МОДУЛЬНОЕ МУЛЬТИЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

1. Система (1), обеспечивающая одновременное производство горячей воды с температурой Т2, теплой воды (14) с температурой Т1 и/или холодной воды (13) с температурой Т3 и электричества (20), а также, в случае необходимости, производство охлаждающей среды с температурой испарения Т4 и/или производство охлаждающей среды с температурой испарения Т5, при этом упомянутая система содержит, по меньшей мере, один узел-генератор тока, который содержит либо тепловой двигатель (2), соединенный с генератором (18) переменного тока, либо топливную батарею (22), при этом каждый из генераторов тока содержит также теплообменник (8), производящий горячую воду с температурой Т2, при этом упомянутая система (1) или узел-генератор тока факультативно содержит один или несколько дополнительных генераторов тока, выбранных из группы, в которую входят тепловой двигатель (2), соединенный с генератором (18) переменного тока, топливная батарея (22), фотогальваническая солнечная панель (23) или ветроэнергетическая установка,
при этом упомянутая система (1) содержит также, по меньшей мере, один тепловой насос (3) или узел охлаждения и, в случае необходимости, электрический аккумулятор (19),
при этом упомянутый тепловой насос или упомянутый узел охлаждения работает (i) либо на принципе компрессии пара и в этом случае содержит, по меньшей мере, один компрессор (17) охлаждающей среды, первый теплообменник (11, 66), расположенный на всасывающем входе компрессора (17), когда система работает в режиме кондиционирования, детандер (10) и второй теплообменник (12), расположенный на нагнетающем выходе компрессора (17), когда система (1) работает в режиме кондиционирования, и, в случае необходимости, третий теплообменник (15), расположенный на нагнетающем выходе компрессора (17), когда система (1) работает в режиме кондиционирования и используется для нагрева теплой воды (14), (ii) либо на принципе абсорбции и содержит в этом случае абсорбер (28), циркуляционный насос (30), парогенератор (29), первый теплообменник (31), расположенный на входе упомянутого абсорбера (28), детандер (32) и второй теплообменник (33), расположенный на выходе упомянутого парогенератора (29),
при этом упомянутая система (1) отличается тем, что
(a) компрессор (17) или циркуляционный насос (30) приводятся в действие электрическим двигателем, который может получать питание от одного из упомянутых генераторов тока, и тем, что
(b) упомянутая система (1) содержит, по меньшей мере, один модуль Pc, Pa, называемый «модулем теплового насоса» (36, 37), или, по меньшей мере, один модуль Pr, называемый «модулем охлаждения» (36А), или, по меньшей мере, один модуль Pm (36B), называемый «смешанным: тепловой насос и охлаждение», которые содержат, каждый:
(b1) если речь идет о компрессионном модуле теплового насоса Рс (36), - по меньшей мере, один узел теплового насоса, содержащий, по меньшей мере, один компрессор (17) охлаждающей среды, упомянутый первый теплообменник (11), упомянутый детандер (10), упомянутый второй теплообменник (12) и, в случае необходимости, упомянутый третий теплообменник (15);
(b2) если речь идет об абсорбционном модуле теплового насоса Ра (37), - абсорбер (28), упомянутый циркуляционный насос (30), упомянутый парогенератор (29), упомянутый первый теплообменник (31), упомянутый детандер (32) и упомянутый второй теплообменник (33);
(b3) если речь идет о модуле охлаждения Pr (36A), - по меньшей мере, один узел охлаждения, содержащий, по меньшей мере, один компрессор (17) охлаждающей среды, упомянутый детандер (10), упомянутый второй теплообменник (12) и, в случае необходимости, упомянутый третий теплообменник (15), а также трубопроводы (16а, 16b) охлаждающей среды, предназначенные для соединения с теплообменником (66) охлаждающей среды типа воздух-вода, внешним по отношению к модулю Pr (36A);
(b4) если речь идет о смешанном модуле Pm (36В), - два узла, из которых один типа теплового насоса и другой охлаждающего типа, при этом
узел типа теплового насоса содержит, по меньшей мере, один компрессор (17) охлаждающей среды, упомянутый первый теплообменник (11), упомянутый детандер (10), упомянутый второй теплообменник (12) и, в случае необходимости, упомянутый третий теплообменник (15), и
узел охлаждающего типа содержит, по меньшей мере, один компрессор (17) охлаждающей среды, упомянутый детандер (10), упомянутый второй теплообменник (12) и, в случае необходимости, упомянутый третий теплообменник (15), а также трубопроводы (16а, 16b) охлаждающей среды, предназначенные для соединения с теплообменником (66) охлаждающей среды типа воздух-вода, внешним по отношению к модулю Pm (36);
и тем, что упомянутый генерирующий узел заключен внутри модуля-генератора (G), при этом упомянутые модули (G, Pc, Pa, Pr, Pm) содержат, каждый, шасси и узел, образующий монтажный переход, выполненные таким образом, чтобы упомянутые модули (G, Pc, Ра, Pr, Pm) можно было соединять один за другим, формируя единый комплекс.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый узел, образующий монтажный переход, содержит: механический переход, электрический переход и гидравлический переход.
