RU2551270C2 - Устройство для кондиционирования воздуха помещений, а также агрегат теплового насоса для применения в таком устройстве - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройству для кондиционирования воздуха помещений. Агрегат теплового насоса, содержащий корпус, модули теплового насоса с элементами Пельтье, компрессор для принудительного всасывания воздуха через первое отверстие, направляющий воздух к модулям теплового насоса, и выдувания воздуха через второе отверстие, и впускное отверстие и выпускное отверстие для подсоединения модулей теплового насоса в контур циркуляции теплопередающей текучей среды, причем модули теплового насоса путем подвода электрической энергии в режиме нагрева отбирают тепловую энергию из текучей среды и отдают протекающему воздуху, а в режиме охлаждения отбирают тепловую энергию из протекающего воздуха и отдают текучей среде, при этом корпус имеет фронтальную пластину, действующую как излучающая пластина, и по меньшей мере один элемент Пельтье по меньшей мере одного модуля теплового насоса так соединен с излучающей пластиной, что в режиме нагрева, по меньшей мере, часть вырабатываемого этим элементом Пельтье тепла может излучаться как тепловое излучение непосредственно в темперируемое помещение. Это позволяет, при сравнительно низких температурах начального пуска центрального нагревательного прибора, добиться приятного климата помещений, не требуя для этого большой площади передачи тепла. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Предложенное изобретение относится к устройству для кондиционирования воздуха помещений, а также к агрегату теплового насоса для применения в таком устройстве.

Для отопления помещений используются самые различные нагревательные приборы, такие как отопительные приборы на мазуте, газовые отопительные приборы, отопительные приборы на дровах, отопительные приборы на таблетированном топливе, тепловые насосы или электрические отопительные приборы. Также известны нагревательные приборы, которые могут как нагревать, так и охлаждать, например, комбинированные кондиционирующие воздух и обогревающие приборы или реверсивные тепловые насосы, у которых контур охлаждения может реверсироваться.

Обычно вышеназванные нагревательные приборы могут отдавать свое тепло в воздух помещения посредством напольного отопления, радиаторов или комбинации того и другого. Радиаторы обычно используются, если нагревательный прибор выдает сравнительно высокие температуры начального пуска в диапазоне примерно 50-90°С. Такие высокие температуры начального пуска преимущественно вырабатываются посредством отопительных приборов на мазуте, газовых отопительных приборов, отопительных приборов на дровах или отопительных приборов на таблетированном топливе. Напольное отопление, напротив, используется предпочтительно в том случае, когда нагревательный прибор вырабатывает сравнительно низкие температуры начального пуска в диапазоне примерно 30-50°С. В качестве примера здесь можно упомянуть, например, тепловые насосы. Если, однако, с помощью теплого насоса должны вырабатываться температуры начального пуска выше 50°С, то отопление становится неэффективным, так как кпд обычных тепловых насосов снижается с ростом температуры начального пуска или разности температур между средой теплового резервуара, например, внешнего воздуха, грунта, грунтовых вод т.д., и генерируемой температуры начального пуска.

В то время как с помощью нагревательных систем с радиаторами температура помещения может быстро изменяться, недостаток напольного отопления состоит в том, что оно, ввиду большой нагреваемой массы, является инерционным. Другой недостаток напольного отопления состоит в том, что оно не пригодно в том случае, если посредством нагревательных труб помещение должно охлаждаться, так как при охлаждении посредством заделанных в пол нагревательных или охлаждающих труб не может создаваться никакая существенная естественная конвекция в охлаждаемом помещении, так что без принудительной циркуляции воздуха, в частности, только пол становится холодным, поскольку, как известно, холодный воздух имеет более высокую плотность, чем теплый воздух. К тому же при низких температурах происходит конденсация.

