УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ
ROOM HEATING AND COOLING DEVICE

Область техники
Техническое решение относится к системам жидкостного отопления помещений с естественной или принудительной, например с помощью насоса, циркуляцией теплоносителя [1]. Оно пригодно к использованию в коттеджах, многоэтажных зданиях, а также в хранилищах, сельскохозяйственных и промышленных объектах, которые расположены в регионах со сменой времен года, преимущественно для районов, характеризуемых ярко выраженной зимой.
Уровень техники
В способе использования льда для охлаждения [2] происходит передача холода от ледогенератора воде, которая циркулирует между охлаждающими приборами и льдом в ледогенераторе. Лед в ледогенераторе заготавливается в зимнее время.
Это техническое решение непригодно для отопления зданий.
Система отопления и охлаждения здания [3] может работать в зимнее и летнее время. Она состоит из трубопроводов (подающего и обратного), а также подключенных к ним теплообменных приборов, в качестве которых используются отопительные и охладительные конвекторы. Трубопроводы присоединены к узлу, который выполняет функцию источника тепла или холода в зависимости от времени года.
Данное техническое решение принято за прототип.
Недостатком этого технического решения являются большие затраты энергии на охлаждение.
Сущность изобретения
Задачей, решаемой предложенным устройством, является экономия энергии.
В устройстве для отопления и охлаждения помещения имеются охладитель жидкости и источник тепловой энергии. Жидкостные радиаторы соединены с источником тепловой энергии через систему трубопроводов.
По изобретению радиаторы подключены к системе трубопроводов через клапаны. Охладитель жидкости выполнен в виде хранилища замороженной жидкости. Находящийся в хранилище запас замороженной жидкости заготавливается в зимнее время. Внутренняя полость хранилища соединена с радиаторами через запорные клапаны, подающий и обратные трубопроводы.
Источник тепловой энергии может быть выполнен в виде жидкостного котла, использующего горение топлива или электрическую энергию.
Источник тепловой энергии может быть реализован в виде подключения системе централизованного теплоснабжения.
Насос может быть включен между источником тепловой энергии и радиатором.
Насос может быть включен между охладителем жидкости и радиатором.
Один из клапанов, подключающих радиатор к системе трубопроводов, является терморегулятором.
Один из клапанов, подключающих радиатор к подающему или обратному трубопроводам, является терморегулятором.
Для подключения радиаторов к жидкостной системе охлаждения они снабжены дополнительными входным и выходным штуцерами.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение будет подробно рассмотрено на примерах со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- фиг.1 изображает схему устройства для отопления и охлаждения помещения, в котором используется конвекционная циркуляция жидкости;
- фиг.2 изображает схему устройства для отопления и охлаждения помещения, в котором используется принудительная, использующая насосы, циркуляция жидкости.
Способ осуществления изобретения
На фиг.1, 2 представлены лучшие варианты осуществления изобретения.
В устройстве для отопления и охлаждения помещения (фиг.1) используется естественная циркуляция жидкости. Движение жидкости является результатом конвекции, обусловленной разностью ее температур. Это устройство содержит жидкостные радиаторы 1, которые предназначены для нагрева или охлаждения воздуха в помещении (помещение на фиг.1, 2 не показано). Радиаторы 1 подключены к подсистеме отопления, используемой в зимнее время. Эта подсистема состоит из запорных клапанов 2, 3, подающего 4 и обратного 5 трубопроводов, соединенных с электрическим котлом 6. Бачок 7 компенсирует тепловое расширение жидкости.
Подсистема охлаждения, используемая в летнее время, состоит из хранилища 11, в котором расположен монолит 12 замороженной жидкости. Монолит 12 является совокупностью блоков 13, которые заготовлены в зимнее время. Хранилище представляет собой емкость 15 с теплоизоляцией 16. Емкость 15 имеет теплоизолированную крышу 17. Монолит 12 плавает в жидкости 18, находящейся во внутренней полости 19 хранилища 11. Полость 19 сообщается с радиаторами 1 через подающий 21 и обратный 22 трубопроводы, а также запорные клапаны 23, 24. Запорные клапаны 26, 27 соединяют трубопроводы 22, 21 с окружающей средой.
В устройстве для отопления и охлаждения помещения (фиг.2) циркуляция жидкости обеспечивается насосами. Радиаторы 31 предназначены для нагрева воздуха внутри помещения в зимнее время или для охлаждения его в летний период. Радиаторы 31 снабжены штуцерами 32, 33. Они предназначены для подключения к подсистеме отопления. Штуцера 34, 35 используются для соединения с подсистемой охлаждения.
