ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Предлагаемое техническое решение относится к теплоэнергетике, а именно к отоплению и горячему водоснабжению жилых, общественных и промышленных зданий и объектов при использовании парокомпрессионных теплонасосных установок.
Известна теплонасосная установка (патент РФ №2209381, опубликован 27.07.2003 г.), содержащая образованный линиями высокого и низкого давления контур, заполненный рабочим веществом, содержащий регенеративный теплообменник «газ высокого давления - газ низкого давления», испаритель, включающий контур источника низкопотенциальной теплоты, компрессор, линия высокого давления которого подключена противотоком к соединенным последовательно высокотемпературному и низкотемпературному теплообменникам «рабочее вещество - теплофикационная вода», а линия низкого давления подключена ко входу низкого давления регенеративного теплообменника.
Однако известная теплонасосная установка обладает недостаточной энергетической эффективностью передачи теплоты от источника низкого потенциала к теплофикационной воде и воде горячего водоснабжения, не использует высокий потенциал рабочего тела перед расширением в устройстве, понижающем давление, либо использует его с помощью регенеративного теплообменника для повышения температуры перед поступлением рабочего вещества в компрессор, что понижает КПД компрессора и увеличивает его работу и не во всех случаях приводит к повышению коэффициента преобразования теплоты.
Технической задачей является создание теплонасосной установки, позволяющей при своем использовании повысить энергетическую эффективность переноса теплоты от источника низкого потенциала к
нагреваемой теплофикационной воде, повысить коэффициент преобразования и эксергетический КПД теплонасосной установки.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее линию высокого давления, образованную первым теплообменником, содержащим контур теплофикационной воды, отделителем жидкости, а также устройством, понижающим давление, линию низкого давления, образованную вторым теплообменником, содержащим контур низкопотенциального источника тепла, и компрессор, включенный между этими линиями, согласно полезной модели, дополнительно снабжено третьим теплообменником - подогревателем низкопотенциального теплоносителя, вход которого подключен к отделителю жидкости, а выход - к устройству, понижающему давление.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой теплонасосной установки, на фиг.2 - диаграмма, поясняющая принцип работы предлагаемой теплонасосной установки, где по оси ординат отложена температура, а по оси абсцисс - энтропия рабочего тела.
Предлагаемая теплонасосная установка содержит: линию высокого давления 1, образованную первым теплообменником 2, содержащим контур теплофикационной воды 3, отделителем жидкости 4, а также устройством 5, понижающим давление, линию низкого давления 6, образованную вторым теплообменником 7, содержащим контур низкопотенциального источника тепла 8, и компрессор 9, включенный между этими линиями. При этом она дополнительно снабжена третьим теплообменником 10 - подогревателем низкопотенциального теплоносителя, вход которого подключен к отделителю жидкости 4, а выход - к устройству 5, понижающему давление.
В качестве устройства, понижающего давление, можно использовать дроссельное или детандерное устройство.
Принцип работы предлагаемой теплонасосной установки состоит в следующем: компрессор 9 сжимает пар рабочего тела до давления и
температуры, определяемых параметрами нагреваемой теплофикационной воды в системе теплоснабжения 3 (линия 1-2д фиг.2). Далее рабочее тело охлаждается в первом теплообменнике 2 (линия 2д-3 фиг.2). Затем рабочее тело проходит через отделитель жидкости 4, предназначенный для компенсации разницы объемов рабочего тела и предотвращения сбоев в работе теплонасосной установки, и охлаждается (линия 3-4 фиг.2) в третьем теплообменнике 10, осуществляющем предварительный подогрев низкопотенциального теплоносителя, используя высокий потенциал рабочего тела перед расширением в устройстве 5, понижающем давление. Далее происходит расширение рабочего тела (линия 4-5 фиг.2) в устройстве 5 с понижением давления и температуры, достаточных для кипения рабочего тела (линия 5-1 фиг.2) во втором теплообменнике 7 при заданных параметрах низкопотенциального источника теплоты. Образовавшийся здесь пар рабочего тела поступает в компрессор 9, и цикл замыкается.
Таким образом, применение третьего теплообменника 10, осуществляющего предварительный подогрев низкопотенциального теплоносителя, используя высокий потенциал рабочего тела перед расширением в устройстве 5, понижающем давление, позволяет снизить температуру рабочего тела перед расширением (т.4 вместо т.3 на фиг.2), уменьшить потери от необратимого процесса дросселирования и уменьшить степень сухости двухфазного потока на входе во второй теплообменник 7.
В результате теплообмена с низкопотенциальной средой, температура последней на входе во второй теплообменник 7 повышается, кипение рабочего вещества происходит при более высоких температуре и давлении, работа компрессора 9 уменьшается, коэффициент преобразования теплоты по сравнению с циклом без предварительного подогрева увеличивается. На фиг.2 усовершенствованный цикл показан сплошными линиями, а традиционный - штриховыми.