ЭКОЛОГИЧНАЯ АВТОНОМНАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА ХОЛОДО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ С ИСКУССТВЕННЫМ ЛЬДОМ
ECO-FRIENDLY INDEPENDENT ENERGY-SAVING SYSTEM FOR COLD AND HEAT SUPPLY TO ROOMS WITH ARTIFICIAL ICE

Изобретение относится к области холодильной техники и кондиционирования воздуха.
В помещениях с искусственным льдом традиционно для создания льда и поддержания постоянной его температуры применяются системы с низкотемпературными холодильными машинами с воздушным охлаждением их конденсаторов, что приводит к выбросу в атмосферу до 350 кВт·ч тепла, а снабжение горячей водой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения осуществляется от центральных (теплосети) или местных (котельные) источников получения тепла, получаемых от сжигания топлива (Справочник. Различные области применения холода. - М: Агропромиздат, 1985, с.237, рис VIII-12).
Недостатком известной системы являяется то, что при сгорании топлива образуются дымовые газы, выбрасываемые в атмосферу, что приводит к загрязнению тепловыми и газовыми выбросами природной среды и к перерасходу топлива на получение тепла для функционирования в помещении систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Техническим результатом является экономия топлива и устранение загрязнения природной среды, осуществяемое полезным использованием теплоты конденсации низкотемпературной машины в системах отопления и вентиляции с применением высокоэффективных энергосберегающих агрегатов типа доводчиков эжекционных с забором эжектируемого нагреваемого воздуха с наиболее холодных элементов в ограждающих строительных конструкциях помещения, для двухступенчатого нагрева водопроводной воды до температуры 55°C для систем горячего водоснабжения (душей, моек и др.), догрева санитарной нормы приточного наружного воздуха, который должен поступать в помещения с нахождением людей.
Технический результат достигается тем, что система холодо- и теплоснабжения помещений с искусственным льдом содержит низкотемпературную холодильную машину с испарителем, в котором охлаждается антифриз, используемый для охлаждения искусственного льда, а в конденсаторе образуется теплота, которая выбрасывается в атмосферу, при этом в низкотемпературной холодильной машине применен конденсатор водяного охлаждения, причем на подающем трубопроводе отвода от него нагретой воды установлены три отводящих трубопровода, которые последовательно присоединены к теплообменникам эжекционных доводчиков, калориферу приточного агрегата и теплообменнику, вторые каналы которого по противоточной схеме присоединены к трубопроводу поступления водопроводной воды, причем выход из вторых каналов отепленной в нем водопроводной воды соединен с входом в водяной конденсатор холодильной машины, выход из которого соединен с распределительным коллектором системы горячего водоснабжения помещений, при этом места слива использованной в помещениях теплой воды соединены со стояком, направляющим сбросную теплую воду в сборный бак, к нижней части которого присоединен трубопровод с насосом подачи сбросной отепленной воды в испаритель холодильной машины, а выход из испарителя соединен с канализационным коллектором отвода из здания использованной воды.
На чертеже представлена принципиальная схема системы.
wг
пн.мин
пнх.мин
Система содержит низкотемпературную холодильную машину НХМ с водяным конденсатором 1, соединенным подающим трубопроводом 2 с баками-аккумуляторами 3 теплой воды 40°C и обратным трубопроводом 4 с баком-аккумулятором 5 сбора обратной воды с температурой 30°C. Выход из последнего бака 3, в котором имеется электронагреватель ЭН1 с импульсной связью с датчиком контроля температуры нагретой воды t=40°C, присоединен подающий трубопровод 6, к которому присоединены отводящие трубопроводы 7 к теплообменникам доводчиков эжекционных (ДЭ), смонтированных под окнами в наружных ограждениях помещений, отводящий трубопровод 8 к калориферу нагрева саннормы приточного наружного воздуха L до минимально-допустимой температуры притока t=6°C, поступающей от приточного агрегата.
Пл
w.вод
Пл
w.об
w.вод
w.гвс
w.гвс
По приточным воздуховодам (на чертеже не показаны) к ДЭ, отвод 9 к пластинчатому теплообменнику T предварительного нагрева водопроводной воды G для системы горячего водоснабжения (ГВС), а к обратному трубопроводу 4 присоединены отводы от теплообменника T, от калорифера приточного агрегата П, от теплообменников ДЭ и перед баками 5 присоединены подающий 10 и обратный 11 трубопроводы орошаемого змеевикового темплообменника в вентиляторный градирне 12. Между отводами 10 и 11 имеется перемычка со смонтированным на ней автоматическим клапаном К1, имеющим импульсную связь с датчиком контроля температуры обратной воды t к конденсатору 1. Ко вторым каналам пластинчатого теплообменника Тпл по противоточной схеме присоединен трубопровод холодной водопроводной воды G с температурой зимой 5°C и трубопровод 13 к насосу НЗ, после которого смонтирован разделительный автоматический клапан К2, имеющий импульсную связь с датчиком контроля температуры t=55°C и соединенный трубопроводом с баками-аккумуляторами 15, и в последнем баке 15 смонтирован электронагреватель ЭН2, имеющий импульсную связь с датчиком контроля t=55°C, и насос Н4 соединен с коллектором 16 разбора ГВС и к местам сбора использованной воды ГВС 17 присоединен трубопровод 18 к сборному баку 19, днище которого соединено сливным трубопроводом 20 со смонтированным на нем двухпозиционным автоматическим клапаном К4 со сборным канализационным коллектором 21. Нижняя часть бака 19 соединена трубопроводом 22 со смонтированным на нем водяным фильтром ФW, автоматического смесительного клапана К3 и насоса Н5, с испарителем 23 холодильной машины ХМ. Выход из испарителя 23 соединен сливным трубопроводом с коллектором 21 и к сливному трубопроводу присоединен трубопровод 24, соединенный с автоматическим смесительным клапаном КЗ.
