Система утилизации тепла холодильных машин

Полезная модель относится к комбинированным нагревательным и охладительным системам. Технический результат полезной модели, заключающийся в повышении энергетической эффективности, достигается тем, что система утилизации тепла, содержащая водяной циркуляционный промежуточный контур и установленные в нем двуполостной теплообменник-охладитель, подключенный одной полостью к рециркуляционному контуру холодильного агента компрессионной холодильной машины, а другой полостью - к промежуточному контуру, и двуполостной регенеративный теплообменник, первая полость которого подключена к промежуточному контуру, снабжена водяным нагреваемым контуром с подключенным к нему второй полостью регенеративного теплообменника и включает в себя последовательно установленные в нагреваемом контуре за регенеративным теплообменником теплоизолированный накопительный бак, магистраль горячего водоснабжения, потребитель тепла, магистраль холодной воды от потребителя, рециркуляционный насос и терморегулирующий вентиль с датчиком температуры, установленным на выходе горячей воды из второй полости регенеративного теплообменника. При этом промежуточный контур снабжен циркуляционным насосом, установленным на выходе теплоносителя из первой полости регенеративного теплообменника, установленным за циркуляционным насосом распределительным двухходовым клапаном, второй выход которого соединен байпасной линией с промежуточным контуром за теплообменником-охладителем, и установленным перед теплообменником-охладителм термостатическим вентилем с датчиком температуры, установленным на выходе холодильного агента из теплообменника-охладителя. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к комбинированным нагревательным и охладительным системам и может быть использована для нагрева холодной воды с дальнейшим ее использованием в системе горячего водоснабжения или для нагрева воздуха, подаваемого в помещение с одновременным производством холода.

Известен тепловой насос для систем теплоснабжения, содержащий циркуляционный контур хладагента, включающий компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль (расширитель), испаритель с магистралью низкопотенциального источника тепла (окружающей среды). В конденсаторе происходит охлаждение и конденсация хладагента с выделением тепла и передачи этого тепла теплоносителю, поступающего с температурой выше температуры окружающей среды в магистраль системы теплоснабжения (RU 2008582 С1, 28.02.1994). Однако эта система имеет низкую энергетическую эффективность (высокий расход энергии), поскольку система одновременно с получением тепловой энергии не производит холода.

Также из SU 1783259 А1, 23.12.1992 (прототип) известно устройство для одновременно получения тепла и холода, содержащее как и заявленное, водяной циркуляционный промежуточный контур и установленные в нем двуполостной теплообменник-охладитель (теплообменник-конденсатор), подключенный одной полостью к рециркуляционному контуру холодильного агента компрессионной холодильной машины, а другой полостью - к промежуточному контуру, и двуполостной регенеративный теплообменник, первая полость которого подключена к промежуточному контуру. Однако известная система не может быть использована с высокой энергетической эффективностью для горячего водоснабжения зданий, поскольку предназначена для микробиологического производства и элементы системы имеют другой состав оборудования и другие связи элементов оборудования, отличные от предлагаемой системы.

Задача полезной модели состояла в разработке высокоэффективной в энергетическом отношении системы утилизации тепла, отводимого от холодильных машин. Система предназначена для нагрева холодной воды до температуры 60-65°С, с дальнейшим ее использованием, в системе горячего водоснабжения (ГВС) зданий или с дальнейшим использованием горячей воды как теплоносителя в теплообменниках-воздухонагревателях для подогрева воздуха в помещениях - например, для воздушного отопления торгового зала гипермаркета и т.п.

Таким образом, технический результат заключается в повышении энергетической эффективности (уменьшение расхода энергии) предлагаемой системы.

Указанный технический результат достигается тем, что система утилизации тепла, содержащая водяной циркуляционный промежуточный контур и установленные в нем двуполостной теплообменник-охладитель, подключенный одной полостью к рециркуляционному контуру холодильного агента по меньшей мере одной компрессионной холодильной машины, а другой полостью - к промежуточному контуру, и двуполостной регенеративный теплообменник, первая полость которого подключена к промежуточному контуру, согласно полезной модели, снабжена водяным нагреваемым контуром с подключенным к нему второй полостью регенеративного теплообменника и включает в себя последовательно установленные в нагреваемом контуре за регенеративным теплообменником по меньшей мере один теплоизолированный накопительный бак, магистраль горячего водоснабжения, потребитель тепла, магистраль холодного водоснабжения, рециркуляционный насос и терморегулирующий вентиль с датчиком температуры, установленным на выходе горячей воды из второй полости регенеративного теплообменника. При этом промежуточный контур снабжен циркуляционным насосом, установленным на выходе теплоносителя из первой полости регенеративного теплообменника, установленным за циркуляционным насосом распределительным двухходовым клапаном, второй выход которого соединен байпасной линией с промежуточным контуром за теплообменником-охладителем, и установленным перед теплообменником-охладителм термостатическим вентилем с датчиком температуры, установленным на выходе холодильного агента из теплообменника-охладителя.

