система теплохолодоснабжения

Формула изобретения

Система теплохолодоснабжения, содержащая вихревую трубу, установленную на магистральном газопроводе после установки предварительной подготовки газа, системы отопления и горячего водоснабжения, имеющие нагревательные приборы, теплообменник и насос, а также систему холодоснабжения, имеющую змеевик в холодильной камере и насос, все элементы систем связаны прямыми и обратными трубопроводами, отличающаяся тем, что с наружной поверхности вихревой камеры и трубопровода выхода подогретого газа вихревой трубы размещены змеевики, связанные между собой перемычкой, а также на внутренней поверхности трубопровода выхода подогретого газа, на противоположных сторонах, прикреплены сегменты, смещенные относительно друг друга на виток змеевика, размещенного на этих сегментах, соединенного с наружными змеевиками и прямым трубопроводом систем отопления и горячего водоснабжения, имеющих регулятор, связанный электрически импульсными линиями с датчиками температуры внутреннего и наружного воздуха, а также исполнительным механизмом, жестко связанным через вал с регулирующим органом, установленным на выходе подогретого газа вихревой трубы, а внутри патрубка отвода охлажденного газа размещен змеевик, сообщенный гидравлически с насосом и через прямой трубопровод со змеевиком холодильной камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к отоплению зданий и холодоснабжению холодильных камер с использованием газов высоких давлений, например природного газа.

Известна установка для регулирования теплоносителя в системе отопления здания, содержащая прямой и обратный трубопроводы, нагревательные приборы, регулирующий орган, установленный на прямом трубопроводе модели здания, в которой размещены нагревательный элемент и датчик температуры. (А.С. СССР №885722, кл. F 24 09/00, БИ №44, 1981).

В известной установке отсутствуют системы горячего водоснабжения и холодоснабжения.

Известен теплогенератор гидравлический, включающий входное закручивающее устройство, соединенное с корпусом вихревой трубы, патрубок отвода нагретой жидкости с тормозным устройством, причем корпус вихревой трубы выполнен в виде расширяющегося от входа к дну сосуда. (Заявка РФ №97118346/06, кл. F 24 D 3/02, БИ №22, 1999).

Известный теплогенератор не вырабатывает теплоноситель в виде холода.

Известна вихревая труба, содержащая вихревую камеру, патрубок отвода охлажденного газа, дроссель-клапан на выходе подогретого газа и сопловую камеру ввода газа, в стенках выполнены щелевые отверстия, а также патрубок входа запыленного газа и пылеприемник. (Патент РФ №2186630 по кл. В 04 С 1/00, 2002).

Известная вихревая труба предназначена в основном для очистки газа от пыли, а не нагрева теплоносителя.

Наиболее близкой к предлагаемой системе является вихревая труба, содержащая корпус, вихревую камеру, патрубок отвода подогретого газа, регулирующий клапан на выходе подогретого газа, сопловую камеру ввода газа и диафрагму, установленную перед патрубком отвода охлажденного газа. (Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. М., Энергоатомиздат., Книга 4, стр.268-271, Рис.5.9.).

В известной вихревой трубе производится разделение входного газа на потоки горячего и холодного, но отсутствуют устройства по их использованию.

Предложена система теплохолодоснабжения, содержащая вихревую трубу, установленную на магистральном газопроводе после установки предварительной подготовки газа, системы отопления и горячего водоснабжения, имеющие нагревательные приборы, теплообменник и насос, а также систему холодоснабжения, имеющую змеевик в холодильной камере и насос, все элементы систем связаны прямыми и обратными трубопроводами, в которой с наружной поверхности вихревой камеры и трубопровода выхода подогретого газа вихревой трубы размещены змеевики, связанные между собой перемычкой, а также на внутренней поверхности трубопровода выхода подогретого газа, на противоположных сторонах, прикреплены сегменты, смещенные относительно друг друга на виток змеевика, размещенного на этих сегментах, соединенного с наружными змеевиками и прямым трубопроводом систем отопления и горячего водоснабжения, имеющих регулятор, связанный электрически импульсными линиями с датчиками температуры внутреннего и наружного воздуха, а также исполнительным механизмом, жестко связанным через вал с регулирующим органом, установленным на выходе подогретого газа вихревой трубы, а внутри патрубка отвода охлажденного газа размещен змеевик, сообщенный гидравлически с насосом и через прямой трубопровод со змеевиком холодильной камеры.

На чертежах изображена система теплохолодоснабжения, где на фиг.1 изображена принципиальная схема системы; на фиг.2 - теплохолодогенератор (вихревая труба); на фиг.3 - сегмент.

Предлагаемая система теплохолодоснабжения состоит из вихревой трубы 1, которая установлена на магистральном газопроводе 2 после установки предварительной подготовки газа 3 (отчистка, осушка). Змеевики 4 и 5 размещены в вихревой трубе 1, соединены трубопроводами 6 и 7, 8 и 9 с нагревательными приборами 10 и теплообменником 11, размещенными, например, в здании 12, а также змеевиком 13, размещенным в холодильной камере 14, образующими изолированные друг от друга системы отопления, горячего водоснабжения и холодоснабжения.

