УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯЦИИ ХОЛОДА

Полезная модель относится к области холодильной техники и касается замораживания грунта, используемого для создания ледопородных ограждений.
Известно устройство для аккумуляции холода, включающее обсадную трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, погруженного в грунт, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, нагнетательный и отводящий трубопроводы, компрессорно-конденсаторный агрегат, расположенный над конденсатором и соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения плотно навитой на конденсатор, расположенным в зоне А, а сама обсадная труба, выполнена в виде стальной трубы, вмонтированной в железобетонную сваю [Патент №62617 опубликовано: 27.04.2007 г.].
1
1
2
1
2
B
B
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, и расположенным в зоне А, отличающееся тем, что труба выполнена в виде термосваи и помещена в предварительно размещенную в грунте стальную трубу на глубину L, в испарительной зоне H которой расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями с размерами R, R, m, h, b и бортиком f, причем бортик f направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А или В, зона F между стальной трубой и термосваей в испарительной зоне H на глубине грунта Н заполнена незамерзающей жидкостью для увеличения теплопроводности термосваи, кроме того, конденсаторная зона В выполнена из отдельных вертикальных труб, соединенных коллектором, и расположена на расстоянии Н от грунта таким образом, чтобы Н<1,5 м. [Патент №77617 опубликовано: 27.10.2008 г.].
Недостатками известных устройств для аккумуляции холода являются их высокая металлоемкость и энергозатратность.
Техническим результатом изобретения является: снижение металлоемкости и энергозатратности путем адаптации устройства для последовательного охлаждения хладагента и организации потоков хладагента в конденсаторной зоне.
1
Данный технический результат достигается тем, что устройство для аккумуляции холода, включающее трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, и расположенным в зоне А, труба выполнена в виде термосваи и помещена в грунт на глубину L, в испарительной зоне H которой расположен испаритель, заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу соединен с воронкой, выполненной с трапециевидными отверстиями с размерами Rl, R2, m, h, b и бортиком f, причем бортик f направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зону конденсации А или В, согласно заявляемому техническому решению, в зоне конденсации А установлен координатор потока, состоящий из стакана с клапанами, поршня с клапанами, пружины, в стакане в нижней части на расстоянии L3 от конденсаторной зоны В выполнены отверстия с клапанами, соответствующие отверстиям в поршне, в верхней части стакана выполнены отверстия диаметром D3, углом наклона α с целью направления жидкости из зоны А в зону В, в нижней части стакана выполнены отверстия размером D4, углом наклона β, в поршне сделан бортик k для перекрытия отверстий стакана. Конденсаторная зона В в предлагаемом устройстве выполнена в виде оребренной вертикальной трубы и расположена на расстоянии Нв от грунта.
Предложенная конструкция устройства для аккумуляции холода иллюстрируется чертежами, где на Фиг.1 изображен продольный разрез участка грунта с устройством для аккумуляции холода, на Фиг.2 изображена воронка, служащая для направления паров хладагента в координатор потока и сконденсированного хладагента в промежуточную трубу, на Фиг.3 изображено отверстие С воронки, на Фиг.4 - разрез Б-Б фигуры 3.
1
Устройство для аккумуляции холода включает трубу, выполненную в виде термосваи 1, состоящую из испарителя 2, заполненного хладагентом, конденсатора 3, состоящего из конденсаторных зон А и В, вокруг конденсаторной зоны А расположен трубопровод 4, выполняющий роль испарителя и выполненный в виде трубки эллипсного сечения плотно навитой на термосваю 1, вокруг трубопровода 4 смонтирована оболочка с теплоизоляцией 5 для уменьшения теплопритоков от грунта к зоне А. Термосвая 1 помещенная непосредственно в грунт на глубину L (до 50 метров), содержит испаритель 2, который через промежуточную трубу 6 соединен с воронкой 7. Воронка 7 расположена на расстоянии L от конденсаторной зоны А и выполнена с трапециевидными отверстиями с размерами R1, R2, m, h,b и бортиком f, причем бортик f направлен в сторону движения пара для сбора испаряющихся паров и поступления их в зону конденсации А и В. В зоне конденсации А установлен координатор потока, состоящий из стакана 8 с клапанами 9, поршня 10 с клапанами 11, пружиной 12. В стакане 8 в нижней части на расстоянии L3 от конденсаторной зоны В выполнены отверстия D5, с клапанами 9, соответствующие отверстиям в поршне 10. В верхней части стакана 8 выполнены отверстия диаметром D3, углом наклона α, с целью направления жидкости из зоны А в зону В. В нижней части стакана выполнены отверстия размером D4, углом наклона β. В поршне сделан бортик для перекрытия отверстий стакана. Конденсаторная зона В в предлагаемом устройстве выполнена в виде оребренной вертикальной трубы и расположена на расстоянии Нв от грунта.
