RU2604122C2 - Water boiler with built-in heat pump - Google Patents

Water boiler with built-in heat pump Download PDF

Info

Publication number
RU2604122C2
RU2604122C2 RU2015111561/06A RU2015111561A RU2604122C2 RU 2604122 C2 RU2604122 C2 RU 2604122C2 RU 2015111561/06 A RU2015111561/06 A RU 2015111561/06A RU 2015111561 A RU2015111561 A RU 2015111561A RU 2604122 C2 RU2604122 C2 RU 2604122C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
heat pump
heat exchanger
boiler
pos
Prior art date
Application number
RU2015111561/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015111561A (en
Inventor
Асхат Абрарович Гарафутдинов
Original Assignee
Асхат Абрарович Гарафутдинов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Асхат Абрарович Гарафутдинов filed Critical Асхат Абрарович Гарафутдинов
Priority to RU2015111561/06A priority Critical patent/RU2604122C2/en
Publication of RU2015111561A publication Critical patent/RU2015111561A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2604122C2 publication Critical patent/RU2604122C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: water boiler with built-in heat pump relates to hot water boilers production, using latent heat in flue gases, and contains main heat exchanger, combined with furnace, additional heat exchanger with parts of at least one heat pump evaporators, which condensers are able to transfer heat for heating of rooms, wherein main and additional heat exchangers are connected in one housing. Thus enabling compactness of boiler - heat pump system, ease and simplicity of installation, providing coordinated operating modes of boiler and heat pump with provision of highly efficient of boiler and heat pump combined operation.
EFFECT: at variation of boiler thermal performance device efficiency can greatly exceed condensation boiler efficiency.
8 cl, 6 dwg

Description

Водогрейный котел с встроенным тепловым насосом относится к области производства водогрейных котлов наружного и внутреннего размещения, в частности к водогрейным котлам, использующим скрытую теплоту в дымовых газах.A hot water boiler with a built-in heat pump belongs to the field of manufacturing hot water boilers for outdoor and indoor use, in particular hot water boilers using latent heat in flue gases.

Водогрейный котел - устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания в ней воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства. Повышенное давление необходимо для того, чтобы исключить кипение воды в котле. При этом давление воды во всех точках должно быть выше давления насыщения при достигаемой в котле температуре.A hot water boiler is a device that has a furnace, heated by the products of the fuel burned in it and designed to heat water in it, which is under atmospheric pressure and is used as a coolant outside the device itself. High pressure is necessary in order to exclude boiling water in the boiler. In this case, the water pressure at all points should be higher than the saturation pressure at the temperature reached in the boiler.

Определение котла и котельной установки дано в ГОСТ 23172-78 «Котлы стационарные. Термины и определения», водогрейного котла - в ГОСТ 25720-83 «Котлы водогрейные. Термины и определения».The definition of the boiler and boiler installation is given in GOST 23172-78 “Stationary boilers. Terms and definitions "of a hot water boiler - in GOST 25720-83" Hot water boilers. Terms and Definitions".

В настоящее время наиболее совершенными являются так называемые конденсационные котлы, использующие скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров. Один из этого вида котлов описан в патенте «Конденсационный котел наружного размещения» (РФ №2449224, кл. F24H 1/00, F24H 1/22, опубл. 27.04.2012 г. ). Данный котел содержит гидротеплоизолированный корпус с размещенными внутри основным и дополнительным теплообменником, дутьевой горелкой, прямую и обратную линии, патрубок дымовой трубы, конденсатоотводящую трубку и дополнительно снабжен коаксиальным дымоходом, при этом дополнительный теплообменник установлен в цилиндрической части коаксиального дымохода, а у основания последнего установлена конденсатоотводящая трубка. Как и во всех конденсационных котлах технический результат изобретения сводится к увеличению теплопроизводительности котла, повышению КПД за счет создания второго хода дымовых газов и передачи тепла теплоносителю через дополнительный теплообменник в результате выделения дополнительной теплоты из дымовых газов при конденсации водяных паров из него. Недостатком конденсационных котлов является то, что в таких котлах улавливается лишь внутренняя энергия водяных паров, а внутренняя энергия остальной части дымовых газов теряется.Currently, the most advanced are the so-called condensing boilers, using the latent heat of vaporization of water vapor in flue gases due to additional energy capture during condensation of water vapor. One of this type of boilers is described in the patent "Condensing boiler for outdoor use" (RF No. 2449224, class F24H 1/00, F24H 1/22, publ. 04/27/2012). This boiler contains a hydrothermal insulated housing with a main and additional heat exchanger placed inside, a blow torch, a direct and return line, a chimney pipe, a condensate pipe and is additionally equipped with a coaxial chimney, while an additional heat exchanger is installed in the cylindrical part of the coaxial chimney, and a condensate chimney is installed at the base of the latter a tube. As in all condensing boilers, the technical result of the invention is to increase the boiler's heat output, increase the efficiency by creating a second flue gas stroke and transferring heat to the heat carrier through an additional heat exchanger as a result of the release of additional heat from the flue gases during condensation of water vapor from it. The disadvantage of condensing boilers is that in such boilers only the internal energy of water vapor is captured, and the internal energy of the rest of the flue gas is lost.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому положительному эффекту и принятым автором за прототип является изобретение по патенту «Heating installation has heat source formed by condenser of heat pump in which evaporator is acted upon by fuel cell arrangement» (DE 10002942 A1, кл. F24D 3/18, H01M 8/04, F24H 1/00, опубл.: 20.07.2000). Здесь описана отопительная установка, работающая от теплового насоса, у которого конденсатор передает тепло потребителю, а испаритель благодаря контакту с дымовыми газами забирает у них часть их остаточной энергии, которая в противном случае могла бы быть выброшена в окружающую среду. Это позволяет с минимальными усилиями значительно повысить эффективность работы котельной установки в целом.The closest in technical essence, the achieved positive effect and accepted by the author for the prototype is the invention according to the patent "Heating installation has heat source formed by condenser of heat pump in which evaporator is acted upon by fuel cell arrangement" (DE 10002942 A1, CL F24D 3 / 18, H01M 8/04, F24H 1/00, publ.: 07.20.2000). It describes a heating system operating from a heat pump, in which a condenser transfers heat to the consumer, and the evaporator, due to contact with flue gases, takes away part of their residual energy, which otherwise could be released into the environment. This allows with minimal effort to significantly increase the efficiency of the boiler plant as a whole.

Недостатком данной установки является разъединенность между собой котла и испарителей, конденсаторов и других элементов теплового насоса, а также контура отопления котла и контура отопления теплового насоса, что приводит к тому, что котел обслуживает своих потребителей тепла, а тепловой насос - своих потребителей. При этом возможности теплопотребления потребителей, получающие тепло от теплового насоса будут ограничиваться потребностями потребителей получающие тепло от котла, т.к. количество утилизируемого тепловым насосом тепла определяется теплопроизводительностью котла. Кроме того, в прототипе нет сведений о согласовании между собой режимов работы котла и теплового насоса, что не обеспечивает максимально возможную эффективность этих установок в целом. Задачей данного изобретения является уменьшение габаритов (обеспечение компактности) системы котел - тепловой насос, устранение зависимости потребителей тепла, получающих тепло от теплового насоса, от потребителей тепла, получающих тепло от котла, обеспечение удобства и простоты монтажа, а также обеспечение согласования между собой режимов работы котла и теплового насоса для того, чтобы обеспечить высокоэффективную совместную работу котла и теплового насоса при изменении теплопроизводительности котла, необходимую потребителю тепловой энергии (например, при изменении температуры уличного воздуха).The disadvantage of this installation is the disconnection between the boiler and evaporators, condensers and other elements of the heat pump, as well as the heating circuit of the boiler and the heating circuit of the heat pump, which leads to the fact that the boiler serves its heat consumers and the heat pump serves its consumers. At the same time, the possibilities of consumers' heat consumption receiving heat from the heat pump will be limited by the needs of consumers receiving heat from the boiler, as the amount of heat utilized by the heat pump is determined by the heat output of the boiler. In addition, in the prototype there is no information about the coordination between the operating modes of the boiler and heat pump, which does not provide the maximum possible efficiency of these plants as a whole. The objective of this invention is to reduce the size (compactness) of the boiler-heat pump system, eliminating the dependence of heat consumers receiving heat from the heat pump, heat consumers receiving heat from the boiler, ensuring the convenience and ease of installation, as well as ensuring coordination between the operating modes the boiler and the heat pump in order to ensure highly efficient joint operation of the boiler and the heat pump when changing the heat output of the boiler, necessary for the heat consumer energy (for example, when the temperature of the street air changes).