Насос 15 соединен с прямым трубопроводом 6 и обратным трубопроводом 7, которые со змеевиком 16 теплообменника 11 и нагревательными приборами 10 образуют замкнутый циркуляционный контур, заполненный жидкостью, например водой, - системы отопления и горячего водоснабжения. Вентиль 17 установлен после нагревательных приборов 10 перед обратным трубопроводом 7, а вентили 18 и 19 установлены до и после теплообменника 11 соответственно. Холодная вода в теплообменник 11 поступает по трубопроводу 20, а горячая выходит из него по трубопроводу 21.

Подпиточный трубопровод 22 присоединен к обратному трубопроводу 7 через вентиль 23. Регулятор 24 связан электрически импульсными линиями 25 с датчиками температуры 26 и 27 внутреннего и наружного воздуха, а также с исполнительным механизмом 28, жестко связанным через вал 29 с регулирующим органом 30, установленным на выходе подогретого газа 34 вихревой трубы 1.

Насос 31 соединен с прямым трубопроводом 8 и обратным трубопроводом 9, которые со змеевиками 5 и 13 образуют замкнутый циркуляционный контур, заполненный незамерзающей жидкостью хладагентом, например антифризом системы холодоснабжения. Подпиточный трубопровод 32 через вентиль 33 присоединен к обратному трубопроводу 9. Газопроводы 34 и 35 потока горячего газа и потока холодного газа, соединенные с вихревой трубой 1, в точке «а» подключены к магистральному трубопроводу 36 выхода отработанного газа.

Вихревая труба 1 содержит корпус 37 и вихревую камеру 38, с наружной поверхности которой размещена входная часть 39 змеевика 4, покрытого сверху теплоизоляцией 40. На трубопроводе выхода подогретого газа 34 снаружи размещен змеевик 41, соединенный со змеевиком 39 перемычкой 42, а внутри трубопровода 34 на противоположенных сторонах прикреплены сегменты 43, смещенные относительно друг друга на виток змеевика 44, размещенного на этих сегментах, соединенного со змеевиком 41 и прямым трубопроводом 6. Снаружи змеевик 41 покрыт теплоизоляцией 45.

Входной магистральный трубопровод 2 через сопловую камеру 46 сбоку присоединен к вихревой трубе 1. Патрубок 47 отвода охлажденного газа через диафрагму 48 слева соединен с сопловой камерой 46, а справа - с газопроводом потока холодного газа 35. Внутри патрубка 47 размещен змеевик 5, сообщенный гидравлически с насосом 31 и через прямой трубопровод 8 со змеевиком 13 холодильной камеры 14.

Наличие сегментов 43 внутри газопровода 34 увеличивает пневматическое сопротивление движущемуся потоку горячего газа, тем самым улучшаются условия теплоотдачи змеевикам 41 и 44.

Система теплохолодоснабжения работает следующим образом.

Осушенный и отчищенный от механических включений в установке 3 газ из магистрального газопровода 2 через сопловую камеру 46 под большим давлением входит в вихревую трубу 1. Исходный сжатый поток газа разделяется в вихревой трубе 1 на два: внутренний, выходящий через диафрагму 48, более холодный, чем исходный, и внешний, выходящий из вихревой камеры 38, более горячий. Вода, находящаяся в системе теплоснабжения, насосом 15 прогоняется через змеевики 39, 41 и 44, получая в них тепло от потока горячего газа. Затем тепло от горячей воды отдается в здании 12 через нагревательные приборы 10 и теплообменник 11.

Отопление здания 12 производится следующим образом. При похолодании датчики температуры 26 и 27 дают суммарный сигнал на регулятор 24. Выработанный регулятором 24 сигнал по импульсной линии 25 подается на исполнительный механизм (электромотор) 28, который вращая вал 29, переместит регулирующий орган (клапан) 30 на увеличение движущегося потока горячего газа. При этом вентили 18 и 19 должны быть закрыты. При достижении в здании 12 заданной температуры, например 20°С, датчик 26 даст сигнал на регулятор 24, который зафиксирует орган (клапан) 30 в соответствующем положении. При потеплении на улице процесс будет происходить в обратной последовательности, т.е. орган (клапан) 30 прикроет поток горячего газа. Для получения горячей воды закрывают вентиль 17 и открывают вентили 18 и 19. Горячая вода насосом 15 будет прокачиваться через змеевик 16 теплообменника 11. Открывают вентиль (не показан) на трубопроводе 20 и производится временный разбор нагретой в теплообменнике 11 воды. По окончании пользования горячей водой вентили 18 и 19 закрывают, вентиль 17 открывают. Возможно постоянно держать вентили 18 и 19 в полузакрытом состоянии, а потому в теплообменнике (емкостном) 11 вода всегда будет нагретой.

Охлаждение холодильной камеры 14 производится следующим образом.

Заполненная через подпиточный трубопровод 32 антифризом система включается в работу путем прокачки его насосом 31. В змеевике 5 антифриз охлаждается и по прямому трубопроводу 8 поступает в змеевик 13 холодильной камеры 14, где происходит отдача холода. После антифриз по обратному трубопроводу 9 снова поступает в змеевик 5 для последующего охлаждения.

Использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить теплом и горячей водой постройки в местах прохождения магистральных газопроводов, а также сохранить пищевые продукты. Вихревая труба, как тепло- и холодогенератор, позволяет получать тепло и холод от энергии природного газа, без его сжигания. Это обстоятельство обеспечивает сохранение окружающей природы и воздушного бассейна в первозданном виде.