Вместо названных нагревательных приборов, могут также использоваться, например, сплит-системы кондиционирования воздуха. В общем случае эти сплит-системы кондиционирования воздуха имеют недостаток, заключающийся в том, что между внешним блоком (блоком конденсатора-компрессора) и внутренним блоком (блоком испарителя) циркулирует охладитель, который в любом случае может стать опасным для здоровья. Если внутренний блок размещен удаленно от внешнего блока, то магистрали для подачи охладителя необходимо, по меньшей мере, частично проводить через стены жилых или офисных помещений, что является нежелательным и может быть связано с риском для здоровья. К тому же кпд снижается при увеличении длины магистралей для охладителя.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать устройство для кондиционирования воздуха помещений, выполненное согласно ограничительной части понятию пункта 1 формулы изобретения, в котором также при сравнительно низких температурах начального пуска центрального нагревательного прибора можно добиться приятного климата помещений, не требуя для этого большой площади передачи тепла, например, в форме больших по площади изучающих тел или плоского напольного отопления, причем установка должна иметь хороший кпд, и температура отдельных помещений должна устанавливаться индивидуально.

Эта задача решается устройством, которое имеет признаки, приведенные в пункте 1 формулы изобретения.

За счет того, что устройство, наряду с центральным нагревательным прибором содержит также по меньшей мере один децентрализованный агрегат теплового насоса, который энергетически соединен с центральным нагревательным прибором через упомянутые магистрали, создается основная предпосылка того, чтобы децентрализовано, предпочтительно непосредственно в помещении, подлежащем кондиционированию воздуха, можно было воздух в помещении повышать или понижать до желательной температуры. При этом от децентрализованного агрегата теплового насоса не требуется доставлять полную мощность, а достаточна только разность между обеспечиваемой центральным нагревательным прибором температурой начального пуска и температурой, требуемой для достижения желательного климата в помещении.

Другой положительный эффект децентрализованного, электрически приводимого в действие агрегата теплового насоса состоит в том, что температура и, при необходимости, также влажность в отдельных помещениях может регулироваться индивидуально.

Предпочтительные формы выполнения устройства описаны в зависимых пунктах 2-8 формулы изобретения.

Так в особенно предпочтительном варианте осуществления предложено, что соответствующий агрегат теплового насоса содержит множество элементов Пельтье, из которых, по меньшей мере, отдельные являются индивидуально электрически управляемыми и/или выполненными с возможностью изменения полярности. Тем самым создается принципиальная предпосылка того, что соответствующий агрегат теплового насоса может эксплуатироваться как в режиме нагревания, так и в режиме охлаждения, и воздух в помещении может, при необходимости, осушаться.

Изобретение поясняется далее более подробно со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - схематичное представление устройства для кондиционирования воздуха в помещении;

Фиг.2а - схематичное представление примера выполнения модуля теплового насоса, работающего в режиме нагревания,

Фиг.2b - схематичное представление примера выполнения модуля теплового насоса, работающего в режиме охлаждения,

Фиг.3 - схематичное представление агрегата теплового насоса и

Фиг.4 - поперечное сечение агрегата теплового насоса по фиг.3.

На фиг.1 показано в качестве примера и в схематичном представлении устройство для кондиционирования воздуха в помещении. Устройство содержит центральный нагревательный прибор 1, а также несколько расположенных внутри кондиционируемого здания 10 децентрализованных агрегатов 5-8 теплового насоса. В представленном примере нагревательный прибор 1 является тепловым насосом, который может работать как в режиме нагревания, так и в режиме охлаждения. Тепловой насос может содержать, например, внешний блок 9, работающий как теплообменник. Теплообменник может, при необходимости, размещаться также внутри здания 10 и с помощью соответствующего средства соединяться с тепловым резервуаром, например, внешним воздухом.

Под термином «нагревательный прибор» следует понимать в данном случае все типы отопительных приборов, таких как отопительные приборы на мазуте, газовые отопительные приборы, отопительные приборы на дровах, отопительные приборы на таблетированном топливе, тепловые насосы, или электрическое отопление. А также переключаемые приборы, которые могут как охлаждать, так и нагревать, в данном случае обозначаются как нагревательные приборы, причем это перечисление не следует рассматривать как исчерпывающее.

К тепловому насосу подключены несколько отдельных нагревательных контуров 2, 3, 4 с соответствующей подводящей магистралью 2а, 3а, 4а и обратной магистралью 2b, 3b, 4b. В магистралях циркулирует теплопередающая текучая среда, предпочтительно вода. Здесь не показаны необходимые насосы для перекачки и другие элементы, такие как вентили, так как эти компоненты известны специалисту. Обычно для каждого обогреваемого помещения предусмотрен отдельный нагревательный контур. В качестве альтернативы, также возможны обычные магистральные трубопроводы, которые используются в системах центрального отопления. В этой связи можно упомянуть, например, отдельные, многие или общие трубопроводы нагнетания (стояки) с ответвлениями или любые комбинации указанного. В отдельном случае может также предусматриваться отдельный нагревательный контур.

