Термоэлектрический кондиционер

Термоэлектрический кондиционер
Полезная модель относится к техническим средствам круглогодичного обеспечения заданных температурных условий в замкнутом объеме и может быть использовано в системах кондиционирования воздуха жилых и производственных помещений, кабин и салонов транспортных средств, а также в системах терморегулирования аппаратуры и оборудования.
Известны термоэлектрические кондиционеры, работающие в режимах охлаждения и обогрева и содержащие термобатарею и связанные термодинамически с ней два теплообменника. Один теплообменник включен в контур циркулирующего через замкнутый объем воздуха, а второй - в контур наружного воздуха 1, стр. 224-228, рис. 144.
Недостаткам таких кондиционеров является ухудшение эффективности работы в режимах обогрева при снижении температуры наружного воздуха. Это обусловлено следующим обстоятельством. Уменьшается и стремится к 1 отопительный коэффициент Ц , т.е. кондиционер начинает работать как обычный электронагреватель.
Более высокую эффективность работы имеют термоэлектрические кондиционеры, работающие в режимах охлаждения и обогрева и содержащие термобатарею и связанные термодинамически с ней два теплообменника. Один теплообменник включен в контур циркулирующего через замкнутый объем воздуха, а второй - в контур жидкой наружной стороны (пресной или морской воды)  Е.А. Коленко Термоэлектрические охлаждающие приборы. Издание второе. Наука. Ленинград. 1967г., стр. 224-228, рис. 143.
наружной среды в течение года (от +4 до т 25С) по сравнению с диапазоном изменения температуры наружного воздуха (от -50 до +50С). В результате возникает возможность увеличить холодильный Ј и отопительный JU коэффициенты.
Однако повышение эффективности работы таких кондиционеров в режиме обогрева в течении года также ограничено относительно низким значением температуры жидкой наружной среды.
Кроме того, область применения этих кондиционеров ограничена наличием жидкой наружной среды.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы термоэлектрического кондиционера в режиме обогрева путем обеспечения независимости эффективности работы от температуры и вида наружной среды.
Для этого в известный термоэлектрический кондиционер, содержащий термобатарею и связанные с ней термодинамически два теплообменника, один из которых включен в контур циркулирующего через замкнутый объем воздуха, а второй связан с насосом и циркуляционным контуром жидкой наружной среды, оснащен вихревым теплогенератором и переключающими устройствами. Вихревой теплогенератор, насос и второй теплообменник образуют замкнутый циркуляционный контур, который связан гидравлически с циркуляционным контуром наружной среды через переключающие устройства.
Эффективность работы этого варианта кондиционера в режиме обогрева повышается независимо от температуры наружной среды благодаря более высокой температуре поступающей из теплогенератора во второй теплообменник жидкости по сравнению с температурой наружной среды.
Во втором варианте известный термоэлектрический кондиционер, содержащий термобатарею и связанные с ней термодинамически два теплообменника, один из которых включен в контур циркулирующего через замкнутый объем воздуха, а второй связан с насосом и циркуляционным контуром наружной среды, оснащен вихревым теплогенератором. Термоэлектрический кондиционер снабжен дополнительным теплообменником через
переключающие устройства. Вихревой теплогенератор, насос и второй теплообменник образуют один замкнутый циркуляционный контур, а второй и дополнительный теплообменник и насос другой замкнутый контур. Оба контура связаны гидравлически между собой через переключающие устройства. При этом одна из сторон дополнительного теплообменника включена в циркуляционный контур жидкой наружной среды.
Независимость работы этого кондиционера от вида наружной среды обеспечивается тем, что циркулирующая при работе кондиционера в режиме охлаждения через дополнительный теплообменник по замкнутому контуру жидкость используется в первом замкнутом циркуляционном контуре при работе кондиционера в режиме обогрева независимо от того, что циркулирует через дополнительный теплообменник при работе кондиционера в режиме охлаждения в контуре наружной среды (вода или воздух).
На чертеже схематически изображены варианты предложенного кондиционера:
на фиг.1 показан пример выполнения первого варианта;
на фиг.2 - второго варианта.
Первый вариант термоэлектрического кондиционера содержит
(фиг.1) термобатарею 1 с установленными на двух ее сторонах
теплообменниками 2 и 3, насос 4, вихревой теплогенератор 5,
вентилятор 6, переключающие устройства, например, трехходовые
краны 7, 8 и циркуляционный контур воды.
Теплообменник 2 и вентилятор б образуют контур воздуха циркулирующего через замкнутый объем воды. Теплообменник 3, насос 4 и теплогенератор 5 образуют замкнутый циркуляционный контур. Этот контур и контур 9 связаны между собой гидравлически через трехходовые краны 7, 8, которые установлены на нагнетающей и всасывающей магистралях насоса 4 в зоне соединения контуров между собой.
Второй вариант кондиционера (фиг.2) оснащен дополнительным теплообменником 10 и вентилятором 11.Теплогенератор 5, теплообменник 3 и насос 4 образуют один, теплообменники 10, 3 и насос 4 - другой замкнутый циркуляционный контур 12. Оба
контура связаны между собой гидравлически через трехходовые краны 7 и 8. Дополнительный теплообменник 10 и вентилятор 11 образуют циркуляционные контуры наружной среды.
В качестве теплогенератора 5 может быть использован и любой другой, отопительный коэффициент которого f-i  1.
В качестве трехходовых кранов 7 и 8 может быть использовано и любое другое устройство, обеспечивающее переключение потока жидкости по циркуляционному контуру либо через теплогенератор 5 в холодный период года, либо через контур 9 или 12 в теплый период года. При этом втором варианте кондиционера может быть установлен и один трехходовый кран на всасывающей или нагнетающей магистрали насоса 4.
В качестве вентилятора 11 может быть использован и насос.
При использовании кондиционера первого варианта в режиме обогрева с помощью трехходовых кранов 7 и 8 (фиг.1) жидкость насосом 4 направляют по замкнутому контуру через теплогенератор 5 и теплообменник 3. Жидкость в теплогенераторе 5 нагревается, поступает в теплообменник 3, передает тепловую энергию термобатареи 1 и остывшая насосом 4 возвращается в теплогенератор 5. Затем цикл повторяется.
В термобатарее 1 воспринятая тепловая энергия дополныется тепловой энергией, которая выделяется при работе термобатареи, и перекачивается в теплообменник 2, в котором воспринимается подаваемым вентилятором б воздухом. Воздух нагревается и поступает в замкнутый объем, в котором он остывает, и вентилятором 6 возвращается в теплообменник 2. Затем цикл повторяется.
В теплый период года с помощью трехходовых кранов 7 и 8 воду, например, речную направляют по циркуляционному контуру 9, минуя теплогенератор 5.
Принцип работы второго варианта кондиционера аналогичен рассмотренному в режиме обогрева. В холодный период года с помощью трехходовых кранов 7 и 8 жидкость направляют по замкнутому циркуляционному контуру 12. Циркулирующая по этому контуру жидкость воспринятую в теплообменнике 3 тепловую
энергию передает через теплообменник 10 наружному воздуху, который подается в теплообменник 10 вентилятором 11.
Использование изобретения позволяет, по сравнению с прототипом, увеличить отопительный коэффициент термоэлектрического кондиционера независимо от температуры и вида (вода, воздух) наружной среды.
Согласно прилагаемому расчету тепловая мощность предложенного кондиционера при прочих равных условиях может быть увеличена по сравнению с прототипом в 2,55 раз.