Реверсивный трансформатор теплоты

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Филатов Святослав Олегович Кунтыш Владимир Борисович Володин Виктор Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Реверсивный трансформатор теплоты, содержащий газожидкостный теплообменник,вентилятор, четырехходовой двухпозиционный клапан, компрессор, рекуперативный теплообменный аппарат, терморегулирующий вентиль, грунтовые теплообменники с возможностью нагрева воздуха в газожидкостном теплообменнике в холодное время года,отличающийся тем, что газожидкостный теплообменник с возможностью конденсации в нем пара хладагента при естественной конвекции воздуха содержит воздухопровод с боковыми проемами, снабженными регулируемыми жалюзи, при этом четырехходовой двухпозиционный клапан вследствие его возможности изменения направления движения хладагента через газожидкостный теплообменник и рекуперативный теплообменный аппарат реализует в газожидкостном теплообменнике возможность охлаждения воздуха для целей потребления в дневное время и нагрева воздуха в ночное время летнего периода года.(56) 1. Коляда В.В. Кондиционеры. Принципы работы, монтаж, установка, эксплуатация. Рекомендации по ремонту. - М. СОЛОН-Пресс, 2002. - С. 102. 2. Мацевитый Ю.М., Тарасова В.А., Харлампиди Д.Х. Восстановление теплового потенциала грунта за счет выбора рациональных режимов работы теплонасосной системы // Тезисы докладов и сообщений 14 Минский международный форум по тепло- и массообмену. - Минск Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова, 2012. - Т. 1. - Ч. 2. С. 736-739 (прототип). 3. Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием тепловой энергии поверхностных слоев Земли. - М. Издательский дом Граница, 2006. - С. 13-17. 4. Соколова И.В., Чабан Н.В. Охлаждение пищевых продуктов наружным воздухом // Холодильная техника. -6. - 1989. - С. 42-45. 5. Патент Российской Федерации 2416761, МПК 24 11/02, 28 5/00, 2009. 6. Накорчевский А.И., Басок Б.И. Оптимальная конструкция грунтовых теплообменников // Промышленная теплотехника. - Т. 27. -6. - 2005. - С. 27-31. 7. Патент 005816314, МПК 28 21/00, 1998. 8. Патент 200802897951, МПК 24 3/08, 2008. 9. Патент Российской Федерации 2436016, МПК 24 11/00, 2010. 10. Патент Российской Федерации 2351850, МПК 24 11/02, 24 1/00, 2007. 11. Басок Б.И., Накорчевский А.И., Беляева Т.Г. Экспериментальный модуль гелиогеотермальной установки для теплоснабжения // Промышленная теплотехника. - Т. 28.1. - 2006. - С. 69-78. Полезная модель относится к тепловым насосам, а более конкретно к парокомпрессионным реверсивным трансформаторам теплоты, работающим сезонно в режимах холодоснабжения и теплоснабжения. Процессы охлаждения широко используются в ряде областей техники. В жаркий период года имеет место необходимость охлаждения приточного воздуха в системах вентиляции зданий. Процессы охлаждения широко применяются в перерабатывающей,нефтяной, газовой и химической промышленности, на предприятиях торговой отрасли, в агропромышленном комплексе. Реверсивные трансформаторы теплоты (РТТ) представляют собой устройства, работающие по обратному термодинамическому циклу, то есть позволяют отнимать теплоту от объекта с низкой температурой и переносить ее к объекту с более высокой температурой. При этом требуются затраты механической работы. Особенность РТТ заключается в том, что в зависимости от режима работы охлаждаемый и нагреваемый объекты могут меняться, что в основном имеет место в технологиях, где существенное влияние на характер энергопотребления оказывают сезонные изменения параметров климата. РТТ служит как для охлаждения, так и для нагрева различных сред. Потребность в тепловой энергии имеет место в основном в зимнее время для отопления зданий. При этом тепловая энергия используется для восполнения потерь теплоты через окружающие конструкции за счет теплопередачи, за счет инфильтрации и тепловых потерь в системах вентиляции. При этом выполняется основная задача - поддержание требуемого микроклимата помещений. Известны сплит-системы 1 для сезонного кондиционирования и отопления зданий парокомпрессионные РТТ, содержащие основные элементы компрессор, испаритель,конденсатор, дроссель, четырехходовой клапан. Испаритель и конденсатор представляют собой газожидкостные теплообменники. В летний период года в испарителе охлаждается воздух, который подается в помещения. Отведенная от него теплота передается в конден 2 101362014.06.30 саторе атмосферному воздуху. На принудительное перемещение воздуха в конденсаторе и в испарителе затрачивается дополнительная энергия на привод вентиляторов. В холодный период года переключением четырехходового клапана РТТ переводится в режим теплового насоса таким образом, что в одном из теплообменников - испарителе происходит охлаждение атмосферного воздуха. В другом теплообменнике - конденсаторе происходит нагрев воздуха, поступающего в помещения. В таких установках значительными являются затраты энергии на перемещение воздуха вентиляторами. В теплое время года, когда наблюдаются максимумы температуры атмосферного воздуха, имеет место максимальная потребность в мощности на охлаждение. При этом