RU156857U1 - Установка теплоснабжения - Google Patents

Abstract

Установка теплоснабжения, включающая в себя солнечный коллектор, скважину-теплообменник для отбора низкопотенциального тепла горных пород, тепловой насос и бак-аккумулятор, соединённые между собой трубопроводами, отличающаяся тем, что трубопроводы оборудованы циркуляционным насосом и образуют пять контуров циркуляции, разделённых между собой при помощи трёхходовых кранов, переключаемых электронным блоком управления, имеющим два датчика температуры.

Description

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована для теплоснабжения и горячего водоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием гео- и гелиотермальной энергии.

Из существующего уровня техники известна установка теплоснабжения, состоящая из скважины-теплообменника для отбора низкопотенциального тепла горных пород, теплового насоса и солнечного коллектора, соединенных между собой подводящим и отводящим трубопроводами для циркуляции теплоносителя, солнечного коллектора, установленного на подводящем трубопроводе между скважиной-теплообменником и тепловым насосом (патент RU 147281, 10.04.2014).

Недостатками данной установки являются низкая интенсивность циркуляции воды в контуре, что снижает эффективность работы установки, резкое снижение эффективности работы, вызванное перепадами температуры теплоносителя и величины потребления энергии тепловым насосом в темное время суток и пасмурную погоду, а так же отсутствие возможности производить охлаждение теплоносителя при отсутствии потребления теплоты.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является система теплоснабжения и горячего водоснабжения на основе возобновляемых источников энергии, которая состоит из скважины-теплообменника для отбора низкопотенциального тепла горных пород, теплового насоса, пикового электродоводчика, контуров горячего водоснабжения и низкотемпературного напольного отопления, соединенных между собой трубами с двумя насосами для циркуляции теплоносителей. Система также снабжена контуром с солнечным коллектором и баком-аккумулятором для обеспечения горячего водоснабжения и восстановления теплового поля вокруг скважины-теплообменника во время ее простоя в межотопительный период, а для предотвращения обратного оттока тепла центральная колонна труб в скважине-теплообменнике снаружи должна быть теплоизолирована (патент RU 2445554, 20.08.2010 - прототип).

Данная система имеет ряд недостатков: во-первых, большую разность температур между теплоносителем, поступающим из скважины, и теплоносителем, направляемым потребителю, что приводит к снижению КПД теплового насоса; во-вторых, раздельное использование солнечного коллектора и скважины-теплообменника не позволяет в полной мере использовать весь потенциал источников энергии; в-третьих, данная система при установке и эксплуатации требует значительных ресурсозатрат.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы установки теплоснабжения за счет снижение потребления энергии тепловым насосом, сглаживания перепадов температуры теплоносителя при изменении погодных условий, а также использование нескольких режимов работы установки.

Технический результат достигается тем, что в установке теплоснабжения, включающей солнечный коллектор, скважину-теплообменник для отбора низкопотенциального тепла горных пород, тепловой насос и бак-аккумулятор, соединенные между собой трубопроводами, согласно полезной модели, трубопроводы оборудованы циркуляционным насосом и образуют пять контуров циркуляции, разделенных между собой при помощи трехходовых кранов, переключаемых электронным блоком управления, имеющим два датчика температуры.

Новизна заявленной полезной модели обусловлена тем, что трубопроводы оборудованы циркуляционным насосом и образуют пять контуров циркуляции, разделенных между собой при помощи трехходовых кранов, переключаемых электронным блоком управления, имеющим два датчика температуры.

Такое конструктивное решение позволяет повысить эффективности работы установки теплоснабжения за счет снижение потребления энергии тепловым насосом, обеспечиваемое за счет переключения режимов циркуляции в отводящих контурах, сглаживания перепадов температуры теплоносителя при изменении погодных условий, обеспечиваемое за счет регулирования температуры внутри бака-аккумулятора при помощи переключения режимов циркуляции в подающих контурах, а также использование нескольких режимов работы установки, за счет применения электронного блока управления.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка теплоснабжения; на фиг. 2 - первый циркуляционный контур; на фиг. 3 - второй циркуляционный контур; на фиг. 4 - третий циркуляционный контур; на фиг. 5 - четвертый циркуляционный контур; на фиг. 6 - пятый циркуляционный контур.

