ОХЛАДИТЕЛЬНО-ОТОПИТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к охлаждающим и нагревающим устройствам, работа которых основана на эффекте Пельтье и может быть использована в качестве кондиционера или холодильника, например, в транспорте.
Известен термоэлектрический кондиционер для транспортных средств, содержащий термоэлектрические батареи с радиаторными пластинами, вентиляционный блок, источник питания, блок управления, который дополнительно снабжен разъемными корпусами термоэлектрических батарей, электроизоляционными рамками, упругими подставками, системой стяжек и монтажных планок. В известном устройстве каждый разъемный корпус состоит из двух идентичных частей с центральными буртиками, в углубления которых размещена рамка, каждая часть корпуса имеет выступ и выемку, расположенные на противоположных гранях окна для "холодных" и "горячих" радиаторных пластин в торцевых стенках корпуса, отверстия на сливе конденсата в нижней части стенки, резьбовые штыри и компенсаторы, фиксированные в модуле, каждый из которых состоит из смежных термоэлектрических батарей, в которых выступ корпуса одной батареи размещен во впадине корпуса соседней батареи, а резьбовые штыри модуля расположены в отверстиях монтажных планок, при этом система стяжек выполнена из двух симметричных пластин, в каждой из которых имеется окно для слива конденсата, выступ и ручка, и пружин, соединяющих пластины с монтажными планками, вентиляционный блок выполнен в виде двух рядов вентиляторов вытяжного типа, равномерно распределенных по поверхностям окон
корпусов крайних термоэлектрических батарей (патент РФ №1791874, БИ №4, 1993 г.).
Недостатками этого термоэлектрического кондиционера является наличие радиаторных пластин, которые не позволяют получить большой температурный перепад при значительной холодопроизводительности. Усложняет конструкцию кондиционера также отдельный блок питания. Кроме того устройство сложно в процессе сборки и разборки при ремонте из-за наличия большого числа узлов.
Также известно устройство для нагрева и охлаждения жидкости, которое включает по крайней мере одну термобатарею, содержащую полупроводниковые ветви p- и n-проводимости, коммутационные шины, теплопереходы и токовые выводы, теплообменники горячего и холодного контуров протока жидкости, герметичные прокладки, верхнюю и нижнюю крышки и отводы, блок питания с силовыми элементами, вход которого предназначен для подключения к сети, а выход - к токовым выводам термобатареи. Устройство снабжено по крайней мере одной панелью для охлаждения силовых элементов блока питания, выполненной из теплопроводного материала, а также связанным с блоком питания блоком управления, имеющим дополнительный выход для подключения внешних устройств и датчиками температуры, установленными на теплообменниках и подключенными к блоку управления. Теплообменники выполнены в виде чередующихся каналов горячего и холодного контуров протока жидкости, верхняя и нижняя стенки которых образованы соответственно двумя горячими или холодными теплопроходами параллельно установленных с зазором по отношению друг к другу термобатарей, между которыми размещены прокладки. Верхняя и нижняя крышки
установлены на герметичных прокладках с образованием верхнего и нижнего каналов теплообменников, при этом каналы каждого теплообменника соединены последовательно отводами (патент РФ №2154875, БИ №23, 2000 г.).
Недостатком этого устройства является наличие блока питания, а также невозможность использования в автомобильном или железнодорожном транспорте из-за невозможности сброса тепла или холода с радиаторов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является термоэлектрическое устройство для создания микроклимата в автомобиле (патент РФ №2131564, БИ №16, 1999 г.). Оно включает блок автономных термоэлектрических батарей, полупроводниковые ветви которых соединены в модули и снабжены горячими и холодными спаями, присоединенными к теплообменникам, жидкостный контур, объединяющий теплообменники и снабженный системой переключения направления движения жидкости, при этом устройство снабжено электрическим генератором питания и электронным блоком управления и индексации, блок автономных термоэлектрических батарей содержит две термобатареи, расположенные между тремя теплообменниками, при этом холодные спаи термобатарей направлены внутрь навстречу друг другу, а горячие спаи - наружу и жидкостный контур снабжен радиатором и подключен к системе обогрева и вентиляции салона автомобиля. Объем для кондиционирования не превышает объема салона автомобиля, примерно 2 куб.м
Недостатками описанного термоэлектрического устройства являются полная зависимость от систем автомобиля, малая надежность и ремонтнопригодность из-за наличия связи жидких
теплоносителей с системой автомобиля и отсутствие разделения жидких теплоносителей друг от друга. А так же невозможность использовать данное устройство в охлаждающем режиме, без нарушения физических законов природы. Это ограничивает возможности известного термоэлектрического устройства. Кроме того устройство дорогостоящее, не достаточно надежное в работе из-за наличия большого количества переключающих электромагнитных клапанов.