высокие температуры приемника теплоты - атмосферного воздуха, поступающего в конденсатор РТТ, - обуславливают его низкие холодильные коэффициенты и холодопроизводительность в режиме охлаждения воздуха. В случае, когда РТТ проектируется на максимальную холодопроизводительность при максимально возможной температуре атмосферного воздуха, при снижении температуры окружающей среды и падении потребности в нагрузке на охлаждение мощность РТТ используется не полностью и он работает в неноминальном режиме. При работе РТТ в режиме теплового насоса в зимнее время такжеимеют место негативные факторы - снижение теплопроизводительности и коэффициента трансформации,обусловленные падением температуры атмосферного воздуха, который в данном случае является источником теплоты. Весьма негативным в данном случае также является то, что наблюдаемое падение теплопроизводительности и коэффициента трансформации имеет место в периоды максимальной потребности в тепловой мощности. В случае, когда РТТ проектируется на максимальную теплопроизводительность при минимально возможной температуре атмосферного воздуха, при увеличении температуры окружающей среды и падении потребности в тепловой нагрузке мощность РТТ используется не полностью и он работает в неноминальном режиме. Таким образом, основные недостатки сплит-систем на основе РТТ большие затраты энергии на перемещение воздушных потоков жесткая зависимость энергетических параметров РТТ (теплопроизводительность, коэффициент трансформации, холодопроизводительность, холодильный коэффициент) от температуры атмосферного воздуха, подверженной значительным суточным и сезонным колебаниям. Одним из решений проблемы падения энергетических параметров РТТ с утилизацией теплоты атмосферного воздуха при изменении температуры окружающей среды является использование в качестве окружающей среды массива грунта. Известен РТТ с грунтовыми теплообменниками (ГТО) 2. В этом случае один из теплообменных аппаратов контура РТТ соединен в циркуляционный контур с герметичными ГТО. ГТО представляют собой систему герметичных труб, которые могут располагаться в грунте горизонтально на небольшой глубине в виде змеевиков и коллекторных систем различной конфигурации либо в виде коаксиальных и -образных труб, располагаемых вертикально в скважинах 3. В летний сезон, когда имеется потребность в холоде, РТТ работает в режиме холодильной машины. В испарителе охлаждается непосредственно воздух либо жидкий хладоноситель системы холодоснабжения. Теплообменный аппарат, соединенный в контур с ГТО, работает как конденсатор, конденсирующийся в нем ХА отдает теплоту промежуточному теплоносителю, который затем охлаждается в ГТО, нагревая прилегающий массив грунта. В летний период года температура грунта меньше температуры атмосферного воздуха на 1020 С. Более низкая температура грунта как приемника теплоты способствует тому, что холодильный коэффициент и холодопроизводительность РТТ значительно возрас 3 101362014.06.30 тают по сравнению с РТТ, в котором в качестве приемника теплоты выступает атмосферный воздух с большей температурой. По сравнению с температурой атмосферного воздуха, температура грунта подвержена меньшим колебаниям, а на глубине нескольких метров и вовсе постоянна в течение года. Это способствует тому, что в случае использования грунта в качестве приемника сбросной теплоты конденсатора меньшим колебаниям подвергается и холодопроизводительность как в течение суток, так и в течение всего периода потребности в холодильной мощности. С течением времени прилегающий к ГТО грунтовой массив нагревается, при этом соответственно уменьшаются холодопроизводительность и холодильный коэффициент РТТ. Для того чтобы повышение температуры грунта не приводило к значительному падению холодопроизводительности и холодильного коэффициента, выбираются соответствующие достаточные размеры ГТО. Малое количество ГТО с небольшой поверхностью теплообмена будет сопровождаться значительным ростом температуры прилегающего грунта и соответствующим значительным падением холодопроизводительности и холодильного коэффициента РТТ. Большое количество ГТО с большой поверхностью будет сопровождаться небольшим ростом температуры прилегающего грунта и соответственно небольшим падением холодопроизводительности и холодильного коэффициента РТТ. Тем не менее создание большого количества ГТО с большой теплообменной поверхностью связано с большими затратами на земельные работы и материалы. В зимнее время потребность в кондиционировании воздуха зданий отсутствует. А если имеется потребность холодного воздуха для нужд технологического комплекса потребителя, то она может быть покрыта за счет использования холодного атмосферного воздуха 4. В этом случае РТТ переводится в режим теплового насоса. Теплообменный аппарат,который ранее работал в качестве испарителя, переводится в режим конденсации ХА. При этом в нем происходит нагрев либо воздуха, поступающего в помещения, либо теплоносителя системы теплоснабжения. Теплообменный аппарат, соединенный в контур с ГТО,работает в режиме испарителя. При этом от прилегающего к грунтовому теплообменнику массива грунта отводится аккумулированная