Теплонасосная установка

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Минскоблагросервис(72) Авторы Хатеновский Владимир Владимирович Короткевич Валентин Алексеевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Минскоблагросервис(57) 1. Теплонасосная установка, включающая компрессор, терморегулирующий вентиль и испаритель, последовательно соединенные трубопроводами в замкнутый контур, отличающаяся тем, что она содержит конденсатор воздушного охлаждения, выход которого соединен с терморегулирующим вентилем, дополнительный терморегулирующий вентиль, а также тепло-массообменный аппарат, состоящий из корпуса с размещенной в нем рамой, выполненной из горизонтально расположенной крепежной перегородки и вертикальных труб, и смонтированного на трубах рамы трубчатого змеевика, который входным патрубком соединен с компрессором, а выходным патрубком - с конденсатором воздушного охлаждения и/или терморегулирующим вентилем, при этом дополнительный терморегулирующий вентиль расположен между выходным патрубком змеевика и конденсатором воздушного охлаждения, корпус тепло-массообменного аппарата установлен с возможностью подключения нижним входным патрубком к водопроводной сети, а верхним - к коллектору горячей воды. 11599 1 2009.02.28 2. Теплонасосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что корпус тепломассообменного аппарата и змеевик на участке от компрессора до входа в трубы рамы теплоизолированы, а вертикальные трубы рамы выполнены с отверстиями. Изобретение относится к холодильной технике, а именно к теплонасосным установкам, и может быть использовано в безотходных энергосберегающих технологиях, где требуются одновременно как низкие, так и высокие температуры, например для охлаждения молока и утилизации сбросного тепла на молочно-товарной ферме. Известна теплонасосная установка, содержащая компрессор, теплообменник-конденсатор, дроссель, теплообменник-испаритель, последовательно соединенные трубопроводами в замкнутый контур, газотурбинную установку с теплообменником-утилизатором в выхлопной системе, воздушный теплообменник, соединенный с теплообменникомутилизатором, теплообменник-охладитель с водяным контуром, расположенный между дросселем и теплообменником-конденсатором 1. Недостатком известной установки является ее сложность и значительная материалоемкость. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному результату к заявляемой теплонасосной установке является холодильная (теплонасосная) установка ТХУ-14, включающая компрессор, конденсатор, терморегулирующий вентиль,испаритель, теплообменник проточный, теплообменник конвективный, емкость для холодной воды, насосы, водонагреватель электрический 2. Недостатком известной установки является то, что при высокой материалоемкости требуется дополнительное устройство для электронагрева горячей воды до заданных параметров. Нагрев воды в известной установке обеспечивается в трех температурных уровнях 355 С 405 С 605 С. Задачей настоящего изобретения является снижение материалоемкости и затрат электроэнергии и повышение температурного потенциала горячей воды. Поставленная задача решается тем, что известная теплонасосная установка, включающая компрессор, терморегулирующий вентиль и испаритель, последовательно соединенные трубопроводами в замкнутый контур, содержит конденсатор воздушного охлаждения, выход которого соединен с терморегулирующим вентилем, дополнительный терморегулирующий вентиль, а также тепло-массообменный аппарат, состоящий из корпуса с размещенной в нем рамой, выполненной из горизонтально расположенной крепежной перегородки и вертикальных труб, и смонтированного на трубах рамы трубчатого змеевика, который входным патрубком соединен с компрессором, а выходным патрубком с конденсатором воздушного охлаждения и/или терморегулирующим вентилем, при этом дополнительный терморегулирующий вентиль расположен между выходным патрубком змеевика и конденсатором воздушного охлаждения, корпус тепло-массообменного аппарата установлен с возможностью подключения нижним входным патрубком к водопроводной сети, а верхним - к коллектору горячей воды. Кроме того, корпус тепло-массообменного аппарата и змеевик на участке от компрессора до входа в трубы рамы теплоизолированы, а вертикальные трубы выполнены с отверстиями. Снабжение теплонасосной установки тепло-массообменным аппаратом заявляемой конструкции, конденсатором воздушного охлаждения и дополнительным терморегулирующим вентилем позволяет значительно снизить материалоемкость установки и затраты электроэнергии - исключить теплообменники, емкости, насосы, электрический водонагреватель и др., обеспечить возможность ее работы в трех основных режимах - охлаждения молока и использования вторичного тепла для подогрева воды до 80 С, охлаждения молока и отопления помещений при отсутствии необходимости охлаждения молока - для 2 11599 1 2009.02.28 подогрева воды за счет использования тепла окружающей среды. При этом обеспечивается возможность плавного регулирования температуры воды. На фиг. 1 изображена схема теплонасосной установки на фиг. 2 - тепло-массообменый аппарат на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. Теплонасосная установка содержит