Каждый из децентрализованных агрегатов 5-8 устройства включен в нагревательный контур 2, 3, 4, причем на каждый нагревательный контур может быть предусмотрено также более одного децентрализованного агрегата теплового насоса, как это обозначено для обоих последовательно включенных в нагревательный контур 4 агрегатов 7, 8 теплового насоса.

Основополагающая идея этого устройства состоит в том, что с помощью центрального нагревательного прибора 1 теплопередающая текучая среда доводится, повышается или понижается, до определенной температуры начального пуска, причем тепловая энергия текучей среды используется децентрализованными агрегатами 5-8 теплового насоса и при дополнительном использовании электрической энергии настолько повышается или понижается, чтобы соответствующее помещение обогревалось или охлаждалось до предварительно определенной температуры. В режиме нагрева нагревательный прибор нагревает теплопередающую текучую среду до температуры - температуры начального пуска - например, 30-40°С, в то время как в режиме охлаждения текучая среда доводится до температуры начального пуска, например, 15-25°С. Центральный нагревательный прибор 1 содержит для этого упомянутый внешний блок 9, который, однако, более подробно здесь не описывается, поскольку он известен специалисту. С помощью соответствующего децентрализованного агрегата 5-8 теплового насоса в каждом случае нужно только сформировать относительно небольшую разность температур, чтобы соответствующее помещение довести до желательной температуры.

Такое устройство имеет преимущество, состоящее в том, что эффективность всей установки очень высокая, так как и центральный нагревательный прибор 1, и децентрализованные агрегаты 5-8 теплового насоса могут работать в одном рабочем интервале, в котором они имеют хороший кпд. К тому же децентрализованные агрегаты 5-8 теплового насоса обеспечивают возможность того, что температура и влажность в отдельных помещениях могут устанавливаться индивидуально. Другое преимущество этого устройства состоит в том, что не нужно предусматривать никаких больших по площади излучающих тел или плоского напольного отопления, чтобы нагреваемое помещение, несмотря на относительно низкую начальную температуру, можно было привести к желательной температуре, так как соответствующие децентрализованные агрегаты 5-8 теплового насоса должны поднимать начальную температуру только локально, на сравнительно небольшую величину. Таким образом, такое устройство пригодно, в частности, для использования обычных радиаторных или конвекционных нагревательных приборов.

Поэтому такое устройство могло бы, в частности, найти применение также при модернизации зданий или вообще при модернизации обычных отопительных установок, в частности, там, где соответствующие здания не снабжены плоскостными напольными, стенными или потолочными обогревательными приборами. В качестве примера здесь можно упомянуть использование отопительных установок на мазуте, в которых мазутная форсунка может применяться с температурой начального пуска в диапазоне примерно 60-80°С, и тепловая энергия выдается в отдельные помещения на распределенные по дому радиаторы. В этом случае котел на мазутном топливе может быть заменен на центральный нагревательный прибор, например, тепловой насос, в то время как в каждом помещении по меньшей мере один радиатор может быть заменен агрегатом теплового насоса, причем, разумеется, также все радиаторы могут быть заменены децентрализованными агрегатами теплового насоса. Тем самым на существующей инфраструктуре распределения тепла можно использовать центральное низкотемпературное отопление, не требуя при этом установки в помещениях больших по площади излучающих тел или в форме нагревательных труб напольного или потолочного отопления. Если в качестве децентрализованных агрегатов теплового насоса применяются приборы, работающие на термоэлектрическом принципе, например, на основе элементов Пельтье, то это имеет по сравнению с компрессорными приборами преимущество, состоящее в том, что они работают по существу бесшумно. Если используется центральный нагревательный прибор, который может как нагревать, так и охлаждать, например, переключаемый тепловой насос, то с помощью такого устройства, при необходимости, можно также осуществлять охлаждение. Чтобы гарантировать эффективное функционирование, в частности, также эффективный режим охлаждения, децентрализованные агрегаты теплового насоса предпочтительно снабжены средством создания принудительного воздушного потока. Наряду с принудительным вентилированием здания, упомянутые средства также обеспечивают и принудительную конвекцию воздуха в соответствующем помещении.