Кроме того, в магистрали холодного водоснабжения может быть установлен расходомер.

Наряду с этим в магистрали холодного водоснабжения может быть установлен магистральный обратный клапан.

Предусмотрено, что система может быть снабжена линией рециркуляции горячего водоснабжения, присоединенной перед рециркуляционным насосом к нагреваемому контуру.

Также предусмотрено, что для экономии тепла в линии рециркуляции горячего водоснабжения может быть установлен балансировочный термостатический клапан.

Рекомендуется в линии рециркуляции горячего водоснабжения установить обратный клапан.

Кроме того, в линии рециркуляции горячего водоснабжения может быть установлен ограничитель расхода. Краткое описание фигур чертежей

На чертеже приведена принципиальная схема системы утилизации тепла, поступающего от холодильных машин и используемого для горячего водоснабжения зданий и обогрева помещений.

Осуществление полезной модели

Система утилизации тепла, поступающего от холодильных машин, содержит водяной циркуляционный промежуточный контур (1) и установленный в нем двуполостной теплообменник-охладитель (2), подключенный одной полостью к рециркуляционному контуру (3) холодильного агента по меньшей мере одной компрессионной холодильной машины, испаритель которой связан теплоносителем с центральной станцией хладоснабжения. Другой полостью теплообменник-охладитель (2) подключен к промежуточному контуру (1). Система также содержит установленный в промежуточном контуре (1) двуполостной регенеративный теплообменник (4), первая полость которого подключена к промежуточному контуру (1). Система снабжена водяным нагреваемым контуром (5) с подключенным к нему второй полостью регенеративного теплообменника (4) и включает в себя последовательно установленные в нагреваемом контуре (5) за регенеративным теплообменником (4) по меньшей мере один теплоизолированный накопительный бак (6), который может иметь подпор холодной водой, магистраль горячего водоснабжения (7), потребитель тепла (22), магистраль холодного водоснабжения (8), рециркуляционный насос (9) и терморегулирующий вентиль (10) с датчиком температуры (11), установленным на выходе горячей воды из второй полости регенеративного теплообменника (4). При этом промежуточный контур (1) снабжен циркуляционным насосом (12), установленным на выходе теплоносителя из первой полости регенеративного теплообменника (4), установленным за циркуляционным насосом (12) распределительным двухходовым клапаном (13), второй выход которого соединен байпасной линией с промежуточным контуром (4) за теплообменником-охладителем (2), и установленным перед теплообменником-охладителем (2) термостатическим вентилем (14) с датчиком температуры (15), установленным на выходе холодильного агента из теплообменника-охладителя (2). Термостатический вентиль (14) необходим для регулирования расхода теплоносителя (воды) через теплообменник-охладитель (2) в зависимости от температуры холодильного агента на выходе из теплообменника-охладителя (2). Кроме того, для измерения реального расхода воды, проходящей через систему утилизации тепла, в магистрали холодного водоснабжения (8) может быть установлен расходомер (16). Наряду с этим, для предотвращения обратного перетекания воды, в магистрали холодного водоснабжения (8) может быть установлен магистральный обратный клапан (17). Предусмотрено, что система может быть снабжена линией рециркуляции (18) горячего водоснабжения, присоединенной перед рециркуляционным насосом (9) к нагреваемому контуру (5). Также предусмотрено, что для экономии тепла в линии рециркуляции (18) горячего водоснабжения может быть установлен балансировочный термостатический клапан (19), который поддерживает температуру воды в магистрали горячего водоснабжения (7). Рекомендуется в линии рециркуляции (18) горячего водоснабжения установить обратный клапан (20). Кроме того, для стабилизации расхода воды (работы системы) в линии рециркуляции (18) горячего водоснабжения может быть установлен ограничитель расхода. (21). Ограничитель расхода (21) предназначен для стабилизации расхода воды в линии рециркуляции горячего водоснабжения.

