СИСТЕМА ТЕПЛО- И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ
SYSTEM FOR HEAT AND POWER SUPPLY TO DWELLING HOUSES

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в коммунально-бытовой технике, в частности в технике местного тепло- и электроснабжения жилых домов.
Известна электротеплостанция, содержащая дизельную силовую установку, котел-утилизатор и электрогенератор, приводимый во вращение дизелем (SU, авторское свидетельство 1760147 от 27.05.2013). При работе электротеплостанции происходит сжигание топлива в цилиндрах дизеля и в топке котла-утилизатора, куда подают выхлопные газы дизеля, и получение электрической энергии от электрогенератора, приводимого во вращение дизелем, и тепловой энергии от котла-утилизатора, причем количество сжигаемого в котле-утилизаторе топлива регулируют в диапазонах относительных электрической и тепловой нагрузок 0,2-1,0 и 0,4-1,0 соответственно.
Недостатком известной электротеплостанции следует признать ее низкую экономичность, необходимость подвоза жидкого топлива для дизельной силовой установки, а также ее стационарность.
Известен теплоэлектрогенератор, содержащий корпус, в котором размещены топочное устройство с трубой для отвода отходящих газов, встроенное в водяной кожух охлаждения и включающее керамическую горелку, подключенную к газопроводу с запорно-регулирующей арматурой, вентилятор с патрубками забора и подачи воздуха, зажигательное устройство и теплообменник, соединенный трубопроводом с водяным кожухом охлаждения и через циркуляционный насос и трехпозиционный вентиль с системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения, блок управления вентилятором, запорно-регулирующей арматурой, циркуляционным насосом и трехпозиционным вентилем (патент RU 2035667 от 20.05.1995). Кроме того, устройство дополнительно содержит теплообменник-рекуператор, термоэмиссионные преобразователи, включающие эмиттеры, коллекторы, тепловые трубы и общую систему охлаждения, а также инвертор, включенный в систему энергоснабжения, при этом теплообменник-рекуператор размещен в среде отходящих газов между керамическими горелками и теплообменником с возможностью нагрева воздуха после вентилятора, тепловые трубы установлены в верхней части топочного устройства и взаимодействуют с коллекторами и системой охлаждения, последняя образует с теплообменником, водяным кожухом охлаждения, системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения единый контур циркуляции теплоносителя, причем керамические горелки выполнены в виде горелок инфракрасного излучения, а эмиттеры расположены в зоне их излучения и скоммутированы вместе с коллекторами на инвертор.
Недостатком известного устройства следует признать сложность конструкции, а также ее стационарность.
Наиболее близким к заявляемому является теплоэлектрогенератор, содержащий корпус, в котором размещены топочное устройство с трубой для отвода отходящих газов, встроенное в кожух охлаждения и включающее керамическую горелку, подключенную к газопроводу с запорно-регулирующей арматурой, вентилятор с патрубками забора и подачи воздуха, зажигательное устройство и теплообменник, соединенный трубопроводом с кожухом охлаждения и через циркуляционный насос и трехпозиционный вентиль с системой отопления и (или) бойлером системы горячего водоснабжения, блок управления вентилятором, запорно-регулирующей арматурой, циркуляционным вентилем и трехпозиционным вентилем, предлагается дополнительно снабдить теплообменником-рекуператором, термоэмиссионными преобразователями, включающими эмиттеры, коллекторы, тепловые трубы и общую систему охлаждения, а также инвертором, включенным в систему энергоснабжения, при этом теплообменник-рекуператор размещен в среде отходящих газов между керамическими горелками и теплообменником с возможностью нагрева воздуха после вентилятора, тепловые трубы установлены в верхней части топочного устройства и взаимодействуют с коллекторами и системой охлаждения, последняя образует с теплообменником, водяным кожухом охлаждения, системой отопления и (или) бойлером системы горячего водоснабжения единый контур циркуляции теплоносителя, причем эмиттеры расположены в зоне излучения керамических горелок и вместе с коллекторами скоммутированы на инвертор (патент RU 2035667 от 20.05.1995). В теплоэлектрогенераторе эмиттеры термоэмиссионных преобразователей могут иметь форму эллипса или цилиндра.
Недостатком принятой за прототип системы является многоступенчатость передачи тепла: котел, теплоноситель, приборы отопления, воздушная среда, стены здания, а также не достаточно низкий уровень вредных выбросов.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности тепло- и электроснабжения небольших объектов и снижения уровня вредных выбросов в окружающую среду.
