СИСТЕМА ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ
HEAT AND COLD SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в системах солнечного теплохладоснабжения.
Известна система централизованного теплохладоснабжения [1], состоящая из эжектора, испарителя и конденсатора, соединяемых паропроводом, парообразователя, вспомогательных эжекторов, бака-газоотделителя. Кроме того, в систему входят водоподогреватель системы теплоснабжения, насос сети теплоснабжения и подающий трубопровод. К этому трубопроводу присоединены потребители тепла системы горячего водоснабжения и отопления с обратным циркуляционным трубопроводом. В систему также входит ввод водопровода, насос сети холодоснабжения, потребитель холода, холодопровод, подающий трубопровод городской теплосети, обратный трубопровод городской теплосети.
Недостатком этой системы является ее сложность с включением насосов и эжекторов, низкая эффективность снижения температуры парообразования за счет эжекции, отсутствие использования возобновляемых источников энергии.
Известна гелиосистема обогрева помещения [2], содержащая испаритель, выполненный из трубок малого поперечного сечения по типу двухфазного термосифона, отделитель жидкости, осмотический мембранный блок, конденсатор пара и охладитель жидкости (раствора).
Мембранный блок разделен полупроницаемой перегородкой (мембраной) на полость раствора и полость конденсатора. Полость раствора связана магистралью охладителя жидкости с отделителем жидкости, а конденсатор проводом с нижней частью испарителя. Полость конденсата связана с верхней крышкой отделителя жидкости. Испаритель, также связанный с верхней крышкой отделителя жидкости, расположен под некоторым углом на крышке обогреваемого помещения. Испаритель располагают в пространстве так, чтобы его выходная часть, связанная с отделителем жидкости, находилась выше входной части, связанной с полостью раствора.
Недостатком данной гелиосистемы является отсутствие возможности хладоснабжения помещения и низкая эффективность насоса в виде осмотического мембранного блока.
Известна конструкция энергосберегающего здания с системой теплохладоснабжения [3], состоящая из зеркального ячеистого концентратора, светопропускающего покрытия, рифленой зигзагообразной пленки и теплового коллектора, расположенного в цоколе здания. Зеркальный концентратор и светопропускающие покрытия отстоят на некотором расстоянии от железобетонного, зачерненного, покрытого стеклокрышкой цоколя и образуют воздушный канал, который соединен с воздушными каналами в напольном перекрытии, воздушными каналами на северной стороне цоколя и пространством подполья, образуя рециркуляционный контур лучистого напольного отопления с гравитационной и принудительной циркуляцией. Поверхности южной стороны цоколя и перекрытия со стороны подполья покрыты слоем теплоизоляции. У основания теплового коллектора в подполье подключен к рециркуляционному контуру дублер в виде калорифера с вентилятором. В летний, неотопительный, период теплоизолирующая панель закрыта, окна зашторены белой тканью, клапаны открыты и прохладный воздух подполья охлаждает напольное перекрытие.
Недостатком данной конструкции является наличие большого количества каналов в стенах и перекрытии, что повышает стоимость строительства, и низкая эффективность из-за использования в качестве тепло- и хладоносителя воздуха.
Наиболее близкой по технической сущности является гелиосистема [4], содержащая жидкостную емкость с прозрачным ограждением, заполненную низкокипящим теплоносителем, и паровую емкость с теплоизоляционной крышкой и теплообменником. Обе емкости соединены трубой и переливной трубкой для движения пара и сконденсировавшейся жидкости. В жидкостной емкости, которая имеет крышку-отражатель, имеется контейнер с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Жидкостная и паровая емкости снаружи покрыты теплоизоляционным материалом для снижения тепловых потерь. Теплообменник с подающим и обратным трубопроводами подсоединен трехходовым вентилем к теплообменникам (батарейкам обогрева помещений) и баку-аккумулятору, и образуя второй замкнутый контур с таким же теплоносителем.
Недостатком этой системы является то, что ее можно использовать лишь для теплоснабжения.
Задача изобретения - расширить область использования системы не только для теплоснабжения зданий, но и для хладоснабжения.
Технический результат - повышение роли использования системы для поддержания комфортных условий в помещениях и в холодный, и в жаркий периоды времени.
Сущность изобретения заключается в том, что система теплохладоснабжения, содержащая жидкостную емкость с прозрачным ограждением, заполненную низкокипящим теплоносителем, и паровую емкость с теплоизоляционной крышкой и теплообменником, дополнительно содержит абсорбционную камеру, низкотемпературный теплообменник и вентили для регулирования режима.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема системы теплохладоснабжения.
