Устройство для аккумуляции холода

Предложено устройство для аккумуляции холода с конденсаторными зонами А, В и испарительными зонами H₁ и Н₂ . Устройство содержит термосваю, которую помещают в грунт на глубину L до 50 метров, в испарительной зоне H₁ которой расположен испаритель заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, расположенной на расстоянии L₁ от конденсаторной зоны А. В испарительной зоне Н₂ введен дополнительный испаритель, выполненный в виде стакана, изготовленного из теплоизоляционного материала, заполненного хладагентом, который через, соединенную с внутренней стороны, промежуточную трубу соединен с воронкой, расположенной на расстоянии L₂ от конденсаторной зоны А. Конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб соединенных коллектором и расположена на расстоянии Н_в от грунта таким образом, чтобы Н_в<1,5 м. Полезная модель относится к области холодильной техники, касается замораживания грунта и может быть использовано для создания ледопородных ограждений. Предложенное техническое решения позволяет уменьшить суммарную площадь испарительной части H₁ и Н₂, а, следовательно, и площадь конденсаторных зон А и В, без уменьшения устойчивости опор в замороженном грунте. 2 илл.

Полезная модель относится к области холодильной техники и касается замораживания грунта, используемого для создания ледопородных ограждений.

Известно устройство для аккумуляции холода, включающее обсадную трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, погруженного в грунт, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, нагнетательный и отводящий трубопроводы, компрессорно-конденсаторный агрегат, расположенный над конденсатором и соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненном в виде трубки эллипсного сечения плотно навитой на конденсатор, расположенным в зоне А, а сама обсадная труба, выполнена в виде стальной трубы, вмонтированной в железобетонную сваю [Патент 62617 опубликовано: 27.04.2007 г.].

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, и расположенным в зоне А, отличающееся тем, что труба выполнена в виде термосваи и помещена в предварительно размещенную в грунте стальную трубу на глубину L, в испарительной зоне H₁ которой расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями с размерами R₁ , R₂, m, h, r и бортиком f, причем бортик f направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В, зона F между стальной трубой и термосваей в испарительной зоне H₁ на глубине грунта H₂ заполнена незамерзающей жидкостью для увеличения теплопроводности термосваи, кроме того, конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб, соединенных коллектором, и расположена на расстоянии Н_в от грунта таким образом, чтобы Н_в<1,5 м. [Патент 77617 опубликовано: 27.10.2008 г.].

Недостатками известных устройств для аккумуляции холода являются их высокая металлоемкость и энергозатратность, а так же низкая устойчивость опор, установленных в замороженном грунте.

Для устранения указанных недостатков в устройстве для аккумуляции холода часть промежуточной трубы снабжена испарительной зоной H₂ в которой дополнительно расположен испаритель, заполненный хладогентом, выполненный в виде стакана изготовленного из теплоизоляционного материала, который соединен со внутренней стороны с промежуточной трубой, которая соединена с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями, причем бортик направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В. Такое решение позволит уменьшить суммарную площадь испарительной части H₁ и Н₂ , а, следовательно, и площадь конденсаторных зон А и В, без уменьшения устойчивости опор в замороженном грунте.

Задачей полезной модели является: адаптация устройства для локальной заморозки участков грунта, снижение металлоемкости и энергозатратности.

Данный технический результат достигается тем, что устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, труба выполняется в виде термосваи, в испарительной зоне H₁ которого расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями и бортиком, причем бортик направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В, кроме того, конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб, соединенных коллектором, и расположена на расстоянии Н_в от грунта таким образом, чтобы Н_в<1,5 м., согласно заявляемому техническому решению, в устройстве для аккумуляции холода часть промежуточной трубы снабжена испарительной зоной Н₂ в которой дополнительно расположен испаритель, заполненный хладогентом, выполненный в виде стакана изготовленного из теплоизоляционного материала, который соединен со внутренней стороны с промежуточной трубой, соединенной с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями и бортиком, причем бортик направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В.

Предложенная конструкция устройства для аккумуляции холода иллюстрируется чертежами - фиг.1: продольный разрез участка грунта с устройством для аккумуляции холода; фиг.2: стакан-испаритель.

Устройство для аккумуляции холода включает трубу, выполненную в виде термосваи 1, состоящую из испарителей 2 и 3 заполненных хладагентом, конденсатора 4, состоящего из конденсаторных зон А и В, вокруг конденсаторной зоны А расположен трубопровод 5, выполняющий роль испарителя и выполненный в виде трубки эллипсного сечения плотно навитой на термосваю 1 вокруг трубопровода 5 смонтирована оболочка с теплоизоляцией 6 для уменьшения теплопритоков от грунта к зоне А, Термосвая 1 помещенная в грунт на глубину L (до 50 метров), содержит испаритель 2, который через промежуточную трубу 7 соединен с воронкой 8. Воронка 8 расположена на расстоянии L₂ от конденсаторной зоны А и выполнена с трапециевидными отверстиями и бортиком таким образом, чтобы бортик был направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В и во избежание попадания хладагента в отверстия. Дополнительный испаритель 3 с воронкой и промежуточной трубой, выполненный из теплоизоляционного материала в виде стакана и заполненный хладагентом, причем дополнительный испаритель выполнен внутренним диаметром D₂ в нижней части которого выполнено отверстие для размещения в нем промежуточной трубы наружным диаметром d и внутренним диаметром D₃, нижняя часть которой под углом 90° выведена в дополнительный испаритель в зону испарителя Н_2, расположенную между внутренним диаметром термосваи D₁ и внутренним диаметром испарителя D ₂, где D₃<d, D₂<D₁ , а воронка расположена в верхней части промежуточной трубы на расстоянии L₁ от зоны А и выполнена с трапециевидными отверстиями и бортиком таким образом, чтобы бортик был направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В и во избежание попадания хладагента в отверстия.