Поставленная задача решается тем, что в водогрейном котле с встроенным тепловым насосом, содержащим основной теплообменник, совмещенный с топкой, дополнительный теплообменник, соединенный через дымоход с основным теплообменником и через дымовой патрубок с дымовой трубой, размещенные в дополнительном теплообменнике части испарителей не менее одного теплового насоса, конденсаторы которых имеют возможность передавать тепло для отопления помещений, входной присоединительный штуцер, выходной присоединительный штуцер, отличающийся тем, что основной и дополнительный теплообменники соединены в одном корпусе и имеется система управления, устроенная таким образом, что с увеличением расхода топлива суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса увеличивается и, наоборот - с уменьшением расхода топлива суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса снижается.The problem is solved in that in a boiler with an integrated heat pump containing a main heat exchanger combined with a furnace, an additional heat exchanger connected through a chimney to the main heat exchanger and through a chimney with a chimney, at least one heat pump is located in the additional heat exchanger part of the evaporators the capacitors of which have the ability to transfer heat for space heating, an input connecting fitting, an output connecting fitting, characterized in that the main and additional heat exchangers are connected in one housing and there is a control system arranged in such a way that with an increase in fuel consumption, the total intensity of at least one heat pump increases and, conversely, with a decrease in fuel consumption, the total intensity of at least one heat pump decreases.

В водогрейном котле с встроенным тепловым насосом (далее будем называть коротко ВКВТН) под основным теплообменником, совмещенным с топкой, понимается часть ВКВТН в котором происходит сжигание органического топлива, охлаждение продуктов сгорания путем передачи тепла теплоносителю отопительной системы, находящегося внутри двойных стенок, образующих саму топку основного теплообменника. Теплоноситель отопительной системы - жидкость, циркулирующая внутри отопительной системы, проходящая через ВКВТН и осуществляющая перенос тепла от ВКВТН до потребителя тепла. Обычно это чистая вода или вода с определенными добавками для улучшения физических свойств теплоносителя. Отопительная система - это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне, отвечающей условиям теплового комфорта и (или) требованиям технологического процесса. В ВКВТН имеется также дополнительный теплообменник, который соединен с основным теплообменником через дымоход. Дымоход - канал, предназначенный для направления продуктов сгорания топлива из основного теплообменника в дополнительный теплообменник. С другой стороны дополнительного теплообменника располагается дымовой патрубок, сквозь который дымовые газы, выходящие из ВКВТН, отправляются в дымовую трубу. А через дымовую трубу дымовые газы выводятся в атмосферу. Внутри дополнительного теплообменника между местом соединения его с дымоходом и местом соединения его с дымовым патрубком располагаются части испарителей не менее одного теплового насоса.In a hot water boiler with a built-in heat pump (hereinafter we will shortly refer to VKVTN), the main heat exchanger combined with the furnace means the part of VKVTN in which organic fuel is burned, the combustion products are cooled by transferring heat to the coolant of the heating system inside the double walls that form the furnace itself main heat exchanger. Heat carrier of the heating system - liquid circulating inside the heating system, passing through VKVTN and carrying out heat transfer from VKVTN to the heat consumer. Usually it is pure water or water with certain additives to improve the physical properties of the coolant. A heating system is a set of technical elements designed to receive, transfer and transfer to all heated rooms the amount of heat necessary to maintain the temperature at a predetermined level that meets the conditions of thermal comfort and (or) the requirements of the process. VKVTN also has an additional heat exchanger, which is connected to the main heat exchanger through a chimney. The chimney is a channel designed to direct the products of fuel combustion from the main heat exchanger to the additional heat exchanger. On the other side of the additional heat exchanger there is a chimney, through which the flue gases leaving the VKVTN are sent to the chimney. And through the chimney, flue gases are discharged into the atmosphere. Inside the additional heat exchanger between the place where it is connected to the chimney and the place where it is connected to the chimney, parts of the evaporators of at least one heat pump are located.

Неотъемлемой частью ВКВТН является наличие не менее одного теплового насоса. Согласно источнику [1] тепловым насосом называют тепловую машину, работающую по обратному термодинамическому циклу и предназначенную для передачи более нагретому телу теплоты, отбираемой от менее нагретого (за счет затраты работы цикла). Тепловые насосы могут быть компрессорными и абсорбционными. Основными функциональными частями любого теплового насоса (помимо, компрессора и регулирующего(дроссельного) вентиля) является испаритель и конденсатор. Испаритель - теплообменный аппарат (теплообменник), в котором осуществляется процесс испарения, процесс фазового перехода теплоносителя теплового насоса из жидкого в парообразное состояние за счет подвода тепла более теплым внешним теплоносителем. Испаритель утилизирует низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и забирает тепло от внешнего теплоносителя, охлаждая его. Конденсатор - теплообменный аппарат (теплообменник), в котором осуществляется процесс конденсации, процесс фазового перехода теплоносителя теплового насоса из парообразного в жидкое состояние за счет отвода тепла более холодным внешним теплоносителем. Конденсатор является теплообменным аппаратом, отдающим теплоту потребителю. В предлагаемом устройстве могут быть один или большее число тепловых насосов. В тепловом насосе ВКВТН внешним теплоносителем для испарителя являются дымовые газы, проходящие через дополнительный теплообменник. По сути дополнительный теплообменник с размещенными в нем частями испарителей не менее одного теплового насоса образуют испарители этих тепловых насосов. Под частями испарителей не менее одного теплового насоса понимаются трубки, в которых происходит испарение теплоносителей тепловых насосов, на которых могут быть установлены пластины для увеличения площади теплообмена. В тепловом насосе ВКВТН внешним теплоносителем для конденсатора могут быть теплоноситель отопительной системы, воздух отапливаемых помещений, теплоизлучающие поверхности. В предлагаемом устройстве от дымохода, соединяющего основной и дополнительный теплообменники к дымовому патрубку через части испарителей не менее одного теплового насоса проходят дымовые газы, отдавая тепло теплоносителям одного или большего числа тепловых насосов. А конденсаторы не менее одного теплового насоса имеют возможность передать тепло отапливаемым помещениям путем дополнительного нагрева теплоносителя отопительной системы (в дополнении к нагреву в основном теплообменнике), либо непосредственно воздуху, либо предметам отапливаемых помещений. Причем каждый из конденсаторов используемых в ВКВТН могут передавать тепло отапливаемым помещениям любым из указанных видов передачи тепла. Поскольку ВКВТН осуществляет обогрев одних и тех же помещений (потребителей), тем самым достигается устранение зависимости (присущее прототипу) потребителей тепла, получающих тепло от теплового насоса, от потребителей тепла, получающих тепло от котла.An integral part of VKVTN is the presence of at least one heat pump. According to the source [1], a heat pump is a heat engine operating in the reverse thermodynamic cycle and designed to transfer heat to a warmer body, taken from less heated (due to the cost of the cycle). Heat pumps can be compressor and absorption. The main functional parts of any heat pump (in addition to the compressor and the control (throttle) valve) are the evaporator and condenser. Evaporator - a heat exchanger (heat exchanger), in which the evaporation process is carried out, the phase transition process of the heat transfer medium of the heat pump from liquid to vapor state due to the supply of heat by a warmer external heat transfer medium. The evaporator utilizes low-grade heat: secondary energy resources and takes heat from the external heat carrier, cooling it. Condenser - a heat exchanger (heat exchanger) in which the condensation process is carried out, the phase transition process of the heat transfer medium of the heat pump from vapor to liquid due to heat removal by a cooler external heat transfer medium. A condenser is a heat exchanger that transfers heat to a consumer. In the proposed device may be one or more heat pumps. In the VKVTN heat pump, the external heat transfer medium for the evaporator is flue gases passing through an additional heat exchanger. In fact, an additional heat exchanger with the parts of the evaporators of at least one heat pump located in it form the evaporators of these heat pumps. The parts of evaporators of at least one heat pump are understood as tubes in which the heat carriers of heat pumps evaporate, on which plates can be installed to increase the heat transfer area. In the VKVTN heat pump, the external heat carrier for the condenser may be the heat carrier of the heating system, the air of the heated rooms, and the radiating surfaces. In the proposed device, flue gases pass from the chimney connecting the main and additional heat exchangers to the flue pipe through the parts of the evaporators of at least one heat pump, transferring heat to the heat carriers of one or more heat pumps. And the condensers of at least one heat pump have the ability to transfer heat to the heated rooms by additional heating of the coolant of the heating system (in addition to heating in the main heat exchanger), either directly to the air or objects of the heated rooms. Moreover, each of the capacitors used in VKVTN can transfer heat to heated rooms by any of these types of heat transfer. Since VKVTN heats the same premises (consumers), this eliminates the dependence (inherent in the prototype) of heat consumers receiving heat from the heat pump from heat consumers receiving heat from the boiler.