теплота, которая сбрасывалась в теплый период года в конденсаторе. Температура грунта как источника теплоты в этот период значительно выше температуры атмосферного воздуха, это способствует высоким значениям теплопроизводительности и коэффициента трансформации РТТ. По сравнению с температурой атмосферного воздуха температура грунта практически не подвержена колебаниям. Это способствует тому, что в случае использования грунта в качестве источника теплоты при работе РТТ в режиме теплового насоса меньшим колебаниям подвергается и теплопроизводительность как в течение суток, так и в течение всего периода потребности в тепловой мощности. С течением времени за отопительный период прилегающий к ГТО грунтовой массив охлаждается, при этом уменьшаются теплопроизводительность и коэффициент трансформации РТТ. Энергетическая эффективность описанной системы может быть увеличена за счет повышения теплоаккумуляционных свойств грунта 5 тем, что процессы в ГТО проводятся в таких тепловых режимах, при которых поровая влага грунта претерпевает фазовые переходы в случае процессов охлаждения грунта - конденсацию и замораживание, в случае нагрева грунта - таяние и испарение. При этом для увеличения тепловой емкости грунтового массива предлагается по дополнительному трубопроводу подводить в грунтовой массив воду под давлением. Преимуществом данного способа является повышенная тепловая аккумуляционная способность увлажненного грунта. Тем не менее для данного способа характерны недостатки. В первую очередь, неоднократные процессы фазового перехода в грунтовом массиве могут сопровождаться его деформацией, образованием областей повышенной влажности, грязи. Данные деформации особенно негативны в случае,когда подвергаемый тепловому воздействию грунт также должен воспринимать механи 4 101362014.06.30 ческие нагрузки, например, от зданий и сооружений. Предлагаемое нагнетание воды в близлежащие области грунта также будет существенно влиять на механические свойства грунта, что является нежелательным фактором. Также в этом случае имеют место значительные затраты на покупку воды, что может быть весьма существенным. Также эффективность таких систем может быть увеличена за счет использования ГТО более сложной конструкции 6-8. Повысить эффективность РТТ в режиме теплового насоса можно также за счет комбинации с системами утилизации теплоты вентиляционных выбросов и аккумуляторами теплоты 9, 10, с системами солнечного теплоснабжения 11. Приведенные решения не лишают основного недостатка РТТ с ГТО - падения энергетических параметров при росте температуры грунта в режиме холодоснабжения и уменьшении температуры грунта в режиме теплоснабжения. В качестве прототипа выбирается РТТ с ГТО, описанный в работе 2. Основные недостатки прототипа снижение холодопроизводительности и холодильного коэффициента при работе в режиме холодоснабжения вследствие разогрева грунта снижение теплопроизводительности и коэффициента трансформации в режиме теплоснабжения вследствие охлаждения грунта. Цель полезной модели - повышение холодопроизводительности реверсивного трансформатора теплоты при работе в режиме холодоснабжения с охлаждаемой средой - воздухом. Поставленная задача достигается тем, что реверсивный трансформатор теплоты, содержащий газожидкостный теплообменник, вентилятор, четырехходовой двухпозиционный клапан, компрессор, рекуперативный теплообменный аппарат, терморегулирующий вентиль, грунтовые теплообменники с возможностью нагрева воздуха в газожидкостном теплообменнике в холодное время года, отличается тем, что газожидкостный теплообменник с возможностью конденсации в нем пара хладагента при естественной конвекции воздуха содержит воздухопровод с боковыми проемами, снабженными регулируемыми жалюзи, при этом четырехходовой двухпозиционный клапан вследствие его возможности изменения направления движения хладагента через газожидкостный теплообменник и рекуперативный теплообменный аппарат реализует в газожидкостном теплообменнике возможность охлаждения воздуха для целей потребления в дневное время и нагрева воздуха в ночное время летнего периода года. В теплый период года в дневное время, когда у потребителя имеется потребность в холодном воздухе, четырехходовой двухпозиционный клапан устанавливается в положение, при котором конденсат хладагента (ХА) после рекуперативного теплообменного аппарата (РТА) поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), где расширяется до давления, при котором температура кипения ХА будет меньше температуры охлаждаемого воздуха. После ТРВ парожидкостная смесь ХА поступает в коллектор, через который распределяется по теплообменным секциям газожидкостного теплообменника (ГЖТ). ГЖТ представляет собой аппарат воздушного охлаждения, теплообменные секции которого содержат несколько рядов труб с внешним оребрением. Трубы расположены параллельно движению ХА, ХА при движении в трубах кипит за счет более теплого потока воздуха, который поперечно обтекает оребренные трубы. Принудительное движение воздуха обеспечивается вентилятором, приводимым в движение двигателем через редуктор. После теплообменных секций ГЖТ охлажденный воздух поступает в воздухопровод