Устройство для аккумуляции холода содержит компрессорно-конденсаторный агрегат 13, состоящий из компрессора 14, конденсатора 15, расположенного на сплошном каркасе 16 и соединенный нагнетательным трубопроводом 17 и отводящим трубопроводом 18 при помощи терморегулирующего 19 вентиля и гермомуфт с трубопроводом 4.
Сборка и работа устройства осуществляется следующим образом.
1
1
Термосваю 1 помещают в грунт на глубину L до 50 метров. В испарительной зоне H термосваи 1 расположен испаритель 2 заполненный хладагентом, который через промежуточную трубу 6 соединен с воронкой 7, расположенной на расстоянии L от конденсаторной зоны А. В зоне А термосваи 1 размещают трубопровод 4 с теплоизоляцией 5 для уменьшения теплопритоков от грунта в зону А.
С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится ниже 0°С, происходит охлаждение и замораживание грунта за счет циркуляции хладагента между испарителем 2 и конденсатором 3.
Циркуляция происходит следующим образом.
1
1
На жидкий хладагент, находящийся в испарительной зоне H, которую можно изменять путем заполнения или отбора хладагента, воздействует температура грунта, при этом между наружной поверхностью испарителя 2 и внутренней поверхностью термосваи 1 начинает испаряться жидкий хладагент, пары которого движутся вверх между термосваей 1 и промежуточной трубой 6. Подойдя к воронке 7, пары проходят через ее отверстия и направляются координатором потока в зону конденсации А или В, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды, и конденсируются. Жидкий хладагент по стенкам термосваи 1 стекает через координатор потока к воронке 7 и поступает через промежуточную трубу 6 в зону H испарителя 2 термосваи 1, где происходит передача теплоты от грунта к кипящему хладагенту.
С наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится выше 0°С, в зоне В термосваи 1 происходит повышение давления, координатор потока под действием разности давлений отсечет зону В и циркуляция в ней прекратится. Включается компрессорно-конденсаторный агрегат 13. За счет циркуляции хладагента в компрессорно-конденсаторном агрегате 13 давление в зоне А понижается. Хладагент из компрессорно-конденсаторного агрегата 13, расположенного на сплошном каркасе 16, поступает в нагнетательный трубопровод 17, а затем дросселируется в трубопровод 4, выполненный в виде трубки эллипсного сечения плотно навитой на конденсаторную зону А термосваи 1, где посредством теплообмена происходит конденсация хладагента находящегося в конденсаторной зоне А. Далее пары хладагента из трубопровода 4 поступают в отводящий трубопровод 18 и возвращаются в компрессорно-конденсаторный агрегат 13, где происходит их сжатие, конденсация, и пройдя нагнетательный трубопровод 17 хладагент дросселируется и возвращается в зону А. Далее цикл повторяется.
Предложенное устройство для аккумуляции холода позволяет замораживать грунт на глубине до 50 метров, позволяет упростить монтажно-строительные работы, а введение в конденсаторную зону А координатора потока позволяет в зимнее время организовывать последовательно поток газа сначала в зону В, затем в А и перекрывать зону конденсации В с наступлением периода, когда среднесуточная температура наружного воздуха становится выше 0°С, уменьшив при этом их суммарную площадь за счет исключения влияния зоны В. Устройство также позволяет контролировать температуру хладагента в зоне А, а благодаря тому, что уменьшится площадь зоны конденсации, позволяет снизить энергозатратность и металлоемкость устройства и увеличить устойчивость за счет более точного регулирования температуры испарительной зоны.