Входным присоединительным штуцером будем называть резьбовой или фланцевый патрубок, через который осуществляется вход теплоносителя отопительной системы в ВКВТН. Выходным присоединительным штуцером будем называть резьбовой или фланцевый патрубок, через который происходит выход теплоносителя отопительной системы из ВКВТН. Фланцевый патрубок - патрубок, обеспечивающий фланцевое соединение.The threaded or flange pipe through which the heat carrier fluid enters the VKVTN is called an input connecting fitting. The output connecting fitting will be called a threaded or flanged pipe through which the heating medium exits the heating system from VKVTN. Flange pipe - a pipe that provides a flange connection.

В ВКВТН может иметься трубка для отвода конденсата, расположенная в нижней части дополнительного теплообменника. Необходимость данной трубки вызвана тем, что нагретые дымовые газы, проходя через части испарителей не менее одного теплового насоса в дополнительном теплообменнике, интенсивно охлаждаются, вследствие чего из дымовых газов будет выделяться конденсат, который будет капать вниз и уходить через конденсатоотводящую трубку за пределы котла. Далее этот конденсат может быть направлен в канализацию или может быть использован в хозяйственных нуждах.VKVTN may have a condensate drain pipe located in the lower part of the additional heat exchanger. The need for this pipe is due to the fact that the heated flue gases passing through the parts of the evaporators of at least one heat pump in an additional heat exchanger are intensively cooled, as a result of which condensate will be released from the flue gases, which will drip down and leave the condensate pipe outside the boiler. Further, this condensate can be sent to the sewer or can be used for household needs.

Одним из отличительных признаков ВКВТН является то, что основной и дополнительный теплообменники соединены в одном корпусе. Это означает, что основной и дополнительный теплообменники соединены (связаны) между собой неподвижно относительно друг друга и образуют единую конструкцию котла, т.е. либо основной и дополнительный теплообменники имеют, по крайней мере, одну общую стенку или имеют дополнительные (помимо дымохода) связывающие их элементы. При этом основной и дополнительный теплообменники будут сближены, что приведет к уменьшению габаритов и обеспечена компактность водогрейного котла с встроенным тепловым насосом. Объединение основного и дополнительного теплообменников в одном корпусе ВКВТН обеспечивает также удобство и простоту его монтажа, т.е. нет необходимости отдельного монтажа основного и дополнительного теплообменников.One of the distinguishing features of VKVTN is that the main and additional heat exchangers are connected in one housing. This means that the main and additional heat exchangers are connected (connected) to each other motionless relative to each other and form a single boiler design, i.e. either the main and additional heat exchangers have at least one common wall or have additional (besides the chimney) elements connecting them. In this case, the main and additional heat exchangers will be brought together, which will lead to a decrease in size and compactness of the boiler with an integrated heat pump is ensured. The combination of the main and additional heat exchangers in one VKVTN housing also provides the convenience and simplicity of its installation, i.e. there is no need for separate installation of the main and additional heat exchangers.

Другим признаком ВКВТН является то, что в нем имеется система управления, устроенная таким образом, что с увеличением расхода (подачи) топлива суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса увеличивается и, наоборот - с уменьшением расхода (подачи) топлива суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса снижается. Очевидно с увеличением расхода топлива, т.е. с увеличением массы топлива подаваемого в ВКВТН за единицу времени, пропорционально увеличивается расход дымовых газов через ВКВТН и соответственно через дополнительный теплообменник. В этом случае будет рациональным увеличить соответственно интенсивность переноса тепла тепловыми насосами. Под суммарной интенсивностью работы не менее одного теплового насоса понимается среднее количество тепловой энергии, переносимое за единицу времени всеми задействованными в данный момент тепловыми насосами (с учетом того, что у теплового насоса может быть период отключения между фазами активной работы). Это можно осуществить многими способами, например, увеличивая интервал времени работы теплового насоса, уменьшая тем самым время его остановки (простоя) подобно тому, как это происходит у бытового холодильника, либо увеличивая скорость циркуляции теплоносителя самого теплового насоса, либо изменяя количество задействованных (одновременно работающих) в данный момент тепловых насосов. С уменьшением расхода топлива рациональным будет уменьшить интенсивность переноса тепла тепловыми насосами, т.к. чрезмерное охлаждение дымовых газов приведет к росту затрат энергии на работу самих тепловых насосов. Таким образом, обеспечивая согласование расхода топлива в ВКВТН и суммарной интенсивности работы не менее одного теплового насоса, обеспечивается высокоэффективная совместная работа основного теплообменника и дополнительного теплообменника с частями не менее одного теплового насоса при изменении тепловой потребной мощности устройства, которая необходима потребителю тепловой энергии (например, при изменении температуры уличного воздуха). Согласование расхода (подачи) топлива в ВКВТН и режимов работы не менее одного теплового насоса осуществляется с помощью системы управления. Система управления может быть устроена различными способами. Например, с помощью специального управляющего устройства (контроллер или микропроцессор) и связанного с ним датчика температуры дымовых газов, размещенного в дополнительном теплообменнике ближе к дымовому патрубку, т.к. на выходе из дополнительного теплообменника температура дымовых газов будет наименьшей. При этом задают такой алгоритм работы управляющего устройства, чтобы при понижении температуры дымовых газов на выходе из дополнительного теплообменника на определенный шаг понижения температуры управляющее устройство подавало управляющие сигналы тепловым насосам, чтобы суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса уменьшалась на величину, обеспечивающую максимальный КПД всего ВКВТН. И, наоборот - при повышении температуры дымовых газов на выходе из дополнительного теплообменника на определенный шаг повышения температуры управляющее устройство подавало управляющие сигналы тепловым насосам, чтобы суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса увеличивалась на величину, обеспечивающую максимальный КПД всего ВКВТН.Another sign of VKVTN is that it has a control system designed in such a way that with an increase in fuel consumption (supply), the total intensity of at least one heat pump increases and, conversely, with a decrease in fuel consumption (supply), the total intensity of at least one heat pump is reduced. Obviously with an increase in fuel consumption, i.e. with an increase in the mass of fuel supplied to the VKVTN per unit of time, the flue gas consumption proportionally increases through the VKVTN and, accordingly, through an additional heat exchanger. In this case, it will be rational to increase the intensity of heat transfer by heat pumps accordingly. The total work intensity of at least one heat pump is the average amount of heat energy transferred per unit of time by all the heat pumps currently in use (taking into account that the heat pump may have a shutdown period between the phases of active operation). This can be done in many ways, for example, by increasing the time interval of the heat pump's operation, thereby reducing its stopping time (downtime), similar to how it happens with a domestic refrigerator, or by increasing the circulation rate of the heat carrier of the heat pump itself, or by changing the number of operating (simultaneously working ) currently heat pumps. With a decrease in fuel consumption, it will be rational to reduce the intensity of heat transfer by heat pumps, because excessive cooling of the flue gases will lead to an increase in energy costs for the operation of the heat pumps themselves. Thus, ensuring coordination of fuel consumption in VKVTN and the total intensity of operation of at least one heat pump, a highly efficient joint operation of the main heat exchanger and the additional heat exchanger with parts of at least one heat pump is ensured when the heat demand of the device is changed, which is necessary for the heat energy consumer (for example, when the street temperature changes). Coordination of fuel consumption (supply) in VKVTN and operating modes of at least one heat pump is carried out using a control system. The control system can be arranged in various ways. For example, using a special control device (controller or microprocessor) and the associated flue gas temperature sensor located in an additional heat exchanger closer to the flue pipe, because at the outlet of the additional heat exchanger the flue gas temperature will be the lowest. At the same time, such a control device operation algorithm is set so that when the flue gas temperature at the outlet of the additional heat exchanger decreases by a certain temperature lowering step, the control device sends control signals to the heat pumps so that the total operation intensity of at least one heat pump decreases by a value that ensures maximum efficiency of VKVTN. And vice versa - when the temperature of the flue gases at the outlet of the additional heat exchanger increases by a certain step of temperature increase, the control device sends control signals to the heat pumps so that the total intensity of at least one heat pump increases by a value that ensures the maximum efficiency of the entire VKVTN.