Технический результат заключается в использовании в качестве теплоэлектрогенератора микрогазотурбинную когенерационную установку, с непосредственным использованием в качестве теплообменника стены жилого дома по типу «русской печи», а также из всех тепловых топливных систем, самый низкий уровень содержания вредных выбросов - у газотурбинных установок.
Технический результат достигается тем, что система тепло- и электроснабжения жилых домов, содержащая корпус, в котором размещены топочное устройство и труба для отвода отходящих газов в водяной бойлер, на котором размещен датчик температуры воды, подающий сигнал на блок управления для запуска микрогазотурбинной когенерационной установки при снижении температуры воды до нижнего уровня и для его остановки при достижении верхнего предела температуры воды, газораспределительное устройство, которое, в зависимости от внешней температуры, направляет отходящие газы через байпасный газопроводный канал и дымовую трубу в атмосферу, или для отопления дома, где межкомнатная тепловая стена, с газопроводными каналами равномерно прогревает стену жилого дома с датчиком температуры воздуха подающий сигнал в блок управления для запуска микрогазотурбинной когенерационной установки при достижении в помещении нижнего уровня температуры или для ее остановки при достижении температуры верхнего предела, одновременно с этим, электрогенератор вырабатывает электроэнергию, заряжая аккумуляторные батареи, где при достижении нижнего уровня заряда, блок управления производит запуск микрогазотурбинной когенерационной установки для их подзарядки, а при достижении верхнего предела блок управления останавливает ее, подключенный к аккумуляторным батареям инвертор питает всю электрическую нагрузку дома, при этом запуск микрогазотурбинной когенерационной установки производится от сигнала первого включившегося датчика, а остановка после выключения последнего датчика.
Сущность изобретение поясняется чертежом, на котором представлена общая схема тепло- и электроснабжения жилого дома.
Система тепло- и электроснабжения жилых домов с теплоэлектрогенератором с корпусом 1 в свой состав включает: электрогенератор 2, топочное устройство 3, трубу отвода отходящих газов 4, которые поступают в водяной бойлер 5, имеющий датчиком температуры воды 6, связанный с блоком управления 7, далее отходящие газы поступают в газораспределительное устройство 8, а оттуда или в байпасный газопроводный канал 9, и далее в дымовую трубу 10, или в тепловую стену 11 с газопроводными каналами 12, имеющую датчик температуры воздуха 13, связанный с блоком управления 7, и также в дымовую трубу 10, электрогенератор заряжает аккумуляторные батареи 14, к которым подключен инвертор 15, питающий нагрузка 16.
Работа системы тепло- и электроснабжения жилых домов осуществляется следующим образом.
Теплоэлектрогенератор, которым является микрогазотурбинная когенерационная установка с корпусом 1, электрогенератором 2, топочным устройством 3, производит отвод отходящих газов с температурой 250-350°C и через отводную трубу 4 направляет их в водяной бойлер 5 системы горячего водоснабжения жилого дома. На водяном бойлере 5 размещен датчик температуры воды 6, подающий сигнал на блок управления 7 для запуска микрогазотурбинной когенерационной установки при снижении температуры воды до нижнего уровня и для его остановки при достижении верхнего предела температуры воды. Далее отходящие газы проходят через газораспределительное устройство 8, где, в зависимости от внешней температуры, они направляются через байпасный газопроводный канал 9 и дымовую трубу 10 в атмосферу (как правило, в теплое время), или в систему отопления дома (в холоднее время), которой является межкомнатная тепловая стена 11, с газопроводными каналами 12, равномерно прогревающими отводящими газами стену. В помещении жилого дома имеется датчик температуры воздуха 13, подающий сигнал в блок управления для запуска микрогазотурбинной когенерационной установки при достижении в помещении нижнего уровня температуры воздуха и для ее остановки при достижении температуры верхнего предела. Одновременно с этим, электрогенератор 2 микрогазотурбинной когенерационной установки вырабатывает электроэнергию, заряжая аккумуляторные батареи 14, питающие через инвертор 15 (или без него) всю электрическую нагрузку 16 жилого дома. При достижении нижнего уровня заряда аккумуляторной батареи 14, блок управления 7 производит запуск микрогазотурбинной когенерационной установки 1 для их подзарядки, а при достижении верхнего предела заряда аккумуляторной батареи 14, блок управления 7 останавливает микрогазотурбинную когенерационную установку 1. Запуск микрогазотурбинной когенерационной установки 1 производится от сигнала первого сработавшего датчика, а остановка после подачи сигнала последнего датчика.