energy accumulator and biogenerator, characterized in that in addition to the refrigeration circuit on the discharge line, a solenoid valve is connected to the compressor connecting the compressor to the compressor and on the suction line in front of the compressor there is a solenoid valve connecting the condenser to the compressor, A thermostatic valve is installed between the condenser and the evaporator, and the thermally insulating device with hydrobionts is placed outside the reservoir area and has a make-up line containing biological and physical devices for water purification and disinfection; an additional partial water discharge line is connected to the make-up line through mixers, an electromechanical valve, and an evaporator , and with a water circulation circuit through an electromechanical valve.

Images