установка отопления и горячего водоснабжения

Формула изобретения

Установка отопления и горячего водоснабжения, включающая источник тепла низкого потенциала, тепловой насос с испарителем и конденсатором, системы отопления и горячего водоснабжения, отличающаяся тем, что она содержит в качестве источника тепла низкого потенциала водоотливные ставы с шахтными водами и дополнительно снабжена по меньшей мере двумя фильтрами, которые размещены перед испарителем теплового насоса.

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, в которой в качестве низкопотенциального источника используют солнечную энергию (а. с. СССР N 1038753, кл. F 25 В 13/00, 1983).

Недостатком таких установок является их зависимость от времени суток и наличия большого количества солнечных дней. Это обстоятельство не позволяет применять их в средних и высоких широтах.

Известны также установки, в которых в качестве низкопотенциального источника используют тепло приповерхностных слоев грунтовых вод и самого грунта (заявка РФ N 94033853, кл. F 25 В 13/00, 1994).

Недостатком такой установки является низкий температурный потенциал грунтовых вод и самого грунта, большой объем буровых и земляных работ для размещения громоздких утилизационных теплообменников.

Известна также установка отопления и горячего водоснабжения, включающая источник тепла низкого потенциала - навозохранилище, тепловой насос с испарителем и конденсатором, системы отопления и горячего водоснабжения (а. с. СССР N 581357, кл. F 24 D 17/00, 1977).

Недостатком данной установки является недостаточная эффективность вследствие малой величины коэффициента теплоотдачи со стороны бетонного основания навозохранилища, а также наличие большого количества навоза с периодичностью его замены.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности утилизации низкопотенциальной теплоты.

Для решения поставленной задачи установка отопления и горячего водоснабжения, включающая источник тепла низкого потенциала, тепловой насос с испарителем и конденсатором, систему отопления и горячего водоснабжения, содержит в качестве источника тепла низкого потенциала водоотливные ставы с шахтными водами и дополнительно снабжена по меньшей мере двумя фильтрами, которые размещены перед испарителем теплового насоса.

Размещение по меньшей мере двух фильтров перед испарителем теплового насоса позволяет очищать шахтную воду, поступающую в водоотливные ставы, от загрязнений, тем самым предотвращая образование отложений на стенках испарителя, что повышает эффективность утилизации низкопотенциальной теплоты из загрязненных потоков и, как следствие, увеличивает количества утилизируемой теплоты. При этом, когда один фильтр находится в работе, второй фильтр обратным потоком чистой воды регенерируется, пропускная способность рабочего фильтра рассчитана на фильтрацию всего количества шахтной воды, поступающей в водоотливные ставы.

На чертеже представлена установка отопления и горячего водоснабжения.

Установка отопления и горячего водоснабжения содержит источник тепла низкого потенциала - водоотливные ставы 1 с шахтными водами, по меньшей мере два фильтра 2, один из которых - рабочий, а второй - резервный, испаритель 3, конденсатор 4, компрессор 5, регулировочный (дроссельный) вентиль 6 теплового насоса, соединенные обвязочными трубопроводами. Фильтры 2 установлены перед испарителем 3 теплового насоса. Конденсатор 4 теплового насоса подключен к системе отопления 7 и скоростному водонагревателю 8 системы горячего водоснабжения. Насос 9 осуществляет циркуляцию воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Заполнение водой систем отопления и горячего водоснабжения производится из технического водопровода через расширительные бачки 10. Гребенки 11 и 12 осуществляют распределение и сбор воды, циркулирующей в системах отопления и горячего водоснабжения.

Установка отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом.

Шахтные воды из водоотливного става 1 поступают для очистки в рабочий фильтр 2, а затем в испаритель теплового насоса 3. В испарителе 3 за счет теплоты шахтной воды происходит кипение хладагента, шахтная вода охлаждается и подается в сливной водопровод. Пары хладагента поступают в компрессор 5, где сжимаются до повышенного давления, величина которого определяется температурой конденсации t_k сжатых паров хладагента и направляются в одну из полостей конденсатора 4. В конденсатор 4 в другую полость подается циркуляционным насосом 9 сетевая вода, под воздействием которой происходит конденсация хладагента, а выделяющееся при конденсации тепло передается циркулирующей сетевой воде, температура которой повышается до 60-70^oC. Нагретая в конденсаторе 4, вода поступает на распределительную гребенку 11, а затем в систему отопления 7 и на водонагреватель 8 системы горячего водоснабжения. Жидкий хладагент из конденсатора 4 проходит через регулировочный вентиль 6, частично испаряется, охлаждается до температуры испарения t₀ и поступает в испаритель 3. Отработанная вода из систем отопления и горячего водоснабжения через сборную гребенку 12 поступает на всас циркуляционного насоса 9, а затем в одну из полостей конденсатора 4 теплового насоса. Для бесперебойной работы установки предусмотрено наличие резервного фильтра. Загрязненный фильтр отключают, подключают в работу резервный фильтр, а загрязненный фильтр промывают обратным потоком чистой воды. Грязную воду после промывки фильтра сливают в канализацию.

Предложенная установка отопления и горячего водоснабжения, в которой в качестве низкопотенциального источника используют тепло шахтных вод, позволит отказаться от строительства и эксплуатации тепловых сетей значительной длины, существенно снизит стоимость производимого тепла, затраты органического топлива на отопление и горячее водоснабжение (при этом органическое топливо будет расходоваться только на выработку электроэнергии, затрачиваемую на привод компрессора теплового насоса) и, как следствие, снизит техногенную нагрузку на окружающую среду. Следует отметить, что в горной промышленности в водоемы сбрасывается млрд. м³ теплой шахтной воды. Все это даст значительный социально-экономический эффект.

Предлагаемая установка может найти применение для отопления и горячего водоснабжения зданий, расположенных на больших расстояниях от центральных тепловых пунктов и требующих поэтому прокладки длинных трубопроводов для отопления и горячего водоснабжения. Кроме того, как показывают расчеты, коэффициент преобразования теплового насоса при температуре шахтной воды 12^oC составляет 3,3, т. е. на 1 кВтч энергии, затрачиваемой на привод теплового насоса, получается 3,3 кВтч полезной утилизированной энергии. Годовая экономия эксплуатационных издержек на отопление и горячее водоснабжение для шахты с притоком шахтных вод 300-400 м³/час составит более 500 тыс. руб.