RU2812534C1 - Combined drinking and process water heater powered by renewable energy sources in livestock building - Google Patents

Combined drinking and process water heater powered by renewable energy sources in livestock building Download PDF

Info

Publication number
RU2812534C1
RU2812534C1 RU2023115594A RU2023115594A RU2812534C1 RU 2812534 C1 RU2812534 C1 RU 2812534C1 RU 2023115594 A RU2023115594 A RU 2023115594A RU 2023115594 A RU2023115594 A RU 2023115594A RU 2812534 C1 RU2812534 C1 RU 2812534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
storage tank
heat
drinking
drinking water
Prior art date
Application number
RU2023115594A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Семенович Трунов
Дмитрий Анатольевич Тихомиров
Алексей Васильевич Кузьмичев
Алексей Викторович Хименко
Николай Григорьевич Ламонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2812534C1 publication Critical patent/RU2812534C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: energy; agriculture.
SUBSTANCE: invention is intended to utilize the thermal energy of removed ventilation air from the livestock building and the thermal energy of solar radiation to heat water for watering animals and heating water for technical purposes. As a result of the use of the proposed invention , energy costs are reduced while simultaneously heating drinking water for animals and process water for technical purposes using renewable energy sources, for heating drinking water due to the thermal energy released by animals and removed heated ventilation air, using a thermoelectric heat pump consisting of a thermoelectric Peltier module and heat pipes that transfer the heat flow of the removed heated ventilation air to cold drinking water to heat the water, located in the drinking water storage tank, to 12-15°C, and thermal energy from conversion of solar radiation into heat using a solar collector with heat pipes that transfer thermal energy of solar radiation to heat water located in a storage tank for process water to 60-65°C for technical purposes.
EFFECT: reduced energy costs; heated drinking water.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к отрасли энергетики в сельском хозяйствеThe invention relates to the energy sector in agriculture

и предназначено для утилизации тепловой энергии удаляемого вентиляционного воздуха из животноводческого помещения и тепловой энергии солнечного излучения для нагрева воды на поение животных и нагрева воды на технические цели.and is intended to utilize the thermal energy of removed ventilation air from the livestock building and the thermal energy of solar radiation to heat water for watering animals and heating water for technical purposes.

Известно устройство для нагрева воды за счет солнечной энергии, A device for heating water using solar energy is known,

используемой для преобразования энергии солнечного излучения в тепловую энергию, используемую для нагрева воды (патент РФ № 2672656, МПК F24S 10/55, F24S 10/10, 2018). Солнечный коллектор выполнен в виде группы независимых управляемых водонагревателей, соединенных с системой водоснабжения при помощи резьбовых втулок, которые встраиваются в каждый профильный элемент, образованный верхним и нижним листом, система подачи и отвода воды формируется с помощью резьбовых соединений трубопроводов, обеспечивающих требуемую конфигурацию комплекса нагрева воды из требуемого набора профильных элементов и солнечных коллекторов. Солнечный коллектор-водонагреватель предлагается для применения в животноводческом комплексе, где существует проблема с нагревом воды. used to convert solar radiation energy into thermal energy used to heat water (RF patent No. 2672656, IPC F24S 10/55, F24S 10/10, 2018). The solar collector is made in the form of a group of independent controlled water heaters connected to the water supply system using threaded bushings, which are built into each profile element formed by the upper and lower sheets; the water supply and drainage system is formed using threaded pipeline connections that provide the required configuration of the water heating complex from the required set of profile elements and solar collectors. The solar collector-water heater is proposed for use in a livestock complex where there is a problem with heating water.

Недостатком известного устройства является то, что в конструкции солнечного коллектора не предусмотрено разделение теплового потока теплоты на поток, используемый для нагрева воды на поение животных с температурой 12-15°С и технические цели с температурой 60-65°С, которое требуется для технологического процесса нагрева питьевой воды и технической воды раздельными потоками тепловой энергии и для снижения энергозатрат, кроме того, в водонагревателе не используется теплота, выделяемая животными. The disadvantage of the known device is that the design of the solar collector does not provide for the division of the heat flow into the flow used to heat water for watering animals with a temperature of 12-15 ° C and for technical purposes with a temperature of 60-65 ° C, which is required for the technological process heating drinking water and process water using separate flows of thermal energy and to reduce energy costs, in addition, the water heater does not use the heat generated by animals.