Сборка и работа устройства осуществляется следующим образом. Термосваю 1 помещают в грунт на глубину L до 50 метров, в испарительной зоне H₁ расположен испаритель 2, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу 7 соединен с воронкой 8, расположенной на расстоянии L₂ от конденсаторной зоны А. В зоне А термосваи 1 размещают трубопровод 5 с теплоизоляцией 6 для уменьшения теплопритоков от грунта в зоне А. На расстоянии H₂ от зоны L₂ расположен дополнительный испаритель 3 с воронкой 10 и промежуточной трубой 9, выполненный из теплоизоляционного материала в виде стакана и заполненный хладагентом, причем дополнительный испаритель выполнен внутренним диаметром D₂ в нижней части которого выполнено отверстие для размещения в нем промежуточной трубы 9 наружным диаметром d и внутренним диаметром D₃, нижняя часть которой под углом 90° выведена в дополнительный испаритель 3 в зону испарителя H₂, расположенную между внутренним диаметром термосваи D₁ и внутренним диаметром испарителя D₂, где D₃<d, D₂<D ₁, а воронка 10 расположена в верхней части промежуточной трубы 9 на расстоянии L₁ от зоны А и выполнена с трапециевидными отверстиями и бортиком таким образом, чтобы бортик был направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В и во избежание попадания хладагента в отверстия.

Конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб 11, соединенных коллектором 12, и расположена на расстоянии Н_в<1,5 м, т.к. от грунта, в противном случае, если Н_в<1,5 м., по правилам эксплуатации требуется изготовление дополнительных площадок для обслуживания оборудования. Устройство для аккумуляции холода содержит компрессорно-конденсаторный агрегат 13, состоящий из компрессора 14, конденсатора 15, расположенного на сплошном каркасе 16 и соединенный нагнетательным трубопроводом 17 и отводящим трубопроводом 18 при помощи терморегулирующего вентиля и гермомуфт с трубопроводом 5. С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится ниже 0°С, происходит охлаждение и замораживание грунта за счет циркуляции хладагента между испарителями 2, 3 и конденсатором 4.

Циркуляция происходит следующим образом.

На жидкий хладагент, находящийся в испарительных зонах H₁ и H₂ , причем зону H₁ можно изменять путем заполнения или отбора хладагента, воздействует температура грунта, при этом между наружной поверхностью испарителей 2 и 3, и внутренней поверхностью термосваи 1 начинает испаряться жидкий хладагент, пары которого движутся вверх между термосваей 1 и промежуточными трубами 7 и 9. Подойдя к воронкам 8 и 10 пары проходят через их отверстия и поступают в зону конденсации А или В и, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды, конденсируются. Жидкий хладагент по стенкам термосваи 1 стекает к воронке 10, и поступает через трубу 9 в зону H₂ испарителя 3, где происходит передача теплоты от грунта к кипящему хладагенту, избыток жидкого хладагента по стенкам испарителя 3 стекает к воронке 8, и поступает через промежуточную трубу 7 в зону H₁ испарителя 2 термосваи 1.

С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится выше 0°С, в термосвае 1 происходит повышение давления и циркуляция хладагента прекращается. Включается компрессорно-конденсаторный агрегат 13 давление в термосвае 1 понижается. Хладагент из компрессорно-конденсаторного агрегата 13, расположенного на сплошном каркасе 16, поступает в нагнетательный патрубок 17, а затем дросселируется в трубопровод 5, выполненный в виде трубки эллипсного сечения плотно навитой на конденсаторную зону А термосваи 1, где посредством теплообмена происходит конденсация хладагента находящегося в конденсаторной зоне А. Далее пары хладагента из трубопровода 5 поступают в отводящий трубопровод 18 и возвращаются в компрессорно-конденсаторный агрегат 13, где происходит их сжатие и конденсация, и пройдя нагнетательный трубопровод 17 хладагент дросселируется и возвращается в зону А. Далее цикл повторяется.

Предложенное устройство для аккумуляции холода позволяет разделить площади зоны испарения, при этом уменьшить их суммарную площадь, а благодаря тому, что уменьшится и площадь зоны конденсации, позволяет снизить энергозатратность и металлоемкость устройства.

Устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, и расположенным в зоне А, выполнено в виде термосваи и помещено в грунт на глубину L, в испарительной зоне H₁ которого расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями и бортиком, причем бортик направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В, кроме того, конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб, соединенных коллектором, и расположена на расстоянии Н_в от грунта таким образом, чтобы Н_в<1,5 м, отличающееся тем, что в термосваю наружным диаметром D и внутренним диаметром D₁ на расстоянии L₂ от зоны А по внутреннему диаметру D₁ термосваи установлен дополнительный испаритель, заполненный хладагентом, с воронкой и промежуточной трубой, выполненный из теплоизоляционного материала в виде стакана с внутренним диаметром D₂, в нижней части которого выполнено отверстие для размещения в нем промежуточной трубы наружным диаметром d и внутреннем диаметром D₃, нижняя часть которой под углом 90° выведена в дополнительный испаритель в зону Н₂, расположенную между внутренним диаметром термосваи D₁ и внутренним диаметром испарителя D₂, где D₃<d, D ₂<D₁, а воронка расположена в верхней части промежуточной трубы на расстоянии L₁ от зоны А.