За счет использования устройства, соответствующего изобретению, можно, таким образом, обычное отопление заменить современным отоплением тепловыми насосами, причем существующая инфраструктура распределения тепла может продолжать использоваться, что, в том числе, имеет преимущество, состоящее в том, что жильцам во время переоборудования отопительной установки не потребуется выезжать, как это имело бы место, если бы нужно было прокладывать плоскостное напольное, стенное или потолочное нагревательное оборудование.

На фиг.2а в схематичном представлении показан пример выполнения модуля теплового насоса, эксплуатируемого в режиме нагрева, как он может предпочтительно применяться в упомянутых децентрализованных агрегатах теплового насоса. Модуль теплового насоса состоит из термоэлектрически работающего элемента Пельтье, который соединяется плоскостным образом с модулем охлаждения. Модуль охлаждения имеет впускное отверстие и выпускное отверстие для теплопередающей текучей среды - воды. На стороне элемента Пельтье, противоположной модулю охлаждения, расположено охлаждающее тело, которое снабжено множеством охлаждающих ламелей. В режиме нагрева холодная сторона элемента Пельтье направлена к модулю охлаждения, в то время как теплая сторона обращена к охлаждающему телу. Если теперь к элементу Пельтье прикладывается напряжение, то холодная сторона охлаждается, в то время как теплая сторона продолжает нагреваться. Это обуславливает, с одной стороны, охлаждение текучей среды, например, на 10°С между входом и выходом. С другой стороны, охлаждающее тело и, тем самым, его охлаждающие ламели нагреваются до температуры выше, чем температура текучей среды. Если теперь воздух принудительно направляется через охлаждающие ламели, то воздух нагревается, например, от 22°С до 35°С. Нагретый воздух может использоваться для отопления. На основе того факта, что холодная сторона элемента Пельтье посредством теплой воды нагревается до средней температуры, например, 30°С, требуется лишь относительно низкая разность температур ΔТ между холодной и теплой стороной элемента Пельтье, чтобы воздух мог нагреваться до требуемой для обогрева соответствующего помещения температуры, например, 35°С.

На фиг.2b в схематичном представлении показан модуль теплового насоса децентрализованного агрегата теплового насоса, эксплуатируемый в режиме охлаждения. Для того чтобы иметь возможность охлаждать протекающий воздух, полярность элемента Пельтье должна быть изменена, так что его теплая сторона направлена к модулю охлаждения, в то время как холодная сторона обращена к охлаждающему телу.

При приложении рабочего напряжения холодная сторона элемента Пельтье продолжает охлаждаться, в то время как теплая сторона продолжает нагреваться. В режиме охлаждения теплая сторона элемента Пельтье посредством протекающей текучей среды охлаждается, в то время как температура на холодной стороне за счет приложенного напряжения продолжает падать. За счет отдачи термической энергии к текучей среде, последняя нагревается, например, на 10°С между входом и выходом. Чтобы охладить воздух, он вновь принудительно пропускается через охлаждающие ламели, так что он охлаждается, например, от 28°С до 20°С. За счет того, что теплая сторона элемента Пельтье протекающей текучей средой непрерывно охлаждается, вновь требуется лишь относительно низкая разность температур ΔТ между холодной и теплой стороной элемента Пельтье, чтобы воздух мог охлаждаться до требуемой для охлаждения соответствующего помещения температуры, например, 20°С.

На фиг.3 показан в схематичном представлении предпочтительный пример выполнения децентрализованного агрегата 5 теплового насоса. Агрегат 5 теплового насоса имеет корпус 11, который на нижней и верхней стороне снабжен условно обозначенными вентиляционными прорезями 12, 13. Агрегат 5 теплового насоса имеет средство для создания принудительного воздушного потока, причем воздух протекает через корпус предпочтительно снизу вверх, при этом воздух всасывается через расположенные в основании вентиляционные прорези 12 и выдувается через расположенные в крышке вентиляционные прорези 13. В качестве средства для создания принудительного воздушного потока может упоминаться, например, вентилятор или компрессор, причем эти средства подробно не показаны. На корпусе расположена панель 14 управления, посредством которой могут устанавливаться, например, температура или желательная функция, например, высушивание. Панель 14 управления предпочтительно связана с микропроцессором, который управляет отдельными элементами теплового насоса - элементами Пельтье - в соответствии с требованиями, посредством силовой электроники. При необходимости, может также предусматриваться центральный блок управления, посредством которого все агрегаты теплового насоса могут обслуживаться с центрального пульта. Передача от центрального блока управления на локальные агрегаты теплового насоса может осуществляться, например, посредством радиосвязи. Дополнительно могут быть предусмотрены другие элементы, такие как датчик температуры, датчик влажности, приемный блок и т.д., которые, однако, не изображены. Также другие элементы, такие как каналы направления воздуха, элементы крепления для модулей Пельтье и т.д., не показаны.