Известно устройство для горячего водоснабжения с использованием солнечной и ветровой энергии,  содержащее солнечный коллектор, трехсекционный бак-аккумулятор, в верхней секции которого расположен дополнительный нагреватель, электрически связанный с ветроэлектроагрегатом, а в средней секции - нагреватель, электрически связанный с ветроэлектроагрегатом, теплообменник, вход которого связан с выходом солнечного коллектора через трехходовой клапан, а выход - с входом дополнительного теплообменника, расположенного в нижней секции бака-аккумулятора и своим выходом связанного с входом солнечного коллектора (патент РФ № 2228492, МПК F24D 17/00, 2004). Вход дополнительного теплообменника соединен перемычкой с трехходовым клапаном. В устройстве имеется насос для перекачивания воды из верхней секции бака-аккумулятора в его среднюю секцию и насос для перекачивания воды из нижней секции бака-аккумулятора в его среднюю (или верхнюю) секцию через трехходовой клапан.A device for hot water supply using solar and wind energy is known, containing a solar collector, a three-section storage tank, in the upper section of which there is an additional heater electrically connected to a wind power unit, and in the middle section there is a heater electrically connected to the wind power unit, a heat exchanger, the input of which is connected to the output of the solar collector through a three-way valve, and the output is connected to the input of an additional heat exchanger located in the lower section of the storage tank and its output is connected to the input of the solar collector (RF patent No. 2228492, IPC F24D 17/00, 2004). The input of the additional heat exchanger is connected by a jumper to a three-way valve. The device has a pump for pumping water from the upper section of the storage tank to its middle section and a pump for pumping water from the lower section of the storage tank to its middle (or upper) section through a three-way valve.

Недостатком известного устройства является то, что не предусмотрено разделение теплового потока теплоты на поток, используемый для нагрева воды на поение животных с температурой 12-15°С и технические цели с температурой 60-65°С и сложность конструкции.The disadvantage of the known device is that there is no provision for dividing the heat flow into the flow used to heat water for watering animals with a temperature of 12-15°C and for technical purposes with a temperature of 60-65°C and the complexity of the design.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка нагрева воды для поения животных теплотой, производимой животными, в частности крупным рогатым скотом в животноводческом помещении (патент РФ № 2684293, МПК F24Н 1/38, F28D 21/00, 2019). Устройство выполнено в виде круглой трубы, (теплообменника - утилизатора), которая сварена по контуру прямоугольника (помещение коровника) и имеет ввод, через который поступает холодная вода, и вывод, через который нагретая вода перетекает в накопительную емкость, а дальше распределяется по потребителям. The closest in technical essence to the proposed invention is a water heating installation for watering animals heat produced by animals, in particular cattle in livestock buildings (RF patent No. 2684293, IPC F24N 1/38, F28D 21/00, 2019). The device is made in the form of a round pipe (recovery heat exchanger), which is welded along the contour of a rectangle (barn room) and has an inlet through which cold water flows, and an outlet through which heated water flows into a storage tank and is then distributed to consumers.

Недостатком известной установки является то, что конструкция установки, использующая тепловой поток производимый животными, не предусматривает нагрев воды до 60-65°С. Кроме того, тепловой поток от животных носит нестабильный характер, отчего температура воды на выходе из трубы будет изменяться, что отрицательно влияет на продуктивность коров и способствует повышенным затратам энергии.The disadvantage of the known installation is that the design of the installation, which uses the heat flow produced by animals, does not provide for heating water to 60-65°C. In addition, the heat flow from animals is unstable, causing the temperature of the water leaving the pipe to change, which negatively affects the productivity of cows and contributes to increased energy costs.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат на нагрев питьевой и технической воды путем утилизации тепловой энергии солнечного излучения и тепла, выделяемого животными и удаляемого вентиляционного воздуха из животноводческого помещения.The technical objective of the proposed invention is to reduce energy costs for heating drinking and process water by utilizing the thermal energy of solar radiation and heat generated by animals and removed ventilation air from the livestock premises.

