RU2301944C1 - Building heating method - Google Patents
Building heating method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301944C1 RU2301944C1 RU2005138612/03A RU2005138612A RU2301944C1 RU 2301944 C1 RU2301944 C1 RU 2301944C1 RU 2005138612/03 A RU2005138612/03 A RU 2005138612/03A RU 2005138612 A RU2005138612 A RU 2005138612A RU 2301944 C1 RU2301944 C1 RU 2301944C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- temperature
- potential
- low
- radiator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться в системах отопления любых зданий, коттеджей и сооружений различного типа.The invention relates to heat engineering and can be used in heating systems of any buildings, cottages and structures of various types.
Известен способ отопления помещения на протяжении всего года путем использования в качестве низкопотенциальных источников теплоты воздуха или грунта в зависимости от температуры окружающего воздуха, причем в теплое время используют воздух, а холодное - грунт. Воздух, подающий вентилятором из вентиляционной шахты, чердака, кухни и др., подают в воздушный теплообменник и передают теплоту хладагенту теплонасосного контура. При температуре окружающего воздуха ниже 7°С к испарительно-конденсаторному агрегату подключают земляной трубопровод, уложенный в грунт на глубину 1,2-1,5 м в зависимости от структуры грунта (см. патент РФ №2206026, по кл. МКИ F24D 15/04, 2003).A known method of heating the premises throughout the year by using as low potential sources of heat of air or soil, depending on the temperature of the surrounding air, moreover, in warm time they use air, and cold - use soil. The air supplied by the fan from the ventilation shaft, attic, kitchen, etc., is supplied to the air heat exchanger and the heat is transferred to the refrigerant of the heat pump circuit. At an ambient temperature below 7 ° C, an earth pipeline laid in soil to a depth of 1.2-1.5 m is connected to the evaporative condenser unit, depending on the soil structure (see RF patent No. 2206026, class MKI F24D 15 / 04, 2003).
Данный способ относится к дорогим способам отопления, т.к. используется дорогостоящее оборудование.This method relates to expensive heating methods, because expensive equipment is used.
Наиболее близким по технической сущности является способ отопления зданий, заключающийся в получении тепла от высокопотенциального источника теплоты, установленного внутри здания, и низкопотенциального источника теплоты. Здание отапливают с помощью радиаторов и теплового насоса с испарителем, используя тепло, полученное при кристаллизации воды в лед. Помещение разделяют на две зоны - жилую и буферную. При отоплении буферной зоны холодную воду подают по трубопроводам в контактные охладители - кристаллизаторы и испаритель из окружающей среды или использованную тепловым насосом (см. А.С. СССР №1388665, по кл. МКИ F24D 11/02, 1985).The closest in technical essence is the method of heating buildings, which consists in obtaining heat from a high-potential heat source installed inside the building and a low-potential heat source. The building is heated with radiators and a heat pump with an evaporator, using the heat obtained by crystallizing water into ice. The room is divided into two zones - residential and buffer. When heating the buffer zone, cold water is supplied through pipelines to contact coolers — crystallizers and an evaporator from the environment or used by a heat pump (see AS USSR No. 1388665, according to MKI F24D 11/02, 1985).
Недостатком данного решения является то, что наличие отапливаемой буферной зоны вокруг жилого помещения ведет к удорожанию строительства. Кроме того, для удаления льдоводяной смеси устанавливают электронагреватели, что совместно с выгрузкой отработанной льдоводяной смеси приводит к большим энергетическим затратам.The disadvantage of this solution is that the presence of a heated buffer zone around the living room leads to higher construction costs. In addition, electric heaters are installed to remove the ice-water mixture, which, together with the discharge of the used ice-water mixture, leads to high energy costs.
Задача предлагаемого изобретения - снижение затрат на отопление зданий высокопотенциальным основным источником тепла за счет использования дополнительно низкопотенциального источника тепла.The objective of the invention is to reduce the cost of heating buildings with a high potential primary heat source through the use of an additional low potential heat source.