Внутри корпуса 11 размещены собственно модули теплового насоса. В данном примере они состоят из двух размещенных друг над другом рядов 16, 17, соответственно, по четыре элемента Пельтье 18-25. В верхнем ряду 17 оба внешних модуля Пельтье 22, 25 выполнены в виде многослойной конструкции, причем между соответствующими двумя элементами Пельтье 27, 28 размещен модуль 29 охлаждения, причем соответствующий передний элемент Пельтье 27 находится в контакте с фронтальной пластиной 32 корпуса 11. Остальные шесть модулей Пельтье содержат, соответственно, один элемент Пельтье 34 с размещенным на нем модулем 35 охлаждения, причем упомянутые элементы, для примера, для всех шести элементов Пельтье указаны на элементе Пельтье 24 верхнего ряда. Все восемь элементов Пельтье 18-25 имеют охлаждающее тело 30, 36, охлаждающие ламели 31, 37 которого таким образом размещены внутри корпуса 11, что они принудительно обтекаются созданным воздушным потоком и действуют в качестве теплообменника. Агрегат 5 теплового насоса снабжен электрическим выводом (не показан), через который электрические внутренние потребители могут снабжаться энергией. При этом можно упомянуть модули Пельтье, компрессор, а также другие элементы, такие как, например, управление микропроцессором вместе с ассоциированной силовой электроникой, для управления элементами Пельтье. Для того чтобы агрегат 5 теплового насоса тепло-энергетически связать с нагревательным контуром, он снабжен впускным отверстием 39, а также выпускным отверстием 40 для теплопередающей текучей среды. При работе модули 29, 35 охлаждения модуля Пельтье обтекаются от впускного отверстия к выпускному отверстию текучей средой. Отдельные модули охлаждения могут размещаться с точки зрения обтекания последовательно, параллельно или в комбинации того и другого. Структура и способ функционирования модулей Пельтье уже был описан выше со ссылкой на фиг 2а и 2b.

Когда в связи в описываемым говорится об элементе Пельтье, то под этим, в том числе, может пониматься как отдельный элемент Пельтье, так и конфигурация из нескольких элементов Пельтье в одном общем модуле, причем последний также, в целях упрощения, обозначается как элемент Пельтье. В помещении объемом примерно 60 м³ используются, например, модули Пельтье с электрической общей потребляемой мощностью (на выводе) примерно 900 Вт.

На фиг.3b показано поперечное сечение агрегата теплового насоса согласно фиг.3 вдоль линии А-А. На этом изображении, в частности, можно видеть, что оба внешних модуля Пельтье 22, 25 выполнены в форме многослойной конструкции, при этом, соответственно, между двумя элементами Пельтье 27, 28 размещен модуль 29 охлаждения, в то время как оба внутренних модуля Пельтье 23, 24, включают в себя, соответственно, элемент Пельтье 34 и плоскостным образом расположенный на нем модуль 35 охлаждения. Модули 29, 35 охлаждения для лучшего различения изображены заштрихованными. Из обоих внешних модулей Пельтье 22, 25, соответственно, первый элемент Пельтье 27 находится в контакте с фронтальной пластиной 32 корпуса 11, действующей как излучающая пластина. Тем самым обеспечивается то, что в режиме нагревания по меньшей мере часть тепла в форме излучения излучается непосредственно в помещение. Для того чтобы гарантировать хорошую теплопередачу от соответствующего элемента Пельтье 27 на фронтальную пластину 32 (покрытие корпуса), может, например, применяться теплопроводная паста.