3. Система (1) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью питания от внешней электрической сети для частичного или полного покрытия своих потребностей в электрической энергии и с возможностью направления в упомянутую внешнюю электрическую сеть, по меньшей мере, части электрической энергии, производимой упомянутой системой (1).
4. Система (1) по одному из пп.1 или 2, в которой каждый из упомянутых модуля-генератора тока (38), теплового насоса (36, 37), модуля охлаждения (36А) или смешанного модуля (36В) выполнен в виде шасси, образующего открытое с боков гнездо таким образом, чтобы через него могли проходить коллекторы текучей среды и электрические провода.
5. Система (1) по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что компрессионный модуль Рс (36) теплового насоса содержит шасси (44), при этом через упомянутое шасси проходят коллекторные трубки (39а-39f) и силовые электрические провода (41) и электрические провода регулирования (42), и тем, что упомянутое шасси содержит:
по меньшей мере, один компрессор (47),
по меньшей мере, одну V-образную реверсивную батарею (12),
по меньшей мере, один вентилятор (21),
по меньшей мере, один пластинчатый теплообменник (11),
вспомогательные компоненты установки охлаждения, такие как четырехходовые вентили (46) и/или двухходовые вентили охлаждения.
6. Система (1) по п.4, отличающаяся тем, что компрессионный модуль Рс (36) теплового насоса содержит шасси (44), при этом через упомянутое шасси проходят коллекторные трубки (39a-39f) и силовые электрические провода (41) и электрические провода регулирования (42), и тем, что упомянутое шасси содержит:
по меньшей мере, один компрессор (47),
по меньшей мере, одну V-образную реверсивную батарею (12),
по меньшей мере, один вентилятор (21),
по меньшей мере, один пластинчатый теплообменник (11),
вспомогательные компоненты установки охлаждения, такие как четырехходовые вентили (46) и/или двухходовые вентили охлаждения.
7. Система (1) по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что абсорбционный модуль Ра (37) теплового насоса содержит шасси (44), при этом через упомянутое шасси проходят коллекторные трубки (39a-39f), трубка (40) подачи топлива и силовые электрические провода (41) и регулирования (42), и тем, что оно содержит:
теплообменник охлаждающая среда/воздух (54),
генератор (52),
абсорбер (51),
пластинчатый теплообменник охлаждающая среда/вода (53), и вспомогательные компоненты абсорбционного теплового насоса, такие как насос, детандеры.
8. Система (1) по п.4, отличающаяся тем, что абсорбционный модуль Ра (37) теплового насоса содержит шасси (44), при этом через упомянутое шасси проходят коллекторные трубки (39a-39f), трубка (40) подачи топлива и силовые электрические провода (41) и регулирования (42), и тем, что оно содержит:
теплообменник охлаждающая среда/воздух (54),
генератор (52),
абсорбер (51),
пластинчатый теплообменник охлаждающая среда/вода (53), и вспомогательные компоненты абсорбционного теплового насоса, такие как насос, детандеры.