Указанная задача решается тем, что способ отопления зданий, заключающийся в получении тепла от высокопотенциального источника, установленного внутри здания, и низкопотенциального источника. От низкопотенциального источника тепла, содержащего уложенный в грунт ниже глубины промерзания почвы земляной трубопровод, передают тепло теплоносителю в объемной радиаторной системе, для чего внутри n-слойных стен устанавливают m≥1 объемных радиаторных систем с теплоносителем низкопотенциального источника тепла, при условии, что координаты осевой плоскости циркулирующего теплоносителя с температурой tт внутри объемной радиаторной системы определяют по графику распределения температур внутри n-слойной стены из условия, что n≥3, а tт>tсо, где tсо - выбранная температура на графике распределения температур по осевой плоскости циркулирующего теплоносителя, причем tт регулируют производительностью циркуляционного насоса в зависимости от заданной температуры внутри здания и колебания температур наружного воздуха.This problem is solved in that the method of heating buildings, which consists in obtaining heat from a high potential source installed inside the building, and a low potential source. An earth pipeline is transferred from a low-grade heat source containing ground soil below the depth of freezing of the soil, heat is transferred to the coolant in a volumetric radiator system, for which m≥1 volumetric radiator systems with a coolant of a low-grade heat source are installed inside n-layer walls, provided that the axial coordinates the plane of the circulating coolant with a temperature t t inside the volumetric radiator system is determined by the temperature distribution diagram inside the n-layer wall from the condition that n≥3, and t t > t w, with t where - the temperature selected on the graph of the temperature distribution on the axial plane of the circulating heat carrier, wherein t m regulate capacity of the circulation pump depending on a predetermined temperature inside the building and the outside air temperature fluctuations.
Кроме того, в качестве низкопотенциального источника используют тепло грунта или тепло грунтовых вод. А в качестве теплоносителя используют воздух или незамерзающую жидкость.In addition, ground heat or groundwater heat is used as a low potential source. And as the heat carrier use air or non-freezing liquid.
Новым в данном техническом решении является то, что от низкопотенциального источника тепла, содержащего уложенный в грунт ниже глубины промерзания почвы земляной трубопровод, передают теплоту теплоносителю в объемной радиаторной системе, для чего внутри n-слойной стены устанавливают m≥1 объемных радиаторных систем с теплоносителем низкопотенциального источника тепла, при условии, что координаты осевой плоскости циркулирующего теплоносителя с температурой tт внутри объемной радиаторной системы определяют по графику распределения температур внутри n-слойной стены из условия, что n≥3, a tт>tco, где tco - выбранная температура на графике распределения температур по оси циркулирующего теплоносителя, причем tт регулируют производительностью циркуляционного насоса в зависимости от заданной температуры внутри здания и колебания температур наружного воздуха. Кроме того, в качестве низкопотенциального источника используют тепло грунта или тепло грунтовых вод. А в качестве теплоносителя используют воздух или незамерзающую жидкость.New in this technical solution is that an earth pipeline is transferred from the low-grade heat source containing the ground pipe laid below the soil freezing depth to the heat carrier in a volume radiator system, for which m≥1 volume radiator systems with a low-grade heat carrier are installed inside the n-layer wall heat source, provided that the coordinates of the axial plane of the circulating coolant with a temperature t t inside the volumetric radiator system are determined by the distribution schedule of temperatures inside the n-layer wall from the condition that n≥3, at t > t co , where t co is the selected temperature on the temperature distribution graph along the axis of the circulating coolant, and t t is regulated by the capacity of the circulation pump depending on the given temperature inside the building and outdoor temperature fluctuations. In addition, ground heat or groundwater heat is used as a low potential source. And as the heat carrier use air or non-freezing liquid.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Определяют минимальную теоретическую толщину несущих стен здания без учета ее необходимого теплосопротивления. Затем определяют требуемое тепловое сопротивление стен здания, учитывая климатическую зону.Determine the minimum theoretical thickness of the bearing walls of the building without taking into account its necessary heat resistance. Then determine the required thermal resistance of the walls of the building, taking into account the climatic zone.
Для многослойной стены, состоящей из n слоев, тепловое сопротивление будет равноFor a multilayer wall consisting of n layers, the thermal resistance will be equal to
где R - тепловое сопротивление, м град./Вт;where R is the thermal resistance, m deg. / W;
δi - толщина слоя стенки, м;δ i - wall layer thickness, m;
λi - коэффициент теплопроводности, Вт/м град.λ i - coefficient of thermal conductivity, W / m deg.