Для того чтобы обеспечить по возможности универсальную применимость децентрализованного агрегата теплового насоса, предпочтительно все модули Пельтье могут индивидуально изменять свою полярность с помощью управления, так что они могут работать как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения. Предпочтительным образом также мощность по меньшей мере одного модуля Пельтье может индивидуально электрически регулироваться, причем это предпочтительно полностью автоматически осуществляется посредством микропроцессорного управления.

Способ работы децентрализованного агрегата теплового насоса далее поясняется более подробно с помощью нескольких примеров со ссылками на фиг.2 и 2а.

1. Нагревание

В чисто нагревательном режиме модули Пельтье 18-25 управляются таким образом, что холодная сторона соответствующего элемента Пельтье 27, 28, 34 обращена к соответствующему модулю 29, 35 охлаждения. Так как циркулирующая в соответствующем модуле 29, 35 охлаждения текучая среда нагревается центральным нагревательным прибором - тепловым насосом - до температуры начального пуска, например, 35°С, отдельные элементы Пельтье при нормальной мощности нагрева должны создавать лишь относительно небольшую разность температур. Посредством компрессора нагреваемый воздух всасывается через находящиеся в основании вентиляционные прорези 12 и направляется по теплой стороне соответствующего элемента Пельтье 28, 34 или охлаждающего тела 30, 36, где он нагревается на охлаждающих ламелях 31, 37. Нагретый воздух выходит затем через расположенные в крышке корпуса 11 вентиляционные прорези 13. Дополнительно над обоими внешними модулями Пельтье 22, 25 верхнего ряда 17 тепло непосредственно излучается в помещение. За счет того, что часть энергии нагрева в виде излучения непосредственно излучается в помещение, в режиме нагревания в помещении может создаваться особенно приятный климат. Естественно, принудительная конвекция воздуха в помещении также способствует созданию приятого климата в помещении и повышает кпд.

2. Охлаждение

В режиме охлаждения циркулирующая текучая среда посредством центрального нагревательного прибора доводится или охлаждается до температуры начального пуска примерно 20°С. Модули Пельтье 18-25 затем управляются таким образом, что теплая сторона соответствующего элемента Пельтье 27, 28, 34 направлена к соответствующему модулю 29, 35 охлаждения. Элементы Пельтье 27, 29, 34 должны вновь создавать лишь относительно малую разность температур, так как их холодная сторона посредством текучей среды непрерывно охлаждается, например, до 22°С. Посредством компрессора охлаждающий воздух всасывается через расположенные в основании вентиляционные прорези 12 и направляется по холодной стороне модуля 30, 36 охлаждения соответствующего элемента Пельтье 28, 34, где он охлаждается на охлаждающих ламелях 31, 37. Охлажденный воздух вновь выходит через расположенные в крышке вентиляционные прорези 13. Разумеется, в режиме охлаждения над обоими внешними модулями Пельтье 21, 25 верхнего ряда 17 в помещение не излучается никакого тепла.

Выводимая из охлаждаемого помещения тепловая энергия выводится посредством текучей среды из соответствующего помещения. В режиме охлаждения эффективное охлаждение теплой стороны элементов Пельтье особенно важно, так как не только тепловая энергия должна выводиться из охлаждаемого помещения, но и воспринимаемая самим элементом электрическая рабочая энергия, таким образом, сумма накачиваемого элементом Пельтье тепла плюс тепло рабочей энергии.

В зависимости от климатических условий, воздух в режиме охлаждения автоматически высушивается, так как относительное содержание воды или относительная влажность воздуха повышается при охлаждении. Если протекающий мимо охлаждающих ламелей 31, 37 воздух охлаждается ниже точки росы, то образуется конденсационная влага. Чтобы улавливать эту конденсационную влагу, нагревательный прибор предпочтительно снабжен поддоном и отводом, который отводит возникающую при охлаждении воздуха конденсационную влагу. Конденсационная влага может, например, вводиться во внутренний для здания канализационный трубопровод.

3. Осушение

В этом режиме работы по меньшей мере отдельные элементы Пельтье 27, 28, 34 управляются таким образом, что охлаждающие ламели соответствующего охлаждающего тела охлаждаются до температуры ниже точки росы воздуха, так что образуется конденсационная влага. Для этого агрегат теплового насоса предпочтительно снабжен по меньшей мере одним датчиком точки росы, а также датчиком температуры, данные которых, с целью управления элементами Пельтье, регистрируются и оцениваются микропроцессорным управлением. В режиме осушения воздух по меньшей мере минимально охлаждается, так что выпускное отверстие агрегата теплового насоса имеет по меньшей мере незначительно более низкую температуру, чем впускное отверстие.