Все отличительные признаки, указанные в первом пункте формулы предлагаемого изобретения, должны быть реализованы в ВКВТН только совместно (одновременно), без исключения хотя бы одного признака.All the distinguishing features specified in the first paragraph of the claims of the present invention should be implemented in the VKVTN only jointly (simultaneously), without exception of at least one feature.

Существуют различные варианты передачи тепла конденсатором теплового насоса для отопления помещений.There are various options for transferring heat with a heat pump condenser for space heating.

Есть вариант, когда конденсатор не менее одного теплового насоса размещен между входным присоединительным штуцером и основным теплообменником (п. 2 формулы изобретения). В этом случае между входным присоединительным штуцером и основным теплообменником ВКВТН размещается (устанавливается) конденсатор не менее одного теплового насоса, через который протекает теплоноситель отопительной системы, т.е. до входа в корпус основного теплообменника теплоноситель отопительной системы получает тепло от не менее одного теплового насоса.There is an option when the condenser of at least one heat pump is placed between the inlet connecting fitting and the main heat exchanger (paragraph 2 of the claims). In this case, between the inlet connecting fitting and the VKVTN main heat exchanger, a condenser of at least one heat pump is placed (installed) through which the heating medium flows, i.e. Before entering the main heat exchanger housing, the heat carrier of the heating system receives heat from at least one heat pump.

Есть вариант, когда конденсатор не менее одного теплового насоса размещен между выходным присоединительным штуцером и основным теплообменником (п. 3 формулы изобретения). В этом случае между выходным присоединительным штуцером и основным теплообменником ВКВТН размещается (устанавливается) конденсатор не менее одного теплового насоса, через который протекает теплоноситель отопительной системы, т.е. на выходе из корпуса основного теплообменника теплоноситель отопительной системы получает тепло от не менее одного теплового насоса.There is an option when the condenser of at least one heat pump is placed between the outlet connecting fitting and the main heat exchanger (paragraph 3 of the claims). In this case, between the outlet connecting nipple and the VKVTN main heat exchanger, a condenser of at least one heat pump is placed (installed) through which the heating medium flows, i.e. at the outlet of the main heat exchanger housing, the heat carrier of the heating system receives heat from at least one heat pump.

Есть вариант, когда конденсатор не менее одного теплового насоса размещен на отдельной трубопроводной линии между входным присоединительным штуцером и выходным присоединительным штуцером (п. 4 формулы изобретения). В этом случае поток теплоносителя отопительной системы, пройдя через входной присоединительный штуцер, разделяется на две части одна из частей которого проходит через основной теплообменник ВКВТН и там повышается его температура от сжигания топлива в топке, а другая часть проходит по отдельной трубопроводной линии сквозь конденсатор не менее одного теплового насоса и получает там тепло (нагревается). Далее перед выходным присоединительным штуцером оба первоначально разделенных потока вновь объединяются и движутся как один единый поток нагретого теплоносителя отопительной системы.There is an option when the condenser of at least one heat pump is located on a separate pipeline between the inlet connecting fitting and the outlet connecting fitting (paragraph 4 of the claims). In this case, the heat carrier flow of the heating system, passing through the inlet connecting fitting, is divided into two parts, one part of which passes through the main heat exchanger VKVTN and there its temperature rises from burning fuel in the furnace, and the other part passes through a separate pipeline through the condenser at least one heat pump and receives heat there (heats up). Further, before the outlet connecting nipple, both initially separated flows are again combined and move as one single stream of the heated coolant of the heating system.

Есть вариант, когда конденсатор не менее одного теплового насоса передает тепло непосредственно воздуху обогреваемых помещений конвективным теплообменом (п. 5 формулы изобретения). В данном варианте предлагаемого изобретения устройство теплового насоса имеет много общего со Сплит-системой, работающей в режиме обогрева помещения. Сплит-система (англ. split - «разделять») - система, состоящая из двух блоков: внешнего и внутреннего. Внешний блок располагают вне охлаждаемого (обогреваемого) помещения (например, на фасаде здания, на крыше, на открытой лоджии и т.д.). Внутренний блок, в зависимости от типа, может располагаться на потолке, полу, стенах или встроен в подвесной потолок. Внутренний и внешний блоки соединяют между собой с помощью фреоновой магистрали и электрического соединения. В жаркое время года Сплит-система работает как кондиционирующая система (в режиме холодильной машины). В холодное время года Сплит-система работает как отопительная система (в режиме теплового насоса). В этом варианте предлагаемого изобретения по аналогии со Сплит-системой, работающей в режиме обогрева помещения роль внешнего блока играет дополнительный теплообменник с частями испарителя, а конденсатор располагается в блоке, имеющем такое же строение что и внутренний блок Сплит-системы. Другими словами, конденсатор в данном варианте может быть установлен либо рядом с основным и дополнительным теплообменниками, либо отдельно на потолке, полу или стенах помещения и с помощью встроенного в него вентилятора, продуваясь им отдавать тепло воздуху ближайшего помещения.There is an option when the condenser of at least one heat pump transfers heat directly to the air of the heated rooms by convective heat transfer (paragraph 5 of the claims). In this embodiment of the invention, the heat pump device has much in common with a Split system operating in a room heating mode. Split system (English split - “to divide”) - a system consisting of two blocks: external and internal. The external unit is located outside the cooled (heated) room (for example, on the facade of the building, on the roof, on an open loggia, etc.). The indoor unit, depending on the type, can be located on the ceiling, floor, walls or built into the suspended ceiling. The internal and external blocks are interconnected using a freon line and an electrical connection. In the hot season, the Split system works as a conditioning system (in the chiller mode). In the cold season, the Split system works as a heating system (in the heat pump mode). In this embodiment of the invention, by analogy with the Split system operating in the room heating mode, the role of the external unit is played by an additional heat exchanger with parts of the evaporator, and the condenser is located in the unit having the same structure as the indoor unit of the Split system. In other words, the condenser in this embodiment can be installed either next to the main and additional heat exchangers, or separately on the ceiling, floor or walls of the room and using the fan built into it, blowing them to transfer heat to the air of the nearest room.