Находят общую толщину стен δ из принятого материала, определяя теплопроизводительность основного высокопотенциального источника теплоты с учетом снижения затрат тепла на обогрев стен. Определяют температуры tci в соответствующих точках стен здания, определяют температуру теплоносителя tт и вычерчивают график распределения температур, где tc - средняя за период обогрева температура стен здания.Find the total wall thickness δ from the adopted material, determining the heat production of the main high-potential heat source, taking into account the reduction of heat consumption for heating the walls. Determine the temperature t ci at the corresponding points of the walls of the building, determine the temperature of the coolant t t and draw a temperature distribution chart, where t c is the average temperature of the walls of the building over the heating period.
Определяют расстояния Т и А, предварительно вычислив координату x1 при условии, что температура на графике tco=tт min. Помещают объемную радиаторную систему в качестве источника тепла внутри многослойной стенки, ось которой совмещают с координатой x1, т.е. осевая плоскость циркулирующего теплоносителя будет совпадать с x1. При использовании внутри здания высокопотенциального источника тепло будет расходоваться в основном на тепловые потери на расстояние от 0 до x1 (расстояние А), а не на все сечение слоев стенки δ1+δ2+...+δn, как это было до установки объемной радиаторной системы. Тепло от объемной радиаторной системы с теплоносителем от низкопотенциального источника тепла будет расходоваться на обогрев стены на расстоянии Т. Объемная радиаторная система может быть выполнена в виде пустот с теплоносителем-воздухом между слоями или в виде системы труб, заполненных теплоносителем или воздухом или незамерзающей жидкостью. При tт≥tco подключают m>1 объемных радиаторных систем через переключающие вентили.The distances T and A are determined, having previously calculated the coordinate x 1 , provided that the temperature on the graph is t co = t t min . A volume radiator system is placed as a heat source inside the multilayer wall, the axis of which is aligned with the coordinate x 1 , i.e. the axial plane of the circulating coolant will coincide with x 1 . When using a high potential source inside the building, the heat will be spent mainly on heat loss over a distance from 0 to x 1 (distance A), and not on the entire cross section of the wall layers δ 1 + δ 2 + ... + δ n , as it was before installation of volumetric radiator system. Heat from a volumetric radiator system with a coolant from a low-grade heat source will be spent on heating the wall at a distance T. The volumetric radiator system can be made in the form of voids with a coolant-air between the layers or in the form of a pipe system filled with coolant or air or an anti-freezing liquid. At t t ≥t co , m> 1 volumetric radiator systems are connected via switching valves.
Технический результат - повышение экономии тепла от основного высокопотенциального источника тепла получается за счет использования дополнительно низкопотенциального дешевого и экологически чистого источника тепла как дополнительного без применения дорогостоящих систем. При использовании в качестве основного высокопотенциального источника тепла теплонасосной установки затраты на теплоэнергию могут быть дополнительно снижены.EFFECT: increased heat saving from the main high potential heat source is obtained by using an additional low potential cheap and environmentally friendly heat source as an additional one without the use of expensive systems. When using a heat pump installation as the main high-potential heat source, the cost of heat can be further reduced.
На фиг.1 показан график температур в трехслойной стене при наличии высокопотенциального источника тепла, на фиг.2 показано то же с дополнительно установленным низкопотенциальным источником тепла, на фиг.3 показано то же, что и на фиг.2, но установлены две объемные радиаторные системы.Figure 1 shows a graph of temperatures in a three-layer wall in the presence of a high-grade heat source, Fig. 2 shows the same with an additionally installed low-grade heat source, Fig. 3 shows the same as in Fig. 2, but two volume radiator system.