В результате использования предлагаемого изобретения снижаются энергозатраты при одновременном нагреве питьевой воды для животных и технической воды для технических целей возобновляемыми источниками энергии, для нагрева питьевой воды за счет тепловой энергии, выделяемой животными и удаляемого нагретого вентиляционного воздуха, с помощью термоэлектрического теплового насоса, состоящего из термоэлектрического модуля Пельтье и тепловых трубок, передающих тепловой поток удаляемого нагретого вентиляционного воздуха холодной питьевой воде для нагрева воды до 12-15°С, находящейся в накопительном баке питьевой воды, и тепловой энергии от преобразования в теплоту солнечного излучения с помощью солнечного коллектора с тепловыми трубками, передающими тепловую энергию солнечного излучения для нагрева воды до 60-65°С для технических целей, находящейся в накопительном баке для технической воды.As a result of the use of the present invention, energy costs are reduced while simultaneously heating drinking water for animals and process water for technical purposes using renewable energy sources, for heating drinking water due to the thermal energy released by animals and removed heated ventilation air, using a thermoelectric heat pump consisting of a thermoelectric Peltier module and heat pipes that transfer the heat flow of the removed heated ventilation air to cold drinking water to heat the water to 12-15 ° C, located in the drinking water storage tank, and thermal energy from the conversion of solar radiation into heat using a solar collector with heat pipes, transmitting thermal energy of solar radiation to heat water to 60-65°C for technical purposes, located in a storage tank for technical water.

Технический результат достигается тем, что комбинированный нагреватель питьевой и технической воды на возобновляемых источниках энергии в животноводческом помещении, содержащий трубопроводы для подачи воды из магистрального водопровода, трубопроводы для подачи воды и отвода воды, комплект автопоилок, циркуляционный насос и блок управления, согласно изобретению, снабжен термоэлектрическим тепловым насосом, включающим термоэлектрический модуль Пельтье с холодным и горячим спаями, солнечным коллектором, расположенным на крыше помещения, тепловыми трубками, передающими тепловую энергию, выделяемую животными и удаляемого нагретого вентиляционного воздуха для нагрева питьевой воды, тепловыми трубками, передающими тепловую энергию солнечного излучения для нагрева технической воды, установленными в помещении накопительными баками питьевой и технической воды, соединенными с магистральным водопроводом, при этом одна тепловая трубка установлена на термоэлектрический модуль, соединяя его с вытяжной шахтой, при этом конденсатор тепловой трубки расположен на холодном спае термоэлектрического модуля, а испаритель в вытяжной шахте, испаритель другой тепловой трубки расположен на горячем спае термоэлектрического модуля, а ее конденсатор помещен в накопительный бак питьевой воды, соединенным прямоточным и обратным трубопроводами через циркуляционный насос для подачи и отвода воды с комплектом автопоилок, при этом в накопительном баке питьевой воды установлены трубчатый электронагреватель и датчик температуры питьевой воды, солнечный коллектор соединен тепловыми трубками с накопительным баком технической воды, при этом испарители тепловых трубок находятся в солнечном коллекторе, а конденсаторы помещены в накопительный бак технической воды, в котором установлены трубчатый электронагреватель, датчик температуры технической воды и имеется вентиль для забора технической воды, причем термоэлектрический модуль, трубчатый электронагреватель, установленный в накопительным баке питьевой воды, датчик температуры питьевой воды, насос, трубчатый электронагреватель, установленный в накопительном баке технической воды, и датчик температуры технической воды соединены с блоком управления. The technical result is achieved by the fact that a combined heater for drinking and process water on renewable energy sources in a livestock building, containing pipelines for supplying water from the main water supply, pipelines for supplying water and draining water, a set of automatic drinkers, a circulation pump and a control unit, according to the invention, is equipped with thermoelectric heat pump, including a Peltier thermoelectric module with cold and hot junctions, a solar collector located on the roof of the room, heat pipes transferring thermal energy emitted by animals and removed heated ventilation air for heating drinking water, heat pipes transferring thermal energy from solar radiation for heating of process water, installed in the room with storage tanks for drinking and process water, connected to the main water supply, while one heat pipe is installed on the thermoelectric module, connecting it to the exhaust shaft, while the heat pipe condenser is located at the cold junction of the thermoelectric module, and the evaporator in exhaust shaft, the evaporator of another heat pipe is located on the hot junction of the thermoelectric module, and its condenser is placed in a drinking water storage tank, connected by forward and return pipelines through a circulation pump for supplying and draining water with a set of automatic drinkers, while a tubular an electric heater and a drinking water temperature sensor, the solar collector is connected by heat pipes to a service water storage tank, while the heat pipe evaporators are located in the solar collector, and the condensers are placed in a service water storage tank, in which a tubular electric heater, a service water temperature sensor and a valve are installed for collecting process water, wherein a thermoelectric module, a tubular electric heater installed in the drinking water storage tank, a drinking water temperature sensor, a pump, a tubular electric heater installed in the service water storage tank, and a service water temperature sensor are connected to the control unit.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена общая схема комбинированного нагревателя питьевой и технической воды на возобновляемых источниках энергии в животноводческом помещении.The invention is illustrated by a drawing, which shows a general diagram of a combined drinking and process water heater using renewable energy sources in a livestock building.