Система утилизации тепла работает следующим образом. Жидкий холодильный агент за счет подвода тепла испаряется в испарителе компрессионной холодильной машины и газообразным поступает в холодильный компрессор, где сжимается до давления конденсации с повышением температуры и подается в теплообменник-охладитель (2), в котором охлаждается до температуры конденсации, а также может полностью конденсироваться (при достаточно развитой поверхности теплообмена) с выделением тепла. Жидкий холодильный агент собирается в ресивере, затем дросселируется до давления испарения с понижением температуры и поступает в испаритель, где испаряется за счет подвода тепла от центральной станции хладоснабжения, замыкая рециркуляционный контур (цикл) (3) холодильного агента компрессионной холодильной машины. Тепло от горячего нагнетаемого холодильным компрессором и конденсируемого газа за счет теплообмена в теплообменнике-охладителе (2) передается теплоносителю (воде) промежуточного (греющего) контура (1). Теплоноситель промежуточного контура посредством циркуляционного насоса (12) поступает в регенеративный теплообменник (4). В регенеративном теплообменнике (4) происходит передача тепла от промежуточного теплоносителя к нагреваемой среде (воде), циркулирующей в нагреваемом контуре (5) посредством рециркуляционного насоса (9). Расход воды через теплообменник-охладитель (2) и регенеративный теплообменник (4) регулируются соответственно установленным перед теплообменником-охладителем (2) термостатическим вентилем (14) с датчиком температуры (15), установленным на выходе холодильного агента из теплообменника-охладителя (2), и терморегулирующим вентилем (10) с датчиком температуры (11), установленным на выходе горячей воды из второй полости регенеративного теплообменника (4). Чтобы не допускать перегрева воды (для предотвращения образования накипи) промежуточного контура (1), которая поступает в теплообменник-охладитель (2), за циркуляционным насосом (12) установлен распределительный двухходовой клапан (13), второй выход которого соединен байпасной линией с промежуточным контуром (4) за теплообменником-охладителем (2). Нагретая вода из второй полости регенеративного теплообменника (4), с помощью рециркуляционного насоса (9), создающего рециркуляции воды во всем нагреваемом контуре (5), поступает в теплоизолированный накопительный бак (6). Из накопительного бака горячая вода по магистрали горячего водоснабжения (7) поступает потребителю (22), а холодная сетевая вода по магистрали холодного водоснабжения (8) подается вновь в регенеративный теплообменник (точнее во вторую его полость) для нагрева до заданной температуры. Накопительный бак (6) обеспечивают резерв горячей воды на период пиковой нагрузки водопотребления. К системе утилизации тепла может подключаться контур рециркуляции горячего водоснабжения через линию рециркуляции (18) горячей воды к нагреваемому контуру (5). Подключение линии рециркуляции (18) горячего водоснабжения снижает количество воды, которую система утилизации тепла может приготовить «на проток». Для стабилизации работы, на линии рециркуляции (18) горячего водоснабжения установлен ограничитель расхода (21), а для экономии тепла рекомендуется установка балансировочного термостатического клапана (19), который поддерживает температуру воды в магистрали горячего водоснабжения (7).

Высокая энергетическая эффективность предлагаемой системы обусловлена составом оборудования и связями элементов оборудования, т.е. совокупностью существенных признаков, приведенных в независимом пункте формулы полезной модели.

1. Система утилизации тепла, содержащая водяной циркуляционный промежуточный контур и установленные в нем двуполостной теплообменник-охладитель, подключенный одной полостью к рециркуляционному контуру холодильного агента по меньшей мере одной компрессионной холодильной машины, а другой полостью - к промежуточному контуру, и двуполостной регенеративный теплообменник, первая полость которого подключена к промежуточному контуру, отличающаяся тем, что система снабжена водяным нагреваемым контуром с подключенным к нему второй полостью регенеративного теплообменника и включает в себя последовательно установленные в нагреваемом контуре за регенеративным теплообменником по меньшей мере один теплоизолированный накопительный бак, магистраль горячего водоснабжения, потребитель тепла, магистраль холодного водоснабжения, рециркуляционный насос и терморегулирующий вентиль с датчиком температуры, установленным на выходе горячей воды из второй полости регенеративного теплообменника, при этом промежуточный контур снабжен циркуляционным насосом, установленным на выходе теплоносителя из первой полости регенеративного теплообменника, установленным за циркуляционным насосом распределительным двухходовым клапаном, второй выход которого соединен байпасной линией с промежуточным контуром за теплообменником-охладителем, и установленным перед теплообменником-охладителем термостатическим вентилем с датчиком температуры, установленным на выходе холодильного агента из теплообменника-охладителя.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в магистрали холодного водоснабжения установлен расходомер.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в магистрали холодного водоснабжения установлен магистральный обратный клапан.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что система снабжена линией рециркуляции горячего водоснабжения, присоединенной перед рециркуляционным насосом к нагреваемому контуру.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что в линии рециркуляции горячего водоснабжения установлен балансировочный термостатический клапан.

6. Система по п.4, отличающаяся тем, что в линии рециркуляции горячего водоснабжения может быть установлен обратный клапан.

7. Система по п.4, отличающаяся тем, что в линии рециркуляции горячего водоснабжения установлен ограничитель расхода.