Задачей полезной модели является создание термоэлектрического устройства, обеспечивающего благоприятный микроклимат любого помещения объемом от 1 до 50 куб.м, например, салона транспортного средства, жилого помещения, технического помещения, например, склада, который бы был надежен в эксплуатации, прост в обслуживании, т.е. обеспечить потребительский рынок надежным экологически чистым термоэлектрическим устройством с увеличенным объемом кондиционирования до 50 куб.м.
Поставленная задача решается заявляемым охладительно-отопительным агрегатом, включающим блоки термоэлектрических модулей, жидкостные контуры с радиатором и вентилятором, подсоединенные к системам обогрева и вентиляции, источник энергии; агрегат содержит два раздельных взаимозаменяемых жидкостных контура, при этом каждый контур снабжен насосом, расширителем, радиатором, вентилятором, теплоснимающими плоскими трубами; термоэлектрические модули соединены в блоки параллельно и/или последовательно, а в качестве источника энергии содержит блок преобразования энергии.
Термопреобразователи работают на основе эффекта Пельтье. Два раздельные взаимозаменяемые контуры теплоносителя в
качестве теплоносителя могут использовать любую жидкость с низкой температурой замерзания, например, «Тосол». Каждый контур состоит из теплоснимающих плоских труб, насоса, расширителя и радиатора с вентилятором. Термопреобразователи могут соединяться параллельно и/или последовательно в цепь для получения необходимых технических характеристик в зависимости от цели использования.
На фиг.1 изображен заявляемый охладительно-отопительный агрегат. Он содержит насос горячего контура 1, блок радиатора горячего контура с вентилятором 2, теплообменник горячего контура-плоскоовальные трубы 3, блоки термоэлектрических модулей 4, теплообменник холодного контура - плоскоовальные трубы 5, блок радиатора холодного контура с вентилятором 6, насос холодного контура 7, блок питания 8.
Охладительно-отопительный агрегат работает следующим образом. Теплоноситель отбирает тепло с термоэлектрического блока 4 и поступает в насос 1. Насос 1 горячего контура прокачивает горячий теплоноситель через блок радиатора с вентилятором 2, теплоноситель возвращается в теплообменники горячего контура 3. и возвращается в насос 1. Таким образом идет непрерывный процесс нагрева - охлаждения. Тоже самое происходит в холодном контуре, т.е. теплоноситель отдает тепло в холодном контуре теплообменника, насосом холодного контура 7 прокачивается через блок радиатора с вентилятором 6 и возвращается в холодный контур теплообменника 5. Таким образом идет непрерывное охлаждение теплоносителя.
Отсутствие связи жидкостных контуров от системы автомобиля и разделение жидкостных охладителей друг от друга повышает надежность и ремонтопригодность. Отсутствие
переключающих электромагнитных клапанов позволяет упростить, повысить надежность и удешевить весь агрегат. Использование стандартных плоскоовальных труб в качестве теплообменников горячего и холодного контуров значительно (в несколько раз) удешевляет конструкцию, не приводя к ухудшению качества всего изделия. Заявляемый охладительно - отопительный агрегат может быть применен для кондиционирования объемов от 1 до 50 куб. м. В агрегате отсутствуют фреоны и аммиак, что позволяет использовать его даже во взрывоопасных помещениях, таким образом агрегат является экологически чистой системой.
Дополнительные преимущества охладительно-отопительный агрегат имеет при установке на автомобильном или ином транспорте из-за отсутствия низкокипящих теплоносителей (фреонов).
Кроме того, простым параллельным соединением 2-х, 3-х и более блоков: термопреобразователей и теплоотводящих плоскоовальных труб можно достичь умножение мощности охладительно-отопительного агрегата в сколь угодное количество раз.