18. Применение двухступенчатых теплонасосных установок в системах теплоснабжения

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к сфере отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, промышленных объектов с использованием парокомпрессионных компрессоров. Двухступенчатая теплонасосная установка содержит насос, циркуляционный контур с двумя компрессорами в верхней ступени, к каждому из которых последовательно подключены конденсатор, дроссельный вентиль, испаритель. Установка дополнительно содержит разделительную емкость, включенную в циркуляционный контур между двумя компрессорами в верхней ступени, разделяющую циркуляционный контур на два контура, два пароструйных эжектора в нижней ступени, подключенных между соответствующими конденсатором и компрессором. Разделительная емкость имеет дополнительное подключение к циркуляционному контуру на участке между соплами пароструйных эжекторов. Установка содержит два регенеративных теплообменника, каждый из которых установлен на участке между конденсатором и дроссельным вентилем. Испаритель по сетевой воде подключен с одной стороны к насосу, с другой - к верхней части разделительной емкости, а по рабочему агенту соединен с входом каждого пароструйного эжектора и выходом каждого дроссельного вентиля. Техническим результатом является улучшение энергетической эффективности работы с уменьшением эксергетических потерь из-за необратимости теплообмена и снижением энергозатрат на привод компрессора теплового насоса с увеличением при этом количества единиц выработанного тепла.

Изобретение направленно на решение круглогодичного теплоснабжения потребителей теплоносителем различной температуры в зависимости от температуры наружного воздуха, а также утилизирование тепла низкопотенциальных источников промышленных предприятий и ТЭЦ. Недостатком известных установок является их низкая экономичность вследствие более высоких температур всасываемых и нагнетаемых паров хладагента в компрессоре высокого давления по сравнению с компрессором низкого давления.

19 Каскадные рефрижераторные установки.

Рис. 6. Схема каскадной холодильной установки:  1 - конденсатор; 2, 11 - маслоотделители; 3 - компрессор верхней ветви каскада; 4, 10, 12, 14 - теплообменники; 5 - конденсатор-испаритель; 6, 13 - фильтр-осушитель; 7 - линейный ресивер;  8 - расширительный сосуд; 9 - компрессор нижней ветви каскада; 15 - воздухоохладитель;  1', 6', 7' - дроссели; 2'- 5'- соленоидные вентили

Каскадные установки с двумя одноступенчатыми ветвями наиболее широко распространены в серийно выпускаемых испытательных камерах, так как обеспечивают поддержание температур в широком диапазоне, просты по структуре, компактны, легко автоматизируются, в них относительно просто решается возврат масла в компрессор. Распространенный вариант каскадной холодильной установки показан на рис. 6. Компрессор 3 верхней ветви каскада нагнетает пар в маслоотделитель 2 и конденсатор 1. Жидкий хладагент из конденсатора поступает в линейный ресивер 7, освобождается от влаги и загрязнений в фильтре-осушителе 6, охлаждается в теплообменнике 4, дросселируется в дросселе 1' и кипит в конденсаторе-испарителе 5, отводя теплоту от конденсирующегося хладагента нижней ветви каскада. Образовавшийся пар нагревается в теплообменнике 4 и всасывается компрессором 3. Компрессор 9 нижней ветви каскада нагнетает пар в теплообменник 10, в котором пар охлаждается водой или воздухом, и далее в маслоотделитель 11, теплообменник 12 и конденсатор-испаритель 5. Жидкий хладагент проходит фильтр-осушитель 13, теплообменник 14, дроссель 6' и поступает в воздухоохладитель 15, в котором кипит, охлаждая воздух камеры. Образовавшийся пар нагревается в теплообменниках 14 и 12 и всасывается компрессором 9. Соленоидные вентили 2' и 4'закрываются одновременно с выключением компрессоров 3 и 9, чтобы предотвратить поступление жидкого хладагента со стороны высокого давления в конденсатор-испаритель и воздухоохладитель и их переполнение, и открываются при включении компрессоров. Соленоидный вентиль 3' открывается при включении компрессора 9, чтобы соединить сторону высокого давления с расширительным сосудом 8, и закрывается при включении компрессора. Соленоидный вентиль 5' открывается на период выхода камеры на стационарный режим, обеспечивая подачу жидкого хладагента и через дроссель 7' (обычно ручной регулирующий вентиль), поскольку массовая подача хладагента в пусковой период в несколько раз больше, чем в установившийся, и штатный дроссель 6' не может обеспечить подачу такого количества хладагента.