с боковыми проемами, которые содержат закрытые регулируемые жалюзи, что препятствует проходу воздуха через боковые проемы. После воздухопровода с боковыми проемами воздух проходит лопасти вентилятора и направляется в воздухопровод потребителя. В трубах ГЖТ ХА полностью выкипает и частично перегревается, затем поступает из теплообменных секций в общий коллектор, из которого направляется во всасывающий патрубок компрессора, который обеспечивает движение ХА по трубопроводам и его сжатие до давления, при котором температура конденсации будет выше температуры теплоносителя ГТО. После компрессора ХА в перегретом состоянии поступает в РТА, где охлажда 5 101362014.06.30 ется до температуры конденсации и конденсируется, отдавая теплоту жидкому теплоносителю, циркулирующему в контуре с ГТО. После РТА конденсат ХА направляется на расширение в ТРВ. За счет того что температура грунта вблизи ГТО меньше температуры жидкого теплоносителя, он, двигаясь по трубам ГТО, охлаждается. Циркуляция теплоносителя осуществляется за счет работы циркуляционного насоса (ЦН). С течением времени за период суток, когда в РТТ происходит процесс охлаждения воздуха за счет сброса теплоты охлаждения и конденсации ХА в грунтовой массив, происходит его нагрев от первоначальной температуры 0 до некоторой температуры 1. При этом наблюдается падение холодопроизводительности и холодильного коэффициента РТТ. Когда потребность в холодном воздухе в летний период отсутствует, например в вечернее, ночное и утреннее время, РТТ переключается в режим холодильной машины. Двигатель, приводящий в движение вентилятор, отключается, регулируемые жалюзи полностью открываются. В этом случае РТА работает с кипением ХА. Устанавливается такой тепловой режим,при котором температура теплоносителя в трубах ГТО меньше температуры прилегающего грунта. В таких условиях теплоноситель нагревается в ГТО, благодаря работе ЦН поступает в РТА, где отдает теплоту кипящему ХА. ХА, поступающий в РТА, полностью выкипает и частично перегревается, затем поступает во всасывающий патрубок компрессора. В компрессоре ХА сжимается до давления, при котором его температура конденсации будет больше температуры атмосферного воздуха в данное время суток. После компрессора ХА в перегретом состоянии поступает в коллектор, через который распределяется по теплообменным секциям ГЖТ. Двигаясь параллельно в трубах ГЖТ, ХА охлаждается до температуры конденсации и конденсируется. Теплота охлаждения и конденсации хладагента передается атмосферному воздуху, который поперечно обтекает оребренные трубы ГЖТ за счет естественной конвекции. Необходимый свободноконвективный поток воздуха обеспечивается за счет того, что плотность более теплого воздуха у оребренной поверхности труб ГЖТ меньше плотности слоев более холодного атмосферного воздуха, находящихся выше оребренных труб. Создаваемый градиент плотностей приводит к тому, что воздух свободно течет вверх от теплообменной поверхности, вытесняя более холодные слои атмосферного воздуха, а к теплообменным трубам снизу поступает поток воздуха, подсасываемый через боковые проемы воздухопровода с открытыми регулируемыми жалюзи. В течение этого периода работы РТТ происходит отведение теплоты от грунтового массива к окружающему атмосферному воздуху. В течение этого периода прилегающий к ГТО грунт охлаждается от температуры 1 до температуры 2. При этом температура 2 может быть равна естественной температуре грунта 0, больше ее либо меньше. В том случае когда температура 20, за ночной период происходит аккумуляция холода в грунтовом массиве, количественно равная количеству холода, затрачиваемого на охлаждение воздуха в дневное время с учетом теплоты, выделяющейся дополнительно за счет работы компрессора. В этом случае следующий дневной цикл охлаждения воздуха происходит с той же температурой грунта вначале, что и предыдущий цикл охлаждения. Энергетические параметры РТТ в этом случае незначительно отличаются в каждом цикле охлаждения и зависят в основном от температуры поступающего на охлаждение воздуха. К началу отопительного периода независимо от характера расположения ГТО температура грунта близка к естественной температуре грунта 0. В том случае когда температура 20, за ночной период происходит аккумуляция холода в грунтовом массиве в количестве большем, чем было отведено теплоты от воздуха в предыдущем дневном цикле охлаждения. В этом случае на начало следующего дневного цикла охлаждения температура грунта как приемника теплоты меньше температуры грунта в предыдущем цикле охлаждения, что сопровождается большими холодильными коэф 6 101362014.06.30 фициентами и большей холодильной мощностью. При этом с каждым циклом температура грунта в конце ночной регенерации и соответственно в начале дневного цикла охлаждения постепенно падает. При плотном расположении ГТО к началу отопительного периода его температура ниже естественной температуры грунта вследствие того, что поступление теплоты от прилегающих областей грунта в этом случае малоинтенсивно. В том случае когда ГТО располагаются на достаточно большом расстоянии друг от друга,температура грунта к началу отопительного периода за счет