Подсистема отопления состоит из теплообменника 37, насоса 38, напорного (подающего) трубопровода 39 и сливного (обратного) трубопровода 41, а также бачка 42. Запорные клапаны 44 и терморегуляторы 45 используются для подключения радиаторов 31 к трубопроводам 41 и 39 соответственно. Теплообменник 37 через трубопроводы 47 подключен к системе централизованного теплоснабжения, которая на фиг.1, 2 не показана.
Подсистема охлаждения состоит из хранилища 51. Монолит замороженной жидкости 52 расположен в полости 53. Жидкость 54, находящаяся в этой полости, через насос 55 соединена с подающим трубопроводом 56. Радиаторы 31 подключены к трубопроводу 56 с помощью терморегуляторов 58, а к обратному трубопроводу 59 через запорные клапаны 61. Трубопровод 59 подключен к внутренней полости 53 хранилища 51. Запорные клапаны 66, 67 соединяют трубопроводы 59, 56 с окружающей средой.
Терморегулятор 45 или 58 представляет собой клапан с термостатическим элементом, изменяющим проходное сечение клапана в зависимости от температуры помещения, в котором расположены радиаторы 31. Возможно также применение клапанов с термоэлектрическими приводами, управляемыми комнатными термостатами с проводной связью. Терморегулятор 45 или 58 имеет возможность предварительной регулировки, позволяющей правильно распределить поток жидкости между радиаторами 31, а также может быть закрыт.
Работа устройства
Устройство для отопления и охлаждения помещения (фиг.1) функционирует следующим образом. В зимнее время клапаны 2, 3 открыты, а клапаны 23, 24 закрыты. Жидкость, нагретая в котле 6, поднимается по подающему трубопроводу 4 в радиаторы 1, где отдает часть тепла окружающему воздуху. Охлажденная жидкость через клапан 3 по обратному трубопроводу 5 опускается в котел 6.
Жидкость 18 предварительно слита из хранилища 11. Для этого используются клапаны 23, 24, 26, 27, 28. Крыша 17 снята, и хранилище заполняется блоками замороженной жидкости 13. Они объединяются в монолит 12 с помощью жидкости, наносимой на боковые поверхности блоков 13.
В летнее время клапаны 2, 3, 26, 27 закрыты, а клапаны 23, 24, 28 открыты. Подсистема охлаждения заполняется жидкостью 18. В результате естественного внешнего обогрева хранилища 11 монолит 12 начинает таять. Холодная жидкость 18 из нижней зоны хранилища опускается по подающему трубопроводу 21 в радиаторы 1, где нагревается, забирая теплоту окружающего воздуха. Нагретая жидкость через клапан 24 по обратному трубопроводу 22 поднимается в хранилище 11, где за счет таяния монолита 12 охлаждается и опускается вниз.
Устройство для отопления и охлаждения помещения (фиг.2) с принудительной циркуляцией жидкости работает следующим образом. В зимнее время жидкость прокачивается с помощью насоса 38 через теплообменник 37 и по подающему трубопроводу 39 поступает в радиаторы 31. Терморегулятор 45 изменяет расход жидкости через радиатор 31 в зависимости от температуры помещения, где расположен радиатор. Клапан (на фиг.1, 2 не показан) терморегулятора 45 открывается, если температура в помещении ниже заданного уровня. Проходное сечение клапана увеличивается при возрастании разности заданной и фактической температур. Охладившись в радиаторах 31, жидкость по обратному трубопроводу 41 поступает в теплообменник 37. Терморегуляторы 58 и клапаны 61 закрыты. Жидкость 54 слита из хранилища 51 через клапаны 67, 68. Крыша 71 хранилища 51 открыта, и оно загружается блоками 72, которые объединяются в монолит 52.
В летнее время клапаны 44 и терморегуляторы 45 закрыты, а терморегуляторы 58 и клапаны 61 открыты. Жидкость 54, образовавшееся в хранилище 51, через клапан 68 и насос 55 поступает в подающий трубопровод 56. Затем через терморегуляторы 58 жидкость 54 поступает в радиаторы 31. Клапан (на фиг.1, 2 не показан) терморегулятора 58 открывается, если температура в помещении превышает заданный уровень. Проходное сечение клапана увеличивается при возрастании разности заданной и фактической температур. Нагретая в радиаторах 31 жидкость через клапаны 61 поступает в хранилище, где охлаждается за счет таяния монолита 52.
Литература
1. Туркин В.П. Водяные системы отопления с автоматическим управлением для жилых помещений и общественных зданий. М.: Стройиздат, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР №98583, кл. F25D 3/00.
3. Авторское свидетельство СССР №342023, кл. F24D 3/02.