9. Система (1) по п.5, отличающаяся тем, что абсорбционный модуль Ра (37) теплового насоса содержит шасси (44), при этом через упомянутое шасси проходят коллекторные трубки (39a-39f), трубка (40) подачи топлива и силовые электрические провода (41) и регулирования (42), и тем, что оно содержит:
теплообменник охлаждающая среда/воздух (54),
генератор (52),
абсорбер (51),
пластинчатый теплообменник охлаждающая среда/вода (53),
и вспомогательные компоненты абсорбционного теплового насоса, такие как насос, детандеры.
10. Система (1) по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что модуль-генератор тока G (38) содержит шасси (64), при этом через упомянутое шасси (64) проходят трубка (40) подачи топлива и силовые провода (41) и провода (42) регулирования, а также входные и выходные коллекторы потребителя (39а, 39b, 39d, 39e), при этом упомянутое шасси содержит:
по меньшей мере, один генератор тока типа теплового двигателя (2), соединенного со своим генератором (56)переменного тока, или топливную батарею и ее инвертор (57),
теплообменник для теплообмена между генератором или генераторами тока и горячей водой (59),
силовой шкаф (60) общего управления системой; и
силовые провода для подвода или отвода тока от и в направлении сети и других источников (61, 62, 63, 63').
11. Система (1) по п.4, отличающаяся тем, что модуль-генератор тока G (38) содержит шасси (64), при этом через упомянутое шасси (64) проходят трубка (40) подачи топлива и силовые провода (41) и провода (42) регулирования, а также входные и выходные коллекторы потребителя (39а, 39b, 39d, 39e), при этом упомянутое шасси содержит:
по меньшей мере, один генератор тока типа теплового двигателя (2), соединенного со своим генератором (56)переменного тока, или топливную батарею и ее инвертор (57),
теплообменник для теплообмена между генератором или генераторами тока и горячей водой (59),
силовой шкаф (60) общего управления системой; и
силовые провода для подвода или отвода тока от и в направлении сети и других источников (61, 62, 63, 63').
12. Система (1) по п.5, отличающаяся тем, что модуль-генератор тока G (38) содержит шасси (64), при этом через упомянутое шасси (64) проходят трубка (40) подачи топлива и силовые провода (41) и провода (42) регулирования, а также входные и выходные коллекторы потребителя (39а, 39b, 39d, 39e), при этом упомянутое шасси содержит:
по меньшей мере, один генератор тока типа теплового двигателя (2), соединенного со своим генератором (56)переменного тока, или топливную батарею и ее инвертор (57),
теплообменник для теплообмена между генератором или генераторами тока и горячей водой (59),
силовой шкаф (60) общего управления системой; и
силовые провода для подвода или отвода тока от и в направлении сети и других источников (61, 62, 63, 63').
13. Система (1) по п.6, отличающаяся тем, что модуль-генератор тока G (38) содержит шасси (64), при этом через упомянутое шасси (64) проходят трубка (40) подачи топлива и силовые провода (41) и провода (42) регулирования, а также входные и выходные коллекторы потребителя (39а, 39b, 39d, 39e), при этом упомянутое шасси содержит:
по меньшей мере, один генератор тока типа теплового двигателя (2), соединенного со своим генератором (56) переменного тока, или топливную батарею и ее инвертор (57),
теплообменник для теплообмена между генератором или генераторами тока и горячей водой (59),
силовой шкаф (60) общего управления системой; и
силовые провода для подвода или отвода тока от и в направлении сети и других источников (61, 62, 63, 63').
14. Система (1) по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит несколько модулей (36, 37) теплового насоса и модулей (36А) охлаждения, в том числе, по меньшей мере, один компрессионный модуль Pc (36) теплового насоса и, по меньшей мере, один модуль (36В) охлаждения и/или по меньшей мере один абсорбционный модуль Ра (37) теплового насоса.
15. Система (1) по п.8, отличающаяся тем, что каждый модуль теплового насоса (36, 37) или охлаждения (36А) содержит два узла теплового насоса (36D) или охлаждения (36Е).
16. Система (1) по одному из пп.1 или 2, содержащая модуль-генератор тока, содержащий один или два тепловых двигателя (2) и, по меньшей мере, один модуль (36) теплового насоса с компрессией пара и/или, по меньшей мере, один модуль (36А) охлаждения.