Комбинированный нагреватель питьевой и технической воды на возобновляемых источниках энергии в животноводческом помещении содержит накопительный бак питьевой воды для животных 1, связанный прямоточным трубопроводом 2 с комплектом автопоилок 3 и обратным трубопроводом 4 для отвода воды с циркуляционным насосом 5 для подачи и отвода воды. Термоэлектрический тепловой насос 6 включает термоэлектрический модуль Пельтье 7 с холодным 8 и горячим 9 спаями. На холодном спае 8 термоэлектрического модуля 7 расположен конденсатор 10 тепловой трубки 11, а ее испаритель 12 находится в вытяжной шахте 13 животноводческого помещения. На горячем спае 9 термоэлектрического модуля 7 расположен испаритель 14 тепловой трубкой 15, конденсатор 16, которой помещен в накопительный бак 1 питьевой воды для животных. Устройство содержит трубчатый электронагреватель (ТЭН) 17, датчик температуры питьевой воды 18, накопительный бак для технической воды 19, солнечный коллектор 20, испарители 21 тепловых трубок 22, конденсаторы 23 тепловых трубок 22, трубчатый электронагревателеь (ТЭН) 24, датчик температуры технической воды 25, блок управления 26, вентиль 27 для забора технической воды из накопительного бака 19, трубопровод для подачи воды 28 из магистрального водопровода в накопительный бак питьевой воды 1, трубопровод для подачи воды 29 из магистрального водопровода в накопительный бак технической воды 19.A combined heater for drinking and process water using renewable energy sources in a livestock building contains a storage tank of drinking water for animals 1, connected by a flow pipeline 2 with a set of automatic drinkers 3 and a return pipeline 4 for water drainage with a circulation pump 5 for supplying and draining water. The thermoelectric heat pump 6 includes a Peltier thermoelectric module 7 with a cold 8 and a hot 9 junction. At the cold junction 8 of the thermoelectric module 7 there is a condenser 10 of the heat pipe 11, and its evaporator 12 is located in the exhaust shaft 13 of the livestock building. At the hot junction 9 of the thermoelectric module 7 there is an evaporator 14 with a heat pipe 15, a condenser 16, which is placed in a storage tank 1 of drinking water for animals. The device contains a tubular electric heater (TEH) 17, a drinking water temperature sensor 18, a storage tank for process water 19, a solar collector 20, evaporators 21 heat pipes 22, capacitors 23 heat pipes 22, a tubular electric heater (TEN) 24, a process water temperature sensor 25 , control unit 26, valve 27 for collecting process water from the storage tank 19, pipeline for supplying water 28 from the main water supply to the drinking water storage tank 1, pipeline for supplying water 29 from the main water supply to the storage tank for process water 19.

