Теплохолодильная гибридная установка для охлаждения сельскохозяйственной продукции
HEAT-COOLING HYBRID UNIT FOR COOLING OF AGRICULTURAL PRODUCTS

Изобретение относится к области охлаждения и хранения сельскохозяйственных продуктов, в том числе молока, йогуртов, соков и т. п., и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности и в быту сельского населения.
Известны ледники для охлаждения и хранения сельскохозяйственных продуктов с помощью льда, содержащие камеру для сельхозпродуктов, отделение для льда, люк для загрузки льда, трубы для отвода воды, отверстия для прохода охлажденного воздуха (А.А. Захаров. Применение теплоты в сельском хозяйстве. М.: Агропромиздат, 1986, с. 247-249).
Недостатком ледников такого типа является большие капитальные и эксплуатационные расходы, связанные с заготовкой, транспортировкой и загрузкой льда в хранилище, низкий уровень автоматизации и механизации.
Известны устройства для охлаждения и хранения сельскохозяйственной продукции с искусственным охлаждением, содержащие холодильные машины, холодильные камеры, системы распределения холодного воздуха (А.А. Захаров. Применение теплоты в сельском хозяйстве. М.: Агропромиздат, 1986, с. 259).
Недостатком этих устройств являются большие эксплуатационные и капитальные затраты на хранение сельхозпродукции, большие затраты энергии, связанные с длительной работой холодильных машин, являющихся крупным потребителем электрической энергии.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплохолодильная установка для ферм, содержащая герметизированный резервуар, теплообменник, молочный насос, насос хладоносителя, блок управления (патент РФ № 2206215, БИ № 17 от 20.06.2003 г.).
Недостатком известной теплохолодильной установки является низкая энергоэффективность и большой расход электрической энергии на охлаждение сельскохозяйственной продукции.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение энергоэффективности и снижение расхода электроэнергии на охлаждение сельскохозяйственных продуктов в том числе молока, йогуртов, соков и т.п., сокращение капитальных и эксплуатационных затрат при охлаждении и хранении сельхозпродукции.
В результате использования предлагаемого изобретения обеспечивается повышение энергоэффективности и существенное снижение расхода электроэнергии на охлаждение сельхозпродукции, сокращение капитальных и эксплуатационных расходов на охлаждение и хранение сельхозпродукции за счет применения предварительного охлаждения грунтовой водой, аккумуляции холода во время льготного тарифа на электроэнергию и регенерации тепловой энергии молока для производственных нужд. Предлагаемая установка обладает признаками гибридной системы, так как, объединяет единой системой контроля, регулирования и управления источниками энергии различной природы предварительное охлаждение с использованием грунтовой воды, искусственное охлаждение, охлаждение с использованием природного холода, аккумулирование искусственного и природного холода.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой теплохолодильной гибридной установке для охлаждения сельскохозяйственной продукции, содержащей герметизированный резервуар, теплообменник, молочный насос, насос хладоносителя, блок управления, согласно изобретению, герметизированный резервуар выполнен теплоизолированным, верхняя часть которого, с установленными в нем поплавковым клапаном, датчиком уровня, датчиком температуры воды, соединен теплоизолированным трубопроводом с фильтром и погружным насосом, расположенными в скважине ниже уровня замерзания грунтовых вод, а в нижней части теплоизолированного герметизированного резервуара установлен предохранительный клапан и труба с вентилем, соединяющая его с аккумулятором холода через установленный в нем поплавковый клапан, причем в аккумуляторе холода помещен испаритель холодильной машины, а через насос хладоносителя, теплообменник, вентиль аккумулятор холода соединен с нижней частью теплоизолированной емкости, при этом аккумулятор холода через поплавковый клапан и вентиль соединен трубопроводом с теплоизолированной емкостью, а в нижней части теплоизолированной емкости установлены предохранительный клапан и распределительная труба теплой воды с вентилем и труба с вентилем, соединяющей емкость с оборудованием для догрева теплой воды, на крышке теплоизолированной емкости установлен поплавковый клапан, а в верхней части боковой стенки теплоизолированной емкости установлен датчик температуры теплой воды, при этом температура хладоносителя в аккумуляторе холода контролируется датчиком температуры.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема теплохолодильной гибридной установки для охлаждения сельскохозяйственной продукции.