Есть вариант, когда конденсатор не менее одного теплового насоса передает тепло инфракрасному излучателю (п. 6 формулы изобретения). Существует способ обогрева помещений с помощью инфракрасных лучей. Такой способ обогрева заключается в том, что с помощью различных способов производится нагрев специального элемента (например, керамической пластины), который в свою очередь начинает излучать лучи в инфракрасном диапазоне. Инфракрасные (тепловые) лучи почти не поглощаются воздухом, но хорошо поглощаются твердыми предметами (например, стенами помещения, мебелью, людьми и т.д.), что позволяет эффективно обогревать большие помещения. В данном варианте предлагаемого изобретения конденсатор теплового насоса передает тепло специальному излучающему элементу, который облучает тепловыми лучами предметы, стены и пол помещений.There is an option when the condenser of at least one heat pump transfers heat to the infrared emitter (paragraph 6 of the claims). There is a way to heat rooms using infrared rays. This method of heating consists in the fact that using various methods, a special element (for example, a ceramic plate) is heated, which in turn begins to emit rays in the infrared range. Infrared (thermal) rays are almost not absorbed by air, but are well absorbed by solid objects (for example, the walls of the room, furniture, people, etc.), which allows you to effectively heat large rooms. In this embodiment of the invention, the heat pump condenser transfers heat to a special radiating element that irradiates objects, walls and floor of the room with heat rays.

Вышеописанные различные варианты передачи тепла конденсатором теплового насоса для отопления помещений могут быть реализованы в одном конкретном ВКВТН как в одном из перечисленных вариантов, так и в различных сочетаниях между собой, т.е. могут быть, применены одновременно два или большее число вариантов в одном устройстве с разным количеством тепловых насосов. The various options described above for transferring heat by a heat pump condenser for space heating can be implemented in one specific VKVTN, either in one of the listed options, or in various combinations among themselves, i.e. can be applied simultaneously two or more options in one device with a different number of heat pumps.

Поскольку в предлагаемом изобретении части испарителей не менее одного теплового насоса, размещенные в дополнительном теплообменнике, создают значительное торможение дымовым газам, можно сопротивление газоходного тракта преодолеть работой дутьевых вентиляторов или работой дымососа или совместной (одновременной) работой дутьевых вентиляторов и дымососа (п. 7 формулы изобретения). В котлах с использованием искусственной тяги для подачи воздуха применяется дутьевой вентилятор, а для удаления продуктов сгорания топлива используется дымосос. Дутьевых вентиляторов может быть один или несколько. Дутьевые вентиляторы - это специальный вид промышленных вентиляторов, называемый еще тягодутьевыми машинами, применяемый в тепловой промышленности и предназначенный для подачи свежего, чистого воздуха в топки различных котлов или других технологических промышленных устройств, например, таких как котельные, тепловые электростанции, пылеугольные и газомазутные котлы, печи. Дымосос - прибор, представляющий собой термоустойчивый вентилятор, стойкий к кислотному конденсату и дыму, в составе которого могут содержаться несгоревшие частицы топлива. Дымосос котлов монтируют в канале дымохода, размещая его непосредственно на выходе из котла.Since in the present invention the parts of the evaporators of at least one heat pump placed in an additional heat exchanger create significant braking of the flue gases, the resistance of the gas duct can be overcome by the operation of the blower fans or the work of a smoke exhauster or the joint (simultaneous) operation of the blower fans and the exhaust fan (claim 7 of the claims ) In boilers using artificial traction, a blower fan is used to supply air, and a smoke exhauster is used to remove fuel combustion products. There can be one or more blow fans. Blow fans are a special type of industrial fan, also called draft fans, used in the thermal industry and designed to supply fresh, clean air to the furnaces of various boilers or other technological industrial devices, such as boiler rooms, thermal power plants, pulverized coal and gas oil boilers, ovens. Smoke exhaust - a device that is a heat-resistant fan, resistant to acid condensate and smoke, which may contain unburned fuel particles. The boiler exhaust fan is mounted in the chimney channel, placing it directly at the outlet of the boiler.

Очевидно, что поскольку дутьевые вентиляторы и дымососы работают от электричества, то при аварийном его отключении отключатся и эти устройства. При этом тяга уменьшится и благодаря срабатыванию блока автоматики, предусмотренной на всех водогрейных котлах по ГОСТ 21563-93(2003) «Котлы водогрейные. Основные параметры и технические требования», ВКВТН будет отключен. Для того чтобы такого не происходило помимо дымового патрубка предлагаемое устройство может в верхней части дымохода иметь вытяжной патрубок с автоматическим шибером (п. 8 формулы изобретения). При наличии электропитания шибер будет всегда закрыт, но при отключении электричества он автоматически откроется и по нему дымовые газы будут уходить напрямую в дымовую трубу, минуя дополнительный теплообменник, т.е. тяга в предлагаемом устройстве будет обеспечена и при отключения электропитания. При включении электропитания шибер будет автоматически закрыт, например, с помощью электромагнита и работа ВКВТН будет продолжена в штатном режиме.It is obvious that since the blower fans and smoke exhausters are powered by electricity, these devices will also be switched off during emergency shutdown. In this case, the thrust will decrease due to the operation of the automation unit provided for in all hot water boilers according to GOST 21563-93 (2003) “Hot water boilers. Main parameters and technical requirements ”, VKVTN will be disconnected. In order to prevent this from happening, in addition to the smoke pipe, the proposed device may have an exhaust pipe with an automatic gate in the upper part of the chimney (paragraph 8 of the claims). If there is power supply, the gate will always be closed, but when the power is turned off, it will automatically open and flue gases will go directly into the chimney through it, bypassing the additional heat exchanger, i.e. traction in the proposed device will be provided when the power is turned off. When the power is turned on, the gate will be automatically closed, for example, with the help of an electromagnet and the VKVTN operation will continue in normal mode.

Как и во многих современных котлах, в предлагаемом устройстве могут также быть:As in many modern boilers, in the proposed device can also be:

- встроенный контур горячего водоснабжения,- built-in hot water circuit,

- непрерывная электронная модуляция пламени,- continuous electronic flame modulation,

- блок дистанционного управления (например, через сотовую сеть связи) с климатическим регулятором,- a remote control unit (for example, via a cellular communication network) with a climate controller,

- встроенная погодозависимая автоматика с возможностью подключения датчика уличной температуры, - built-in weather-dependent automation with the ability to connect a street temperature sensor,

- система регулирования и автоматического поддержания заданной температуры в контуре отопления,- a system for regulating and automatically maintaining a given temperature in the heating circuit,

- возможность подключения комнатного термостата и программируемого таймера,- the ability to connect a room thermostat and a programmable timer,

- цифровая система самодиагностики,- digital self-diagnosis system,

- ионизационный контроль пламени,- flame ionization control,

- защитный термостат от перегрева воды в теплообменнике,- protective thermostat from overheating of water in the heat exchanger,

- датчик тяги - термостат для безопасного удаления продуктов сгорания,- draft sensor - thermostat for the safe removal of combustion products,

- система защиты от замерзания,- frost protection system,

- система безопасности по отсутствию пламени, тяги, теплоносителя в контуре отопления,- security system for the absence of flame, traction, coolant in the heating circuit,

- жидкокристаллический дисплей для цифрового регулирования и контроля с отображением информации о работе котла,- liquid crystal display for digital regulation and control with displaying information about the operation of the boiler,

- система защиты от блокировки насоса и трехходового клапана,- system of protection against blocking of the pump and three-way valve,

- система антибактериальной защиты.- system of antibacterial protection.