компрессор 1, подключенный со стороны высокого давления к входному патрубку змеевика 2 тепло-массообменного аппарата 3. Выходным патрубком змеевик 2 подключен к конденсатору воздушного охлаждения 4 и через терморегулирующий вентиль 5 к испарителю 6. Испаритель 6 размещен в резервуареохладителе молока 7 и подключен выходным патрубком к компрессору 1 со стороны низкого давления. Змеевик 2 смонтирован на раме 8, размещенной в корпусе тепломассообменного аппарата 3. Рама 8 состоит из крепежной перегородки 9, которая разделяет корпус тепло-массообменого аппарата 3 по вертикали, и вертикальных труб. Корпус тепло-массообменого аппарата 3 и змеевик 2 на участке от компрессора до входа в трубы рамы 8 теплоизолированы. Крепление витков змеевика 2 осуществляется с наружной и внутренней поверхностей труб. Корпус тепло-массообменного аппарата 3 подключен посредством запорнорегулирующего вентиля 10 к системе водоснабжения. Запорно-регулирующие вентили установлены на участках компрессор 1 со стороны высокого давления - конденсатор воздушный 4 - вентиль 11 компрессор 1 - входной патрубок змеевика 2 - вентиль 12. Между выходным патрубком змеевика 2 и воздушным конденсатором 4 установлен дополнительный терморегулирующий вентиль 13. Вертикальные трубы рамы 8 имеют отверстия 14. Теплонасосная установка работает следующим образом. Компрессор 1 засасывает из испарителя 6 пар хладагента, сжимает и нагнетает его в змеевик 2 тепло-массообменного аппарата 3. При сжатии температура хладагента повышается до заданной температуры. При этом в хладагент переходит энергия привода компрессора 1. Далее хладагент поступает по змеевику 2 в нижний объем тепломассообменного аппарата 3, где конденсируется и доохлаждается, отдавая тепло фазового перехода на нагрев воды. Сетевая вода поступает через нижний патрубок тепломассообменного аппарата 3 и по трубному пространству рамы, нагреваясь до заданных параметров, поступает в верхний объем корпуса тепло-массообменного аппарата 3. При этом трубы рамы 8 выполняют функции эжекторов, подающих подогретую воду интенсифицируя процессы тепло-массопередачи и нагрева воды в верхнем объеме корпуса 3. Горячая вода вытесняется сетевой водой и поступает в коллектор горячей воды, откуда используется на различные потребности молочно-товарных ферм для мойки доильных аппаратов, молокопроводов и др. Хладагент, проходя по тепло-массообменному аппарату 3, практически полностью отдает тепло фазового перехода и поступает в терморегулирующий вентиль 5. В терморегулирующем вентиле 5 хладагент частично вскипает и в виде парожидкостной смеси поступает в испаритель 6. В испарителе 6 парожидкостная смесь кипит при низкой температуре вследствие низкого давления, поглощая тепло молока, а пары хладагента отсасываются компрессором 1, цикл повторяется. Хладагент, циркулируя по змеевику 2 передает тепло фазового перехода и доохлаждения хладагента на подогрев сетевой воды, поступающей в трубное пространство рамы 8. Охлажденный хладагент подается через терморегулирующие вентили 5 и 13 на испаритель 7 и/или конденсатор воздушного охлаждения 4. Регулирование температуры отбора горячей воды осуществляется бесступенчато запорно-регулирующим вентилем 10 подачи сетевой воды в корпус тепломассообменного аппарата 3. При отсутствии молока в молокоохладительном резервуаре 6 для получения горячей воды в тепло-массообменном аппарате 3 - включают терморегулирующий вентиль 13 и 3 11599 1 2009.02.28 конденсатор воздушного охлаждения 4. В таком режиме работы давление и температура в системе после терморегулирующего вентиля 13 резко снижаются, а конденсатор воздушного охлаждения 4 выполняет функции испарителя типа воздух-хладон. Пары хладона поступают через терморегулирующий вентиль 5 и испаритель 6 в компрессор со стороны низкого давления. В компрессоре 1 повышается давление и температура хладагента до заданных параметров и передается в тепломассообменный аппарат 3 для нагрева воды, т.е. установка позволяет использовать тепло воздуха, вентвыбросов и др. на нагрев воды. Таким образом, в зависимости от погодно-климатических условий и потребностей молочно-товарных ферм посредством запорных вентилей 10, 11, 12 устанавливаются различные варианты схем теплонасосной установки- получение горячей воды до 80 С,когда работает замкнутый контур - испаритель 6, компрессор 1, запорно-регулирующий вентиль 12, трубчатый змеевик 3, терморегулирующий вентиль 5, испаритель 6 11 - получения горячего воздуха для отопления помещений, когда работает замкнутый контур - испаритель 6, компрессор 1, запорно-регулирующий вентиль 11, воздушный конденсатор 4,терморегулирующий вентиль 5, испаритель 6 111 - получение горячей воды без охлаждения молока, когда работает замкнутый контур испаритель 6, компрессор 1, запорнорегулирующий вентиль 12, трубчатый змеевик 3, дополнительный терморегулирующий вентиль 13, воздушный конденсатор 4, терморегулирующий вентиль 5, испаритель 6. Источники информации 1. Патент России 2078808, МПК С 12 М 1/02, опубл. 10.05.1997. 2. Шныро А.В. и др. Устройство, монтаж, эксплуатация холодильных машин и установок молочно-товарных ферм. - Минск Ураджай, 1999. - С. 78-79. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4