Накопительный бак питьевой воды для животных 1 установлен в животноводческом помещении и соединен трубопроводом для подачи воды 28 с магистральным водопроводом. Автопоилки 3 прямоточным трубопроводом для подачи воды 2 и обратным трубопроводом для отвода воды 4 через циркуляционный насос 5 соединены с накопительным баком питьевой воды 1. Термоэлектрический тепловой насос 6 включает в себя термоэлектрический модуль Пельтье 7 с холодным 8 и горячим 9 спаями и тепловые трубки 11 и 15, передающими тепловую энергию, выделяемую животными и удаляемого нагретого вентиляционного воздуха для нагрева питьевой воды. Тепловая трубка 11 установлена на термоэлектрический модуль 7 и соединяет его с вытяжной шахтой 13 животноводческого помещения. На холодном спае 8 термоэлектрического модуля Пельтье 7 расположен конденсатор 10 тепловой трубки 11. Испаритель 12 тепловой трубки 11 расположен в вытяжной шахте 13 животноводческого помещения. На горячем спае 9 термоэлектрического модуля 7 расположен испаритель 14 тепловой трубки 15. Конденсатор 16 тепловой трубки 15 помещен в накопительный бак питьевой воды 1. Трубчатый электронагреватель (ТЭН) 17 и датчик температуры питьевой воды 18 установлены в накопительном баке питьевой воды 1. Термоэлектрический модуль 7, трубчатый электронагреватель 17, датчик температуры питьевой воды 18 и циркуляционный насос 5 соединены с блоком управления 26.A storage tank for drinking water for animals 1 is installed in the livestock building and is connected by a water supply pipeline 28 to the main water supply. Automatic drinkers 3 are connected to a drinking water storage tank 1 by a direct-flow pipeline for supplying water 2 and a return pipeline for draining water 4 through a circulation pump 5. The thermoelectric heat pump 6 includes a Peltier thermoelectric module 7 with cold 8 and hot 9 junctions and heat pipes 11 and 15, transferring thermal energy released by animals and removed heated ventilation air to heat drinking water. The heat pipe 11 is installed on the thermoelectric module 7 and connects it to the exhaust shaft 13 of the livestock building. At the cold junction 8 of the Peltier thermoelectric module 7 there is a capacitor 10 of the heat pipe 11. The evaporator 12 of the heat pipe 11 is located in the exhaust shaft 13 of the livestock building. At the hot junction 9 of the thermoelectric module 7 there is an evaporator 14 of the heat pipe 15. The condenser 16 of the heat pipe 15 is placed in the drinking water storage tank 1. The tubular electric heater (TEH) 17 and the drinking water temperature sensor 18 are installed in the drinking water storage tank 1. Thermoelectric module 7 , a tubular electric heater 17, a drinking water temperature sensor 18 and a circulation pump 5 are connected to the control unit 26.

Солнечный коллектор 20 установлен на крыше животноводческого помещения и соединен тепловыми трубками 22, с накопительным баком технической воды 19. Накопительный бак 19 трубопроводом для подачи воды 29 соединен с магистральным водопроводом. Испарители 21 тепловых трубок 22 находятся в солнечном коллекторе 20. Конденсаторы 23 тепловых трубок 22 помещены в накопительный бак технической воды 19. В накопительном баке 19 установлены трубчатый электронагреватель (ТЭН) 24 и датчик температуры технической воды 25, которые соединены с блоком управления 26. В накопительном баке 19 имеется вентиль 27 для забора технической воды. The solar collector 20 is installed on the roof of the livestock building and is connected by heat pipes 22 to a service water storage tank 19. The storage tank 19 is connected to the main water supply by a water supply pipeline 29. The evaporators 21 of the heat pipes 22 are located in the solar collector 20. The capacitors 23 of the heat pipes 22 are placed in the storage tank of service water 19. In the storage tank 19 a tubular electric heater (TEH) 24 and a service water temperature sensor 25 are installed, which are connected to the control unit 26. The storage tank 19 has a valve 27 for collecting process water.

Работает комбинированный нагреватель питьевой и технической воды на возобновляемых источниках энергии в животноводческом помещении следующим образом. A combined drinking and process water heater operates on renewable energy sources in a livestock building as follows.

Нагрев питьевой воды и технической воды осуществляют раздельными тепловыми потоками, которое требуется для двух технологических процессов точного поддержания температуры питьевой и технической воды, питьевой воды до 12-15°С на поение животных за счет использования тепловой энергии, выделяемой животными в животноводческом помещении, технической воды до 60-65°С для технических целей за счет тепловой энергии солнечного излучения.Heating of drinking water and process water is carried out by separate heat flows, which is required for two technological processes of accurately maintaining the temperature of drinking and process water, drinking water to 12-15 ° C for watering animals through the use of thermal energy released by animals in the livestock building, process water up to 60-65°С for technical purposes due to the thermal energy of solar radiation.