Изобретение иллюстрируется на фиг. 1-6, при этом на фиг. 1 показан общий вид ВКВТН в продольном разрезе и там же показаны признаки по п. 7 и п. 8 формулы изобретения. На фиг. 2 показан разрез по А-А в соответствии с п. 2 формулы изобретения, на фиг. 3-разрез по А-А в соответствии с п. 3 формулы изобретения. На фиг. 4 - разрез по А-А в соответствии с п. 4 формулы изобретения, а на фиг. 5 - разрез по А-А в соответствии с п. 5 формулы изобретения. На фиг. 6 - разрез по А-А в соответствии с п. 6 формулы изобретения. На фиг. 1 стрелками показаны направления движения дымовых газов.The invention is illustrated in FIG. 1-6, wherein in FIG. 1 shows a General view of VKVTN in longitudinal section and there are shown signs according to paragraph 7 and paragraph 8 of the claims. In FIG. 2 shows a section along AA in accordance with paragraph 2 of the claims, FIG. 3-section along aa in accordance with paragraph 3 of the claims. In FIG. 4 is a section along AA in accordance with paragraph 4 of the claims, and in FIG. 5 is a section along AA in accordance with paragraph 5 of the claims. In FIG. 6 is a section along AA in accordance with paragraph 6 of the claims. In FIG. 1 arrows indicate the direction of movement of the flue gases.

ВКВТН содержит основной теплообменник поз. 1, выполненный из стали, газогорелочное устройство поз. 2, топку поз. 3, дутьевой вентилятор поз. 4, утеплитель котла поз. 5, дополнительный теплообменник поз. 6, в котором размещена многосекционный часть испарителя поз. 7 теплового насоса у которого поз. 8 - вход теплоносителя в испаритель, а поз. 9 - выход теплоносителя из испарителя. В устройство встроен один тепловой насос. При этом секции испарителя поз. 7 соединены между собой последовательно, а конструкция каждой секции аналогична автомобильной радиаторной решетки, выполненной из трубочек с многочисленными пластинами охлаждения. Дымовые газы попадают из основного теплообменника поз. 1 в дополнительный теплообменник поз. 6 через дымоход, состоящий из патрубка поз. 10 и вертикального канала поз. 11. С помощью дымососа поз. 12 производится вытяжка дымовых газов из дополнительного теплообменника поз. 6 и вывод их в дымовую трубу (не показан на фигурах) через дымовой патрубок поз. 13. Для сбора и удаления конденсата внутри дополнительного теплообменника поз. 6 его днище выполнено в виде наклонных поверхностей с конденсатоотводящей трубкой поз. 14 в нижней части. Теплоноситель отопительной системы входит в ВКВТН из отопительной системы через входной присоединительный штуцер поз. 15 и выходит из ВКВТН через выходной присоединительный штуцер поз. 16. Входной присоединительный штуцер поз. 15, выходной присоединительный штуцер поз. 16 и конденсатор поз. 17 теплового насоса показаны на фиг. 2-6. В тепловом насосе, как известно, помимо испарителя и конденсатора имеются компрессор и регулирующий вентиль, которые в предлагаемом устройстве также имеются, но не показаны на фигурах, т.к. их месторасположение в составе котла не является принципиальным и может быть определено при проектировании устройства. На фиг. 6 конденсатор поз. 17 размещен внутри цилиндрической керамической оболочки поз. 18, которая может излучать инфракрасные лучи при ее нагреве. При этом с тыльной стороны оболочки поз. 18 инфракрасного излучателя имеется отражатель поз. 19 с параболическим поперечным сечением для отражения тепловых лучей в требуемом направлении. В верхней части вертикального канала поз. 11 установлен вытяжной патрубок поз. 20 внутрь которого встроен автоматический шибер поз. 21, который находится в закрытом положении при наличии электропитания благодаря работе электромагнита сила, действия которого превышает силу сжатия пружины, стремящейся повернуть шибер в открытое положение. Но при отключении электропитания электромагнит отключается, и пружина поворачивает шибер поз. 21 вокруг своей неподвижной диаметрально расположенной оси и тем самым приводит его в открытое положение, а дымовые газы получают возможность свободно проходить в дымовую трубу. На фигурах, чтобы не усложнять их, электромагнит и пружина не показаны. В устройстве имеется также система управления для обеспечения согласования расхода (подачи) топлива в ВКВТН и режима работы теплового насоса. Система управления включает в себя контроллер с заложенным в него алгоритмом работы и связанный с контроллером датчик температуры дымовых газов, размещенный в дополнительном теплообменнике ближе к дымовому патрубку. Элементы системы управления на фигурах не показаны, т.к. их внешнее оформление не отражается на работе устройства.VKVTN contains the main heat exchanger pos. 1, made of steel, gas burner device pos. 2, firebox pos. 3, blow fan pos. 4, boiler insulation pos. 5, additional heat exchanger pos. 6, in which the multi-section part of the evaporator pos. 7 heat pump whose pos. 8 - coolant inlet to the evaporator, and pos. 9 - output of the coolant from the evaporator. One heat pump is integrated in the device. In this case, the evaporator section pos. 7 are interconnected in series, and the design of each section is similar to an automobile radiator grill made of tubes with numerous cooling plates. Flue gases from the main heat exchanger pos. 1 into the additional heat exchanger pos. 6 through a chimney consisting of a pipe pos. 10 and the vertical channel pos. 11. Using a smoke exhauster pos. 12 is the extraction of flue gases from the additional heat exchanger pos. 6 and their output into the chimney (not shown in the figures) through the smokestack pos. 13. To collect and remove condensate inside the optional heat exchanger pos. 6 its bottom is made in the form of inclined surfaces with a condensate pipe pos. 14 at the bottom. The coolant of the heating system enters the VKVTN from the heating system through the inlet connecting fitting pos. 15 and exits VKVTN through the output connecting fitting pos. 16. Inlet connection fitting pos. 15, output connection fitting pos. 16 and capacitor pos. 17 of the heat pump are shown in FIG. 2-6. In the heat pump, as you know, in addition to the evaporator and condenser, there are a compressor and a control valve, which are also available in the proposed device, but are not shown in the figures, because their location in the boiler is not fundamental and can be determined during the design of the device. In FIG. 6 capacitor pos. 17 is placed inside a cylindrical ceramic shell pos. 18, which can emit infrared rays when it is heated. Moreover, on the back of the shell pos. 18 infrared emitter has a reflector pos. 19 with a parabolic cross section for reflecting heat rays in the desired direction. In the upper part of the vertical channel pos. 11 installed exhaust pipe pos. 20 inside of which an automatic gate pos. 21, which is in the closed position when there is power supply due to the operation of the electromagnet, a force whose action exceeds the compression force of the spring, tending to turn the gate into the open position. But when the power is turned off, the electromagnet is turned off, and the spring rotates the gate pos. 21 around its stationary diametrically located axis and thereby brings it to the open position, and flue gases are able to freely pass into the chimney. In the figures, in order not to complicate them, an electromagnet and a spring are not shown. The device also has a control system to ensure coordination of fuel consumption (supply) in VKVTN and the mode of operation of the heat pump. The control system includes a controller with an operational algorithm embedded in it and a flue gas temperature sensor connected to the controller, located in an additional heat exchanger closer to the flue pipe. The elements of the control system in the figures are not shown, because their external design does not affect the operation of the device.

ВКВТН работает следующим образом.VKVTN works as follows.