Этому режиму работы должно уделяться особое внимание также в экономических аспектах, так как может быть более экономичным не охлаждать воздух в помещении, а осушать его. В любом случае при определенных климатических условиях осушение, например, на 20% относительной влажности субъективно может привести к тому же результату или обусловить тот же эффект восприятия, что и охлаждение воздуха помещения на несколько градусов Цельсия.

4. Нагревание и осушение

Эта функция представляет новшество для агрегата теплового насоса соответствующего уровня техники. Для этого типа режима является необходимым, чтобы элементы Пельтье по меньшей мере отдельных модулей Пельтье могли индивидуально электрически управляться и чтобы могла изменяться их полярность. Более конкретно, по меньшей мере отдельные элементы Пельтье модулей Пельтье 18-21 нижнего ряда 16 управляются таким образом, что охлаждающие ламели соответствующего охлаждающего тела охлаждаются до температуры ниже точки росы поступающего воздуха, так что вновь образуется конденсационная влага. По меньшей мере, отдельные из дополнительных элементов Пельтье эксплуатируются, напротив, в режиме нагревания, так что протекающий мимо них воздух нагревается. Предпочтительным образом, элементы Пельтье модулей Пельтье 22-25 верхнего ряда 17 эксплуатируются в режиме нагревания, так что протекающий воздух сначала осушается, а затем нагревается.

Этот четвертый режим работы особенно подходит для помещений, которые, с одной стороны, должны обогреваться и в которых, с другой стороны, много влаги выделяется в воздух. В качестве примера здесь можно упомянуть фитнес-центры, которые, как известно, и зимой страдают от высокой или очень высокой влажности. Другим широко известным примером являются помещения для сушки белья.

В итоге, можно заключить, что соответствующая изобретению установка, особенно в комбинации с выполненными в соответствии с изобретением агрегатами теплового насоса обеспечивают универсальные возможности эксплуатации. К тому же установка отличается хорошим общим кпд и обеспечивает простым способом то, что температура и, при обстоятельствах, влажность воздуха в отдельных помещениях могут регулироваться индивидуально. Решающее преимущество состоит в том, что может использоваться центральный нагревательный прибор, который работает со сравнительно низкими температурами начального пуска, причем температура начального пуска в децентрализованно расположенных агрегатах теплового насоса может повышаться до более высокого уровня, так что может быть реализован приятный климат, не требуя обеспечения больших поверхностей передачи тепла, например, в форме излучающих тел с большой площадью поверхности или плоскостных напольных, настенных или потолочных нагревателей.

За счет вынужденной конвекции воздуха в помещении, а также дополнительной эмиссии теплового излучения в режиме нагревания может создаваться особенно приятный климат в помещении.

Вместо описанных тепловых насосов в качестве центрального нагревательного прибора могут, разумеется, использоваться и другие формы нагревательных приборов, таких как отопительные приборы на мазуте, газовые отопительные приборы, отопительные приборы на дровах и т.д. Если соответствующая установка должна работать также в режиме охлаждения, то названные нагревательные приборы могут быть, при необходимости, снабжены внешним теплообменником. Дополнительно также возможно подключение внешних источников энергии.

К тому же вместо электрически приводимых в действие агрегатов теплового насоса, в принципе, могут использоваться и другие варианты децентрализованных агрегатов теплового насоса, которые работают на ископаемом топливе или на биогазе, причем, в частности, используется тепло, получаемое при сжигании упомянутых веществ. Понятно, что в таком случае не требуется использование термоэлектрически работающих элементов Пельтье в качестве элементов теплового насоса, а используется, например, компрессорное устройство или т.п.