Утилизация теплоты, производимой животными, удаляемого из помещения по вентиляционной шахте 13 воздуха, происходит с помощью теплового насоса 6, который начинает работать при подключении термоэлектрического модуля 7 к блоку управления 26. При этом испаритель 12, находящийся в потоке удаляемого из помещения теплого воздуха в вытяжной шахте 13 ассимилирует тепловую энергию удаляемого воздуха и при помощи тепловой трубки 11 передает ее через конденсатор 10 на холодный спай 8 термоэлектрического модуля 7. Выделившаяся при этом тепловая энергия, производимая животными, вместе с Джоулевой энергией термоэлектрического модуля 7 передается на горячий спай 9 термоэлектрического модуля 7. В испарителе 14 тепловой трубки 15 накопительного бака питьевой воды 1 за счет энергии горячего спая 9 происходит испарение теплоносителя, находящегося в испарителе 14 тепловой трубки 15, а в конденсаторе 16, находящемся в накопительном баке 1, его конденсация и выделение теплоты. Выделенная при этом тепловая энергия в результате конденсации теплоносителя в конденсаторе 16 идет на нагрев питьевой воды до 12-15°С в накопительном баке 1. Приготовленная для поения животных вода из накопительного бака 1 с помощью циркуляционного насоса 5 по прямоточному 2 трубопроводу подается в автопоилки 3 для поения животных. По трубопроводу 4 вода из поилок возвращается в накопительный бак 1. При этом в накопительный бак питьевой воды 1 холодная вода для нагрева подается по трубопроводу 28 из магистрального водопровода. Когда утилизируемой тепловой энергии, выделяемой животными не достаточно для нагревания питьевой воды до требуемой температуры 12-15°С используется трубчатый электронагреватель (ТЭН) 17, установленный в накопительном баке питьевой воды 1. Датчик температуры питьевой воды 18 и блок управления 26 обеспечивают поддержание температуры воды на уровне 12-15°С. Heat recovery,produced by animals, removed from the room through the air ventilation shaft 13, occurs with the help of a heat pump 6, which begins to operate when the thermoelectric module 7 is connected to the control unit 26. In this case, the evaporator 12, located in the flow of warm air removed from the room in the exhaust shaft 13, assimilates thermal energy of the removed air and, using a heat pipe 11, transfers it through the capacitor 10 to the cold junction 8 of the thermoelectric module 7. The thermal energy released in this case, produced by animals, together with the Joule energy of the thermoelectric module 7 is transferred to the hot junction 9 of the thermoelectric module 7. In the evaporator 14 of the heat pipe 15 of the drinking water storage tank 1, due to the energy of the hot junction 9, the coolant located in the evaporator 14 of the heat pipe 15 evaporates, and in capacitor 16 located in the storage tank 1, its condensation and heat release. The thermal energy released in this case as a result of condensation of the coolant in the condenser 16 is used to heat drinking water to 12-15 ° C in the storage tank 1. The water prepared for watering the animals from the storage tank 1 is supplied to the automatic drinkers 3 using a circulation pump 5 through a direct-flow pipeline 2 for watering animals. Through pipeline 4, water from the drinkers is returned to the storage tank 1. At the same time, cold water for heating is supplied to the drinking water storage tank 1 through pipeline 28 from the main water supply. When the utilized thermal energy released by animals is not enough to heat drinking water to the required temperature of 12-15°C, a tubular electric heater (TEN) 17 is used, installed in the drinking water storage tank 1. The drinking water temperature sensor 18 and the control unit 26 ensure that the water temperature is maintained at 12-15°C.

Нагрев технической воды для технических целей в накопительном баке технической воды 19 осуществляют с помощью солнечного коллектора 20 с тепловыми трубками 22, передающими тепловую энергию солнечного излучения для нагрева технической воды до температуры 60-65°С в накопительном баке 19.Heating of process water for technical purposes in the storage tank of process water 19 is carried out using a solar collector 20 with heat pipes 22 that transfer the thermal energy of solar radiation to heat the process water to a temperature of 60-65°C in the storage tank 19.