теплопритоков от близлежащих областей грунта восстанавливается до значения, близкого к естественной температуре грунта 0. В том случае когда температура 20, за ночной период происходит аккумуляция холода в грунтовом массиве в количестве меньшем, чем было отведено теплоты от воздуха в предыдущем дневном цикле охлаждения. В этом случае на начало следующего дневного цикла охлаждения температура грунта как приемника теплоты больше температуры грунта в предыдущем цикле охлаждения, что сопровождается меньшими холодильными коэффициентами и меньшей холодильной мощностью РТТ. При этом с каждым циклом температура в конце ночной регенерации и соответственно в начале дневного цикла охлаждения постепенно растет. Это происходит за счет аккумулирования части теплоты охлаждения и конденсации ХА. При плотном расположении ГТО аккумулированная теплота не рассеивается в прилегающие области грунта. При этом на начало холодного периода года, когда имеет место потребность в тепловой энергии, температура грунта выше естественной температуры грунта. При расположении ГТО на достаточно большом расстоянии друг от друга к началу отопительного периода теплота, аккумулированная в грунте около ГТО, может рассеиваться в прилегающие более холодные области грунта, вследствие чего к началу отопительного периода температура грунта около ГТО становится близка к естественной температуре грунта. При проектировании РТТ с ГТО выбираются такой размер ГТО и расстояние между ними, чтобы к началу отопительного периода температура близлежащего грунта была не ниже естественной температуры грунта, так как при низкой температуре грунта будут наблюдаться невысокие коэффициенты трансформации РТТ при работе в режиме нагрева воздуха и подачи его потребителю. Благодаря тому что температура атмосферного воздуха как приемника теплоты в ночное время характеризуется суточными минимумами, а температура источника теплоты(грунта) достаточно высока, при работе РТТ в режиме теплового насоса в таких условиях имеют место высокие коэффициенты трансформации, что соответствует низкому потреблению электроэнергии на привод компрессора. За счет работы ГЖТ в режиме естественной конвекции воздуха работа вентилятора не требуется, соответственно отсутствуют затраты энергии на привод двигателя. В совокупности с низкими ночными тарифами на электроэнергию низкое электропотребление РТТ делает процесс ночной тепловой регенерации грунта финансово малозатратным. В холодный период года четырехходовой двухпозиционный клапан устанавливается таким образом, что РТТ переводится в режим теплового насоса. Жалюзи проемов воздухопровода закрываются. В этом случае РТА работает с кипением ХА. При этом устанавливается такой тепловой режим, что температура теплоносителя в трубах ГТО меньше температуры прилегающего грунта. В таких условиях теплоноситель нагревается в ГТО,благодаря работе ЦН поступает в РТА, где отдает теплоту кипящему ХА. ХА, поступающий в РТА, выкипает и частично перегревается, затем поступает во всасывающий патрубок компрессора. В компрессоре ХА сжимается до давления, при котором его температура конденсации будет больше температуры атмосферного воздуха в данное время суток. После компрессора ХА в перегретом состоянии поступает в коллектор, через который распределяется по теплообменным секциям ГЖТ. Двигаясь параллельно в трубах ГЖТ, ХА охлаждается до температуры конденсации и конденсируется. Теплота охлаждения и кон 7 101362014.06.30 денсации ХА передается атмосферному воздуху, который принудительно поперечно обтекает оребренные трубы ГЖТ за счет работы вентилятора. После теплообменных секций ГЖТ теплый воздух поступает в воздухопровод с боковыми проемами, которые содержат закрытые регулируемые жалюзи, что препятствует проходу воздуха через проемы. После воздухопровода с боковыми проемами воздух проходит лопасти вентилятора и направляется в воздухопровод потребителя. Из теплообменных секций ГЖТ конденсат ХА собирается в коллекторе и направляется из него в ТРВ. В ТРВ происходит расширение ХА до давления, при котором температура его кипения будет ниже температуры теплоносителя,поступающего в РТА от ГТО. С течением времени за отопительный период температура грунта, прилегающего к ГТО, постепенно уменьшается. В случае плотного расположения ГТО относительно друг друга к периоду потребности в холоде температура грунта вблизи ГТО не восстанавливается до естественного значения вследствие низкой интенсивности теплопритока от соседних областей более нагретого грунта. При этом аккумулированный холод может быть использован в период потребности в холодном воздухе. Таким образом, за счет аккумуляции холода в ночное время летнего периода по сравнению с прототипом холодопроизводительность РТТ в дневное время может быть увеличена на 30-50 без существенных увеличений финансовых и энергетических затрат. Достигаемый полезный эффект обеспечивается тем, что в ночное время, когда происходит активная тепловая регенерация грунта, благодаря низкой температуре окружающего воздуха (приемника теплоты) и высокой температуре грунта (источника теплоты) достигаются высокие коэффициенты трансформации РТТ, что соответствует низкому