С помощью дутьевого вентилятора поз. 4 подается воздух, смешиваемый с природным газом в газогорелочное устройство поз. 2, на котором при сгорании топлива вырабатывает тепло в топке поз. 3, которое через стенки основного теплообменника поз. 1 передается теплоносителю отопительной системы. Далее охлажденные дымовые газы через патрубок поз. 10 и вертикальный канал поз. 11 входят в нижнюю часть дополнительного теплообменника поз. 6. В дальнейшем дымовые газы проходят сквозь многосекционную часть испарителя поз. 7 теплового насоса и отдают ему свою тепловую энергию и благодаря работе дымососа поз. 12 через дымовой патрубок поз. 13 выбрасываются в дымовую трубу. При этом теплоноситель теплового насоса, пройдя через многосекционную часть испарителя поз. 7 и получив от дымовых газов их тепловую энергию, направляется через компрессор в конденсатор поз. 17 теплового насоса. Поскольку дымовые газы при контакте с многосекционной частью испарителя поз. 7 интенсивно охлаждаются, то на его стенках образуется конденсат, который капает на наклонное днище дополнительного теплообменника поз. 6 и далее по конденсатоотводящей трубке поз. 14 стекает в канализацию. При изменении расхода топлива, подаваемого в устройство контроллер системы управления благодаря заложенному в него алгоритму организует, таким образом, работу теплового насоса, чтобы при понижении температуры дымовых газов на выходе из дополнительного теплообменника с контроллера подавался управляющий сигнал тепловому насосу на уменьшение времени работы теплового насоса. И, наоборот - при повышении температуры дымовых газов на выходе из дополнительного теплообменника контроллер подавал управляющий сигнал тепловому насосу, на увеличение времени работы теплового насоса.Using the blower fan pos. 4, air mixed with natural gas is supplied to the gas burner device pos. 2, on which, during the combustion of fuel, it generates heat in the furnace pos. 3, which through the walls of the main heat exchanger pos. 1 is transferred to the coolant of the heating system. Further, the cooled flue gases through the pipe pos. 10 and the vertical channel pos. 11 enter the lower part of the additional heat exchanger pos. 6. Subsequently, the flue gases pass through the multi-section part of the evaporator pos. 7 of the heat pump and give it their thermal energy and thanks to the work of the smoke exhauster pos. 12 through the smoke pipe pos. 13 are thrown into the chimney. In this case, the heat carrier of the heat pump, passing through the multi-section part of the evaporator pos. 7 and having received their thermal energy from the flue gases, it is sent through the compressor to the capacitor pos. 17 heat pump. Since flue gases in contact with the multi-section part of the evaporator pos. 7 are intensively cooled, condensation forms on its walls, which drips onto the inclined bottom of the additional heat exchanger pos. 6 and further along the condensate drain pipe pos. 14 flows down the drain. By changing the fuel consumption supplied to the device, the controller of the control system, thanks to the algorithm incorporated in it, organizes the operation of the heat pump, so that when the temperature of the flue gases decreases, the control signal to the heat pump is supplied to the heat pump to reduce the operating time of the heat pump. And vice versa - when the temperature of the flue gases at the outlet of the additional heat exchanger increases, the controller gave a control signal to the heat pump, to increase the operating time of the heat pump.

Как было отмечено выше, могут быть различные варианты передачи тепла от конденсатора поз. 17 теплового насоса в отопительную систему. На фиг. 2 показан вариант по п. 2 формулы изобретения, когда конденсатор поз. 17 размешен между входным присоединительным штуцером поз. 15 и основным теплообменником поз. 1. В результате теплоноситель отопительной системы перед входом в основной теплообменник поз. 1 предварительно нагревается от конденсатора поз. 17 теплового насоса. На фиг. 3 показан вариант по п. 3 формулы изобретения, когда конденсатор поз. 17 насоса размещен между выходным присоединительным штуцером поз. 16 и основным теплообменником поз. 1. При этом теплоноситель отопительной системы после выхода из основного теплообменника поз. 1 получает дополнительное тепло от конденсатора поз. 17 теплового насоса. На фиг. 4 показан вариант по п. 4 формулы изобретения, в котором конденсатор поз. 17 размещен на отдельной трубопроводной линии между входным присоединительным штуцером поз. 15 и выходным присоединительным штуцером поз. 16. Получается так, что теплоноситель отопительной системы после входа в устройство через входной присоединительный штуцер поз. 15 разделяется на два потока: один проходит через основной теплообменник поз. 1, а другой проходит через отдельную трубопроводную линию, в которую встроен конденсатор поз. 17 теплового насоса. Затем оба уже нагретых потока снова объединяются в один единый поток теплоносителя отопительной системы перед попаданием в выходной присоединительный штуцер поз. 16. На фиг. 5 показан вариант по п. 5 формулы изобретения, когда конденсатор поз. 17 встроен в отдельный блок аналогичный блоку Сплит-системы работающей в режиме обогрева, установленному (например, на потолке) в обогреваемом помещении. При этом теплоотдача от конденсатора поз. 17 воздуху обогреваемого помещения происходит благодаря продуванию его с помощью вентилятора. В результате теплоноситель котла получает тепло в основном теплообменнике, а тепло от теплового насоса передается воздуху обогреваемого помещения. На фиг. 6 показан вариант по п. 6 формулы изобретения, в котором конденсатор поз. 17 нагревает керамическую оболочку поз. 18, излучающую при этом инфракрасные лучи. С помощью отражателя поз. 19 тепловые лучи направляются в требуемом направлении. В случае аварийного отключения электропитания дутьевой вентилятор поз. 4, дымосос поз. 12, тепловой насос отключатся. Но при этом шибер поз. 21 автоматически откроется, и дымовые газы напрямую из дымохода пройдя через вытяжной патрубок поз. 20 попадут в дымовую трубу. В результате даже при отключении электропитания работа ВКВТН будет продолжена, но уже в режиме обычного водогрейного котла. Подпитка газовых горелок поз. 2 воздухом, при отключенном электропитании, будет осуществляться благодаря естественной вытяжке.As noted above, there can be various options for transferring heat from the capacitor pos. 17 heat pump into the heating system. In FIG. 2 shows a variant according to claim 2, when the capacitor pos. 17 is placed between the inlet connecting fitting pos. 15 and the main heat exchanger pos. 1. As a result, the heating medium of the heating system before entering the main heat exchanger pos. 1 is preheated by the condenser pos. 17 heat pump. In FIG. 3 shows a variant according to claim 3 of the claims, when the capacitor pos. 17 of the pump is located between the output connecting fitting pos. 16 and the main heat exchanger pos. 1. At the same time, the heat carrier of the heating system after exiting the main heat exchanger pos. 1 receives additional heat from the condenser pos. 17 heat pump. In FIG. 4 shows a variant according to claim 4 of the claims, in which the capacitor pos. 17 is placed on a separate pipeline between the inlet connecting fitting pos. 15 and the output connecting fitting pos. 16. It turns out that the coolant of the heating system after entering the device through the input connecting fitting pos. 15 is divided into two flows: one passes through the main heat exchanger pos. 1, and the other passes through a separate pipeline line into which the capacitor pos. 17 heat pump. Then, both already heated flows are again combined into one single heat carrier flow of the heating system before it enters pos. 16. In FIG. 5 shows a variant according to claim 5 of the claims, when the capacitor pos. 17 is integrated in a separate unit similar to the unit of the Split system operating in the heating mode installed (for example, on the ceiling) in a heated room. In this case, the heat transfer from the condenser pos. 17 air of the heated room is due to blowing it with a fan. As a result, the boiler coolant receives heat in the main heat exchanger, and heat from the heat pump is transferred to the air of the heated room. In FIG. 6 shows a variant according to claim 6, in which the capacitor pos. 17 heats the ceramic shell pos. 18, emitting infrared rays. Using the reflector pos. 19, heat rays are directed in the desired direction. In the event of a power outage, the blower fan pos. 4, exhaust fan pos. 12, the heat pump will shut off. But at the same time the gate pos. 21 will automatically open, and flue gases directly from the chimney passing through the exhaust pipe pos. 20 will fall into the chimney. As a result, even when the power is turned off, the VKVTN operation will continue, but already in the mode of a conventional hot water boiler. Gas burner make-up pos. 2 by air, with the power turned off, will be carried out thanks to a natural exhaust.

Источник информацииThe source of information

1. Техническая термодинамика: Учебник для вузов / Под ред. В.И. Крутова. - 2-е изд., перераб. и доп. Москва, «Высшая школа», 1981. - 439 с., ил.1. Technical thermodynamics: Textbook for universities / Ed. IN AND. Krutova. - 2nd ed., Revised. and add. Moscow, "Higher School", 1981. - 439 p., Ill.

