ТЕПЛОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель относится к комбинированным системам для нагрева и охлаждения.
Известна теплонасосная установка, предназначенная для теплоснабжения, содержащая линию высокого давления, образованную первым теплообменником, содержащим контур теплофикационной воды, отделителем жидкости, третьим теплообменником-подогревателем низкопотенциального теплоносителя, а также устройством, понижающим давление, линию низкого давления, образованную вторым теплообменником, содержащим контур низкопотенциального источника тепла, и компрессор, включенный между этими линиями (Сухих А.А., Антаненкова И.С. Теплонасосная установка // Патент на полезную модель №75879. 2008). Недостатком такой установки является невозможность работы в режиме одновременного получения в установке теплоты и холода при изменении потребной тепловой либо холодильной нагрузки.
T
Х
Э
Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в одновременном производстве теплоты и холода в соответствии с требованиями потребителей как теплоты, так и холода. Известно, что тепловая Q и холодильная Q мощности, генерируемые в теплонасосной установке, связаны между собой, а также с мощностью, потребляемой компрессором, N следующим соотношением:
)
В теплонасосных установках потребление теплоты оказывается жестко связанным с потреблением холода, и отсутствует возможность полного удовлетворения нужд потребителя в случае, когда тепловая нагрузка велика, а холодильная мала, а также когда холодильная нагрузка велика, а тепловая мала.
Технический эффект, достигаемый полезной моделью, состоит в использовании теплоты низкого температурного потенциала окружающей среды дополнительно к теплоте низкого температурного потенциала, получаемой из системы холодоснабжения потребителя холода.
Указанный технический эффект обеспечивается тем, что известная установка, содержащая линию высокого давления, образованную первым теплообменником, содержащим контур теплофикационной воды, а также устройством, понижающим давление, линию низкого давления, образованную вторым теплообменником, и компрессор, включенный между этими линиями, согласно полезной модели, дополнительно снабжена четвертым теплообменником, включенным в контур теплофикационной воды последовательно с первым теплообменником, а также контуром промежуточного теплоносителя, который образован вторым теплообменником, третьим теплообменником, к которому подводится теплота низкого температурного потенциала из системы холодоснабжения потребителя холода, и дополнительным пятым теплообменником -источником теплоты низкого температурного потенциала из окружающей среды, при этом входы третьего и пятого теплообменников подключены к выходу второго теплообменника, а выходы третьего и пятого теплообменников подключены ко входу второго теплообменника. Такое техническое решение позволяет обеспечивать работу установки в режиме одновременной генерации теплоты и холода в соответствии с требованиями потребителей как теплоты, так и холода.
На рисунке приведена принципиальная схема теплонасосной установки для теплохладоснабжения.
Теплонасосная установка содержит линию высокого давления 1, образованную первым теплообменником 2, содержащим контур теплофикационной воды, включающий линии подвода теплофикационной воды от потребителя 3 и отвода теплофикационной воды потребителю 4, устройство, понижающее давление 5, линию низкого давления 6, образованную вторым теплообменником 7, и компрессор 8, включенный между этими линиями и приводимый в действие электродвигателем 9, а также третий теплообменник 10. При этом она дополнительно снабжена четвертым теплообменником 11, включенным в контур теплофикационной воды последовательно с первым теплообменником 2 при помощи линий 12 и 13, а также контуром промежуточного теплоносителя, замкнутым на второй теплообменник 7 при помощи линий 14 и 15, на третий теплообменник 10 при помощи линий 16 и 17 и на дополнительный пятый теплообменник 18 при помощи линий 19 и 20. Линия 21 служит для подвода дополнительной теплоты низкого температурного потенциала к установке.
Установка работает следующим образом.
Х
Т
Рабочее тело парокомпрессионной теплонасосной установки сжимается компрессором 8, приводимым в действие электродвигателем 9, после чего оно направляется по линии высокого давления 1 в первый теплообменник 2, выполняющий роль конденсатора теплонасосной установки, где, охлаждаясь, отдает теплоту поступающей в первый теплообменник теплофикационной воде по линии 3. После первого теплообменника 2 рабочее тело теплонасосной установки поступает в дросселирующее устройство 5, в котором его давление и температура снижаются, затем рабочее тело по линии низкого давления 6 направляется во второй теплообменник 7, выполняющий роль испарителя теплонасосной установки, где, испаряясь, забирает теплоту от промежуточного теплоносителя дополнительного контура, поступающего во второй теплообменник по линии 15 и выходящего из него по линии 14. Промежуточный теплоноситель дополнительного контура забирает теплоту у третьего теплообменника 10, представляющего собой холодильную камеру, в которую он поступает по линии 16. В тех случаях, когда подвод теплоты Q к промежуточному теплоносителю в третьем теплообменнике мал по сравнению с теплотой Q, которую необходимо сгенерировать в перовом теплообменнике установки в соответствии с зависимостью (1), по линии 21 дополнительно подводится теплота низкого температурного потенциала в дополнительный пятый теплообменник 18, в котором она передается части промежуточного теплоносителя, поступающей по линии 19, в то время как другая часть промежуточного теплоносителя параллельно поступает в третий теплообменник 10 по линии 16. После третьего теплообменника 10 и пятого теплообменника 18 параллельные потоки промежуточного теплоносителя по линиям 17 и 20 направляются в общую линию 15, по которой промежуточный теплоноситель вновь поступает во второй теплообменник 7. В тех случаях, когда тепловая нагрузка потребителя мала, излишки теплоты, передаваемой теплофикационной воде в первом теплообменнике 2, отводятся в окружающую среду в дополнительном четвертом теплообменнике 11, в который поступает часть нагретой теплофикационной воды по линии 12, в то время как другая часть воды по линии 4 направляется потребителю; после охлаждения в четвертом теплообменнике 11 теплофикационная вода по линии 13 направляется на вход первого теплообменника 2, смешиваясь с водой, поступающей от потребителя по линии 3.