ВОЗДУШНО-СОЛНЕЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ КОНВЕКТОР

Полезная модель относится к энергетике, а именно к энергосбережению и энергоэффективности, и может быть использовано для повышения эффективности использования электрической энергии для выработки тепловой энергии.
Воздушно-солнечный тепловой конвектор - это парокомпрессионная теплонасосная установка типа «воздух-вода», предназначенная для повышения энергетической эффективности использования солнечной энергии и низкопотенциальной энергии окружающей среды со среднегодовым коэффициентом преобразования энергии до 3,5 в условиях российского климата.
Имеющиеся известные аналоги теплонасосных установок типа «воздух-вода» («Octopus», «Jifon AirGo»), состоят из компрессорно-конденсаторной установки, монтируемой внутри здания, и испарительного блока вертикального типа, размещаемого на специальной подготовленной площадке возле здания.
Недостатками конструкций «Octopus» (http://octopus-spb.ru/) и «Jifon AirGo» (http://www.jifon.se/ru/) является то, что монтаж испарительных блоков аналогов требует производить на бетонном фундаменте размером 1000×1000×400 мм, на заливном или жесткозакрепленном бетонном блоке, что существенно увеличивает сложность и стоимость монтажа устройства, а также удельную стоимость 1 кВт выработанной энергии. Кроме того, это требует соответствующие свободные площади.
Полезная модель решает задачу повышения КПД использования электрической энергии для отопления и горячего водоснабжения с минимальными затратами на установку и минимальной стоимостью устройства.
Поставленная задача достигается тем, что воздушно-солнечный тепловой конвектор содержит поршневой компрессор, соединенный через контур высокого давления с конденсатором, фильтром-осушителем и терморегулирующим вентилем, от терморегулирующего вентиля через контур низкого давления подключен испаритель, контур нагреваемого теплоносителя, в который входит циркуляционный насос, расширительный бак, предохранительный клапан и гибкие трубопроводы линии подачи теплоносителя и обратной линии. Испаритель выполнен в виде зачерненного с обеих сторон листоканального воздухоохладителя.
Эффект повышения КПД преобразования электрической энергии в тепловую достигается за счет использования низкопотенциальной энергии окружающей среды и солнечного излучения, как наиболее доступных видов возобновляемой энергии. Кроме того, в силу особенности конструкции воздушно-солнечного теплового конвектора есть возможность организовать утилизацию любого вида сбросного тепла, которое выбрасывается из здания в окружающую среду посредством систем вентиляций, отводов продуктов сгорания и т.д.
Новая конструкция испарителя позволяет использовать тепло окружающей среды, за счет естественного обдува воздуха, выпадения осадков, а также солнечного излучения без использования дополнительных устройств искусственного ускорения процесса теплообмена между испарителем и окружающей средой.
Вся конструкция - это единый блок, что, в свою очередь, облегчает и удешевляет монтаж устройства. Крепление воздушно-солнечного теплового конвектора происходит на внешней стороне ограждающих конструкций здания и не требует выделения полезной площади для установки устройства внутри здания, поэтому также не является источником шума во время эксплуатации.
Минимальное количество подвижных частей в составе конструкции воздушно-солнечного теплового конвектора увеличивает надежность и долговечность устройства с минимальными эксплуатационными затратами.
Полезная модель поясняется общим видом - фиг. 1 и функциональной схемой - фиг. 2, которые дают представление об общем устройстве и принципе работы воздушно-солнечного теплового конвектора.
Принцип действия: в результате подвода низкопотенциальной теплоты в каналах испарителя 1 (фиг. 1) воздушно-солнечного теплового конвектора происходит кипение рабочего тела (хладона), пары которого сжимаются в поршневом компрессоре 2 с повышением энтальпии и температуры за счет работы сжатия. В конденсаторе 3 (выполнен в виде паяного пластинчатого теплообменника) теплота фазового перехода рабочего тела передается технологическому теплоносителю (либо воде системы горячего водоснабжения, либо теплоносителю системы отопления). Далее жидкий хладон через фильтер-осушитель 6 и терморегулирующий вентиль 5 попадает обратно в испаритель 1. Передача тепла технологическому теплоносителю происходит путем циркуляции последнего по гибким трубопроводам через конденсатор 3, предохранительный клапан 7 и расширительный бак 8 с помощью циркуляционного насоса 4.
На функциональной схеме (фиг. 2), обозначено точками: 11-22 - изоэнтропное сжатие влажного пара от давления в испарителе 1 до давления в конденсаторе 3; 22-33′ - изобарно-изотермическое конденсация рабочего тела; 33′-44 - изоэнтальпийное расширение в терморегулирующем вентиле 5 до давления в испарителе 1; 44-11′ - изобарно-изотермическое кипение (испарение) рабочего тела.
Контуры высокого и низкого давления рабочего тела (хладона) реализованы из медной трубы, соединения выполнены низкотемпературной пайкой мягким припоем. Контур технологического теплоносителя выполнен из гибких трубопроводов, соединение - резьбовое. Питание компрессора и циркуляционного насоса производится от сети 220 В/50 Гц. Управление работой воздушно-солнечного теплового конвектора производится с помощью управляющего контроллера.
Заявляемое устройство является неотъемлемым элементом интеллектуальной энергетики и интеллектуальных энергетических систем, как элемент эффективного использования энергии, выработанной за счет сжигания органического топлива, а также возобновляемых источников энергии.