электропотреблению на привод компрессора. Работа ГЖТ в условиях естественной конвекции воздуха позволяет отключать вентилятор, что обеспечивает дополнительное снижение электропотребления двигателем вентилятора. Так как в ночное время имеют место низкие тарифы на электроэнергию (в 2-3 раза ниже дневных тарифов), обеспечивается и экономия средств за счет данной разности в тарифах. Сформулированные в совокупности отличительные признаки позволили положительно решить задачу полезной модели. Полезная модель поясняется на фиг. 1-6. На фиг. 1 изображен РТТ в режиме охлаждения воздуха. РТТ содержит ГЖТ 1, состоящий из нескольких теплообменных секций, в котором параллельно по движению ХА расположены оребренные трубы 27 коллекторы 2 и 26, воздухопровод с боковыми проемами 4, содержащими регулируемые жалюзи 3 металлоконструкции 5 вентилятор 6 конфузор 25 редуктор 24 двигатель 23 воздухопровод потребителя 7 трубопроводы для движения ХА 8, 10, 12, 19, 21, 22 четырехходовой двухпозиционный клапан 9 компрессор 11 РТА 18 трубопроводы циркуляционного контура 13 ГТО 15 с -образными трубами 16, расположенные в грунте 14 ЦН 17 ТРВ 20. На фиг. 2 изображен разрез А-А воздухопровода с боковыми проемами 4, снабженными регулируемыми жалюзи 3, при работе РТТ в режиме охлаждения воздуха. На фиг. 3 изображен РТТ в режиме нагрева воздуха с естественной конвекцией. На фиг. 4 изображен разрез Б-Б воздухопровода с боковыми проемами 4, снабженными регулируемыми жалюзи 3, при работе РТТ в режиме нагрева воздуха с естественной конвекцией. На фиг. 5 изображен РТТ в режиме нагрева воздуха при подаче его потребителю. На фиг. 6 изображен разрез В-В воздухопровода с боковыми проемами 4, снабженными регулируемыми жалюзи 3, при работе РТТ в режиме нагрева воздуха при подаче его потребителю. РТТ работает следующим образом. В теплый период года в дневное время, когда у потребителя имеется потребность в холодном воздухе, четырехходовой двухпозиционный клапан 9 устанавливается в положение, при котором трубопровод 8 соединен с трубопроводом 12, а трубопровод 10 со 8 101362014.06.30 единен с трубопроводом 21. При этом конденсат ХА после РТА 18 по трубопроводу 19 поступает в ТРВ 20, где расширяется до давления, при котором температура кипения ХА будет меньше температуры охлаждаемого воздуха. После ТРВ 20 по трубопроводу 22 парожидкостная смесь ХА поступает в коллектор 26, через который распределяется по теплообменным секциям ГЖТ 1. ГЖТ 1 представляет собой аппарат воздушного охлаждения,теплообменные секции которого содержат несколько рядов труб 27 с внешним оребрением. Трубы расположены параллельно движению ХА, ХА при движении в трубах 27 кипит за счет более теплого потока воздуха, который поперечно обтекает оребренные трубы 27. Принудительное движение воздуха обеспечивается вентилятором 6, приводимым в движение двигателем 23 через редуктор 24. После теплообменных секций ГЖТ 1 охлажденный воздух поступает в воздухопровод с боковыми проемами 4, которые содержат закрытые регулируемые жалюзи 3, что препятствует проходу воздуха через боковые проемы. После воздухопровода с боковыми проемами 4 воздух проходит лопасти вентилятора и направляется в воздухопровод 7 потребителя. В трубах ГЖТ 1 ХА полностью выкипает и частично перегревается, затем поступает из теплообменных секций ГЖТ в общий коллектор 2, из которого по трубопроводу 8 через четырехходовой двухпозиционный клапан поступает в трубопровод 12, а затем во всасывающий патрубок компрессора 11, который обеспечивает движение ХА в контуре и его сжатие до давления, при котором температура конденсации будет выше температуры теплоносителя контура ГТО 15. После компрессора 11 ХА в перегретом состоянии по трубопроводу 10 поступает через четырехходовой двухпозиционный клапан 9 в трубопровод 21, по которому направляется в РТА 18, где охлаждается до температуры конденсации и конденсируется, отдавая теплоту теплоносителю, циркулирующему по трубопроводам 13 и ГТО 15 с -образными трубами 16. После РТА 18 конденсат ХА по трубопроводу 19 направляется на расширение в ТРВ 20. За счет того что температура грунта 14 вблизи ГТО 15 меньше температуры теплоносителя, он,двигаясь по -образным трубам 16, охлаждается. Циркуляция теплоносителя по циркуляционному контуру ГТО осуществляется за счет работы ЦН 17. С течением времени за период суток, когда в РТТ происходит процесс охлаждения воздуха за счет сброса теплоты охлаждения и конденсации ХА в грунтовой массив 14,происходит его нагрев от первоначальной температуры 0 до некоторой температуры 1. При этом наблюдается падение холодопроизводительности и холодильного коэффициента РТТ. Когда потребность в холодном воздухе в теплый период года отсутствует, например в вечернее, ночное и утреннее время, РТТ переключается в режим холодильной машины. При этом четырехходовой двухпозиционный клапан 9 переключается в такое положение,при котором трубопровод 8 соединяется с трубопроводом 10, а трубопровод 21 - с трубопроводом 12. Двигатель 23, приводящий в движение вентилятор 6, отключается. Регулируемые жалюзи 3 полностью открываются. В этом случае РТА 18 работает с кипением ХА. При этом устанавливается такой тепловой