Солнечная энергия нагревает теплоноситель тепловых трубок 22, который испаряется в испарителях 21 тепловых трубок 22. Образующийся пар транспортируется в конденсаторы 23 тепловых трубок 22. В конденсаторах 23 пар конденсируется, отдавая скрытую теплоту воде, находящейся в накопительном баке 19. Выделенная в процессе конденсации тепловая энергия нагревает холодную воду, поступающую из магистрального водопровода по трубопроводу 29 в накопительном баке технической воды 19 до требуемой температуры 60-65°С. Датчик температуры технической воды 25, установленный в накопительном баке технической воды и блок управления 26 обеспечивают поддержание температуры технической воды на уровне 60-65°С. При необходимости (недостаточно интенсивное солнечное излучение) нагрев воды осуществляется с помощью трубчатого нагревателя (ТЭН) 24, установленного в накопительном баке 19. Разбор технической воды для технических целей из накопительного бака 19 производится с помощью вентиля 27. Solar energy heats the coolant of the heat pipes 22, which evaporates in the evaporators 21 of the heat pipes 22. The resulting steam is transported to the condensers 23 of the heat pipes 22. In the condensers 23 the steam condenses, giving up latent heat to the water located in the storage tank 19. The thermal energy released during the condensation process heats cold water coming from the main water supply through pipeline 29 in the service water storage tank 19 to the required temperature of 60-65°C. The service water temperature sensor 25 installed in the service water storage tank and the control unit 26 ensure that the service water temperature is maintained at 60-65°C. If necessary (insufficiently intense solar radiation), water is heated using a tubular heater (TEN) 24 installed in the storage tank 19. The analysis of process water for technical purposes from the storage tank 19 is carried out using valve 27.

Комбинированный нагреватель питьевой и технической воды на возобновляемых источниках энергии в животноводческом помещении позволяет обеспечить технологический процесс получения горячей воды с помощью возобновляемой тепловой энергии, не прибегая для нагрева воды к традиционным видам энергии. A combined drinking and process water heater powered by renewable energy sources in a livestock building makes it possible to ensure the technological process of producing hot water using renewable thermal energy, without resorting to traditional types of energy to heat water.

Предлагаемый комбинированный нагреватель питьевой и технической воды позволяет снизить энергозатраты, используя энергию возобновляемых источников, на нагрев питьевой воды для поения животных за счет использования тепловой энергии, выделяемой животными в животноводческом помещении и технической воды для технических целей за счет тепловой энергии солнечного излучения. The proposed combined heater for drinking and process water makes it possible to reduce energy costs, using energy from renewable sources, for heating drinking water for watering animals by using the thermal energy generated by animals in the livestock building and process water for technical purposes using the thermal energy of solar radiation.

Claims (1)

Комбинированный нагреватель питьевой и технической воды на возобновляемых источниках энергии в животноводческом помещении, содержащий трубопроводы для подачи воды из магистрального водопровода, трубопроводы для подачи воды и отвода воды, комплект автопоилок, циркуляционный насос и блок управления, отличающийся тем, что снабжен термоэлектрическим тепловым насосом, включающим термоэлектрический модуль Пельтье с холодным и горячим спаями, солнечным коллектором, расположенным на крыше помещения, тепловыми трубками, накопительным баком питьевой воды для поения животных и накопительным баком технической воды, установленными в помещении и соединенными с магистральным водопроводом, при этом одна тепловая трубка установлена на термоэлектрический модуль и соединяет его с вытяжной шахтой, причем конденсатор тепловой трубки расположен на холодном спае термоэлектрического модуля, а испаритель находится в вытяжной шахте, на горячем спае термоэлектрического модуля расположен испаритель другой тепловой трубки, а ее конденсатор помещен в накопительный бак питьевой воды, соединенным прямоточным и обратным трубопроводами через циркуляционный насос для подачи и отвода воды с комплектом автопоилок, при этом в накопительном баке питьевой воды установлены трубчатый электронагреватель и датчик температуры питьевой воды, солнечный коллектор соединен тепловыми трубками с накопительным баком технической воды, при этом испарители тепловых трубок находятся в солнечном коллекторе, а конденсаторы помещены в накопительный бак технической воды, в котором установлены трубчатый электронагреватель, датчик температуры технической воды и имеется вентиль для забора технической воды, причем термоэлектрический модуль, трубчатый электронагреватель, установленный в накопительном баке питьевой воды, датчик температуры питьевой воды, насос, трубчатый электронагреватель, установленный в накопительном баке технической воды, и датчик температуры технической воды соединены с блоком управления.A combined heater for drinking and process water on renewable energy sources in a livestock building, containing pipelines for supplying water from the main water supply, pipelines for supplying water and draining water, a set of automatic drinkers, a circulation pump and a control unit, characterized in that it is equipped with a thermoelectric heat pump, including Peltier thermoelectric module with cold and hot junctions, a solar collector located on the roof of the room, heat pipes, a drinking water storage tank for watering animals and a service water storage tank installed in the room and connected to the main water supply, with one heat pipe installed on the thermoelectric module and connects it to the exhaust shaft, wherein the heat pipe condenser is located on the cold junction of the thermoelectric module, and the evaporator is located in the exhaust shaft, the evaporator of another heat pipe is located on the hot junction of the thermoelectric module, and its condenser is placed in a drinking water storage tank connected by direct flow and return pipelines through a circulation pump for supplying and draining water with a set of automatic drinkers, while a tubular electric heater and a drinking water temperature sensor are installed in the drinking water storage tank, the solar collector is connected by heat pipes to the service water storage tank, while the heat pipe evaporators are located in the solar collector , and the condensers are placed in a service water storage tank, in which a tubular electric heater, a service water temperature sensor are installed, and there is a valve for drawing service water, a thermoelectric module, a tubular electric heater installed in the drinking water storage tank, a drinking water temperature sensor, a tubular pump an electric heater installed in the service water storage tank and a service water temperature sensor are connected to the control unit.
RU2023115594A 2023-06-14 Combined drinking and process water heater powered by renewable energy sources in livestock building RU2812534C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2812534C1 true RU2812534C1 (en) 2024-01-30