Установка теплоснабжения включает в себя скважину-теплообменник 1 (фиг. 1-4) для отбора низкопотенциального тепла горных пород, солнечный коллектор 2, тепловой насоса 3, бак-аккумулятор 4, состоящий из корпуса с изоляцией 13, образующего внутреннее пространство, заполненное теплоаккумулирующей жидкостью 14 и соединенные между собой трубопроводы, образующие пять контуров циркуляции (фиг. 2-6). Трубопровод, подающий тепло от скважины 1 и солнечного коллектора 2, выполняет в тепловом аккумуляторе 4 роль теплообменника 11 источника, а трубопровод от потребителя выполняет роль теплообменника 12 потребителя. Разделение на контуры происходит переключением трехходовых кранов 5-9. Переключение трехходовых кранов осуществляется при помощи электронного блока управления 15, датчики температуры 16-17 которого установлены в баке-аккумуляторе 4 и в верхней части солнечного коллектора 2. Для улучшения циркуляции на трубопроводе перед скважиной установлен циркуляционный насос 10.

Установка теплоснабжения работает следующим образом.

Электронный блок управления 15 (фиг. 1) при помощи датчиков температуры 16 и 17 непрерывно измеряет температуру в баке-аккумуляторе 4 и солнечном коллекторе 2 и выполняет переключение кранов в зависимости от режима работы для циркуляции необходимых контуров.

При основном режиме работы, когда солнечного излучения достаточно для догрева воды, поступающей из скважины-теплообменника 1 (фиг. 1), а отбор тепла потребителем снижает температуру бака-аккумулятора 4, электронный блок управления 15 переключает трехходовые краны для образования первого контура циркуляции, включающего скважину-теплообменник 1 (фиг. 2), соленчный коллектор 2, теплообменник источника 11 и циркуляционный насос 10. Теплоноситель, нагретый низкотпотенциальным теплом грунта в скважине, по трубопроводу поступает в солнечный коллектор 2, в котором догревается энергией солнца, после чего подается в бак-аккумулятор 4. Отработанный теплоноситель по трубопроводу поступает обратно в скважину 1.

В зимний период при низком поступлении солнечной радиации и температуре теплоносителя на выходе из солнечного коллектора 2 (фиг. 1) ниже заданной температуры грунта, электронный блок управления 15 переключает систему на второй циркуляционный контур, включающий скважину-теплообменник 1 (фиг. 3), теплообменник источника 11 и циркуляционный насос 10. Теплоноситель, нагретый низкотпотенциальным теплом грунта в скважине, по трубопроводу поступает в бак-аккумулятор 4. Отработанный теплоноситель по трубопроводу поступает обратно в скважину.

В летний период при низком потреблении тепла, когда температурные датчики показывают температуру теплоносителя в солнечном коллекторе 2 (фиг. 1) и баке-аккумуляторе 4 выше требуемой потребителем, электронный блок управления 15 переключает систему на третий циркуляционный контур, включающий скважину-теплообменник 1 (фиг. 4), солнечный коллектор 2 и циркуляционный насос 10. Теплоноситель, нагретый низкотпотенциальным теплом грунта в скважине-теплообменнике 1, по трубопроводу поступает в солнечный коллектор 2, в котором догревается энергией солнца, после чего теплоноситель по трубопроводу поступает обратно в скважину 1, где восстанавливает температурное поле вокруг скважины.

При нормальных условиях работы, когда температура в баке-аккумуляторе 4 (фиг. 1) соответствует требуемым параметрам, электронный блок управления 15 переключает трубопровод на четвертый циркуляционный контур, включающий теплообменник потребителя 12 (фиг. 5) и трубопроводы. Теплоноситель нагретый теплообменником потребителя 12 в тепловом аккумуляторе 4 (фиг. 1) поступает к потребителю, а отработанный теплоноситель от потребителя поступает обратно в теплообменник.

При условиях, когда температура в баке-аккумуляторе 4 (фиг. 1) ниже требуемых параметрам, электронный блок управления 15 переключает трубопровод на пятый циркуляционный контур, включающий теплообменник потребителя 12 (фиг. 6), тепловой насос 3 и трубопроводы. Теплоноситель, нагретый теплообменником потребителя 12 в тепловом аккумуляторе 4 (фиг. 1) поступает в тепловой насос 3, где догревается до требуемых параметров, а отработанный теплоноситель от потребителя поступает обратно в теплообменник 12.

Использование предложенной полезной модели по сравнению с аналогичными устройствами позволит повысить эффективность работы установки теплоснабжения, снизить потребление тепловым насосом энергии, сгладить параметры температуры теплоносителя при изменении погодных условий, а так же использовать несколько режимов работы установки.

Claims (1)

1. Установка теплоснабжения, включающая в себя солнечный коллектор, скважину-теплообменник для отбора низкопотенциального тепла горных пород, тепловой насос и бак-аккумулятор, соединённые между собой трубопроводами, отличающаяся тем, что трубопроводы оборудованы циркуляционным насосом и образуют пять контуров циркуляции, разделённых между собой при помощи трёхходовых кранов, переключаемых электронным блоком управления, имеющим два датчика температуры.

   

Images