режим, при котором температура теплоносителя в -образных трубах 16 ГТО 15 меньше температуры прилегающего грунта 14. В таких условиях теплоноситель нагревается в ГТО 15, благодаря работе ЦН 17 поступает в РТА 18, где отдает теплоту кипящему ХА. ХА, поступающий по трубопроводу 19 после ТРВ 20 в РТА 18, полностью выкипает и частично перегревается, затем по трубопроводу 21 через четырехходовой двухпозиционный клапан 9 поступает в трубопровод 12, сообщающийся со всасывающим патрубком компрессора 11. В компрессоре 11 ХА сжимается до давления, при котором его температура конденсации будет больше температуры атмосферного воздуха в данное время суток. После компрессора 11 по трубопроводу 10 через четырехходовой двухпозиционный клапан 9 ХА в перегретом состоянии поступает в трубопровод 8, по которому направляется в коллектор 2, через который распределяется по теплообменным секциям ГЖТ 1. Двигаясь параллельно в трубах 27 ГЖТ 1, ХА охлаждается до температуры конденсации и конден 9 101362014.06.30 сируется. Теплота охлаждения и конденсации хладагента передается атмосферному воздуху, который поперечно обтекает оребренные трубы 27 ГЖТ 1 за счет естественной конвекции. Необходимый свободноконвективный поток воздуха обеспечивается за счет того,что плотность более теплого воздуха у оребренной поверхности труб 27 ГЖТ 1 меньше плотности слоев более холодного атмосферного воздуха, находящихся выше оребренных труб. Создаваемый градиент плотностей приводит к тому, что воздух свободно течет вверх от теплообменной поверхности, вытесняя более холодные слои атмосферного воздуха, а к теплообменным трубам 27 снизу поступает поток воздуха, подсасываемый через боковые проемы воздухопровода 4 с открытыми регулируемыми жалюзи 3. В течение этого периода работы РТТ происходит отведение теплоты от грунтового массива окружающему атмосферному воздуху. При этом прилегающий к ГТО 15 грунт 14 охлаждается от температуры 1 до температуры 2. Температура 2 может быть равна естественной температуре грунта 0, больше либо меньше ее. В том случае когда температура 20, за ночной период происходит аккумуляция холода в грунтовом массиве 14, количественно равного теплоте, отведенной от охлаждаемого воздуха в дневное время с учетом теплоты, выделяющейся дополнительно при сжатии ХА в компрессоре. В этом случае следующий дневной цикл охлаждения воздуха происходит с той же температурой грунта вначале, что и предыдущий цикл охлаждения. Энергетические параметры РТТ в этом случае незначительно отличаются в каждом цикле охлаждения и зависят в основном от температуры поступающего на охлаждение воздуха. К началу отопительного периода независимо от характера расположения ГТО температура грунта близка к естественной температуре грунта 0. В том случае когда температура 20, за ночной период происходит аккумуляция холода в грунтовом массиве 14 в количестве большем, чем было отведено теплоты от воздуха в предыдущем дневном цикле охлаждения. В этом случае на начало следующего дневного цикла охлаждения воздуха температура грунта как приемника теплоты меньше температуры грунта в предыдущем цикле охлаждения, что сопровождается большими холодильными коэффициентами и большей холодильной мощностью. При этом с каждым циклом температура в конце ночной регенерации и соответственно в начале дневного цикла охлаждения постепенно падает. При плотном расположении ГТО к началу отопительного периода температура прилегающего к ГТО 15 массива грунта 14 ниже естественной температуры грунта 0, вследствие того что поступление теплоты от прилегающих областей грунта в этом случае малоинтенсивно. В том случае когда ГТО располагаются на достаточно большом расстоянии друг от друга, температура грунта 14 к началу отопительного периода за счет теплопритоков от близлежащих областей грунта восстанавливается до значения, близкого к естественной температуре грунта 0. В том случае когда температура 20, за ночной период происходит аккумуляция холода в грунтовом массиве 14 в количестве меньшем, чем было отведено теплоты от воздуха в предыдущем дневном цикле охлаждения. В этом случае на начало следующего дневного цикла охлаждения воздуха температура грунта как приемника теплоты больше температуры грунта в предыдущем цикле охлаждения, что сопровождается меньшими холодильными коэффициентами и меньшей холодильной мощностью. При этом с каждым циклом температура в конце ночной регенерации и соответственно в начале дневного цикла охлаждения постепенно растет. Это происходит за счет аккумулирования части теплоты охлаждения и конденсации ХА, не отведенной в окружающую среду в цикле регенерации. При плотном расположении ГТО 15 данная аккумулированная теплота не рассеивается в прилегающие области грунта. При этом на начало холодного периода года,когда имеет место потребность в тепловой энергии, фактическая температура грунта выше естественной температуры грунта. При расположении ГТО на достаточно большом расстоянии друг от друга к началу отопительного периода теплота, аккумулированная в грунте около ГТО, может рассеиваться в прилегающие более холодные области грунта,10 101362014.06.30 вследствие чего к началу отопительного периода