Устройство для получения тепла и холода

Устройство для получения тепла и холода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить . компактность и обеспечить регулирование т-рного режима при использовании устройства дпя обогрева и охлаждения здания. Дпя этого второй дроссель 13 размещен между конденсатором 4 и первой полостью 5 теплообменника. Шестилинейньй двухпозиционный вентиль 14 связывает компрессор 3 с конденсатором 4 и через теплообменник с дросселем и испарителем. Конденсатор, испаритель , теплообменник встроены в стену здания. В режиме обогрева устройство будет работать как тепловой насос. В режиме охлаждения помещения, как и в режиме обогрева, за счет электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления до максимального. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 111) 16 А1 (511 4 F 25 В 21!00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4075861/23-06 (22) 11.05.86 (46) 15.01.88, Бюл. ¹ 2 (71) Научно-исследовательский институт строительной физики Госстроя СССР (72) С.А. Сидорцев и Г.В. Зарубин (53) 621.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 520493, кл. F 25 В 21/00; 1972. (54) УСТРОЙСТВО gJM ЛОЛуЧЕН ТЕЛЛА

И ХОЛОДА (57) Изобретение позволяет повысить компактность и обеспечить регулирование т-рного режима при использовании устройства для обогрева и охлаждения здания. Для этого второй дроссель 13 размещен между конденсатором 4 и первой полостью 5 теплообменника. Шестилинейный двухпозиционный вентиль

14 связывает компрессор 3 с конденсатором 4 и через теплообменник с дросселем и испарителем. Конденсатор, испаритель, теплообменник встроены в стену здания. В режиме обогрева устройство будет работать как тепловой насос. В режиме охлаждения помещения, как и в режиме обогрева, за счетэлектрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления до максимального, 5 ип.

1366816 .

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для получения тепла и холода.

Цель изобретения — повышение компактности и обеспечение регулирования температурного режима при использовании устройства для обогрева или охлаждения здания.

На фиг.1 изображена наружная па- 10 кель ограждения здания, совмещенная с устройством и располагаемая на южном фасаде здания, на фиг.2 и 3— разрез А-А на фиг.1 в режимах охлаждения и нагрева соответственно, на 1" фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.1;на фиг,5— термодинамический цикл работы устройства.

Устройство содержит испаритель 1, вторую полость 2 регенеративного теп- 20 лообменника, электрохимический компрессор 3, конденсатор 4, первую полость 5 регенаративного теплообменника, дроссель 6 на выходе из первой полости регенеративного теплообменни- 25 ка, клеммы 7 для подключения источника постоянного тока, регулятор 8 напряжения, оребрение 9, корпус 10 компрессора, корпус 11 испарителя и конденсатора, воздушную прослойку 12, второй дроссель 13 на входе в первую полость 5 регенеративного теплообменника, шестилинейный двухпозиционный вентиль 14 и пластинчатый зеркальный концентратор 15 солнечной энергии.

Электрохимический компрессор 3 содержит полость 16 высокого давления, полость 17 низкого давления, пористый электрод 18 высокого давления, пористый электрод 19 низкого давле-: 40 ния, электролитную мембрану 20, металлический сетчатый материал 21 и тоководы 22„

В качестве рабочего тела в предлагаемом устройстве может быть исполь- 45 зована смесь газов, например аммиака с водородом, в нестехиометрическом составе: l моль раб.тела = 1 моль БН +

+ 0,5 моль Н,, а в качестве электролитной мембраны 20 может быть исполь- 50 зован пористьш диэлектрический сухарь, пропитанный насыщенным водным раствором соли аммония с проводимостью по комплексному иону NH4 типа (ЫН4 jg 804, NH4C1, NK NOg °

Устройство может работать в двух режимах. в режиме охлаждения помещения и в режиме обогрева.

В режиме охлаждения устройство работает следующим образом, К клеммам 7 подводится напряжение от источника постоянного тока. От них электрическая энергия через регулятор 8 напряжения подводится к электродам 18 и 19 электрохимического компрессора 3 ° Пары рабочего тела, находящиеся в полости 17 низкого давления, ионизуются на трехфазной границе раздела электрод — электролит—

+ рабочее тело, в виде ионов NH ïðîõîдят через электролитную мембрану 20 и рекомбинируют на трехфазной границе раздела в полости высокого давления. На фиг.5 участок 23-24 соответствует процессу сжатия рабочего тела, Рабочий процесс сжатия в компрессоре 3 заключается в ионизации рабочего тела низкого давления Р,„ в полости 17 по реакции NH + ЕН вЂ” е вЂ

-» ИН, на границе электрод 19 — мем+ брана 20, перетоке ионов NH через слой электролита под действием градиента электростатического поля, рекомбинации ионов NH на границе мембрана 20 - электрод 18 по реакции