Па эпюре (фиг.1) показан график распределения температур tc стены здания, состоящей из 3-х слоев (1, 2, 3) разнородного материала. Многослойная стена выполнена из трех слоев 1, 2, 3 разнородного материала. Поверхность 4 слоя 3 стенки, контактирующая с наружным воздухом, является наружной поверхностью обогреваемого помещения и имеет низкую температуру tc4. Поверхность 5 слоя 1 стенки является внутренней поверхностью обогреваемого здания с температурой tc1. Наружный воздух является холодильником по отношению к нагревателю, которым является высокопотенциальный источник теплоты 6, установленный внутри здания. Температура внутренней поверхности слоя 1 и контактирующего с ней слоя 2 - tc2. Температура внутренней поверхности слоя 3 и контактирующего с ней слоя 2 - tc3. Температура теплоносителя в трубе объемного радиатора - tт. Потери температуры через утеплитель труб и на охлаждение объемного радиатораPa diagram (figure 1) shows a graph of the temperature distribution t c the wall of the building, consisting of 3 layers (1, 2, 3) of a dissimilar material. A multilayer wall is made of three layers of 1, 2, 3 heterogeneous material. The surface 4 of the
Δt=tгт-tт,Δt = t gt -t t
где tгт - температура в грунтовом теплообменнике, принятая к расчету.where t gt is the temperature in the soil heat exchanger, accepted for calculation.
Толщина слоев 1, 2, 3 соответственно - δ1, δ2, δ3.The thickness of the
Пример 1 осуществления способа (фиг.2) при n=3 и m=1.Example 1 of the method (figure 2) with n = 3 and m = 1.
В грунт 7 помещен на глубину Н ниже глубины промерзания почвы, например 1,2-1,5 м, земляной трубопровод 8 в виде теплообменника длиной L, соединенный с утепленным выходным трубопроводом 9 и через циркуляционный насос 10 и трубопровод 11 соединен с объемной радиаторной системой 12 с теплоносителем 13. Объемная радиаторная система 12 соединена с входным трубопроводом 14. При помощи блока автоматического управления с системой датчиков, электрически взаимосвязанных между собой и с циркуляционным насосом 10, определяются температуры стены здания. Теплоноситель, нагретый от грунта, движется по объемной радиаторной системе 12 при помощи циркуляционного насоса 10. Теплоноситель, охлаждаясь, опускается вниз и уходит во входной трубопровод 14. В результате циркуляции теплоносителя с температурой грунта или близкой к ней в межстеновом пространстве 2, а также за счет основного источника тепла 6 достигается отопление здания.In the
В данном примере n=3, a x1 при условии, что температура на графике tсо<tт. Помещают объемную радиаторную систему 12 в качестве источника тепла внутри многослойной стенки, ось которой совмещают с координатой x1, т.е. координаты осевой плоскости циркулирующего теплоносителя будут совпадать с x1. При использовании внутри здания высокопотенциального источника тепло будет расходоваться в основном на теплопотери на расстояние от 0 до x1 (расстояние А), а не на все сечение слоев стенки δ1+δ2+δ3, как это было до установки объемной радиаторной системы 12. Тепло от объемной радиаторной системы 12 с теплоносителем 13 от низкопотенциального источника теплоты будет расходоваться на расстоянии Т.In this example, n = 3, ax 1 , provided that the temperature on the graph is t ω <t t . The
Пример 2 осуществления способа (фиг.3) при n=7 и m=2.Example 2 of the method (figure 3) with n = 7 and m = 2.