температура грунта около ГТО становится близка к естественной температуре грунта. В холодный период года четырехходовой двухпозиционный клапан 9 устанавливается таким образом, что трубопровод 8 соединяется с трубопроводом 10, а трубопровод 21 - с трубопроводом 12. Регулируемые жалюзи 3 закрываются. В этом случае РТА 18 работает с кипением ХА. При этом устанавливается такой тепловой режим, что температура теплоносителя в -образных трубах 16 ГТО 15 меньше температуры прилегающего грунта 14. В таких условиях жидкий теплоноситель нагревается в ГТО 15, благодаря работе ЦН 17 поступает в РТА 18, где отдает теплоту кипящему ХА. ХА, поступающий по трубопроводу 19 после ТРВ 20 в РТА 18, полностью выкипает и частично перегревается, затем по трубопроводу 21 через четырехходовой двухпозиционный клапан 9 поступает в трубопровод 12, сообщающийся со всасывающим патрубком компрессора 11. В компрессоре 11 ХА сжимается до давления, при котором его температура конденсации будет больше температуры атмосферного воздуха в данное время суток. После компрессора 11 по трубопроводу 10 через четырехходовой двухпозиционный клапан 9 ХА в перегретом состоянии поступает в трубопровод 8, по которому направляется в коллектор 2, через который распределяется по теплообменным секциям ГЖТ 1. Двигаясь параллельно в трубах 27 ГЖТ 1, ХА охлаждается до температуры конденсации и конденсируется. Теплота охлаждения и конденсации хладагента передается атмосферному воздуху, который принудительно поперечно обтекает оребренные трубы 27 ГЖТ 1 за счет работы вентилятора 6, приводимого в движение двигателем 23. После теплообменных секций ГЖТ 1 охлажденный воздух поступает в воздухопровод с боковыми проемами 4, которые содержат закрытые регулируемые жалюзи 3, что препятствует проходу воздуха через боковые проемы. После воздухопровода с боковыми проемами 4 воздух проходит лопасти вентилятора и направляется в воздухопровод потребителя 7. Из теплообменных секций ГЖТ 1 конденсат ХА собирается в коллекторе 26 и направляется из него по трубопроводу 22 к ТРВ 20. В ТРВ 20 происходит расширение ХА до давления, при котором температура его кипения будет ниже температуры жидкого теплоносителя, поступающего в РТА 18 от ГТО 15. С течением времени за отопительный период температура грунта 14, прилегающего к ГТО 15, постепенно уменьшается. В случае плотного расположения ГТО 15 относительно друг друга к периоду потребности в холоде температура грунта 14 вблизи ГТО 15 не восстанавливается до естественного значения вследствие низкой интенсивности теплопритоков от соседних областей более теплого грунта. При этом аккумулированный в грунтовом массиве 14 холод может быть использован в период потребности в холодном воздухе. При проектировании РТТ с ГТО следует выбирать такие размер ГТО 15 и расстояние между ними, чтобы к началу отопительного периода температура близлежащего грунта 14 была не ниже естественной температуры грунта 0, так как при низкой температуре грунта 14 будут иметь место низкие коэффициенты трансформации РТТ при работе в режиме нагрева воздуха и подачи его потребителю. За счет аккумуляции холода в ночное время летнего периода по сравнению с прототипом холодопроизводительность РТТ в дневное время может быть увеличена на 30-50 без существенного роста финансовых и энергетических затрат. Достигаемый полезный эффект обеспечивается тем, что в ночное время, когда происходит активная тепловая регенерация грунта благодаря низкой температуре окружающего воздуха (приемника теплоты) и высокой температуре грунта (источника теплоты), достигаются высокие коэффициенты трансформации РТТ, что соответствует низкому электропотреблению на привод компрессора. Работа ГЖТ в условиях естественной конвекции воздуха позволяет отключать вентилятор, при этом отсутствует электропотребление двигателем вентилятора. Так как в ночное время имеют место низкие тарифы на электроэнергию (в 2-3 раза ниже дневных тарифов), обеспечивается и экономия финансовых средств. 101362014.06.30 В качестве ГТО могут быть использованы горизонтальные грунтовые теплообменники в виде змеевиков различной формы вертикальные грунтовые теплообменники с коаксиальными и -образными трубами тепловые трубы и термосифоны. Полезная модель может работать в комбинации с другими системами выработки холода и тепловой энергии. Полезная модель может работать как в режиме холодильной машины, так и в режиме теплового насоса, в зимнее время может выполнять функции источника теплоты для отопления зданий и сооружений либо использоваться на нужды технологического комплекса. В этом случае по сравнению с системами, где тепловая энергия и холод вырабатываются различными установками, для РТТ будут характерны меньшие капитальные затраты,большая степень использования установленной мощности. Полезная модель может быть использована в системах кондиционирования для поддержания микроклимата помещений в технологических комплексах предприятий перерабатывающей, нефтяной, газовой и химической промышленности на предприятиях торговой отрасли и агропромышленного комплекса для замораживания, охлаждения и хранения продуктов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 13