установка отопления и горячего водоснабжения

Формула изобретения

Установка отопления и горячего водоснабжения, включающая источник тепла низкого потенциала, циркуляционный контур, тепловой насос с испарителем и конденсатором, систему отопления, отличающаяся тем, что она содержит в качестве источника тепла низкого потенциала приемный колодец сточных вод сети канализации с размещенными в нем теплообменником и вибратором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам отопления, горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, отдельных сооружений при использовании низкопотенциальных природных источников тепла, хозбытовых стоков и других тепловых отходов.

Известна установка, содержащая тепловой насос, циркуляционный контур, источник тепла низкого потенциала, в качестве которого используют солнечную энергию (а.с. СССР N 1038753, кл. F 25 В 13/00, 1983).

Недостатком такой установки является низкая экономичность вследствие зависимости работы от времени суток и наличия большого количества солнечных дней, что не позволяет применять их в средних и высоких широтах.

Известна также установка, содержащая тепловой насос, циркуляционный контур, источник тепла низкого потенциала, в качестве которого используют тепло сжигания топлива и теплоту приповерхностных водоносных слоев грунтовых вод и самого грунта (заявка РФ N 94033853, кл. F 25 В 13/00, 1994).

Недостатком такой установки является малая экономичность вследствие низкого температурного потенциала грунтовых вод и самого грунта, большой объем буровых и земляных работ для размещения громоздких утилизационных теплообменников.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является установка для отопления и горячего водоснабжения, включающая тепловой насос с испарителем и конденсатором, циркуляционный контур, систему отопления и источник тепла низкого потенциала - навозохранилище (а.с. СССР N 581357, кл. F 24 D 17/00, 1977).

Недостатком данной установки является малая экономичность вследствие малой величины коэффициента теплоотдачи со стороны бетонного основания навозохранилища, наличия необходимого количества навоза с периодичностью его замены, а также необходимость иметь большие теплообменные поверхности испарителя теплового насоса.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности путем снижения топливно-энергетических затрат на выработку тепла.

Для решения поставленной задачи установка отопления и горячего водоснабжения, включающая тепловой насос с испарителем и конденсатором, источник тепла низкого потенциала, циркуляционный контур, систему отопления, содержит в качестве источника тепла низкого потенциала приемный колодец сточных вод сети канализации с размещенными в нем теплообменником и вибратором.

На чертеже представлена установка отопления и горячего водоснабжения.

Установка отопления и горячего водоснабжения содержит приемный колодец 1 сточных вод сети канализации с размещенными в нем теплообменником 2 и вибратором 3, промежуточный циркуляционный контур 4, тепловой насос, включающий испаритель 5, конденсатор 6, компрессор 7 с приводом, систему отопления 8, технический водопровод 9, насосы 10, 11, гребенки 12 и 13, скоростной водонагреватель 14 системы горячего водоснабжения.

Тепловой насос снабжен также регулировочным (дроссельным) клапаном 15.

Испаритель 5 теплового насоса соединен с теплообменником 2, а конденсатор 6 - с системой отопления 8 и скоростным водонагревателем 14 системы горячего водоснабжения.

Установка отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом.

Вода промежуточного циркуляционного контура 4, проходя через теплообменник 2, забирает тепло от источника низкого потенциала - сточных вод, поступающих в приемный колодец 1 сети канализации. При этом температура воды циркуляционного контура повышается, а температура сточных вод понижается. Нагретая вода промежуточного циркуляционного контура 4 по трубопроводу поступает в одну из полостей испарителя 5 теплового насоса, где она отдает тепло хладагенту, который кипит и превращается в пар, а температура циркуляционной воды падает до температуры кипения хладагента. Охлажденную воду из испарителя 5 насос 10 вновь подает в теплообменник 2, размещенный в приемном колодце 1.

Пары хладагента из испарителя 5 поступают в компрессор 7, где сжимаются до повышенного давления, величина которого определяется температурой конденсации t_k сжатых паров хладагента, и далее - в одну из полостей конденсатора 6, куда подают насосом 11 сетевую воду, идущую на нужды отопления и горячего водоснабжения. Жидкий хладагент из конденсатора 6 проходит через дроссель 15, частично испаряется, охлаждается до температуры t₀ и поступает в испаритель 5 теплового насоса.

В конденсаторе 6 происходит конденсация хладагента, а выделяющееся при конденсации тепло передается циркулирующей сетевой воде систем отопления и горячего водоснабжения. Нагретая в конденсаторе вода, температура которой составляет 55-70^oC, подается на распределительную гребенку 12, а затем - на нужды отопления и горячего водоснабжения.

Отработанная вода из систем отопления и горячего водоснабжения поступает на сборную гребенку 13, насос 11 затем подает ее в конденсатор 6.

Механический вибратор 3, который включают по программе, предназначен для предотвращения оседания загрязнений, присутствующих в сточной воде канализационной сети, на теплопередающих поверхностях теплообменника 2 и разрушения ламинарного слоя, тем самым повышая теплообмен между водой промежуточного циркуляционного контура и сточной водой канализационной сети.

Вода в промежуточный циркуляционный контур для отопления и горячего водоснабжения поступает из технического водопровода 9.

Предложенная установка отопления и горячего водоснабжения, в которой в качестве низкопотенциального источника используют тепло сточных вод сетевой канализации, позволит снизить эксплуатационные расходы на выработку тепла, так как электроэнергия расходуется только на привод компрессора. Как показывают расчеты, коэффициент преобразования теплового насоса при температуре сточных вод в приемном колодце 15-20^oC составляет 5-6, т.е. на 1 кВтч энергии, затрачиваемой на привод, получаем 4-5 кВтч полезной утилизированной энергии. Кроме того, снижаются капитальные затраты на строительство и эксплуатацию тепловых сетей значительной длины, стоимость производимого тепла, затраты органического топлива на отопление и горячее водоснабжение (органическое топливо будет расходоваться только на выработку электроэнергии, затрачиваемую на привод компрессора теплового насоса) и как следствие - техногенная нагрузка на окружающую среду. Все это даст значительный социально-экономический эффект.

Предлагаемая установка может найти применение для отопления и горячего водоснабжения насосных станций, расположенных на больших расстояниях от центральных тепловых пунктов и требующих поэтому прокладки длинных трубопроводов для отопления и горячего водоснабжения.