Установка содержит герметизированный теплоизолированный резервуар 1, теплообменник 2, молочный насос 3, насос хладоносителя 4, блок управления 5, герметизированный резервуар 1 выполнен теплоизолированным, верхняя часть которого, с установленными в нем поплавковым клапаном 6, датчиком уровня 7, датчиком температуры воды 8, соединен теплоизолированным трубопроводом 9 с фильтром 10 и погружным насосом 11, расположенными в скважине ниже уровня замерзания грунтовых вод, а в нижней части теплоизолированного герметизированного резервуара 1 установлен предохранительный клапан 12 и труба с вентилем 13, соединяющая его с аккумулятором холода 14 через установленный в нем поплавковый клапан 15, причем в аккумуляторе холода 14 помещен испаритель 16 холодильной машины 17, через насос хладоносителя 4,  теплообменник 2,  вентиль 19 аккумулятор холода 14 соединен с нижней частью теплоизолированной емкости 18, при этом аккумулятор холода 14 через поплавковый клапан 15 и вентиль 19 соединен трубопроводом с теплоизолированной емкостью 18, а в нижней части теплоизолированной емкости 18 установлены предохранительный клапан 20 и распределительная труба теплой воды с вентилем 21 и труба с вентилем 22, соединяющая с оборудованием для догрева теплой воды, на крышке теплоизолированной емкости 18 установлен поплавковый клапан 23, а в верхней части боковой стенки теплоизолированной емкости 18 установлен датчик температуры теплой воды 24. Температура хладоносителя в аккумуляторе холода 14 контролируется датчиком температуры 25.
Теплохолодильная гибридная установка для охлаждения сельскохозяйственной продукции работает следующим образом.
В течение круглого года холодная вода из скважины в грунте через фильтр 10 погружным насосом 11 подается по теплоизолированному трубопроводу 9 в теплоизолированный герметизированный  резервуар 1, заполняя его. Воздух при этом выходит из резервуара 1 через поплавковый клапан 6. Погружной насос 11 включается с блока управления 5 по команде датчика уровня 7, расположенного в верхней части герметизированного теплоизолированного резервуара 1. Таким образом, резервуар1 автоматически заполняется грунтовой водой в любое время года и, через вентиль 13 и поплавковый клапан 15 попадает в аккумулятор холода 14. Одновременно через этот клапан 15 выходит воздух из аккумулятора холода 14. Температура воды в герметизированном теплоизолированном резервуаре 1 фиксируется датчиком температуры 8. По его команде запускается холодильная машина 17 и начинается процесс доохлаждения грунтовой воды в аккумуляторе холода 14 и намораживание льда на испарителе 16. Этот процесс может проходить автоматически во время действия льготного тарифа на электроэнергию по команде с блока управления 5. При этом существенно уменьшаются расходы на электроэнергию. В момент поступления, например молока, в теплообменник 2 с молочного насоса 3, включается насос хладоносителя 4 и молоко начинает охлаждаться ледяной водой из аккумулятора холода 14. По мере расхода хладоносителя его уровень в аккумуляторе холода 14 снижается, поплавковый клапан 15 на аккумуляторе холода 14 открывается и грунтовая вода из герметизированного теплоизолированного резервуара 1 через открытые вентиль 13 и поплавковый клапан 15 поступает в аккумулятор холода 14, доохлаждаясь в нем, температура хладоносителя контролируется датчиком температуры 25. При этом герметизированный теплоизолированный резервуар 1 пополняется холодной грунтовой водой погружным насосом 11 из скважины в грунте.
Нагретая молоком вода из теплообменника 2 поступает в теплоизолированную емкость 18. При этом воздух из емкости 18 выходит через поплавковый клапан 23, а температура отепленной воды фиксируется датчиком температуры 24. В нижней части теплоизолированной емкости 18 установлен предохранительный клапан 20.
Теплая вода поступает на производственные нужды из теплоизолированной емкости 18 через трубы с вентилями 21 и 22.
По трубе с вентилем 22 нагретая вода может перекачиваться на нагреватель воды и нагреваться до нужной (требуемой) температуры.
Таким образом, экономия энергии при эксплуатации предлагаемой теплохолодильной гибридной установки для охлаждения сельскохозяйственной продукции происходит за счет сокращения расхода энергии на предварительное охлаждение воды-хладоносителя (за счет естественного охлаждения грунтовой водой), экономии затрат на электроэнергию при аккумуляции холода во время льготного тарифа на электроэнергию, регенерации тепловой энергии сельскохозяйственной продукции для производственных нужд.
Предлагаемая установка обладает признаками гибридной системы, так как объединена единой системой управления источниками энергии различной природы.