17. Система (1) по п.4, содержащая модуль-генератор тока, содержащий один или два тепловых двигателя (2) и, по меньшей мере, один модуль (36) теплового насоса с компрессией пара и/или, по меньшей мере, один модуль (36А) охлаждения.
18. Система (1) по п.5, содержащая модуль-генератор тока, содержащий один или два тепловых двигателя (2) и, по меньшей мере, один модуль (36) теплового насоса с компрессией пара и/или, по меньшей мере, один модуль (36А) охлаждения.
19. Система (1) по п.6, содержащая модуль-генератор тока, содержащий один или два тепловых двигателя (2) и, по меньшей мере, один модуль (36) теплового насоса с компрессией пара и/или, по меньшей мере, один модуль (36А) охлаждения.
20. Система (1) по п.7, содержащая модуль-генератор тока, содержащий один или два тепловых двигателя (2) и, по меньшей мере, один модуль (36) теплового насоса с компрессией пара и/или, по меньшей мере, один модуль (36А) охлаждения.
21. Система (1) по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что ее работой управляет, по меньшей мере, одна ЭВМ, содержащая, по меньшей мере, один микропроцессор и, по меньшей мере, один интерфейс ввода данных.
22. Использование системы (1) по одному из пп.1-21 в установках бальнеотерапии, талассотерапии, в многоквартирных домах, для обогрева бассейнов, в больницах или санаториях, в гостиницах или туристических комплексах, в сельскохозяйственных теплицах, или в промышленных процессах или установках, требующих одновременно нагрева и охлаждения воды, используемой в различных точках упомянутого процесса или упомянутой установки, или в установках, требующих системы среднетемпературного и низкотемпературного охлаждения, таких как супермаркеты, холодильные камеры и т.д.
23. Использование по п.22, в котором:
a) Т3<Т1; и
b) T3 составляет от -8 до +15°С, в случае, когда охлаждающая среда является смесью воды с гликолем, или в случае, когда охлаждающая среда является водой, она составляет от 4 до 15°С и предпочтительно находится в пределах от 5 до 9°С,
b) T4 составляет от -15°С до +5°С и предпочтительно от -10 до -5°C,
c) Т5 составляет от -45°С до -25°С и предпочтительно от -35 до -30°C.
24. Использование по одному из пп.22 или 23, в котором:
а) Т1 составляет от 20°С до 60°С, предпочтительно от 30°С до 60°С, и
b) T2 составляет от 40°С до 75°С, предпочтительно от 55°С до 75°С, и
c) Т2>Т1.
25. Способ регулирования модульной системы по п.21, в котором:
(а) вводят, по меньшей мере, одну величину, называемую «базовой величиной», выбранную из группы, в которую входят:
(da1) унитарная стоимость топлива для каждого теплового двигателя (2), топливной батареи (22) и абсорбционного теплового насоса, используемого в системе 1;
(da2) энергетическое содержание каждого вида топлива;
2
(da3) влияние CO каждого топлива на единицу массы;
2
(da4) энергетический КПД каждого теплового двигателя (2) в зависимости от его нагрузки и скорости вращения, что позволяет определить количество выбрасываемого CO на единицу механической мощности, производимой этим тепловым двигателем (2);
(da5) номинальная мощность при полной нагрузке каждого теплового двигателя (2) в зависимости от скорости его вращения;
2
(da6) процент тепловой мощности, отбираемой в контуре охлаждения теплового двигателя (2) и процент тепловой мощности, отбираемой из выхлопных газов, и/или количество выбрасываемого CO на единицу тепловой мощности, производимой тепловым двигателем (2);
(da7) унитарная стоимость электрической энергии, поступающей из внешней сети;
(da8) срок службы каждого генератора в зависимости от его нагрузки;
(da9) стоимость обслуживания каждого генератора в зависимости от числа наработанных часов;
(da10) стоимость демонтажа и замены каждого генератора;
(da11) срок службы, стоимость обслуживания, стоимость демонтажа и замены каждого типа теплового насоса;
(da12) КПД генератора переменного тока в зависимости от производимой им электрической мощности, что позволяет определить необходимую механическую мощность теплового двигателя (2) для данной электрической мощности;
(da13) КПД топливной батареи (22) в зависимости от ее нагрузки;
(da14) КПД инвертора топливной батареи (22) или фотогальванических панелей (23) при их наличии;
(da15) электрическое потребление и расход текучей среды циркуляционного насоса солнечных датчиков;
(da16) унитарная отпускная стоимость электрической энергии, поставляемой во внешнюю сеть.