Claims (8)

1. Водогрейный котел с встроенным тепловым насосом, содержащий основной теплообменник, совмещенный с топкой, дополнительный теплообменник, соединенный через дымоход с основным теплообменником и через дымовой патрубок с дымовой трубой, размещенные в дополнительном теплообменнике части испарителей не менее одного теплового насоса, конденсаторы которых имеют возможность передавать тепло для отопления помещений, входной присоединительный штуцер, выходной присоединительный штуцер, отличающийся тем, что основной и дополнительный теплообменники соединены в одном корпусе и имеется система управления, устроенная таким образом, что с увеличением расхода топлива суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса увеличивается и, наоборот - с уменьшением расхода топлива суммарная интенсивность работы не менее одного теплового насоса снижается.1. A hot water boiler with an integrated heat pump, comprising a main heat exchanger combined with a furnace, an additional heat exchanger connected through a chimney to the main heat exchanger and through a chimney with a chimney, located in the additional heat exchanger parts of the evaporators of at least one heat pump, the condensers of which have the ability transfer heat for space heating, inlet connecting fitting, outlet connecting fitting, characterized in that the main and additional heat exchangers are connected in one housing and there is a control system arranged in such a way that with an increase in fuel consumption, the total intensity of at least one heat pump increases and, conversely, with a decrease in fuel consumption, the total intensity of at least one heat pump decreases. 2. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что конденсатор не менее одного теплового насоса размещен между входным присоединительным штуцером и основным теплообменником.2. A hot water boiler according to claim 1, characterized in that the condenser of at least one heat pump is located between the inlet connecting fitting and the main heat exchanger. 3. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что конденсатор не менее одного теплового насоса размещен между выходным присоединительным штуцером и основным теплообменником.3. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the condenser of at least one heat pump is located between the outlet connecting fitting and the main heat exchanger. 4. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что конденсатор не менее одного теплового насоса размешен на отдельной трубопроводной линии между входным присоединительным штуцером и выходным присоединительным штуцером.4. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the condenser of at least one heat pump is placed on a separate piping line between the inlet connection and the outlet connection. 5. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что конденсатор не менее одного теплового насоса передает тепло непосредственно воздуху обогреваемых помещений конвективным теплообменом.5. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the condenser of at least one heat pump transfers heat directly to the air of the heated rooms by convective heat transfer. 6. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что конденсатор не менее одного теплового насоса передает тепло инфракрасному излучателю.6. The boiler according to claim 1, characterized in that the condenser of at least one heat pump transfers heat to the infrared emitter. 7. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что сопротивление газового тракта преодолевается работой дутьевых вентиляторов или работой дымососа или одновременной работой дутьевых вентиляторов и дымососа. 7. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the resistance of the gas path is overcome by the operation of the blower fans or the operation of a smoke exhauster or by the simultaneous operation of the blower fans and the exhauster. 8. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части дымохода установлен вытяжной патрубок с автоматическим шибером. 8. The boiler according to claim 1, characterized in that an exhaust pipe with an automatic gate is installed in the upper part of the chimney.
RU2015111561/06A 2015-03-30 2015-03-30 Water boiler with built-in heat pump RU2604122C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015111561/06A RU2604122C2 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Water boiler with built-in heat pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015111561/06A RU2604122C2 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Water boiler with built-in heat pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015111561A RU2015111561A (en) 2016-10-20
RU2604122C2 true RU2604122C2 (en) 2016-12-10

Family

ID=57138369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015111561/06A RU2604122C2 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Water boiler with built-in heat pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604122C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667456C1 (en) * 2017-08-28 2018-09-19 Евгений Глебович Шадек Combined heating and hot water supply system with deep waste disposal of boiler combustion products and method for operation thereof
RU199017U1 (en) * 2020-01-21 2020-08-07 Алексей Леонидович Торопов OUTDOOR WATER BOILER

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU937875A1 (en) * 1980-12-22 1982-06-23 Научно-Исследовательский Институт Санитарной Техники И Оборудования Зданий И Сооружений Мпсм Ссср Boiler unit
SU1011959A1 (en) * 1982-01-28 1983-04-15 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Exhaust gas heat recovering unit
SU1252625A1 (en) * 1985-03-27 1986-08-23 Ростокинский Завод Железобетонных Конструкций Домостроительного Комбината N 1 Главмосстроя Heat supply system
DE10002942A1 (en) * 1999-01-19 2000-07-20 Vaillant Joh Gmbh & Co Heating installation has heat source formed by condenser of heat pump in which evaporator is acted upon by fuel cell arrangement
RU2449224C1 (en) * 2010-08-13 2012-04-27 Алексей Алексеевич Сердюков Condensation boiler of external installation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU937875A1 (en) * 1980-12-22 1982-06-23 Научно-Исследовательский Институт Санитарной Техники И Оборудования Зданий И Сооружений Мпсм Ссср Boiler unit
SU1011959A1 (en) * 1982-01-28 1983-04-15 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Exhaust gas heat recovering unit
SU1252625A1 (en) * 1985-03-27 1986-08-23 Ростокинский Завод Железобетонных Конструкций Домостроительного Комбината N 1 Главмосстроя Heat supply system
DE10002942A1 (en) * 1999-01-19 2000-07-20 Vaillant Joh Gmbh & Co Heating installation has heat source formed by condenser of heat pump in which evaporator is acted upon by fuel cell arrangement
RU2449224C1 (en) * 2010-08-13 2012-04-27 Алексей Алексеевич Сердюков Condensation boiler of external installation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667456C1 (en) * 2017-08-28 2018-09-19 Евгений Глебович Шадек Combined heating and hot water supply system with deep waste disposal of boiler combustion products and method for operation thereof
RU199017U1 (en) * 2020-01-21 2020-08-07 Алексей Леонидович Торопов OUTDOOR WATER BOILER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015111561A (en) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170138612A1 (en) Heat and energy recovery and regeneration assembly, system and method
US20150204578A1 (en) Heat and energy recovery and regeneration assembly, system and method
RU2452906C2 (en) Boiler for heating and hot water supply, boiler heat exchanger, buffer reservoir of boiler and method of boiler operation
EP2997314A1 (en) Dedicated outdoor air system with pre-heating and method for same
RU2604122C2 (en) Water boiler with built-in heat pump
CN107228427B (en) One-to-many air source double-end system of wall-mounted double-metal radiation plate
AU2013376970A1 (en) Heat and energy recovery and regeneration assembly, system and method
KR101450763B1 (en) Condensing boilers with a heat pump
US10982862B1 (en) System and method for heat and energy recovery and regeneration
CN206269289U (en) By the use of combustion gas as the heat pump of thermal source
CN203704427U (en) Two-section type flue gas hot water single effect and double effect combined type lithium bromide absorption type water chilling unit
CN206145956U (en) Second grade heat transfer condensing gas heating water heater of piggyback control
KR20160147074A (en) Hot water boiler with air conditioning heat
RU2715877C1 (en) Method of heating boiler operation in heating system
RU2606296C2 (en) Method of flue gases deep heat recovery
RU2561812C1 (en) Method of heat recovery and smoke gas drying and device for its realisation
KR100269901B1 (en) Boiler with installed condenser of cooler
RU100594U1 (en) BOILER FOR HEATING AND HOT WATER SUPPLY, BOILER HEAT EXCHANGER AND BOILER CAPACITY
RU2333432C1 (en) Condensation universal water-heating installation of external accommodation
RU203004U1 (en) WALL-MOUNTED CONVECTION GAS BOILER FOR APARTMENT HEATING WITH DOUBLE-WALL ATMOSPHERIC BURNER
RU2293255C1 (en) System for air heating and ventilation
CN106500221A (en) By the use of combustion gas as the heat pump of thermal source
RU199017U1 (en) OUTDOOR WATER BOILER
CN201527095U (en) High-efficient environment-friendly energy-saving hot air heating boiler
RU2789804C1 (en) Heating and cooling system using an absorption thermal transformer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170331