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228492C1 (en) * 2002-12-09 2004-05-10 Челябинский государственный агроинженерный университет Hot-water supply equipment
RU2672656C1 (en) * 2016-07-01 2018-11-16 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный инженерно-экономический университет" (НГИЭУ) Solar power device for heating water
RU2684293C1 (en) * 2016-07-01 2019-04-05 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) Device for water storage
RU2768969C1 (en) * 2021-05-31 2022-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина" (ФГБОУ ВО МГАВМиБ - МВА имени К.И. Скрябина) Ventilation and heating unit with thermoelectric heat pump
RU2770346C1 (en) * 2021-08-03 2022-04-15 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228492C1 (en) * 2002-12-09 2004-05-10 Челябинский государственный агроинженерный университет Hot-water supply equipment
RU2672656C1 (en) * 2016-07-01 2018-11-16 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный инженерно-экономический университет" (НГИЭУ) Solar power device for heating water
RU2684293C1 (en) * 2016-07-01 2019-04-05 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ) Device for water storage
RU2768969C1 (en) * 2021-05-31 2022-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина" (ФГБОУ ВО МГАВМиБ - МВА имени К.И. Скрябина) Ventilation and heating unit with thermoelectric heat pump
RU2770346C1 (en) * 2021-08-03 2022-04-15 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3977601A (en) System for recovering solar energy and its direct utilization
US9267711B1 (en) System and method for increasing the efficiency of a solar heating system
KR100777830B1 (en) Heat pump system combined use of heat in the sunlight and air
RU2004106654A (en) HEAT ELECTRIC STATION
CN105731573A (en) Solar heat accumulating system and seawater desalting system with heat accumulating function
CN105692748A (en) Auxiliary heating solar energy system and seawater desalination system
CN104192930B (en) Solar energy separate heat pipe desalination plant
RU2812534C1 (en) Combined drinking and process water heater powered by renewable energy sources in livestock building
US10533773B2 (en) Solar thermal heat exchanger
US4031879A (en) Solar energy conversion plant
CN102913988A (en) Solar low-temperature radiation device
GB2081861A (en) Solar heating system
CN105692747A (en) Intelligent control solar system and sea water desalination system thereof
JPS5928282Y2 (en) Hot water supply system using solar heat
US20140251309A1 (en) Method and configuration for heating buildings with an infrared heater
CN109611932A (en) Room temperature control method and system based on renewable energy
RU2770346C1 (en) Energy-saving thermal energy recovery system in a livestock building
SU736887A3 (en) Method and device for control of heat-transferring unit preferably with circulating heat-carrier
RU2764169C1 (en) Installation of local heating of piglets
CN107388339A (en) A kind of combined type heat-exchanger rig being used in hot water supply system
CN206626649U (en) A kind of solar energy heating system
CN209386401U (en) Solar heating system is used in a kind of hot air and hot water floor heating three
RU2737808C1 (en) Device for creation of thermal conditions in areas of young animals keeping with variable generation of level and direction of heat flow
CN206724278U (en) A kind of efficient composite thermal source health hot water heating system
JPS61186755A (en) Roof integral type solar heat collector using water heat medium and air heat medium