Система теплохладоснабжения содержит жидкостную емкость 1 с прозрачным ограждением 2, заполненную низкокипящим теплоносителем 3, и паровую емкость 4 с теплоизоляционной крышкой 5 и теплообменником 6. Обе емкости соединены трубой 7 и переливной трубкой 8 для движения пара и сконденсировавшейся жидкости. В жидкостной емкости, которая имеет крышку-отражатель 9, имеется контейнер 10 с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Жидкостная и паровая емкости снаружи покрыты теплоизоляционным материалом для снижения тепловых потерь (на схеме показан штриховкой). Система включают также трубы отвода 11 и подачи 12 теплоносителя в теплообменник 6, в нижней части соединительной трубы 7 отвод 13 и трубку 14, абсорбционную камеру 15, испарительную часть 16 и вентили 17 и 18.
Система теплохладоснабжения работает следующим образом.
Солнечное излучение, проходя через прозрачное ограждение 2, разогревает теплоноситель 3 в жидкостной емкости 1 солнечного коллектора. При этом происходит кипение теплоносителя в емкости 1 и трубе 7. Образовавшийся пар движется вверх по трубе и через узкую щель, как показано стрелками, проходит в паровую емкость 4, где теплоноситель конденсируется за счет теплообмена с теплоносителем второго контура в теплообменнике 6, и по переливной трубке 8 возвращается в испарительную жидкостную емкость 1. При этом вентиль 18 открыт, а вентиль 17 закрыт и система работает в режиме теплоснабжения. Крышка-отражатель 9 в открытом состоянии служит экраном для усиления и концентрирования солнечных лучей, а при отсутствии солнечного излучения ее закрывают для снижения тепловых потерь.
Поскольку в жидкостной зоне имеется контейнер с фазопереходным теплоаккумулирующим материалом 10, например парафином, он превращает в пар теплоноситель 3 первого контура при отсутствии солнечного излучения за счет накопленной энергии.
По трубам 11 теплоноситель подается на обогрев помещений. В теплообменник 6 теплоноситель подается по трубам 12, предварительно охлаждая соединительную часть со второй емкостью соединительной трубы 7. Из нижней части соединительной трубы 7 высококонцентрированный раствор через отвод 13 и трубку 14 отводится в абсорбционную камеру 15. Далее пары поглощаются в абсорбционной камере 15 водой, сконденсировавшейся в соединительной трубе 7 и попадающей по отводу 13 и трубке 14.
При работе системы в режиме хладоснабжения вентиль 18 закрыт, а вентиль 17 открыт и низкокипящая жидкость через вентиль 17 попадает в испарительную часть 16, где поглощает тепловую энергию из окружающей среды помещения и служит для хладоснабжения.
Теплоносителями могут быть низкокипящие жидкости, например водоаммиачный раствор, Фреон-113, и т.д.
Преимуществами предлагаемой системы теплохладоснабжения являются: улучшение естественной циркуляции теплоносителя первого контура за счет использования принципа тепловой трубы и переливной трубки вместо фитилей; обеспечение достаточно полного поглощения солнечных лучей за счет использования крышки-отражателя; увеличение теплоаккумулирующий способности за счет использования фазопереходного теплоаккумулирующего материала в жидкостной емкости; уменьшение тепловых потерь за счет теплоизоляции емкостей первого контура; повышение степени использования возобновляемых источников энергии.
Предлагаемая система теплохладоснабжения обладает всеми преимуществами прототипа, вдобавок она обладает преимуществом возможности использования ее и для теплоснабжения, и для хладоснабжения зданий (кондиционирования помещений).
Литература
1. В.М.Иванов, Б.С.Тихонов, И.Ф.Усенко. «Система централизованного теплохладоснабжения», авторское свидетельство №217405, бюл. №16, 07.05.1968
2. А.С.Титлов. «Гелиосистема обогрева помещения», авторское свидетельство № SU 1793172 A1, F24J 2/42, бюл. №5, 07.02.93
3. В.Н.Никоаевский, Т.Ю.Кузьменко. «Конструкция энергосберегающего здания с системой теплохладоснабжения», авторское свидетельство № SU 1818508 A1, F24J 2/42, бюл. №20, 30.05.93.
4. Б.Д.Бабаев «Гелиосистема», патент на изобретение №2312276.