В данном примере установлены две объемные радиаторные системы I и II. Если во время отопительного сезона возникают скачки температур и tco≥tт, то возникает необходимость в применения второй объемной радиаторной. В грунт 7 помещен на глубину Н ниже глубины промерзания почвы земляной трубопровод 8 в виде теплообменника длиной L, соединенный с утепленным выходным трубопроводом 9 и через циркуляционный насос 10 и трубопровод 11 соединен с объемными радиаторными системами 12 с теплоносителями 13. Объемная радиаторная система 12 соединена с входным трубопроводом 14. При помощи блока автоматического управления с системой датчиков, электрически взаимосвязанных между собой и с циркуляционным насосом 10, определяются температуры стены здания. Теплоноситель с температурой грунта движется по объемной радиаторной системе 12 при помощи циркуляционного насоса 10. Теплоноситель, охлаждаясь, опускается вниз и уходит во входной трубопровод 14. В результате циркуляции теплоносителя с температурой грунта или близкой к ней в межстеновом пространстве 2, а также за счет основного источника тепла 6 достигается отопление здания. Вентиль 15 переключает системы, и в этом случае работает или объемная радиаторная система I, или объемная радиаторная система II.In this example, two volumetric radiator systems I and II are installed. If temperature jumps occur during the heating season and t co ≥t t , then there is a need for the use of a second volume radiator. An
При использовании заявленного способа получают экологически чистый и дешевый способ отопления зданий, используя не сложные по конструкции установки. Он позволяет использовать все известные устройства обогрева здания, значительно снижая их необходимую мощность, а использование природных источников тепла, таких как тепло грунта или грунтовых вод, позволяет снизить стоимость отопления. В качестве высокопотенциального источника тепла могут использоваться любые известные источники тепла, в т.ч. и теплонасосные установки. В этом случае могут применяться маломощные тепловые насосы от своего грунтового трубопровода, а следовательно, затраты на электроэнергию на отопление могут быть снижены в более чем 6 раз при стандартном утеплении здания.Using the inventive method, an environmentally friendly and cheap method of heating buildings is obtained using installations that are not complex in design. It allows you to use all known building heating devices, significantly reducing their required power, and the use of natural heat sources, such as ground or groundwater heat, can reduce the cost of heating. As a high-potential heat source, any known heat sources can be used, including and heat pump installations. In this case, low-power heat pumps from their own soil pipeline can be used, and therefore, the cost of electricity for heating can be reduced by more than 6 times with standard building insulation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138612/03A RU2301944C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Building heating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005138612/03A RU2301944C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Building heating method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2301944C1 true RU2301944C1 (en) | 2007-06-27 |
Family
ID=38315571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005138612/03A RU2301944C1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Building heating method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2301944C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2577209C2 (en) * | 2009-09-14 | 2016-03-10 | Стп С.Р.Л. | System of coating for heating/cooling of rooms, and also heat and sound insulation, vertically installed on real estate objects |
-
2005
- 2005-12-12 RU RU2005138612/03A patent/RU2301944C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Васильев Г.П., Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2, АВОК, 2002, №4, с.10-18. Васильев Г.П., Крундышев Н.С., Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области, АВОК, 2002, №5, с.22-24. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2577209C2 (en) * | 2009-09-14 | 2016-03-10 | Стп С.Р.Л. | System of coating for heating/cooling of rooms, and also heat and sound insulation, vertically installed on real estate objects |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2710632C2 (en) | District heat distribution system | |
| EP2959230B1 (en) | Improvements to thermodynamic solar heat transfer systems | |
| RU70354U1 (en) | BUILDING WITH A HEATING DEVICE (OPTIONS) | |
| US7617697B2 (en) | In-ground geothermal heat pump system | |
| RU2710633C2 (en) | Local heat-consuming unit and local heat-generating unit for district heat distribution system | |
| CN110603410B (en) | Regional energy distribution system | |
| US20100043461A1 (en) | Energy storage and temperature change type air conditioning method with underground reservoir and water source heat pump, and the dedicated device thereof | |
| JP2015511700A (en) | Heat pump system using latent heat | |
| US9372017B2 (en) | Energy efficient cooling and heating system | |
| WO2017029819A1 (en) | Heat utilization apparatus | |
| CN103776114B (en) | The comprehensive energy consumption system of direct-expansion-type pump type heat and control method thereof | |
| CN101588701B (en) | Temperature control method and temperature control system of machine cabinet | |
| JP6442712B2 (en) | Heat utilization device | |
| Momin | Experimental investigation of geothermal air conditioning | |
| US4409798A (en) | Energy-saving cooling system | |
| RU2301944C1 (en) | Building heating method | |
| JP6037089B1 (en) | Heat utilization device | |
| JP6060463B2 (en) | Heat pump system | |
| EP3594588A1 (en) | Geothermal heat pump device | |
| RU2371643C2 (en) | Refrigerator-economiser | |
| KR101547875B1 (en) | Cooling-heating system by double pond | |
| RU2767128C1 (en) | Installation of floor heating system of buildings and structures | |
| EP4407239A1 (en) | Modular geothermal energy center | |
| RU2427764C1 (en) | Installation for micro-climate in room | |
| FR2750480A1 (en) | Comprehensive domestic heating, refrigeration and water system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071213 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090510 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091213 |