(b) вводят, по меньшей мере, одну так называемую «одномоментную величину», выбранную из группы, в которую входят:
(db1) одномоментная электрическая мощность, производимая каждым присутствующим генератором тока;
(db2) режим вращения каждого теплового двигателя (2);
(db3) одномоментное потребление топлива системой (1);
(db4) температура текучей среды, потребляющей тепловую энергию теплового двигателя (2);
(db5) одномоментная электрическая мощность, потребляемая системой (1) из сети и определяемая путем прямого измерения;
(db6) одномоментная электрическая мощность, поставляемая в сеть системой (1) и определяемая путем прямого измерения;
(db7) ток, напряжение или одномоментная электрическая мощность, производимая фотогальванической солнечной панелью (23) (если эта панель присутствует);
(db8) одномоментная температура Т1;
(db9) одномоментная температура Т2;
(db10) одномоментная температура Т3;
(db11) одномоментная температура Т4;
(dbl2) одномоментная температура Т5;
(db13) температура окружающего воздуха;
(db14) число часов работы каждого генератора электрического тока (в основном теплового двигателя 2 и топливной батареи 22);
(db15) число часов работы каждого контура теплового насоса установки (компрессионного типа или абсорбционного типа).
(с) определяют, по меньшей мере, одну величину, называемую «искомой величиной», с которой связывают значение, называемое «искомым значением», при этом упомянутую искомую величину выбирают из группы, в которую входят:
(dc1) температура Т1 и ее изменение, в частности, в зависимости от наружной температуры;
(dc2) температура Т2 и ее изменение, в частности, в зависимости от наружной температуры;
(dc3) температура Т3 и ее изменение, в частности, в зависимости от наружной температуры;
(dc4) температура Т4 и ее изменение, в частности, в зависимости от необходимой температуры в охлаждаемой камере;
(dc5) температура Т5 и ее изменение, в частности, в зависимости от необходимой температуры в охлаждаемой камере;
2
(dc6) общий КПД, как максимальный общий КПД для системы (1), или минимальное общее влияние CO системы (1);
(dc7) стоимость энергии, как минимальная стоимость энергии системы (1);
(dc8) общая стоимость эксплуатации, как минимальная общая стоимость эксплуатации системы (1);
(d) при помощи упомянутой ЭВМ систему (1) регулируют таким образом, чтобы для каждой из выбранных искомых величин получить определенное искомое значение или определенные искомые значения, при этом упомянутое регулирование осуществляют путем сравнения текущего значения выбранной искомой величины, которое определяют в некоторые моменты времени, или регулярно, или непрерывно, учитывая выбранную или выбранные базовые величины, а также выбранной(ых) одномоментной(ых) величины(величин), и корректируя, по меньшей мере, одну величину, называемую «корректировочной величиной», выбираемую из группы, в которую входят:
(dd1) тип, число работающих генераторов тока и электрическая мощность, выдаваемая каждым из упомянутых генераторов;
(dd2) распределение электрической мощности, выдаваемой генератором или генераторами, соответственно для установки и для сети, внешней относительно системы (1);
(dd3) тип и число работающих тепловых насосов;
(dd4) в случае тепловых насосов, работающих на компрессии пара, регулировка объемного расхода (выражаемого в процентах), задаваемого компрессорам при регулировании с целью оптимизации системы (1),
таким образом, чтобы для каждой выбранной искомой величины приближать ее текущее значение к искомому значению.
26. Способ регулирования по п.25, отличающийся тем, что упомянутые базовые величины вводят в микропроцессор либо во время его первоначального программирования, либо во время запуска системы (1), либо их вводит пользователь упомянутой системы (1) в ходе использования системы (1).