теплонасосная система отопления

Формула изобретения

Теплонасосная система отопления, содержащая полупроводниковый отопительный агрегат, теплоаккумулирующую стену, размещенную между остеклением и агрегатом, и терморегулятор температуры, отличающаяся тем, что в стене в верхней части установлен канал, например, прямоугольного сечения с откидным клапаном, в средней части ее в горизонтальном положении вмонтированы тепловые трубки, а в вертикальном положении со стороны остекления вмонтированы теплоаккумулирующие капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур, причем в нижней части агрегата со стороны стены установлен откидной клапан, а терморегулятор, установленный в помещении, электрически через импульсные линии сообщен с датчиком температуры помещения и датчиком наружной температуры, а также с электродвигателями вентиляторов агрегата и термоэлектрической батареей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам воздушного отопления, вентиляции и охлаждения.

Известен тепловой насос на полупроводниках, используемый в системе отопления помещения по схеме "воздух - воздух", содержащий вентиляторы для перемещения наружного и внутреннего воздуха и патрубок для выхода нагретого воздуха (Н.Б.Богословский, А.Н.Сканави. Отопление: Учебник для вузов. М. Стройиздат, 1991, стр.599, рис.14.14).

Известный тепловой насос работает без учета внешних теплопоступлений, например, солнечной энергии.

Известна автоматизированная система отопления, содержащая котлоагрегат, теплообменник, трубопроводы с отопительными приборами и терморегулятор с датчиками температуры помещения и наружной температуры (Ю.С.Давыдов, С.В.Нефедов. Новые системы автоматизации отопительных устройств. М. Стройиздат, 1980, стр.138, Рис.47).

Известная система отопления сложна по конструкции, металлоемка, для ее работы необходим природный газ и электроэнергия.

Известна тепловая труба, содержащая герметичный корпус с капиллярно-пористым наполнителем на его внутренней поверхности, причем корпус разделен поперечными перегородками на отсеки (А.С. 340852, кл. F 25 В 19/04 и А.С. 1712764, кл. F 28 В 15/02, БИ №18, 1972 г., СССР).

Тепловые трубки способны быстро передавать тепловую энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является пассивная солнечная система отопления здания, содержащая теплоаккумулирующую стену и остекление (Внутренние санитарно-технические устройства. В 3^х ч.,ч.1. "Отопление". В.Н.Богословский и др. М., Стройиздат, 1990, стр.177, Рис.16.3).

В известной солнечной системе отсутствует дополнительный источник для обеспечения теплом здания на случай пасмурной погоды и ночное время.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение экономичности системы, простоты обслуживания и регулирования.

Технический результат достигается тем, что теплонасосная система отопления содержит полупроводниковый отопительный агрегат, теплоаккумулирующую стену, размещенную между остеклением и агрегатом, и терморегулятор температуры, в стене в верхней части установлен канал, например, прямоугольного сечения с откидным клапаном, в средней части ее в горизонтальном положении вмонтированы тепловые трубки, а в вертикальном положении со стороны остекления вмонтированы теплоаккумулирующие капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур, причем в нижней части агрегата со стороны стены установлен откидной клапан, а терморегулятор, установленный в помещении, электрически через импульсные линии сообщен с датчиком температуры помещения и датчиком наружной температуры, а также с электродвигателями вентиляторов агрегата и термоэлектрической батареей.

На чертеже представлена схема теплонасосной системы отопления.

Помещение (здание) 1 имеет с южного фасада теплоаккумулирующую стену 2 и остекление 3. Полупроводниковый отопительный агрегат 4 через воздушные каналы 5 и 6, размещенные в стене 2, сообщен с пространством между остеклением 3 и стеной 2. Патрубки 7 и 8 нагреваемого и нагретого воздуха, соответственно, пневматически сообщены с воздухом помещения 1. Терморегулятор 9, установленный в помещении 1, через импульсные линии 10 сообщен электрически с датчиком температуры помещения 11, датчиком наружной температуры 12 и электродвигателями 13 и 14 вентиляторов отопительного агрегата 4. В стене 2, в верхней части, установлен канал 15, например, прямоугольного сечения, с откидным клапаном 16. В средней части стены 2 в горизонтальном положении вмонтированы тепловые трубки 17, а в вертикальном положении со стороны остекления 3 вмонтированы теплоаккумулирующие капсулы 18, заполненные теплоаккумулирующим веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур. В нижней части отопительного агрегата 4, со стороны стены 2, установлен откидной клапан 19. Агрегат 4 установлен на фундаменте 20, размещенный на полу 21 помещения 1. Термоэлектрическая батарея 22 электрически сообщена с терморегулятором 9.

Теплонасосная система отопления работает следующим образом. В вечернее время, когда уже теплопоступления извне отсутствуют, терморегулятор 9 подает сигнал в зависимости от снижения температуры в помещении 1 на включение в работу электромоторов 13 и 14 и батареи 22 отопительного агрегата 4. При достижении в помещении 1, например, температуры +18°С, терморегулятор дает сигнал на отключение вентиляторов и батарей 22. При снижении температуры до +15°С, терморегулятор 9 вновь включает вентиляторы и батарею 22 агрегата 4. В дневное время в отопительный период при наличии солнечной радиации через остекление 3 тепло поступает к стене 2, нагревает ее и теплоаккумулирующие капсулы 18. Тепловые трубки 17 в это время будут производить трансформацию тепла с освещенной стороны стены 2 в помещение 1. При нагреве помещения 1 свыше 18°С за счет тепла, поступающего через канал 15 и откидной клапан 16, а также нагрева правой стороны стены 2 вентиляторы агрегата 4 остановятся. При наличии повышенного давления в пространстве между остеклением 3 и стеной 2 будет происходить естественная вентиляция воздуха и в самом помещении 1. Холодный воздух из помещения 1 через откидной клапан 19 и воздушный канал 5 будет поступать снизу к остеклению 3, а нагретый воздух будет подниматься вверх к каналу 15 и откроет клапан 16. Теплый воздух с верхней части помещения охладится от потолка, стен и охлажденным опустится к полу 21, через откидной клапан 19 опять поступит для нагрева в пространство между остеклением 3 и стеной 2. Капсулы 18 в течение дня будут поглощать тепло, а в вечернее и ночное время отдавать его воздуху, находящемуся слева от стены 2. В вечернее время, когда температура в помещении снизится до 15°С, терморегулятор 9 включит вентиляторы 13 и 14 агрегата 4 в работу. В этом случае откидные клапаны 16 и 19 закроются под давлением принудительно циркулирующего воздуха в помещении 1, вентиляция воздуха от естественной перейдет к искусственной (принудительной).

Наличие с южного фасада помещения 1 теплоаккумулирующей стены 2, вмонтированных в нее тепловых трубок 17 и теплоаккумулирующих капсул 18, позволит снизить работу отопительного агрегата 4 до 10 часов в сутки и менее и тем самым сэкономить электрическую энергию, используемую на привод его электромоторов и работы батареи 22. В летний межотопительный период теплонасосная система отопления может работать на охлаждение помещения 1 и поддерживать в нем комфортные условия.

Можно отметить, что отопительный коэффициент термоэлектрического теплового насоса при применяемых полупроводниковых материалах (висмут-теллур и висмут-селен) доходит до 2,5-3,0. Достоинство этого теплового насоса - отсутствие компрессоров, компактность, малошумность, долговечность, простота обслуживания и регулирования.

Предлагаемая теплонасосная система отопления может найти применение для тепло-холодоснабжения производственных и жилых помещений Юга России.