wг
wг
пнх
нп.мин
wг
пнх
wгвс
wгвс
w
wг
w.от
w.от
пн.мин
3
Система холодо- и теплоснабжения в холодный период года при работе низкотемпературной холодильной машины НХМ обеспечивает охлаждением антифриза, циркулирующего по змеевиковым теплообменникам, заделанным в строительный материал основания ледового поля (не показаны), что обуславливает нагрев в конденсаторе 1 воды до рациональной по энергетическим показателям температуры t=40°C, которая от работы насоса, встроенного в комплект НХМ, по трубопроводу 2 поступает на накопление в баках-аккумуляторах 3 и из последнего бака от работы насоса Н1 нагретая вода поступает в подающий трубопровод 6 и ее температура контролируется датчиком t=40°C, имеющим импульсную связь с электронагревателем ЭН1 в баке 3, и по отводам 7 и 8 при открытых вентялях В1 и В2 горячая вода поступает в теплообменники доводчиков эжекционных ДЭ, смонтированных у остекления в наружных стенах помещений, и в калорифер приточного агрегата П, от которого нагретый зимой до температуры t=6°C наружный воздух в минимально возможном по саннормам количестве L, м/час поступает и ДЭ. Это обеспечивает эжекцию и интенсивное движение эжектируемого воздуха через теплообменник при высокой интенсивности восприятия тепла воздухом от проходящей по трубкам теплообменников ДЭ горячей воды с минимально допустимой температурой t=40°C, при которой обеспечивается нагрев воздуха в помещениях, а в калорифере приточного агрегата П нагрев холодного наружного воздуха до минимально допустимой температуры нагрева t=6°C, что позволяет располагать естественным холодом наружного воздуха для поглощения тепловыделений, которые могут создаваться при активной деятельности людей в помещениях и поле теплообменников ДЭ и калорифера в агрегате П. Вода с пониженной температурой по присоединительным трубопроводам поступает при открытых вентилях В1 и В2 в обратный трубопровод, а через отвод 9 горячая вода поступает в первые каналы пластинчатого теплообменника Tпл, по вторым каналам которого проходит холодная водопроводная вода, которая повышает температуру до 28°C и по трубопроводу 13 поступает в конденсатор 14 холодильной машины ХМ, где нагревается до t=55°C и от работы насоса Н3 через автоматический клапан К2, управляемый датчиком контроля t=55°C, поступает на накопление в бак 15, и которая при работе насоса Н4 подается в коллектор 16 водоразбора горячей воды в ГВС, а собранная в устройствах 17 использованная в ГВС теплая вода по стояку 18 стекает в сборный бак 19, из нижней части которого от работы насоса Н5 через водяной фильтр, автоматический клапан К3 по трубопроводу 22 поступает при энергетически оптимальной температуре 16°C на охлаждение в испарителе 23 холодильной машины ХМ и охлажденная в нем до 10°C по трубопроводу стекает в канализационный коллектор 21, а по отводу 24 может забираться для смягчения в автоматическом клапане КЗ по команде датчика контроля температуры вода t=16°C, поступающая на охлаждение в испаритель 23. В ночные часы людей в помещениях нет и нет потребления горячей воды ГВС, и в этот период холодильная машина ХМ, насосы Н3, Н4, Н5 останавливаются и в пластинчатом теплообменнике Tпл не будет отвода тепла от нагретой в конденсаторе 1 низкотемпературной холодильной машины НХМ до t=40°C воды, которая по трубопроводу 4 от работы насосов Н1 и Н2 будет поступать к автоматическому клапану К1 при температуре более контролируемой величины t=30°С, и датчик ее контроля подаст команду на закрытие автоматического клапана к1, пуск насоса Н5 и вентилятора и орошающего насоса в градирне 12. Это обеспечит прохождение по змеевиковому теплообменнику теплой воды и ее охлаждение до требуемой величины t=30°C, с которой вода будет поступать в сборный бак 5 и от работы встроенного в НХМ насоса (не показан) по трубопроводу 4 поступать на нагрев в конденсаторе 1 НХМ; а в летний период года отопление помещений и нагрев саннормы L не требуется, и поэтому вентили В1 и В2 закрываются и нагретая в конденсаторе вода полезно используется только в пластинчатом теплообменнике Tпл для нагрева водопроводной воды до ГВС, а излишки тепла конденсации сбрасываются при закрытом автоматическом клапане к1 в наружный воздух в орошаемом теплообменнике вентиляторной градирни 12.