Claims (7)

1. Агрегат (5) теплового насоса, содержащий корпус (11)
с первым и вторым отверстиями (12; 13),
модули (18-25) теплового насоса с элементами Пельтье (27, 28, 34),
компрессор для принудительного всасывания воздуха через первое отверстие (12), направления воздуха к модулям (18-25) теплового насоса и выдувания воздуха через второе отверстие (13), и
впускное отверстие (39) и выпускное отверстие (40) для подсоединения модулей (18-25) теплового насоса в контур циркуляции, в котором циркулирует теплопередающая текучая среда,
причем модули (18-25) теплового насоса путем подвода электрической энергии в режиме нагрева отбирают тепловую энергию из текучей среды и отдают протекающему воздуху, а в режиме охлаждения отбирают тепловую энергию из протекающего воздуха и отдают текучей среде,
отличающийся тем, что
корпус (11) имеет фронтальную пластину (32), действующую как излучающая пластина, и по меньшей мере один элемент Пельтье (27) по меньшей мере одного модуля (18-25) теплового насоса так соединен с фронтальной пластиной (32), что в режиме нагрева, по меньшей мере, часть вырабатываемого этим элементом Пельтье (27) тепла может излучаться как тепловое излучение непосредственно в темперируемое помещение.

2. Агрегат теплового насоса по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, отдельные модули (22-25) теплового насоса могут эксплуатироваться в режиме нагревания, и одновременно, по меньшей мере, отдельные дополнительные модули (18-21) теплового насоса могут эксплуатироваться в режиме охлаждения для обеспечения конденсации влаги из воздуха, который протекает через эксплуатируемые в режиме охлаждения модули (18-21) теплового насоса.

3. Агрегат теплового насоса по п. 1, отличающийся тем, что модули (18-25) теплового насоса содержат дополнительные элементы Пельтье (28, 34), каждый из которых находится в термическом контакте с соответствующим снабженным охлаждающими ламелями (31, 37) охлаждающим телом (30, 36), мимо которого направляется темперируемый воздух, причем элементы Пельтье (27, 28, 34) модулей (18-25) теплового насоса размещены по меньшей мере в одном нижнем ряду (16) и одном верхнем ряду, причем, по меньшей мере, отдельные из этих дополнительных элементов Пельтье (28, 34) модулей (18-21) теплового насоса нижнего ряда (16) могут управляться таким образом, что охлаждающие ламели (31, 37) соответствующего охлаждающего тела (30, 36) охлаждаются до температуры ниже точки росы поступающего воздуха, причем одновременно, по меньшей мере, отдельные из этих дополнительных элементов Пельтье (28, 34) модулей (22-25) теплового насоса верхнего ряда (17) могут управляться таким образом, что воздух, протекающий мимо охлаждающих ламелей (31, 37) соответствующего охлаждающего тела (30, 36), нагревается.

4. Агрегат теплового насоса по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, отдельные элементы Пельтье (27, 28) выполнены в многослойной конструкции, причем между каждыми двумя элементами Пельтье (27, 28) размещен один модуль (29) охлаждения, который может обтекаться циркулирующей в контуре циркуляции текучей средой, причем по одному из каждых двух элементов Пельтье (27) находятся в контакте с соответствующей излучающей пластиной (32) корпуса (11).

5. Устройство для кондиционирования воздуха помещений по меньшей мере с одним центральным нагревательным прибором (1), к которому подключены магистрали (2а, 2b, 3а, 3b, 4а, 4b) для проведения теплопередающей текучей среды, причем устройство содержит по меньшей мере один децентрализованный агрегат (5, 6, 7, 8) теплового насоса по любому из пп. 1-4, который соединен с центральным нагревательным прибором (1) через упомянутые магистрали (2а, 2b, 3а, 3b, 4а, 4b).

6. Способ нагревания воздуха в помещении, отличающийся тем, что предусматривает
нагревание жидкой среды посредством центрального нагревательного прибора (1) и обеспечение циркулирования жидкой среды в контуре циркуляции с одним или несколькими децентрализованными агрегатами (5-8) теплового насоса, причем каждый децентрализованный агрегат (5-8) теплового насоса имеет термоэлектрически работающие модули (18-25) теплового насоса,
отбор тепла из жидкой среды посредством модулей (18-25) теплового насоса и генерацию тепла с температурой, которая выше, чем температура жидкой среды, и
отдачу части тепла, сгенерированного термоэлектрически работающими модулями (18-25) теплового насоса, в помещение посредством принудительной конвекции воздуха, и
эмиссию другой части сгенерированного тепла в форме излучения непосредственно в помещение.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что предусматривает
охлаждение посредством принудительной конвекции подаваемого воздуха ниже точки росы, чтобы осушить воздух,
нагрев охлажденного воздуха и
затем выдачу нагретого воздуха в помещение.

Images