NH„ + е — NH + Н в полости высокого давления при P, . Теплота, равная работе сжатия пара рабочего тела на заданном перепаде давлений, через сетку 21 и оребрение 9 отводится от электродного блока, включающего. электроды 18 и 19 и мембрану 20, в окружающую среду. Из полости 16 пары .рабочего тела поступают в конденсатор 4, где переохлаждаются (участок 24-25 на фиг .5) при температуре конденсации Т, и конденсируются (участок 25-26), при этом теплота конденсации через наружную поверхность конденсатора сбрасывается в окружающую среду. Для облегчения сброса тепла пластинчатый зеркальный концентратор солнечной энергии трансформируется в солнцезащитный жалюзиобразный экран. Из конденсатора 4 рабочее тело поступает в полость 5 теплообменника, где охлаждается (участок 26-27) и через дроссель 6 постуйает в испаритель 1. Дроссель 13 при этом находится в нерабочем положении и не препятствует движению рабочего тела. В испарителе 1 аммиак поглощает тепло из помещения, в результате чего происходит процесс испарения аммиака (участок 28-29 на фиг .5), после чего его пары смешиваются с газооб1366816 разным водородом. Давление насыщенного пара аммиака при Т„„„ = Т,„. Из иснарителя рабочее тело (смесь аммиака с водородом) поступает во вторую полость 2 регенеративного теплообменника, где нагревается (участок 29-23 на фиг.5) до максимальной температуры цикла T», = Т. „, и поступает в полость 17 низкого давления компрес- 10 сора 3. В нем за счет внешней электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления Р„„ до максимального Р„,„ .Цикл работы устройства в режиме холодиль- 15 ника замкнут. ,В режиме обогрева помещения устройство работает следующим образом.

Дроссель 6 переводится в нерабочее, а дроссель 13 — в рабочее поло- 20 жение. Шестилинейный двухпозиционный вентиль 14 переводится в положение, показанное на фиг.3. При таком положении дросселей 6 и 13 и вентиля 14 устройство работает как тепловой насос по циклу, изображенному на фиг.5.

При этом q, соответствует теплу, поглощаемому из окружающей среды полостью 4, а q „„„ — теплу, выделяемому полостью 1 в помещение. Таким З0 образом, полость 4 выполняет функцию испарителя, а полость 1 - конденсатора. Сжатие рабочего тела в компрессоре (участок 23-24 на фиг 5) происходит, как и в режиме охлаждения помещения. Пары рабочего тела после сжатия поступают в полость 1, выполняющую функцию конденсатора, где переохлаждаются (участок 24-25) при температуре конденсации T„o„ и кон- 40 денсируются (участок 25-26) при этой же температуре, При этом теплота переохлаждения и конденсации сбрасывается в помещение. Из полости 1 рабочее тело поступает в полость 5 теп-. 4S лообменника, где охлаждается (учас, ток 26-27), и через дроссель 13 пос»: тупает в полость 4, где испаряется, забирая тепло из окружающей среды, а также солнечную энергию, сконцент" g0 рированную зеркальньм концентратором 15. Дроссель 6 при этом находится в нерабочем положении и не препятствует движению рабочего тела. В испарителе 4 аммиак поглощает тепло, в результате чего происходит процесс испарения аммиака (участок 28-29), после чего его пары смешиваются с газообразным водородом. Давление насыщенного пара аммиака при Т „ „ =Т„„

Из полости 4 рабочее тело (смесь аммиака с водородом) поступает в первую полость 2 регенеративного тепло- обменника, где нагревается (участок

29-23) до максимальной температуры цикла Т„„,, и поступает в полость 17 низкого давления компрессора. В нем за счет электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления Р„,„ до максимального Р„,„ . Цикл работы устройства в режиме теплового насоса замкнут.

Формула изобретения

Устройство для получения тепла и холода, содержащее парожидкостный циркуляционный контур, включающий электрохимический компрессор с полостями высокого и низкого давления, конденсатор, регенеративный теплообменник с двумя полостями, дроссель и испаритель, причем дроссель расположен между первой полостью теплообменника и испарителем, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппеяия компактности и обеспечения регулирования температурного режима при использовании устройства для обогрева или охлаждения здания, контур дополнительно содержит второй дроссель, размещенный между конденсатором и первой полостью теплообменника, и шестилинейный двухпозиционный вентиль, связывающий компрессор с конденсатором и через теплообменник с соответствующим дросселем и испарителем, а конденсатор, испаритель и теплообменник встроены в стену здания с повторением теплопередающими поверхностями испарителя и конденсатора формы стены здания.

1366816

13668)6 .Ю-6 фия4 ,о ф ф ае Ь